旁路系統蒸汽減溫減壓閥

旁路系統蒸汽減溫減壓閥 汽輪機旁路系統 旁路系統高溫高壓蒸汽減溫減壓閥 旁路系統蒸汽減壓閥

１、之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹旁路系統蒸汽減溫減壓閥旁路系統的作用

汽輪機旁路系統是本機組重要外部系統之一，它具有改善機組啟動性能，減少汽輪機壽命損耗和快速跟蹤負荷等功能。合理的旁路設置能滿足機組中壓缸啟動。我公司采用35%B—MCR容量的2級串聯旁路，2級減壓3級減溫的旁路系統。其作用如下：
蒸汽減壓閥 制造標準：中國GB、機械部JB、化工標準HG、美標API、ANSI、德標DIN、日本JIS、JPI、英標BS生產。閥體材質：銅、鑄鐵、鑄鋼、碳鋼、WCB、WC6、WC9、20#、25#、鍛鋼、A105、F11、F22、不銹鋼、304、304L、316、316L、鉻鉬鋼、低溫鋼、鈦合金鋼等。工作壓力1.0Mpa-50.0Mpa。工作溫度：-196℃-650℃。連接方式：內螺紋、外螺紋、法蘭、焊接、對焊、承插焊、卡套、卡箍。
１）加快啟動速度、改善啟動條件

大容量機組普遍采用滑參數啟動方式，為適應這種啟動方式，應在整個啟動過程中不斷地調整汽溫、汽壓和蒸汽流量，以滿足汽輪機啟動過程中不同階段的要求。如果單純調整鍋爐燃燒或調整汽壓是很難適應上述要求的，因此一般都要設置旁路系統來配合解決這一問題。在機組熱態啟動過程中也可以用來提高主蒸汽或再熱蒸汽溫度，從而加快啟動速度，改善啟動條件。 ２）保護鍋爐再熱器

機組在啟、停和甩負荷過程中，再熱器無蒸汽或中斷了蒸汽，此時可經旁路把新蒸汽減溫減壓后送入再熱器，使再熱器不至于因干燒而損壞．

３）回收工質，減少汽水損失，減少噪音

機組在啟停或甩負荷過程中，有時需要維持汽輪機空轉，由于機爐蒸汽量不匹配，鍋爐低負荷一般為額定蒸發量的40％左右，而對于汽輪機而言，汽輪機維持空轉的汽耗量一般為額定汽耗量的7－10％。因此需要將多余的蒸汽及時排掉。如果排入大氣不但損失了熱量和工質，而且造成排汽噪音和熱污染，設置旁路系統則可以達到既回收工質又保護環境的目的。

此外，當汽輪機快速減負荷或甩負荷時，利用旁路系統可以防止鍋爐超壓，減少鍋爐安全閥的動作次數．

２、旁路系統技術參數

旁路系統的設計容量參數火力發電機組安裝的主汽旁路系統的作用，在機組啟動過程中用于提升鍋爐汽壓、汽溫，在正常停機過程中用于回收工質，在機組事故跳閘、甩負荷過程中用于防止鍋爐超壓，使鍋爐蒸汽通過該系統進行循環，同時保證再熱器不干燒；保證停機不停爐，隨時具備熱態啟動的條件。

