旁路系统蒸汽减温减压阀

旁路系统蒸汽减温减压阀 汽轮机旁路系统 旁路系统高温高压蒸汽减温减压阀 旁路系统蒸汽减压阀

１、之前介绍组合式减压阀在国华惠州热电应用，现在介绍旁路系统蒸汽减温减压阀旁路系统的作用

汽轮机旁路系统是本机组重要外部系统之一，它具有改善机组启动性能，减少汽轮机寿命损耗和快速跟踪负荷等功能。合理的旁路设置能满足机组中压缸启动。我公司采用35%B—MCR容量的2级串联旁路，2级减压3级减温的旁路系统。其作用如下：
蒸汽减压阀 制造标准：中国GB、机械部JB、化工标准HG、美标API、ANSI、德标DIN、日本JIS、JPI、英标BS生产。阀体材质：铜、铸铁、铸钢、碳钢、WCB、WC6、WC9、20#、25#、锻钢、A105、F11、F22、不锈钢、304、304L、316、316L、铬钼钢、低温钢、钛合金钢等。工作压力1.0Mpa-50.0Mpa。工作温度：-196℃-650℃。连接方式：内螺纹、外螺纹、法兰、焊接、对焊、承插焊、卡套、卡箍。
１）加快启动速度、改善启动条件

大容量机组普遍采用滑参数启动方式，为适应这种启动方式，应在整个启动过程中不断地调整汽温、汽压和蒸汽流量，以满足汽轮机启动过程中不同阶段的要求。如果单纯调整锅炉燃烧或调整汽压是很难适应上述要求的，因此一般都要设置旁路系统来配合解决这一问题。在机组热态启动过程中也可以用来提高主蒸汽或再热蒸汽温度，从而加快启动速度，改善启动条件。 ２）保护锅炉再热器

机组在启、停和甩负荷过程中，再热器无蒸汽或中断了蒸汽，此时可经旁路把新蒸汽减温减压后送入再热器，使再热器不至于因干烧而损坏．

３）回收工质，减少汽水损失，减少噪音

机组在启停或甩负荷过程中，有时需要维持汽轮机空转，由于机炉蒸汽量不匹配，锅炉低负荷一般为额定蒸发量的40％左右，而对于汽轮机而言，汽轮机维持空转的汽耗量一般为额定汽耗量的7－10％。因此需要将多余的蒸汽及时排掉。如果排入大气不但损失了热量和工质，而且造成排汽噪音和热污染，设置旁路系统则可以达到既回收工质又保护环境的目的。

此外，当汽轮机快速减负荷或甩负荷时，利用旁路系统可以防止锅炉超压，减少锅炉安全阀的动作次数．

２、旁路系统技术参数

旁路系统的设计容量参数火力发电机组安装的主汽旁路系统的作用，在机组启动过程中用于提升锅炉汽压、汽温，在正常停机过程中用于回收工质，在机组事故跳闸、甩负荷过程中用于防止锅炉超压，使锅炉蒸汽通过该系统进行循环，同时保证再热器不干烧；保证停机不停炉，随时具备热态启动的条件。

