600MW机组高旁阀内漏 及相关问题原因分析与处理

（中国能建广东火电工程总公司，广东 黄埔 510730）

摘要：文章对广东河源电厂一期工程2台600MW超超临界汽轮机组装配CCIAG公司生产的HBSE280-200型高压旁路阀内漏及相关问题的原因进行了分析，提出了彻底消除高旁内漏的解决措施，对选用该型号高旁阀且内漏的机组都有很好的借鉴意义。

关键词：600MW机组；汽轮机；高压旁路阀；内漏；汽机负荷

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0133-031概述

河源电厂25MPa/600C/600C型600MW超超临界汽轮机为哈尔滨汽轮机厂引进三菱技术生产的单轴、两缸、两排汽、一次中间再热、凝汽式机组。汽轮机旁路采用CCI公司制造的一级、气动、35%容量大旁路。阀前压力25MPa、温度600℃，型号为HBSE280-200。其旁路系统的主要功能有：

1.1 改善机组的启动性能

机组在各种工况下（冷态、温态、热态和极热态）启动时，投入旁路系统控制锅炉蒸汽温度使之与汽机汽缸金属温度较快地相匹配，从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放，减少汽机循环寿命损耗，实现机组的最佳启动。

1.2 避免发热停机

当汽机负荷低于锅炉最低稳燃负荷时，通过旁路装置的调节，在满足蒸汽温度的最小锅炉流量准则前提下避免因高压排汽鼓风发热造成停机，使机组稳定在允许的低负荷状态下运行。

1.3 回收工质，减少噪音

一号机组2008年12月底投产，2009年下半年发现汽机旁路阀出现内漏现象，并逐渐加重。2010年3月利用一号机组大修机会，对汽机旁路阀进行了解体检查，阀芯与阀座出现较严重的冲刷沟痕，在征得CCI公司服务代表同意并现场监造下，对阀芯和阀座进行了堆焊修复。但在大修启动后不久，汽机旁路阀又出现了较严重的内漏。2010年5月25日，一号机组因锅炉爆管停机，汽机专业再次解体一号机组汽机旁路阀。

2高压旁路阀的结构

该高压旁路阀为进口CCI产品，结构如图1所示：

图1CCI旁路阀结构图

3高压旁路阀损坏情况

5月25日，对一号机组高压旁路阀解体检修：发现该阀阀芯、阀座均出现较严重的冲刷沟痕。同时，发现旁路阀平衡压环螺丝（共8颗）全部断裂，平衡密封圈已全部被汽流带走。阀盖螺栓（共12颗）有2颗断裂，4颗有肉眼可见裂纹。

图2高压旁路阀损坏部件图

4高压旁路阀内漏及螺栓断裂原因分析

4.1该高压旁路阀出现内漏的原因

（1）阀座和阀芯在热态中存在变形，阀芯和阀座同轴度偏差，可导致阀座密封面不严，引起阀门内漏。

（2）管路中有杂物，一旦阀芯和阀座被杂物挤压后，阀芯发生偏斜，这样势必会造成高旁阀关闭不严，从而引起阀门漏汽。

（3）安装工程工艺出现问题。如：阀座下垫片及阀芯垫片装得不正，阀门密封面所受紧力不够，导致阀门内漏。

（4）减温水冷却变形，有可能会产生局部位置冷却，造成阀座或阀芯不均匀变形而成椭圆，使得阀门卡涩，从而使引起阀门关不严，导致内漏。

（5）由于流体闪蒸和汽蚀等因素而对高压旁路阀阀芯及阀座冲刷。

经本次阀门解体检查后，确定内漏原因是第（5）点所致。

4.2该高压旁路阀螺栓发生断裂的原因

关于该高压旁路阀螺栓发生断裂原因，西安热工院提交了《河源电厂1号机高旁阀螺栓失效分析报告》。综合分析如下：

（1）所取螺栓的力学性能符合标准要求，但屈服强度和抗拉强度值过高。

（2）螺栓基体显微组织为孪晶γ相，大部分晶界上存在球状碳化物，这会导致晶界弱化。

（3）开裂和断裂螺栓的断口和裂纹样显微组织分析结果表明：两个螺栓断口的开裂为沿晶断裂，2号螺栓断口中部存在典型的表征应力腐蚀特征的泥纹状花样，1号样主裂纹和分支裂纹均为沿晶扩展。

