1、 2019 锅 炉 再 热 器 减 温 水 调 节 阀 内 漏 治 理 及 线 性 优 化 刘宝满1，王天伟2，裴江3，李宗耀4，李云飞5，季广辉6，邓保成7，于凌浩8，刘杰9，宁梦娇10 河北国华定州发电有限责任公司，河北 定州 073000；Internal Leakage control and linear Optimization of Temperature reducing Water Regulating Valve of Boiler Reheater LIU Baoman1WANG Tianwei2PEI Jiang3LI Zongyao4 LI Yunfei5JI Gua
2、nghui6DENG Baocheng7YU Linghao8LIU Jie9MING Mengjiao10 Hebei Guohua Dingzhou Power Generation Co.,Ltd,Hebei Dingzhou 073000,China.摘要：本文 重点 分析 锅 炉再 热器 减 温水 调 节阀 实际 运 行中 出现 的 零开 度 内漏、小 开 度线 性调 节 差、汽 蚀冲 刷严 重 等问 题，制 定 进口 设备 备 件国 产优 化 改进 方 案，通过 改 造调 节阀 的 内件 结 构将 原调 节 阀一 级节 流 升级 为 多级 节流，并优 化 阀门 流 量调 节特 性
3、曲线 保证 小 开度 下 精细 调节，改进 后成 功 消除 了 阀门 零开 度 内漏 现象，阀门 实 际流 量调 节 线性良好，提高了再热器安全运行可靠性，为同类减温水调节阀性能优化提供了可借鉴的经验。关 键 词：减 温 水；调 节 阀；内 漏；汽 蚀；国 产 优 化 ABSTRACT:In this paper,the problem of zero-opening leakage,small-opening linear adjustment difference and serious cavitation erosion occurred in the actual operation
4、 of the boiler reheater desuperheater water regulating valve are emphatically analyzed.And making domestic optimized improvement scheme for imported equipment spare parts.The primary throttle of the original control valve is upgraded to multi-stage throttle by modifying the inner structure of the co
5、ntrol valve.And optimizing valve flow regulating characteristic curve to ensure fine regulation under small opening.After improvement,the leakage phenomenon of zero-opening valve was eliminated successfully,linearity of actual valve flow regulation is good.This research improves the reliability of r
6、eheater safe operation.The experience can be used for reference to optimize the performance of the same type of desuperheater water regulating valve.KEY WORD:temperature reducing water;regulating valve;internal leakage;cavitation;domestic optimization 1 引言 河北国 华定 州发 电有 限责 任公司（以下 简称“定州 电厂”）1、2 号锅 炉为
7、600MW 亚临 界中间一次 再热 控制 循环 汽包 炉，是上 海锅 炉厂 生产的 SG-2008/17.47-M903 型 四角切 圆燃 烧，单炉膛型 露天 布置 锅炉。锅炉 再热汽 系统 布置 了屏式再热 器、末 级再 热器、墙式辐 射再 热器，再热器 的 汽 温 调 节 主 要 采 用 燃 烧 器 摆 动 及 过 量 空 气系数调 节，再 热器 左右 侧进 口管道 分别 安装 事故喷水减 温器，采用 莫诺 克 喷嘴，通 过 调 节阀 在紧急 事 故 状 态 下 控 制 减 温 水 量 调 节 再 热 蒸 汽 进 口汽温。定州电 厂 1、2 号 锅炉 再热 汽减温 水系 统调节阀前 后压