二、旁路系统蒸汽减温减压阀存在问题：
        在《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中防止汽轮机超速和轴系断裂事故一章（9.1.7）指出：在机组正常启动或停机过程中，应严格按运行规程要求投入汽轮机旁路系统，尤其是低压旁路；在机组甩负荷或事故状态下，旁路系统必须开启。机组再次启动时，再热蒸汽压力不得大于制造厂规定的压力值。
    一级旁路蒸汽转换阀（一级旁路蒸汽减温减压阀、高压旁路蒸汽减温减压阀）和二级旁路蒸汽转换阀（二级旁路蒸汽减温减压阀、低压旁路蒸汽减温减压阀），由于减温减压的特殊作用及参数的限制阀门内部结构大多采用多级减压的笼罩式结构。
    在机组检修过程中锅炉省煤器、过热器、再热器等受热面、蒸汽管、给水管等管道的检修，残存在系统中金属杂质较多。在机组启动提升参数过程中，较大的杂质颗粒夹在阀芯与阀座密封面之间，使密封面出现凹坑、缺损等缺陷。
    经过一段时间的运行， 高低压蒸汽转换阀都存在不同程度的泄漏。在设计上一级旁路系统蒸汽转换阀后合金管道长度一般不超过5米。其余管道设计材料为#20G，此管材的管道允许使用温度不超过425℃，而高压蒸汽转换阀的泄漏会使蒸汽转换阀后的管壁温度达到430℃以上。因此蒸汽转换阀泄漏会使管道有超温的危险；二级旁路蒸汽转换阀的泄漏能使凝结器热负荷增加，直接导致凝结器真空下降。 
    虽然，有的电厂设计时在减压阀前安装一台闸阀，能在一定程度上缓解管道超温的危险，此方案增加了大量资金投入，也增加了检修维护的的工作量，不是长久之计。而且，使旁路系统保护功能可靠性大大削弱，不能满足《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的规定。因为，主汽旁路系统要求两台蒸汽转换阀在事故时能快速打开，因此蒸汽转换阀都配备双电机，以满足块开的要求。如果机组正常运行时考电动闸阀隔断，一旦出现事故此扎阀不能及时打开，将使事故进一步扩大。
    目前，国内采用的修理方法是，在现场对密封面进行研磨，阀芯进行车削加工。经过几次检修，阀座堆焊的密封面将减严重减薄,甚至露出阀座母材(一般要求密封 面研磨量多3～5mm)，阀座母材硬度远远低于堆焊密封面，密封幅硬度的严重不足将使泄漏量及泄漏频率迅速增加，对阀后管道极为不利，并有管道爆破的危险。当出现此类似状况时，由于密封面减薄，硬度不足，只能对阀座进行更换。
    此种检修方法不能*阀门设计的不足，只能治标不能治本，只能保证旁路蒸汽转换阀一时的严密。
三、改造方案：
本公司根据具体情况制定一场检修改造的方案：
  （一）由于此旁路蒸汽转换阀阀体为合金材料，而且连接有减温水管道，如果因为更换阀座将阀体由系统管道上割下，一级旁路蒸汽转换阀规格PLY963Y-250V（DN225/DN350）二级旁路蒸汽转换阀规格PLY963Y-40V( DN450 /DN800) ,其工作量是非常大的。
    我公司，利用设备及训练有素的专业技术人员，在现场进行
阀座的更换，不必电厂将阀门更换或是将阀门割下到制造厂进行检
修，省去电厂相当大的资金、时间与精力。
  （二）造成阀门泄漏的根本原因是杂物介入阀门密封幅部位，要*解决问题就应阻止杂物介入阀门密封副。
        在阀腔内加装过滤网不失为解决问题的良策，过滤网经过特殊的设计加工，在现场组装焊接新阀座后将过滤网与阀体装配好，保证阀座密封面不受损伤。
本方案特点：
    1.现场检修节省资金；
    2.时间短，一台阀门一周内能完成（电厂能提供确切的相关资
      料）；
    3.费用少、效果佳更换一台蒸汽转换阀要百万元费用；
    4.不影响正常的生产，电厂方面只要必要的配合，其他工作全由
      我们来完成；
四、效益：
    旁路系统蒸汽转换阀的严密性直接影响火力发电厂的经济性。减
    少高品质蒸汽的浪费，降低因阀门泄漏热负荷增加造成对机组的真空度影响，减少因蒸汽转换阀泄漏造成的阀后管道超温的隐患。
    目前，国内多台机组的旁路蒸汽转换阀按此方案进行改造，稳定
运行长时间已超过四年，未发现旁路系统蒸汽转换阀泄漏。