二、旁路系統蒸汽減溫減壓閥存在問題：
        在《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中防止汽輪機超速和軸系斷裂事故一章（9.1.7）指出：在機組正常啟動或停機過程中，應嚴格按運行規程要求投入汽輪機旁路系統，尤其是低壓旁路；在機組甩負荷或事故狀態下，旁路系統必須開啟。機組再次啟動時，再熱蒸汽壓力不得大于制造廠規定的壓力值。
    一級旁路蒸汽轉換閥（一級旁路蒸汽減溫減壓閥、高壓旁路蒸汽減溫減壓閥）和二級旁路蒸汽轉換閥（二級旁路蒸汽減溫減壓閥、低壓旁路蒸汽減溫減壓閥），由于減溫減壓的特殊作用及參數的限制閥門內部結構大多采用多級減壓的籠罩式結構。
    在機組檢修過程中鍋爐省煤器、過熱器、再熱器等受熱面、蒸汽管、給水管等管道的檢修，殘存在系統中金屬雜質較多。在機組啟動提升參數過程中，較大的雜質顆粒夾在閥芯與閥座密封面之間，使密封面出現凹坑、缺損等缺陷。
    經過一段時間的運行， 高低壓蒸汽轉換閥都存在不同程度的泄漏。在設計上一級旁路系統蒸汽轉換閥后合金管道長度一般不超過5米。其余管道設計材料為#20G，此管材的管道允許使用溫度不超過425℃，而高壓蒸汽轉換閥的泄漏會使蒸汽轉換閥后的管壁溫度達到430℃以上。因此蒸汽轉換閥泄漏會使管道有超溫的危險；二級旁路蒸汽轉換閥的泄漏能使凝結器熱負荷增加，直接導致凝結器真空下降。 
    雖然，有的電廠設計時在減壓閥前安裝一臺閘閥，能在一定程度上緩解管道超溫的危險，此方案增加了大量資金投入，也增加了檢修維護的的工作量，不是長久之計。而且，使旁路系統保護功能可靠性大大削弱，不能滿足《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》的規定。因為，主汽旁路系統要求兩臺蒸汽轉換閥在事故時能快速打開，因此蒸汽轉換閥都配備雙電機，以滿足塊開的要求。如果機組正常運行時考電動閘閥隔斷，一旦出現事故此扎閥不能及時打開，將使事故進一步擴大。
    目前，國內采用的修理方法是，在現場對密封面進行研磨，閥芯進行車削加工。經過幾次檢修，閥座堆焊的密封面將減嚴重減薄,甚至露出閥座母材(一般要求密封 面研磨量多3～5mm)，閥座母材硬度遠遠低于堆焊密封面，密封幅硬度的嚴重不足將使泄漏量及泄漏頻率迅速增加，對閥后管道極為不利，并有管道爆破的危險。當出現此類似狀況時，由于密封面減薄，硬度不足，只能對閥座進行更換。
    此種檢修方法不能*閥門設計的不足，只能治標不能治本，只能保證旁路蒸汽轉換閥一時的嚴密。
三、改造方案：
本公司根據具體情況制定一場檢修改造的方案：
  （一）由于此旁路蒸汽轉換閥閥體為合金材料，而且連接有減溫水管道，如果因為更換閥座將閥體由系統管道上割下，一級旁路蒸汽轉換閥規格PLY963Y-250V（DN225/DN350）二級旁路蒸汽轉換閥規格PLY963Y-40V( DN450 /DN800) ,其工作量是非常大的。
    我公司，利用設備及訓練有素的專業技術人員，在現場進行
閥座的更換，不必電廠將閥門更換或是將閥門割下到制造廠進行檢
修，省去電廠相當大的資金、時間與精力。
  （二）造成閥門泄漏的根本原因是雜物介入閥門密封幅部位，要*解決問題就應阻止雜物介入閥門密封副。
        在閥腔內加裝過濾網不失為解決問題的良策，過濾網經過特殊的設計加工，在現場組裝焊接新閥座后將過濾網與閥體裝配好，保證閥座密封面不受損傷。
本方案特點：
    1.現場檢修節省資金；
    2.時間短，一臺閥門一周內能完成（電廠能提供確切的相關資
      料）；
    3.費用少、效果佳更換一臺蒸汽轉換閥要百萬元費用；
    4.不影響正常的生產，電廠方面只要必要的配合，其他工作全由
      我們來完成；
四、效益：
    旁路系統蒸汽轉換閥的嚴密性直接影響火力發電廠的經濟性。減
    少高品質蒸汽的浪費，降低因閥門泄漏熱負荷增加造成對機組的真空度影響，減少因蒸汽轉換閥泄漏造成的閥后管道超溫的隱患。
    目前，國內多臺機組的旁路蒸汽轉換閥按此方案進行改造，穩定
運行長時間已超過四年，未發現旁路系統蒸汽轉換閥泄漏。

