電站閥門面臨的技術(shù)問題
發(fā)布時間:2011-12-3 閱讀數(shù):14117 作者:Webadmin
電站閥門也稱電站專用閥門,主要適用于火力電站各種系統(tǒng)的管路上,切斷或接通管路介質(zhì)。衡量電站閥門質(zhì)量有以下幾個指標(biāo):密封可靠性、動作響應(yīng)能力、強度、剛度及壽命等,將閥門作為整個熱力設(shè)備系統(tǒng)中的基本單元考慮,又存在流固耦合振動和振動控制的要求。要保證這些指標(biāo),首先需要解決如下幾個主要問題。
1、強度(應(yīng)滿足壽命、剛性要求)
機組的頻繁啟動對閥門強度及閥門使用壽命的影響尤為突出,特別是用調(diào)節(jié)閥調(diào)速的汽輪機,以往研究的重點放在閥門的控制問題上,現(xiàn)在看來強度問題也不容忽視。《power engineering》雜志副主編carolann giovando撰寫文章強調(diào)科研工作者不應(yīng)把全部的注意力都集中在控制問題上,應(yīng)注意加強對閥門強度、壽命、密封性的研究,因為它們是閥門工作最基本的條件。
(1)由于機組的頻繁啟動,原來的主汽閥有可能不能滿足新的運行要求。因為一般的主蒸汽閥門是按基本負荷設(shè)計的,設(shè)計過程中只按靜壓、溫度、蠕變考核其強度,不存在低周疲勞壽命問題。現(xiàn)在工況變化了,原設(shè)計就不一定滿足要求。為此,設(shè)計過程中有必要考慮低周疲勞壽命設(shè)計,使設(shè)計工況與運行工況相一致,以達到延長壽命的目的。
(2)由于執(zhí)行機構(gòu)行程控制的不準(zhǔn)確性,閥芯對閥座產(chǎn)生沖擊載荷。有電廠曾經(jīng)出現(xiàn)過閥座碎裂,裂塊被沖進汽機,造成汽輪機出力急劇下降,轉(zhuǎn)子嚴(yán)重受損的故障。
另外,對于高壓閥門等,還有氣蝕現(xiàn)象、閥體的原始鑄造缺陷、閥體出現(xiàn)裂紋后的壽命分析與預(yù)測等課題都值得進一步研究。
2、控制(決定閥門動作的可靠性)
主汽閥和再熱汽閥的控制系統(tǒng)故障是汽輪機五大事故之一,主要表現(xiàn)在閥門開度與設(shè)計不符,包括傳動機構(gòu)失靈、行程超前、滯后,這些影響到閥門的強度和振動。閥門的開度控制直接影響到汽機的工作狀況,因此受到高度重視,已成為研究的核心問題之一。
近年來,在研究閥門的可靠性方面,智能型閥門是研究的主攻方向,智能型閥門具有自行判斷工況,并實時地進行自我調(diào)節(jié)的功能。智能型閥門中的關(guān)鍵部件是數(shù)字定位器,數(shù)字定位器用微處理器使閥門的執(zhí)行器準(zhǔn)確定位,監(jiān)視和記錄閥門的有關(guān)數(shù)據(jù)。
3、泄漏(內(nèi)漏和外漏)
(1)泄漏不僅是產(chǎn)生振動的原因,而且外漏還會造成污染,內(nèi)漏還會造成能量損失。解決泄漏問題,在一定程度上可以避免系統(tǒng)發(fā)生振動,同時也可延長設(shè)備的壽命,提高效率。
(2)超臨界機組的高壓閥門壽命有時很短,啟動幾次就要更換填料。研究新的密封填料或設(shè)計新的有效密封形式,對于延長這類高壓閥門的壽命,提高運行可靠性是必須的。-
目前,閥門的成套水平不斷提高,只有很好地解決以上幾個問題,才能保證閥門的綜合性能和較好的整體質(zhì)量。
4、振動
閥門開度變化、執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)性能不佳和閥體存在泄漏都是產(chǎn)生振動的原因,振動對閥門本身傷害很小,但對整個機組影響很大,表現(xiàn)在產(chǎn)生低頻振蕩。
機組的低頻振蕩分為兩種:一種是油膜振蕩,這是機組在升速或空載運行中,由支撐軸承的油膜產(chǎn)生的;另一種是蒸汽振蕩,它比油膜振蕩復(fù)雜,在蒸汽激振力作用下振動,常在機組帶負荷后發(fā)生。閥門開度變化和泄漏是產(chǎn)生蒸汽振蕩的重要原因。有資料表明,美國和德國都發(fā)生過蒸汽振蕩毀機事故,我國也發(fā)生過50 mw和200 mw汽輪機的毀機事故,由于當(dāng)時缺少實時的數(shù)據(jù)記錄,所以故障原因不能確定,但懷疑與兩種低頻振蕩有關(guān)。由此可見,消除和減小蒸汽振蕩非常重要,這要依賴于對閥門開度變化和對由泄漏所產(chǎn)生的激振力做系統(tǒng)的研究。通過合理的設(shè)計閥門開閉行程,可以減小蒸汽振蕩的幾率。