韩立争

（中国成达工程有限公司 成都）

一、概述

印尼某2×65 MW燃煤电站项目Ⅱ期工程，每套机组设有1#、2#高压加热器（以下简称高加）。2#高加给水进口设有联成阀，型号J761Y-200，自机组调试、运行以来，该阀在高加投入时，总需借助外力打开而无法自动开启。开启后，会自动缓慢关闭，即在非事故状态下将高加自动解列，如此长期运行将对机组的热经济性产生不利影响。

二、结构特点

从结构上来讲，高加进口阀与旁路阀位于同一壳体内，共用1只阀芯，二者合并一起称为“高加联成阀”，为直通式、外置活塞式结构，带手轮强制关闭。给水从阀座上方一侧进入，从另一侧进入高加系统，阀上部设有两个旁路接口与位于高加系统出口的止回阀旁路接口相连通。高加联成阀设有上、下两个密封面，当高加系统正常运行时，阀门开启，阀瓣上浮至与上密封面完全接触；当任一高加发生故障时，通过高加水位监测信号触发快速启闭阀（一般为电磁阀）开启动作指令，凝结水进入高加联成阀活塞上部水室，压力作用使阀瓣下落至下密封面，阀门实现自动关闭，高加自动解列，此时给水通过两旁路弯管经出口止回阀直接进入锅炉省煤器。可见，高加联成阀对保护高加设备乃至整个机组的安全运行起着关键作用。

从动作机理上讲，高加联成阀的开启与关闭是通过给水或凝结水的压力来自动实现，因此又称为“水控阀”。高加联成阀剖面图及各管口见图1。

三、分析与处理

1.无法自动开启

2台高加联成阀在投入高加时均无法通过给水自动开启，通过分析其作用机理找到原因所在。当投入高加时，锅炉给水先充满高加联成阀进口侧，此时开启注水阀向出口侧管路系统注水，当出口侧水压接近或达到给水压力时，由于面积差使作用在阀瓣上、下表面的力不同，阀瓣上移至上密封面，主路开启，旁路通道关闭。

现场实际检查时发现，高加联成阀及进、出口管路系统均包裹在保温材料内，从外部看不到注水阀。揭开保温后，发现根本没有安装注水阀及管路，只有厂家预留在阀体进、出口侧的接口。现场将注水阀安装后，启动锅炉给水泵，打开注水阀，阀瓣缓慢升起直至上密封面，关闭注水阀。高加联成阀无法自动开启的问题已经解决。

图1 高加联成阀剖面及管口图

2.非事故状态自动关闭

根据事故状态下的作用机理，对高加联成阀自动关闭做受力分析，阀瓣初始位置为上密封面且接触密实。根据阀两端受力情况可计算相关受力 F1=F2；F1=P1S1；F2=P2S2，式中F为某一压力下，作用在有效受力面积S上的力；P1为给水压力，S1为阀瓣下表面有效受力面积；P2为活塞上水室压力，S2为活塞上表面受力面积。

当F2＞F1，且足以克服活塞与缸体、阀杆与衬套、填料之间摩擦力时，阀门将在压力差作用下关闭。由于S1、S2为加工尺寸，已经定型，因此现场首先从P1、P2开始分析原因。

为了保证在事故状态下，高加联成阀能及时动作，控制阀门关闭的凝结水控制系统一般按如图2方案设置。

结合高加联成阀的结构特点与凝结水控制系统的设置方案分析，引起F2＞F1，即阀门自动缓慢关闭的原因有：凝结水控制系统中某些阀门内漏，导致活塞上水室压力无法通过泄压孔及时卸掉而推动活塞下移，阀门关闭；节流孔板间隙过大或活塞上的泄压孔堵塞；阀进、出口给水压差过大，引发阀芯自动回落。

（1）非事故状态下，电磁阀1、电磁阀2与手动阀5均为关闭状态，其余阀门为打开状态。通过直径1.5 mm的节流孔板，活塞上方水室内有一股连续的细流经过。经检查排放管，有水流连续流出，说明活塞上的泄压孔没有堵塞，但不能排除局部堵塞。

图2 高加联成阀凝结水控制系统

（2）保持各阀门在非事故状态下的启闭状态，将节流孔板用盲板封住，再次检查排放管，基本没有水流出，说明阀门没有内漏问题。

（3）经与厂家确认，节流孔板的孔径要求1.5 mm，现场实测直径1.5 mm。厂家要求活塞上泄压孔的孔径为4 mm，而检查泄压孔孔径需解体阀门，厂家说明书明确要求“该系列阀门严禁解体！”。因现场无厂家代表，为了尽量避免将问题复杂化，决定暂不对阀门解体。经研究后，认为厂家对节流孔板的孔径要求只是一个范围值，直径1.5 mm的孔径偏大的可能性较大。另外，因调试初期凝结水内含有杂质、颗粒而局部堵塞泄压孔引发泄放不及时的可能性也存在。因此，将节流孔板孔径减小到1.2 mm，试验后发现高加联成阀自动关闭的时间延长，遂对孔径继续减小。当孔径为0.8 mm时，高加联成阀再未出现非事故状态自动关闭的情况。同时现场模拟事故状态，电磁阀动作后，高加联成阀自动关闭时间＜20 s，满足高加自动解列的要求。

四、结论

（1）通过对高加联成阀在非事故状态与事故状态下作用机理的分析，成功解决了高加联成阀无法自动开启和开启后自动缓慢关闭的问题。

（2）高加联成阀无法自动开启系因为现场施工、安装期间，未按照厂家要求安装注水阀。究其原因，因管径小，设计院提供的供现场施工、安装图纸内没有明确设计注水阀管线。如要求阀门厂家单独提供个别管路的图纸亦不现实。因此，在项目设计阶段就应该明确分工，最终提交给施工方的必须是完整的施工、安装图纸。

（3）在非事故状态下，高加联成阀自动缓慢关闭的问题得到了成功解决，但由于未对阀门解体，究竟是泄压孔设计孔径偏小、局部堵塞，还是节流孔板孔径偏大的缘故未得到最终确认。

（4）本项目中高加联成阀属外置活塞式结构，一般情况下适用于亚临界及以下机组。超（超）临界机组工作压力高，最高可达39 MPa，阀门关闭所需的推力大，同时需兼顾关闭时间，如仍采用外置式结构，其执行机构将会很大。因此，超（超）临界机组多采用内置高压活塞驱动方式。另外，国内外一些大型火电站也开始采用电动三通阀作为高加保护阀，但其关闭速度比液动型慢。