注：高壓旁路流量：
1025*35/100=359t/h(35%MC；1025t/h為B—MCR工況主蒸汽流量；低壓旁路流量：高壓旁路流量+高壓旁路噴水流量；*）——按MCR工況熱平衡確定；**）——按3級減溫減壓器前參數確定；***）——高壓旁路的噴水流量是假定按高壓旁路通；３、旁路系統布置；旁路系統布置在靠近汽輪機的主蒸汽管道和熱再熱蒸汽；在高旁減壓閥前低位點設一疏水點，起

1025*35/100=359t/h(35%MCR旁路)

1025 t/h為B—MCR工況主蒸汽流量。

低壓旁路流量：高壓旁路流量+高壓旁路噴水流量。

*） ——按MCR工況熱平衡確定。

**）——按3級減溫減壓器前參數確定。

***）——高壓旁路的噴水流量是假定按高壓旁路通流能力15%考慮。

３、旁路系統布置

旁路系統布置在靠近汽輪機的主蒸汽管道和熱再熱蒸汽管道的低位點，以使其盡可能排放起動過程中產生的低溫蒸汽和凝結水，為盡快達到汽輪機沖轉參數創造條件。高壓旁路管道自汽輪機主蒸汽管道上接出，高壓旁路閥排汽接入汽輪機高壓缸排汽出口氣動止回閥后冷再熱蒸汽管道上，低壓旁路管道自熱再熱蒸汽管道三通后接出，進入低壓旁路閥，閥后在凝汽器附近分兩路接入凝汽器的三級減壓減溫器。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥在高旁減壓閥前低位點設一疏水點，起動期間排除高旁前管道的蒸汽凝結水。機組負荷達到10%時疏水閥自動關閉，在機組負荷降到10%以下或汽輪機跳閘時疏水閥自動開啟。高旁閥后也設一疏水點。起動期間排除高旁后管道的蒸汽凝結水。機組負荷達到20%時疏水閥自動關閉，在機組負荷降到20%以下或汽輪機跳閘時疏水閥自動開啟。在高旁閥關閉期間，為確保高旁管道及高旁閥體處于熱備用狀態，減小運行時的熱沖擊，在高旁閥前設置一根φ76×10的予熱管，經減壓后接入熱再熱蒸汽管道，使少量蒸汽在予熱管內緩慢流動，同時回收該部分蒸汽。在高旁閥關閉期間，高旁閥出口至冷再熱蒸汽管道之間，將形成一段蒸汽不流通的盲管。為防止該管段內蒸汽凝結產生凝結水并予熱該管段，在高旁閥后接出一根φ76×3.6的予熱管，經一高溫高壓閥后，由φ76×6的管道，接入低旁閥進口管，再經低旁閥前的預熱管至四段抽汽，使少量冷再熱蒸汽在予熱管內流動，以預熱高旁排出管。

低旁管道自熱再熱蒸汽管道三通后接出，在低旁閥前設一疏水點，機組負荷升到20%及以上時疏水閥自動關閉，當機組負荷降到20%以下或汽輪機跳閘時，疏水閥自動開啟。低旁閥后的低位點設置一由疏水罐水位控制的疏水閥，疏水罐上設置兩個水位開關，當疏水到高水位時，聯鎖開啟疏水閥，當疏水到"高一高"水位時，ＣＲＴ報警，同時聯鎖關閉低旁閥。在機組正常運行期間，旁路系統處于熱備狀態，此時低旁閥關閉。為保證低旁進口管道及低旁閥處于熱備用狀態，減少投運時的熱沖擊，在低旁閥進口前管道上接出一路φ76×3.5的予熱管，經減壓后接入四段抽汽管道，使少量蒸汽在予熱管內緩慢流動，同時回收該部分蒸汽。

４、旁路系統控制

１）高壓旁路控制

高壓旁路站的減壓部分包括一個裝有電動執行機構的蒸汽減壓閥。噴水閥也裝有電動執行機構，用于向減壓閥提供冷卻水，以降低主汽溫度．兩種執行器均有快速開啟的操作方式．
減壓閥是通過調節，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質本身的能量，使出口壓力自動保持穩定的閥門。從流體力學的觀點看，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節流元件，即通過改變節流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的。然后依靠控制與調節系統的調節，使閥后壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內保持恒定。
①壓力控制