注：高压旁路流量：
1025*35/100=359t/h(35%MC；1025t/h为B—MCR工况主蒸汽流量；低压旁路流量：高压旁路流量+高压旁路喷水流量；*）——按MCR工况热平衡确定；**）——按3级减温减压器前参数确定；***）——高压旁路的喷水流量是假定按高压旁路通；３、旁路系统布置；旁路系统布置在靠近汽轮机的主蒸汽管道和热再热蒸汽；在高旁减压阀前低位点设一疏水点，起

1025*35/100=359t/h(35%MCR旁路)

1025 t/h为B—MCR工况主蒸汽流量。

低压旁路流量：高压旁路流量+高压旁路喷水流量。

*） ——按MCR工况热平衡确定。

**）——按3级减温减压器前参数确定。

***）——高压旁路的喷水流量是假定按高压旁路通流能力15%考虑。

３、旁路系统布置

旁路系统布置在靠近汽轮机的主蒸汽管道和热再热蒸汽管道的低位点，以使其尽可能排放起动过程中产生的低温蒸汽和凝结水，为尽快达到汽轮机冲转参数创造条件。高压旁路管道自汽轮机主蒸汽管道上接出，高压旁路阀排汽接入汽轮机高压缸排汽出口气动止回阀后冷再热蒸汽管道上，低压旁路管道自热再热蒸汽管道三通后接出，进入低压旁路阀，阀后在凝汽器附近分两路接入凝汽器的三级减压减温器。

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(组合式减压阀,可调式减压阀,自力式减压阀在高旁减压阀前低位点设一疏水点，起动期间排除高旁前管道的蒸汽凝结水。机组负荷达到10%时疏水阀自动关闭，在机组负荷降到10%以下或汽轮机跳闸时疏水阀自动开启。高旁阀后也设一疏水点。起动期间排除高旁后管道的蒸汽凝结水。机组负荷达到20%时疏水阀自动关闭，在机组负荷降到20%以下或汽轮机跳闸时疏水阀自动开启。在高旁阀关闭期间，为确保高旁管道及高旁阀体处于热备用状态，减小运行时的热冲击，在高旁阀前设置一根φ76×10的予热管，经减压后接入热再热蒸汽管道，使少量蒸汽在予热管内缓慢流动，同时回收该部分蒸汽。在高旁阀关闭期间，高旁阀出口至冷再热蒸汽管道之间，将形成一段蒸汽不流通的盲管。为防止该管段内蒸汽凝结产生凝结水并予热该管段，在高旁阀后接出一根φ76×3.6的予热管，经一高温高压阀后，由φ76×6的管道，接入低旁阀进口管，再经低旁阀前的预热管至四段抽汽，使少量冷再热蒸汽在予热管内流动，以预热高旁排出管。

低旁管道自热再热蒸汽管道三通后接出，在低旁阀前设一疏水点，机组负荷升到20%及以上时疏水阀自动关闭，当机组负荷降到20%以下或汽轮机跳闸时，疏水阀自动开启。低旁阀后的低位点设置一由疏水罐水位控制的疏水阀，疏水罐上设置两个水位开关，当疏水到高水位时，联锁开启疏水阀，当疏水到"高一高"水位时，ＣＲＴ报警，同时联锁关闭低旁阀。在机组正常运行期间，旁路系统处于热备状态，此时低旁阀关闭。为保证低旁进口管道及低旁阀处于热备用状态，减少投运时的热冲击，在低旁阀进口前管道上接出一路φ76×3.5的予热管，经减压后接入四段抽汽管道，使少量蒸汽在予热管内缓慢流动，同时回收该部分蒸汽。

４、旁路系统控制

１）高压旁路控制

高压旁路站的减压部分包括一个装有电动执行机构的蒸汽减压阀。喷水阀也装有电动执行机构，用于向减压阀提供冷却水，以降低主汽温度．两种执行器均有快速开启的操作方式．
减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。
①压力控制