8、差大，且实 际运 行中 经 常需 要小 流量调节，当小 流量 调节 时汽 蚀冲刷 严重，导 致阀 门阀芯、阀座 等部 件密 封面 冲刷造 成内 漏，备件 损耗率较 高，由于 该阀 门备 件更换 需隔 离再 热汽 减温水，因此 机组 运行 期间 不能更 换备 件，而运 行中 投 入 大 量 的 减 温 水 和 长 期 内 漏 会 直 接 影 响 机组运行 经济 性，同时 调节 阀小开 度时 流量 的大 幅变化对 再热 器的 氧化 皮剥 落产生 很大 影响，不 利于再热 汽系 统安 全运 行。因此，锅炉 再热 汽减 温水调节 阀需 进行 结构 优化，消除 阀门 零开 度内 漏并改善 流量 调节 特
9、性。2 现 存 问 题 定州电 厂 1、2 号锅 炉再 热汽减 温水 系统 调节阀为 美 国 COPES-VULCAN 调 节阀，压力 等 级 2019 1500LB，出 厂编 号为 0710-147835-1-1，该锅 炉再热汽 减温 水调 节阀 运行 参数（如 表 1）所示。表 1 锅 炉 再 热 汽 减 温 水 调 节 阀 运 行 参 数 名称 单位 参数 调节阀入口压力 MPa 12.02 调节阀出口压力 MPa 2.5 调节阀正常运行时流量 T/h 25 调节阀最大流量 T/h 49 调节阀介质工作温度 173 调节阀入口管径 mm 51*10 调节阀原执行器行程 mm 25 介质流
10、向 低进高出 由 于 该 锅 炉 再 热 汽 减 温 水 系 统 调 节 阀 前 后压差大，且实 际运 行中 需 经常小 流量 调节，当小流量调 节时 汽蚀 冲刷 严重，导 致阀 门阀 芯、阀座等部件 密封 面冲 刷造 成内 漏（如 图 1 所示）。图 1 原 调 节 阀 阀 芯、阀 座 密 封 面 严 重 冲 蚀 3 原 因 分 析 定州电 厂 1、2 号 锅炉 再热 汽减温 水调 节阀结构为 阀芯 调节 式一 级节 流（如 图 2 所 示），采用窗口 形式 节流 套，设 计 窗口面 积较 大，只 起到导向作 用，不 能进 行节 流 降压，阀 门流 量调 节仅能通过 阀芯 开度 进行 调节，
11、阀门的 流量 特性 为直线特性（如 图 3 所 示），运 行中节 流降 压效 果较差；由 于再 热器 减温 水调 节阀前 后运 行压 差大，机组运 行过 程流 量调 节频 率高，且 经常 会在 小开度下运 行调 节，阀芯、阀 座 密封面 间的 流速 较高，对阀芯、阀座 密封 面的 汽 蚀冲刷 严重，易造 成阀门内漏。图 2 原 调 节 阀 内 部 结 构 图（优 化 前）图 3 原 调 节 阀 流 量 特 性 曲 线（优 化 前）通 过 该 调 节 阀 流 量 特 性 曲 线 可 以 看 出，流 量 直 线 特 性曲 线 介 质 的 重 量 流 量 与 阀 芯 的 位 移 成 正 比 关 系。
12、（1）流量 特性 方程 式为：G=ch+Gm，式中：c 常 数，与 阀 门 的 结 构 和 尺 寸 以及介质 和压 力降 有关；h 阀门 行程；Gm 介 质的 最小 流量；（2）流 速 方 程 式 为：Ua=3.537*105*W*/di2 式中：Ua 流速 m/s；W 流量 T/s；阀门 比容：m3/g；di 节 流部 位内 径 mm2；其中：W 1.896Kv*(P*10.2/)0.5/1000 Kv 阀门 必要 流量系 数 L/min；P 阀 门压 差 MPa；因 此 该 调 节 阀 特 性 曲 线 对 要 求 小 流 量 调 节的 运 行 工 况 较 难 达 到 再 热 汽 汽 温 精
13、 细 化 调 节 要求，当 阀门 开启 后阀 门的 流量随 着行 程成 正比 增加，由 于调 节阀 前后 运行 压差大，且 采用 单级 节 2019 流调节，阀芯、阀 座密 封 面间的 流速 较高，对密封面的 汽蚀 冲刷 严重，易 造成阀 门内 漏；此 外通过 调 节 阀 内 部 结 构 图 可 以 发 现 阀 座 与 节 流 套 之间配合 无定 位，导 致阀 芯、阀 座、节流 套同 轴度精度不 高，阀 门全 关状 态下 可能会 存在 密封 面接触不均 匀的 状况，易 出现 阀门密 封面 内漏 情 况。综上所 述，该 再热 汽减 温水 调节阀 实际 运行中出现 的零 开度 内漏、小 开度线 性
14、调 节差、汽蚀冲刷严 重等 问题，主 要原 因 是调节 阀阀 芯、阀座、节 流 套 结 构 不 满 足 再 热 汽 气 温 调 节 运 行 工 况 要求，因此 需对 该调 节阀 阀 芯、阀座、节 流套 结构进行改 造。4 改 造 方 案 针 对 锅 炉 原 再 热 器 减 温 水 调 节 阀 实 际 运 行中出现 的零 开度 内漏、小 开度线 性调 节差、汽蚀冲刷严 重等 问题，制定 进口 备件国 产优 化改 进方案，通过 改造 调节 阀的 内件 结构将 原调 节阀 一级节流结 构升 级为 多级 节流 结构，并 优化 调 节 阀流量调节 特性，提高 再热 汽减 温水调 节阀 精细 化调节能力。