壓力控制在控制盤上有“手動”和“自動”兩種運行方式可供選擇。

在手動方式下，蒸汽減壓閥的開度由控制面板上的按鈕來進行手操。

在自動方式下實際壓力與給定壓力進行比較，其差值經動力開關控制蒸汽減壓閥的開度，蒸汽減壓閥的開度在控制面板上進行指示。當汽機跳閘或發電機甩負荷時減壓閥快開，噴水閥快開。

若高旁后溫度大于390℃時，無論處于自動或手動運行方式減壓閥快關。

②溫度控制

溫度控制在控制盤上有“手動”和“自動”兩種運行方式可供選擇。

在手動方式下，噴水閥的開度由控制面板上的按鈕來進行手操。閥門的開度和控制偏差有兩個指示分別指示。在自動方式下，實際溫度與給定溫度進行比較，其差值經動力開關控制噴水閥的開度，噴水閥的開度在控制面板上進行指示。

如果蒸汽減壓閥關閉，噴水閥也相應被閉鎖而關閉。

③快速動作

為防止事故或甩負荷時機組超壓，蒸汽減壓閥和噴水閥設有快速動作回路。在下列情況下，快速回路起作用（均投自動的情況下）：

.一旦負荷下降速度超過監視器的設定值，高旁閥和噴水閥將快速開啟。

.當實際壓力比設定壓力高出監視器的設定值，高旁閥和噴水閥將快速開啟。

④高旁噴水隔離閥的控制

在減壓閥不關的情況下，它總是打開的。當減壓閥關閉時，將聯鎖噴水隔離閥，使之關閉。這樣確保了在減壓閥關嚴之前，沒有水進入減壓閥，從而避免了水擊現象。

２）低壓旁路的控制

低壓旁路站裝有電動執行器的蒸汽減壓閥和噴水閥。減壓閥用來降低蒸汽壓力，噴水閥用來控制減溫用的冷卻水。兩種執行器都可快速動作。快速執行器即可打開也可關閉蒸汽減壓閥，而噴水閥的快速執行器只用來打開閥門。蒸汽減壓閥的執行器裝有快速動作的單獨電機，而噴水閥的執行器裝有變級的雙速電機。

①壓力控制

壓力控制在控制盤上有“手動”和“自動”兩種運行方式可供選擇。

在手動方式下，蒸汽減壓閥的開度由控制面板上的按鈕來進行手操。

在自動方式下，當負荷正常時，壓力設定值又比實際壓力高，低旁處于關閉狀態。若實際壓力過高時，將使減壓閥的快速電機和噴水閥的快速電機接通，使兩閥門快速開啟。 ②噴水控制

噴水控制在控制盤上有“手動”和“自動”兩種運行方式可供選擇。

在手動方式下，根據減溫器出口溫度在控制面板上開關噴水閥。

在自動方式下，由來自減壓閥的開度，再熱器的壓力和溫度作為噴水調節器的參考值。有了這三個參考值，閥門開度設定點就可通過計算回路獲得參考點，開度設定值與噴水閥的參考值相比較，并經參考點送入噴水調節器。這個噴水調節器根據它的輸出信號來調節噴水閥執行器的速度，由內部限制監視器和存儲器順序連結在一起，來停止噴水調節。

③凝汽器保護

為了防止旁路運行中出現凝汽器壓力和溫度過高，設有蒸汽減壓閥快速關閉回路。以下條件滿足低旁閥快關：

.真空（三選一）低于設定值62kpa且DCS保護投入時；

.凝汽器溫度大于85℃時；

.低旁減壓閥后溫度大于190℃時；

.低旁噴水壓力低至1.0Mpa時。

④三級減溫水閥的控制

當低旁減壓閥或噴水閥不關時，則開此閥。

當低旁減壓閥或噴水閥均關時，則關此閥。

第二節 汽輪機疏水系統

一、汽輪機疏水系統的作用及組成
Y63H高溫高壓蒸汽減壓閥適用于蒸汽管路上。通過減壓閥的調節，可使進口壓力降至某一需要的出口壓力，當進口壓力或流量變動時，減壓閥依靠介質本身的能量可自動保持出口壓力在小范圍內波動。