压力控制在控制盘上有“手动”和“自动”两种运行方式可供选择。

在手动方式下，蒸汽减压阀的开度由控制面板上的按钮来进行手操。

在自动方式下实际压力与给定压力进行比较，其差值经动力开关控制蒸汽减压阀的开度，蒸汽减压阀的开度在控制面板上进行指示。当汽机跳闸或发电机甩负荷时减压阀快开，喷水阀快开。

若高旁后温度大于390℃时，无论处于自动或手动运行方式减压阀快关。

②温度控制

温度控制在控制盘上有“手动”和“自动”两种运行方式可供选择。

在手动方式下，喷水阀的开度由控制面板上的按钮来进行手操。阀门的开度和控制偏差有两个指示分别指示。在自动方式下，实际温度与给定温度进行比较，其差值经动力开关控制喷水阀的开度，喷水阀的开度在控制面板上进行指示。

如果蒸汽减压阀关闭，喷水阀也相应被闭锁而关闭。

③快速动作

为防止事故或甩负荷时机组超压，蒸汽减压阀和喷水阀设有快速动作回路。在下列情况下，快速回路起作用（均投自动的情况下）：

.一旦负荷下降速度超过监视器的设定值，高旁阀和喷水阀将快速开启。

.当实际压力比设定压力高出监视器的设定值，高旁阀和喷水阀将快速开启。

④高旁喷水隔离阀的控制

在减压阀不关的情况下，它总是打开的。当减压阀关闭时，将联锁喷水隔离阀，使之关闭。这样确保了在减压阀关严之前，没有水进入减压阀，从而避免了水击现象。

２）低压旁路的控制

低压旁路站装有电动执行器的蒸汽减压阀和喷水阀。减压阀用来降低蒸汽压力，喷水阀用来控制减温用的冷却水。两种执行器都可快速动作。快速执行器即可打开也可关闭蒸汽减压阀，而喷水阀的快速执行器只用来打开阀门。蒸汽减压阀的执行器装有快速动作的单独电机，而喷水阀的执行器装有变级的双速电机。

①压力控制

压力控制在控制盘上有“手动”和“自动”两种运行方式可供选择。

在手动方式下，蒸汽减压阀的开度由控制面板上的按钮来进行手操。

在自动方式下，当负荷正常时，压力设定值又比实际压力高，低旁处于关闭状态。若实际压力过高时，将使减压阀的快速电机和喷水阀的快速电机接通，使两阀门快速开启。 ②喷水控制

喷水控制在控制盘上有“手动”和“自动”两种运行方式可供选择。

在手动方式下，根据减温器出口温度在控制面板上开关喷水阀。

在自动方式下，由来自减压阀的开度，再热器的压力和温度作为喷水调节器的参考值。有了这三个参考值，阀门开度设定点就可通过计算回路获得参考点，开度设定值与喷水阀的参考值相比较，并经参考点送入喷水调节器。这个喷水调节器根据它的输出信号来调节喷水阀执行器的速度，由内部限制监视器和存储器顺序连结在一起，来停止喷水调节。

③凝汽器保护

为了防止旁路运行中出现凝汽器压力和温度过高，设有蒸汽减压阀快速关闭回路。以下条件满足低旁阀快关：

.真空（三选一）低于设定值62kpa且DCS保护投入时；

.凝汽器温度大于85℃时；

.低旁减压阀后温度大于190℃时；

.低旁喷水压力低至1.0Mpa时。

④三级减温水阀的控制

当低旁减压阀或喷水阀不关时，则开此阀。

当低旁减压阀或喷水阀均关时，则关此阀。

第二节 汽轮机疏水系统

一、汽轮机疏水系统的作用及组成
Y63H高温高压蒸汽减压阀适用于蒸汽管路上。通过减压阀的调节，可使进口压力降至某一需要的出口压力，当进口压力或流量变动时，减压阀依靠介质本身的能量可自动保持出口压力在小范围内波动。