15、本 次改 造仅 需对 调节阀 阀杆 阀芯 组件、阀座、节 流套 结构 进行 优 化，原阀 门执 行器 及改造后的 备件 安装 尺寸 保持 不变，改 进方 案措 施如下：（1）优化阀门调节部件结 构，将原阀座与节流套 间加 一定 位止 口，保 证阀门 的阀 芯与 阀座密封面 安装 后有 较好 的同 轴度，并 将原 一级 节流改 为 多 级 节 流，调 节 阀 内 部 结 构 改 进 前 后 对 比（如 图 4 所示）；通过 减小 每一级 运行 压差，从而减小 介质 通过 密封 面时 的流速，减小 对密 封面的冲蚀。（2）提升阀门调节部件材 质，原阀门备件采用的 是马 氏体 沉淀 硬化 型不锈 钢
16、，密 封面 采用的是固溶 时效硬 化处理，硬度大 于 HRC40，由于再热 器减 温水 调节 阀长 期处于 频繁 调节 状态，为提高 材质 的抗 冲刷 性，优化后 的阀 芯、阀 座采用抗冲 刷性 能较 高的 镍基 高合金 材料，密封 面进行 堆 焊 硬 质 合 金，并 且 保 证 堆 焊 层 有 足 够 的 厚度，可以进行多次研磨，密封面硬度达到HRC45，增 强阀 门密 封面 的抗冲 刷能 力，提高 阀芯部分 的使 用寿 命。（3）依据再热汽减温水系 统运行工况，将节流套 结构 优化 为小 窗口 缩放式 结构，调 节阀 流量特性 曲线 采用 等百 分比 特性曲 线，阀芯 的行 程与介质 流量
17、 成正 比例 增加，即cGdhdG关系，通过 调节阀改 进前 后特 性曲 线对 比图（如 图 5 所 示）可见，阀 门小 开度 下调 节性 能优秀，可 精细 调节 减温水流 量，满足 再热 汽减 温水精 细化 调节 要求，同 时 介 质 通 过 小 窗 口 缩 放 式 节 流 套 时 可 将 介 质分角为 多个 小水 柱降 耗减 压，从 而减 小阀 门密 封面冲刷 力，进一 步提 高阀 门密封 面使 用寿 命。图 4 调 节 阀 内 部 结 构 改 进 前 后 对 比 图 改进前 改进后 2019 图 5 调 节 阀 改 进 前 后 特 性 曲 线 对 比 图 5 效 果 实 施 定州电 厂
18、于 2018 年 2 月和 10 月 机组 检修 期间，分 别 对 1、2 号锅 炉再 热器左 右侧 减温 水调节阀改 进方 案进 行实 施，将调 节 阀阀 芯、阀座、节 流 套 进 口 备 件 进 行 国 产 结 构 优 化 并 应 用 于 系统运行（如图 6 所 示），通 过 PI 系统中 减温 水调节阀开 度与 流量 绘制 参数 曲线（如 图 7、图 8 所示），可以看 出改进前后线 性对比明显，改进前调节阀 内漏 时流 量可 达 6t/h，改 进后 实现 了零 内漏，实现 了再 热汽 减温 水 小开度 精细 化调 节，改进后运 行效 果良 好，成 功 消除了 零开 度内 漏、小开度线
19、性调 节差、汽蚀 冲 刷严重 等问 题，提 高再热器减 温水 调节 阀调 节性 能及使 用寿 命，避 免运行 中 投 入 大 量 的 减 温 水 和 长 期 内 漏 对 机 组 运 行造成的 再热 汽汽 温低 及氧 化皮脱 落等 不良 影响，提高了 再热 汽系 统安 全运 行可靠 性。图 6 调 节 阀 各 部 件 改 进 前 后 对 比 图 图 7 锅 炉 再 热 器 减 温 水 调 节 阀 运 行 参 数 曲 线（改 进前）图 8 锅 炉 再 热 器 减 温 水 调 节 阀 运 行 参 数 曲 线（改 进 后）6 结 束 语 河 北 国 华 定 州 发 电 有 限 责 任 公 司 针 对
20、锅 炉再 热 器 减 温 水 调 节 阀 实 际 运 行 中 出 现 的 零 开 度内漏、小开 度线 性调 节差、汽蚀 冲刷 严重 等问 题分析根 本原 因，制定 进口 设备备 件国 产优 化改 进方案，通过 改进 调节 阀的 内件结 构将 原调 节阀 一级节流 升级 为多 级节 流，并优化 阀门 流量 调节 特性曲线 保证 小开 度下 精细 调节，避免 阀门 内漏 及小 开 度 时 流 量 的 大 幅 变 化 对 再 热 器 的 氧 化 皮 剥落产生 不良 影响，提 高再 热器安 全运 行可 靠性，为 同 类 减 温 水 调 节 阀 性 能 优 化 提 供 了 可 借 鉴 的经验。参 考 文
21、 献 1 黎彪.活 塞 式 防 气 蚀 大 压 差 可 调 减 压 阀A.全 国 第 一 届 超 高 层建筑消防学术会议论文集C，2014 年.2 陈 波，张 永 军，罗 志 浩.超 临 界 机 组 汽 温 控 制 中 减 温 水 联 控 方式的研究与实现J.电站系统工程，2010 年.3 张颖.阀 门 气 体 内 漏 的 声 学 特 性 及 量 化 检 测 技 术 研 究D.大庆石油学院，2007 年.4韩宁.应用 Fluent 研 究 阀 门 内 部 流 场D.武汉大学，2005 年.5吴杰.多级降压高压差调节阀设计J.阀门，2001 年.6綦建前.阀 门 分 类 方 法 的 探 讨J.阀门，2000 年.7杨纪伟.调 节 阀 流 量 调 节 特 性 评 价J.阀门，1999 年.作者简 介：刘 宝 满（1986-），男，辽 宁，本科，高 级 工程 师，研究 方向 为火 力发电厂 阀门 维护、检 修、技改 方面 技 术难题。