在汽輪機組各種運行工況下，當蒸汽經過汽輪機和管道時，都可能積聚凝結水。例如：機組啟動暖管、暖機或蒸汽長時間處于停滯狀態時，蒸汽被金屬壁面冷卻而形成的凝結水；正常運行時，蒸汽帶水或減溫噴水過量的積水等。當機組運行時，這些積水將與蒸汽一起流動，由于汽水密度和流速不同，就會給熱力設備和管道造成熱沖擊和機械沖擊。輕者引起設備和管道振動，重著使設備損壞及管道發生破裂。一旦積水進入汽輪機，將會造成葉片和圍帶損壞，推力軸承磨損，轉子和隔板裂紋，轉子*性彎曲，靜體變形及汽封損壞等嚴重事故。另外，停機后的積水還回引起設備和管道的腐蝕。為了保證機組的安全經濟運行，必須及時地把汽缸和管道內的積水疏放出去，同時回收凝結水，減少汽水損失，因此發電廠設置了汽輪機疏水系統。

汽輪機疏水包括：主蒸汽管道的疏水，再熱蒸汽冷、熱段管道的疏水，高、低壓旁路管道疏水，抽汽管道疏水，高、中壓缸主汽門和調節汽閥的疏水，高、中壓缸缸體疏水，汽輪機軸封疏水等。上述疏水管道、閥門和疏水擴容器等組成了汽輪機的疏水系統。

在機組啟動過程中排出暖管、暖機的凝結水稱為啟動疏水，機組正常運行時的疏水稱為經常疏水，疏放機組長時間停用時積存的凝結水稱為自由疏水或放水。

二、汽輪機疏水系統

1、疏水點的設置

疏水點一般設在容易積聚凝結水的部位及有可能使蒸汽帶水的地方，如蒸汽管道的低位點，汽缸的下部，閥門前、后可能積水處，噴水減溫器之后，備用汽源管道死端等。這些部位設置疏水點，能夠將疏水全部疏出，保證機組安全。

通常我們將疏水系統按設備分為管道疏水與本體疏水。管道疏水包括主蒸汽管道的疏水，再熱蒸汽冷、熱段管道的疏水，高、低壓旁路管道疏水，抽汽逆止門后的管道疏水，汽輪機軸封管道疏水。本體疏水包括高、中壓缸主汽門和調節汽閥的疏水，高、中壓缸缸體疏水，汽輪機軸封體疏水，抽汽逆止門前的管道疏水。

按照疏水點壓力分為高壓疏水、中壓疏水、低壓疏水。高壓疏水包括：高壓主汽閥閥體上部疏水，高壓主汽閥閥體下部疏水，高壓主汽管疏水，高壓內缸疏水，汽缸夾層加熱進汽聯箱及其引入管疏水，高中壓內外缸夾層疏水，一、二段抽汽止回閥及閥前疏水；中壓疏水包括：中壓進汽腔室疏水，高排止回閥閥前、后疏水，三、四段抽汽止回閥及閥前疏水，中壓聯合汽閥疏水、中壓缸排氣口疏水；低壓段疏水包括：五、六段抽汽止回閥及閥前疏水，自密封系統及軸封供汽管疏水。

2、疏水裝置及控制

疏水的控制是通過疏水裝置來實現的。疏水裝置包括手動截止閥、電動調節閥、氣動調節閥以及節流孔板、節流栓和疏水罐等。大型機組多采用電動疏水閥或氣動疏水閥作為疏水控制的主要機構。電動閥可以自動開關，也可在集控室由運行人員手操控制。氣動疏水閥一般為氣關式，由電磁閥控制，當電源、氣源、和信號中斷時，閥門向安全的方向（開啟方向）動作，以確保疏水的暢通。它可根據機組運行情況由程序控制自動開啟，也可在集控室手操控制。手動截止閥、節流孔板、節流栓和疏水罐，一般與以上兩種疏水閥配合使用，組成不同的疏水控制方式。由于各處對疏水的要求不同，疏水的控制方式也不盡相同。

一只手動截止閥一般用于PN≤2.452MPa的疏水管道，截止閥全開全關，不調節疏水流量，以防止誤操作，確保疏水暢通。在PN≥3.923MPa的疏水管道上，用一只截止閥串聯一只電動調節閥，進行疏水控制。

