高参数阀门（填料）维护方法优化分析

P —沿填料的轴向分布H —填料高度P r —填料轴向压力
P 1—填料与填料函之间的径向压力（
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洪小飞
侯剑雄
胡海华
（广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海519015）
摘
要：通过分析某调节阀盘根频繁发生泄漏原因，发现阀门在开闭活动中发生变化，阀门内部工质的温度和压力交变，再加上整
体系统的振动，常会导致螺栓松动，预紧力流失，从而使得填料的密封比压减小，超出填料自身回弹补偿的范围，使填料密封发生失效泄漏。

立足现有设备，通过对频繁发生泄漏的阀门盘根紧固方式进行优化，有效地减少了阀门盘根处外漏概率。

关键词：盘根；泄漏；原因；改造
1 调节阀泄漏概况
电站锅炉系统中，阀门泄漏引起的设备异常占较大比例，其中阀门因盘根失效而引起外漏导致的现场安全风险尤为突出。

探讨高温阀门盘根的密封原理和优化维护检修方式，使工质外漏的几率下降到最低限度，对于高温高压阀门运行维护有重要意义。

本文选取两台炉的过热器减温水调节阀（合计同型8台）运行情况进行分析。

根据专业对过热器减温水调节阀泄漏情况的统计，2013年上半年8台阀门泄漏了6次，且泄漏部位较为集中，均发生在盘根处。

表1为近年来过热器减温水调节阀泄漏情况统计。

我公司锅炉减温水调节阀选用的是Copes -Vulcan 公司的SD 系列恶劣工况调节阀，采用非平衡单阀座阀窗节流型阀芯。

该型阀门是上海锅炉厂600 MW 超临界机组减温水系统推荐阀门。

自投运以来，阀门各性能指标较好，特别是配合ABB 控制器，减温水调节阀对蒸汽温度调节优异（远小于±4 ℃行业要求）。

但随着运行时间的增加，频繁动作的高温高压阀门开始出现盘根处外漏情况，给机组的安全稳定运行带来了较大隐患。

为保证设备正常运行，现场人员需要定期检查箍紧盘根，并尝试更换新盘根，必要时要进行带压堵漏。

2 原因分析
阀门系统开闭活动及行程变化、系统温度和压力交变或整体系统的振动，常会导致螺栓松动，预紧力流失，造成对填料的密封比压减小，超出填料自身回弹补偿的范围，使填料密
封失效。

下面我们对阀门盘根使用过程做分析：（1）阀门处于关闭状态，各部件处于冷态，盘根与阀杆贴合；盘根压盖在压
盖螺栓作用下，箍紧盘根，阀门没有外漏。

（2）阀门在控制指令下开启，热工质进入阀门内部；伴随着受热径向和轴向膨胀，阀杆向上膨胀，径向压缩盘根；盘根压盖螺栓受热作用下，箍紧盘根力矩下降。

（3）阀门在控制指令持续作用下，热工质变流量进入阀门内部；各部件（特别是阀杆、盘根及压盖螺栓）温度持续变化，部件体积持续膨胀收缩；盘根老化和磨损导致盘根体积减小，盘根压盖螺栓箍紧力矩下降；盘根因为老化不能正常补偿两者之间间隙，盘根与阀杆不能完全贴合。

（4）阀门如不能及时对盘根压盖螺栓处回复箍紧力矩，盘根处可能出现向外泄漏。

阀门不断开关及开度变化调节，阀门盘根磨损老化，盘根压盖螺栓作用于盘根上的力矩也不断变化，盘根作用于阀杆上的间隙补偿能力恶化，阀门极易出现向外泄漏。

阀门填料盘根密封结构如图1所示，我公司在锅炉减温水调节阀阀芯组件不变且控制要求不变的条件下，影响现场盘根寿命的主要方式为：（1）减少阀门投退次数，降低阀杆动作频率。

但由于机组负荷频繁波动，要求有较好的蒸汽品质，减温水量不断变化，阀门只能频繁动作调节。

（2）控制盘根资料，选择较好的盘根。

现已积极进行该项工作，但经询问各盘根厂家，该处均只有概念描述，无明显数据表述，只能尽量选用国产名牌产品。

（3）改善阀杆在填料处的表面光洁度。

现场已经进行了该项工作，阀杆该处都是进行细研，接近镜面，远超出原厂要求，但效果无明显改善。

（4）盘根安装严格执行质量控制文件要求。

（5）保持盘根预紧力不变。

部件母材主要为CF8M ，压盖螺栓主要为A193材料，上述两种材料都为不锈钢类，温度变化更易膨胀收缩。

表1 减温水调节阀泄漏统计
泄漏时间
泄漏阀门
累计部位2009-06-04#4锅炉右侧一级
盘根处2010-05-09#4锅炉右侧二级盘根处2011-05-01#3锅炉右侧二级盘根处2011-08-09#4锅炉右侧一级盘根处2011-08-09#4锅炉右侧二级盘根处2011-11-30#3锅炉右侧二级盘根处2011-11-30#4锅炉左侧二级盘根处2012-12-12#3锅炉右侧二级盘根处2013-03-08#3锅炉右侧一级盘根处2013-03-25#4锅炉左侧二级盘根处2013-05-13#3锅炉右侧二级盘根处2013-05-17#4锅炉右侧一级盘根处2013-05-24#4锅炉左侧二级盘根处2013-06-02
#4锅炉右侧二级
盘根处
图1
阀门填料盘根密封示意图
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通过上述分析不难看出，在现有阀门的条件下，阀门盘根压盖螺栓上加装弹簧（图2）用来补偿螺栓的变化，是比较有效的控制和减少阀门盘根处发生泄漏的一种方式。

3 改造实施
我厂减温水调节门螺栓应力要求为35000PSI，根据相应的对应表，阀门需要紧固力矩为（55±5）N·m，即我们按照国标选择满足力矩（55±5）N·m的蝶形弹簧即可。

我厂立足现有设备，如对阀门盘根进行改进，每台阀门需要更换：
（1）两套蝶形弹簧组件[需要满足力矩（55±5）N·m]。

（2）两条双头全螺纹螺栓（比原有螺栓大约长40 mm左右，牙口完全一致，应力大于35000PSI）。

同时考虑到阀门该处原螺栓材质为A193，实际使用中螺栓出现过断裂，且该处雨水要多，运行温度较高，经过充分评估对比，为保证现场安全，螺栓需要提高强度，建议提高材质等级，如采用Inconel 718或更优异的Inconel X-750，工艺：固溶+硬化处理。

经分析，上述改进方案能够有效改善阀门盘根处运行效果，2013年度#4机组大修时开始尝试对#4锅炉过热器左侧减温水调节阀进行盘根安装改造。

#4锅炉过热器左侧减温水调节阀经过改造使用情况良好，按照正常维护检修，运行中未见阀门外漏情况，改造效果良好。

4 结语
自2013年底对#4锅炉过热器左侧减温水调节阀进行盘根安装改造，经过两个小修期观察跟踪，阀门运行未见异常，改造效果良好。

改造后阀门现场点检维护频次明显下降，减轻了现场工作人员工作压力。

因此计划近期完成剩余减温水调节阀的改造，并扩大改造实验范围，计划将频繁投退的吹灰器也进行类似填料
安装改造。

［参考文献］
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[2] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航
天大学出版社，2003.
[3] 蒋青山.电镀行业废水污染防治最佳可行技术与评价方法研
究[D].南昌：南昌航空大学，2011.
收稿日期：2016-04-08
作者简介：罗敏（1978—），男，四川仁寿人，研究方向：机械制造与自动化。

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