某高加三通阀自动切换失效的原因及技控措施

    某发电厂一期工程2×3OOMW机组，高压加热器为GEC ALSHON/DELAS合作生产的卧式加热器，每台机组的三台高压加热器共用一个大旁路的形式，配置进口三通阀和出口角阀以实现高加大旁路侧/高加水侧的相互切换。
    其中，2#机组在1999年春节调停检修复役后发现给水不能由高加水侧正常撤出切至高加大旁路运行，经检查发现高加进口三通阀不能自动关闭，手动进行启闭试验、检查，无明显机械卡阻现象，采取加大控制水调节阀的开度等措施也均告无效，制定了临时安全措施带病运行，至当年中修时，成功进行了解体检修。
    1 原因分析
    1.1 高加三通阀的组成和启、闭动力装置结构
    高加进口三通阀主要由阀体、阀帽、阀杆、阀头、阀座a（高加水侧）、阀座b（旁路侧）、阀盖、支架、控制水调节阀和管路及启、闭动力装置等组成，其启、闭动力装置结构如图1所示，由活塞、活塞缸、活塞缸座、阀杆密封衬套及若干“O”密封型圈组成，其中活塞通过上、下侧两对“哈夫”固定于阀杆上。
    其中，接口①为经节流阀调整后的控制水。
    1.2 高加进口三通阀（出口角阀）工作原理
    1.2.1 高加随机正常投入运行
    高加随机自动切入投用，其动力为高压给水作用于阀杆截面上的开启力，
    F＝S×P. （1）

图1 高加三通阀的启、闭动力装置结构示意图

    
    式中：F为高压给水作用于阀杆截面上的开启力；ф为阀杆直径；S为阀杆截面积。当ф＝5.2cm时，S≈21.5cm2；P为某一工况下的给水压力。
    当高加随机正常投入运行时，高加水侧控制阀关闭。活塞缸上、下控制水压力维持相等。随着给水压力升高，F也同样提高达到足以克服阻力时，高加进出水阀即打开，高加投入运行。
    1.2.2 高加撤出至旁路运行
    当高加因隔离检修需要或运行工况恶化需撤出时，高加水侧控制阀动作、开启，活塞下方的高压水从接口②的泄水孔中排出，通过水侧控制阀卸压；活塞上方的高压水可以从给水母管中不断的补入，保持活塞上方的高压，这样，活塞上、下形成巨大的压差（活塞有效面积约为82.3cm2）；将阀门关闭，同时，由于高加水侧快速泄放阀将高加内的水压泄出，阀芯上下也产生了压差，使得高加更可靠的与给水系统隔离。
    1.2.3 检修后由旁路切入高加运行
    机组正常运行中，高加故障排除后恢复投入。此时，给水系统压力较高，关闭高加水侧快速泄放阀后，高加充水，关闭高加水侧控制阀，活塞上、下方的压力迅速达到平衡，压差消除，在作用力F的推动下，阀门打开。
    1.3 对三通阀的结构和工作原理进行分析
    高加进口三通阀出现不能正常切换的缺陷，由于该阀门启、闭动力装置较为特别，因此，只有根据其结构特点进行分析。高加进口三通阀能够自动的打开且手动切换无卡阻的感觉，因而可排除动、静部件间碰擦、咬煞的情况；高加进口阀不能关闭而切至旁路运行，分析其装置结构和工作原理，有以下几种情况：
    （1）活塞缸内壁极度磨损，活塞密封环断裂、破损，造成活塞上下压力水短路，不能形成足够的动力压差；
    （2）接口①进入的控制水供水不正常，调节阀开度过小（或阀芯脱落），供水不足或断水；
    （3）高加进水三通阀阀杆衬套、阀杆磨损，或者阀杆衬套装配间隙过大有松动，过量的给水漏入，泄水不及；另外，高加水侧控制阀故障等，使得动力装置活塞底部的高压水不能正常排泄；
    （4）高加进水三通阀的“O”型密封圈损坏。
    ①活塞缸与活塞缸座装配面的密封“O”型圈损坏，阀门自密封体处的密封“O”型圈损坏，使得活塞上、下短路而压力相等不能建立压差；
    ②活塞缸座与阀体装配面间的密封“O”型密封圈损坏，大量压力水进入活塞下方，使之泄水不及。
    2 处理方案
    解体后发现动力活塞缸内壁磨损较严重，有多处擦伤痕迹，活塞的两只弹性密封环已磨损，其中一只已断裂，由此可以判断运行中活塞与活塞缸有碰擦现象；各“O”型密封圈损坏现象较普遍，尤其是阀杆衬套装配面发生严重冲刷，形成压力水通道。为确保检修后阀门能可靠投用，采取了以下几个措施：
    （1）检修中更换各“O”型密封圈，阀杆衬套处的缺陷联系阀门厂进行临时处理（因所用材质、加工后热处理工艺不清楚一时无法加工配件予以更换）。
    （2）为排除因控制水管路、阀门有脏堵的疑点，用压缩空气对管路进行吹扫、试验，管路通畅无阻。
    阀门检修后，试做切换试验，试验时给水压力为1O.OMPa，高加进、出口三通阀切换正常。
    3 结论
    通过上述的分析及经过这次对高加进口三通阀的解体检修工作，作者认为在高加进水三通阀、出水角阀检修时需要注意以下几个问题：
    （1）阀门解体后必须进行全面、细致的检查，掌握每个部件的现状；
    （2）聚四氟乙烯“O”型密封圈为易损件，每次解体后必须更换所有“O”型密封圈；
    （3）阀门解体检修时，必须同时注意对阀门启、闭动力装置的控制水进水调节阀、水侧控制阀及控制水管路的检查工作；
    （4）装配时，确保旁路侧阀座出水口方向正确，活塞与活塞缸间隙合理、松紧合适，尤其装配“O”型密封圈时注意使其不被损坏，发生反复拆装情况时必须每次更换。
    参考文献：
    [1]王殿武.汽轮机设备检修[M].中国电力出版社，2OO5.
    [2]应静良.电站常用阀门手册[M].中国电力出版社，2OOO.