（4）2号断口中间部位的能谱分析表明断口上存在腐蚀性的P、S和Cl元素。

综上所述，该两根螺栓的开裂为典型的应力腐蚀型开裂。分析认为该批螺栓出厂或在运输途中或在存放期间存在严重问题。

5高压旁路阀相关问题处理建议

方案一：由CCI公司按照合同规定，满足由于流体闪蒸和汽蚀等因素而对阀芯及阀座提出的耐磨、耐冲刷的要求，完全解决内漏问题，找出螺栓断裂原因，对螺栓进行升级换代，排除河源电厂因螺栓断裂造成的重大安全隐患问题。

方案二：更换旁路阀：在不对系统进行和布置进行重大改动的情况下，更换安全性和严密性更好的旁路阀。

方案三：旁路前增加关断阀：对仅具有启动功能的旁路机组，可在旁路前再加装一个电动关断阀（机组正常运行时闭锁在关闭状态），既可满足机组启动要求，也可防止旁路阀门内漏。从河源电厂旁路管道布置看是可以实现的。

6处理情况

（1）将旁路阀阀盖螺栓更换为Inconel718材质新螺栓，该材料为宇航材料，Inconel718合金是含铌、钼的沉淀硬化型镍铬铁合金，在700℃时具有高强度、良好的韧性以及在高低温环境均具有耐腐蚀性。并委托生产材料上产厂家上海镍晟合金材料有限公司加工和进行热处理。因螺栓断裂处为带螺帽的螺纹和螺柱的交界处，说明此处存在应力几种现象，在加工螺栓式将螺杆变细，将该过渡点进行圆弧过渡，较少应力集中。在进行阀门组装时将螺栓扭力严格控制在400Nm，保证螺栓的初始受力不会过大，同时又能保证密封效果。

（2）平衡盘压盖采用R26材料加工的小螺丝。由电厂委托国内专业螺栓加工厂加工。对旁路阀阀芯与阀套的配合间隙进行了修改。平衡环和门套间隙放大50μm，既可以保证平衡压盖和门套不会卡涩，又可保证平衡密封环有可靠的密封，保证不会漏汽（国内因此工艺无法掌握，无法制造该形式的旁路）。在进行阀门组装时将螺栓扭力由2822Nm减少至22Nm，保证螺栓的初始受力不会过大，同时又能保证密封效果。

（3）平衡密封件、阀座密封件、阀盖密封件均采用国产，事先用电子天平称重起重量分别为90g、103.4g、103g，尺寸也进行准确测量测量，委托国内厂家进行加工。保证误差不超过0.5g，这样既保证密封，又保证了螺栓受力在合理范围内。

（4）同时，为彻底解决河源电厂汽轮机旁路阀内漏现象，保证机组安全可靠运行，决定采用方案三，在汽轮机旁路前加装一个电动关断阀。即对旁路系统及布置进行修改，在汽轮机旁路阀前增加一个进口电动闸阀，并在汽轮机旁路阀前增加一个疏水点，将原暖管接口移至新增的电动闸阀前。

图3汽轮机旁路系统加装电动闸阀管道修改图

7处理后的运行情况

经过以上一系列的处理改造以后，机组重新启动，机组启动后的各阶段，高压旁路阀门后温度恢复正常，数据显示泄漏已经消除。目前，该机组运行情况良好。

8结语

综上所述，采用这些治理改造措施从根本上解决了高压旁路阀内漏问题，同时也消除了介质在高压旁路系统中的泄漏，排除了介质对凝汽器的热冲击，解决了因内漏使管道长期超高温工作而引起的管道金属蠕变产生裂纹等安全性问题。避免了可能导致的重大人身伤亡和设备损坏事故，其经济效益与社会效益是巨

大的。

参考文献

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 说明书．

[2] 田雪梅．控制阀流量特性畸变对系统控制质量的影响

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[3] 郭延伙．大型火电机组检修实用技术丛书-汽轮机分册

 [M]．北京：中国电力出版社，2004．

[4] 西安热工院．河源电厂1号机高旁阀螺栓失效分析报

 告[R]．

作者简介：刘庆宝（1982―），男，广东龙川人，中国能建广东火电工程总公司拓奇公司热动工程师，研究方向：火力发电厂汽机专业维护与检修。