壓力較高的疏水采用幾根疏水管先匯集到節流孔板組件，減壓后由一根管引出，通過一個氣動調節閥控制疏水。這種疏水方式使用于高壓調節閥導汽管的疏水。

在易引起汽輪機進水或疏水量大的疏水點，采用疏水罐疏水方式，疏水罐是DN?150mm、長度以能接外視水位計為限的疏水短管，其上設有高水位開關和高－高水位開關。當疏水水位達高水位時，高水位開關通過電磁閥全開氣動疏水調節閥，并向集控室發出高水位報警和疏水閥開啟信號。當疏水水位達高－高水位時，向集控室發出高－高水位報警信號，以引起運行人員注意并采取對策。當負荷小于一定值或汽輪機跳閘時，疏水閥自動打開。這種疏水方式疏水量大且疏水控制的自動化水平高，一般用于大型機組的高壓缸排汽止回閥前、后，再熱熱段蒸汽管道中壓聯合汽閥前，高壓旁路閥后，低壓旁路閥前、后，減溫器后，以及小汽輪機高壓汽源管道等處。

對于處于熱備用狀態的管道，需要經常有少量的疏水流動進行暖管，確保備用管道隨時啟動。采用帶有旁路的疏水節流栓的疏水方式，可使疏水節流降壓，控制疏水量。當需要增大疏水量時，旁路閥同時開啟。這種疏水方式常用于軸封系統和輔汽系統。

3、疏水管道布置

疏水管道的布置以及疏水管道和疏水閥內徑的確定，應考率在各種不同的運行方式下都能排出大疏水量，且在任何情況下管道和閥門的內徑均不應小于20mm,以免被污物阻塞。疏水管道的布置原則如下：

1) 疏水管道都應有順氣流方向向終端的坡度。對依靠重力疏水或疏水壓力差較小的疏水管道，其坡度越大越好。疏水管道上不應有低位點或比本體疏水擴容器接口標高還要低的管段。如為滿足管道的熱補償要求，疏水管道上需要設置補償管段，則補償段應位于水平方向或垂直方向有坡度的平面內。

2) 每根疏水管道應單獨引至本體疏水擴容器。同一管道不同標高或同一管道壓力相差較大處接出的兩根或數根疏水管道，不應合并再通過本體疏水擴容器，否則較高位或較高壓力的疏水會阻滯較低位或較低壓力的疏水。不同標高和不同壓力的管道和設備接出的疏水管道絕不可合并后再引向疏水擴容器。

3) 為減少本體疏水擴容器的開孔，擴容器上裝有幾根進水集管，其內橫截面積要足夠大（不能小于接入該集管的所有疏水管內橫截面積之和的10倍），使所有疏水管道同時開啟的情況下，集管內部的壓力都能低于接入該集管壓力低疏水點的壓力。并且要求進水集管的標高必須高于凝汽器熱井的高水位和擴容器的運行水位，以防止凝汽器或擴容器中的水通過進水集管、疏水管倒流入汽輪機。

4）工作壓力接近（同一壓力等級）的疏水管才能接到同一進水集管，并按壓力從高到到低的順序排列（沿集管的水流方向）。否則，壓力高的疏水就可能從壓力低的疏水管返至汽輪機，造成汽輪機進水事故。

5) 自動疏水閥不允許另設隔離閥與之串聯，以免誤操作使疏水系統失效。所有疏水閥后的疏水管徑應比閥前大1~2級，并且要求疏水閥應盡量集中布置靠近集箱接口處，可防止閥后管道因疏水汽化造成流動阻塞，且便于操作和維修。

6) 疏水一般按壓力的高低排入與之壓力相對應的汽輪機本體疏水擴容器。疏水擴容器上裝有減溫噴水管，各路疏水經疏水集管擴容后，再到擴容器繼續擴容并減溫，使得流出疏水擴容器的汽水接近凝汽器的參數。擴容器的蒸汽從擴容器頂部出汽管進入凝汽器頸部，而凝結水通過底部U形水封管進入凝汽器熱井，從而回收工質。與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求