在汽轮机组各种运行工况下，当蒸汽经过汽轮机和管道时，都可能积聚凝结水。例如：机组启动暖管、暖机或蒸汽长时间处于停滞状态时，蒸汽被金属壁面冷却而形成的凝结水；正常运行时，蒸汽带水或减温喷水过量的积水等。当机组运行时，这些积水将与蒸汽一起流动，由于汽水密度和流速不同，就会给热力设备和管道造成热冲击和机械冲击。轻者引起设备和管道振动，重着使设备损坏及管道发生破裂。一旦积水进入汽轮机，将会造成叶片和围带损坏，推力轴承磨损，转子和隔板裂纹，转子*性弯曲，静体变形及汽封损坏等严重事故。另外，停机后的积水还回引起设备和管道的腐蚀。为了保证机组的安全经济运行，必须及时地把汽缸和管道内的积水疏放出去，同时回收凝结水，减少汽水损失，因此发电厂设置了汽轮机疏水系统。

汽轮机疏水包括：主蒸汽管道的疏水，再热蒸汽冷、热段管道的疏水，高、低压旁路管道疏水，抽汽管道疏水，高、中压缸主汽门和调节汽阀的疏水，高、中压缸缸体疏水，汽轮机轴封疏水等。上述疏水管道、阀门和疏水扩容器等组成了汽轮机的疏水系统。

在机组启动过程中排出暖管、暖机的凝结水称为启动疏水，机组正常运行时的疏水称为经常疏水，疏放机组长时间停用时积存的凝结水称为自由疏水或放水。

二、汽轮机疏水系统

1、疏水点的设置

疏水点一般设在容易积聚凝结水的部位及有可能使蒸汽带水的地方，如蒸汽管道的低位点，汽缸的下部，阀门前、后可能积水处，喷水减温器之后，备用汽源管道死端等。这些部位设置疏水点，能够将疏水全部疏出，保证机组安全。

通常我们将疏水系统按设备分为管道疏水与本体疏水。管道疏水包括主蒸汽管道的疏水，再热蒸汽冷、热段管道的疏水，高、低压旁路管道疏水，抽汽逆止门后的管道疏水，汽轮机轴封管道疏水。本体疏水包括高、中压缸主汽门和调节汽阀的疏水，高、中压缸缸体疏水，汽轮机轴封体疏水，抽汽逆止门前的管道疏水。

按照疏水点压力分为高压疏水、中压疏水、低压疏水。高压疏水包括：高压主汽阀阀体上部疏水，高压主汽阀阀体下部疏水，高压主汽管疏水，高压内缸疏水，汽缸夹层加热进汽联箱及其引入管疏水，高中压内外缸夹层疏水，一、二段抽汽止回阀及阀前疏水；中压疏水包括：中压进汽腔室疏水，高排止回阀阀前、后疏水，三、四段抽汽止回阀及阀前疏水，中压联合汽阀疏水、中压缸排气口疏水；低压段疏水包括：五、六段抽汽止回阀及阀前疏水，自密封系统及轴封供汽管疏水。

2、疏水装置及控制

疏水的控制是通过疏水装置来实现的。疏水装置包括手动截止阀、电动调节阀、气动调节阀以及节流孔板、节流栓和疏水罐等。大型机组多采用电动疏水阀或气动疏水阀作为疏水控制的主要机构。电动阀可以自动开关，也可在集控室由运行人员手操控制。气动疏水阀一般为气关式，由电磁阀控制，当电源、气源、和信号中断时，阀门向安全的方向（开启方向）动作，以确保疏水的畅通。它可根据机组运行情况由程序控制自动开启，也可在集控室手操控制。手动截止阀、节流孔板、节流栓和疏水罐，一般与以上两种疏水阀配合使用，组成不同的疏水控制方式。由于各处对疏水的要求不同，疏水的控制方式也不尽相同。

一只手动截止阀一般用于PN≤2.452MPa的疏水管道，截止阀全开全关，不调节疏水流量，以防止误操作，确保疏水畅通。在PN≥3.923MPa的疏水管道上，用一只截止阀串联一只电动调节阀，进行疏水控制。

压力较高的疏水采用几根疏水管先汇集到节流孔板组件，减压后由一根管引出，通过一个气动调节阀控制疏水。这种疏水方式使用于高压调节阀导汽管的疏水。

在易引起汽轮机进水或疏水量大的疏水点，采用疏水罐疏水方式，疏水罐是DN?150mm、长度以能接外视水位计为限的疏水短管，其上设有高水位开关和高－高水位开关。当疏水水位达高水位时，高水位开关通过电磁阀全开气动疏水调节阀，并向集控室发出高水位报警和疏水阀开启信号。当疏水水位达高－高水位时，向集控室发出高－高水位报警信号，以引起运行人员注意并采取对策。当负荷小于一定值或汽轮机跳闸时，疏水阀自动打开。这种疏水方式疏水量大且疏水控制的自动化水平高，一般用于大型机组的高压缸排汽止回阀前、后，再热热段蒸汽管道中压联合汽阀前，高压旁路阀后，低压旁路阀前、后，减温器后，以及小汽轮机高压汽源管道等处。

对于处于热备用状态的管道，需要经常有少量的疏水流动进行暖管，确保备用管道随时启动。采用带有旁路的疏水节流栓的疏水方式，可使疏水节流降压，控制疏水量。当需要增大疏水量时，旁路阀同时开启。这种疏水方式常用于轴封系统和辅汽系统。

3、疏水管道布置

疏水管道的布置以及疏水管道和疏水阀内径的确定，应考率在各种不同的运行方式下都能排出大疏水量，且在任何情况下管道和阀门的内径均不应小于20mm,以免被污物阻塞。疏水管道的布置原则如下：

1) 疏水管道都应有顺气流方向向终端的坡度。对依靠重力疏水或疏水压力差较小的疏水管道，其坡度越大越好。疏水管道上不应有低位点或比本体疏水扩容器接口标高还要低的管段。如为满足管道的热补偿要求，疏水管道上需要设置补偿管段，则补偿段应位于水平方向或垂直方向有坡度的平面内。

2) 每根疏水管道应单独引至本体疏水扩容器。同一管道不同标高或同一管道压力相差较大处接出的两根或数根疏水管道，不应合并再通过本体疏水扩容器，否则较高位或较高压力的疏水会阻滞较低位或较低压力的疏水。不同标高和不同压力的管道和设备接出的疏水管道绝不可合并后再引向疏水扩容器。

3) 为减少本体疏水扩容器的开孔，扩容器上装有几根进水集管，其内横截面积要足够大（不能小于接入该集管的所有疏水管内横截面积之和的10倍），使所有疏水管道同时开启的情况下，集管内部的压力都能低于接入该集管压力低疏水点的压力。并且要求进水集管的标高必须高于凝汽器热井的高水位和扩容器的运行水位，以防止凝汽器或扩容器中的水通过进水集管、疏水管倒流入汽轮机。

4）工作压力接近（同一压力等级）的疏水管才能接到同一进水集管，并按压力从高到到低的顺序排列（沿集管的水流方向）。否则，压力高的疏水就可能从压力低的疏水管返至汽轮机，造成汽轮机进水事故。

5) 自动疏水阀不允许另设隔离阀与之串联，以免误操作使疏水系统失效。所有疏水阀后的疏水管径应比阀前大1~2级，并且要求疏水阀应尽量集中布置靠近集箱接口处，可防止阀后管道因疏水汽化造成流动阻塞，且便于操作和维修。

6) 疏水一般按压力的高低排入与之压力相对应的汽轮机本体疏水扩容器。疏水扩容器上装有减温喷水管，各路疏水经疏水集管扩容后，再到扩容器继续扩容并减温，使得流出疏水扩容器的汽水接近凝汽器的参数。扩容器的蒸汽从扩容器顶部出汽管进入凝汽器颈部，而凝结水通过底部U形水封管进入凝汽器热井，从而回收工质。与本产品相关论文：200X先导隔膜式水用减压阀安装要求