嘉興發電廠1號機組給水再循環調節閥為美國CCI公司生產制造。2001年5月1號機A級檢修期間發現其中汽泵A、汽泵B給水再循環調節閥閥芯、閥座已嚴重吹損，閥芯密封面有深達2mm縱向溝槽。閥座密封面不但有縱向溝槽，且有深1mm的氣孔。而電泵給水再循環調節閥閥芯、閥座吹損情況不嚴重，只有少許溝痕。 筆者認為造成給水再循環調節閥吹損*主要的原因是運行工況惡劣，存在嚴重的氣蝕和閃蒸現象，及未對給水再循環調節閥進行正確的檢修和調試。 1給水再循環調節閥的運行工況 機組采用滑參數啟動方式，機組啟動到額定負荷運行過程中，鍋爐壓力從很低（乃至零）逐漸升至額定值。主給水流量亦由小到大逐漸上升。主給水泵運行時，應有足夠的水量流過泵體，以帶走轉動部分產生的熱量。如果流量太小，冷卻不足，會出現轉子過度膨脹等異常現象，導致轉子卡澀，甚至損壞給水泵。為此在給水泵出、入口之間設有再循環回路及再循環調節閥，用于機組啟動過程，讓給水泵出口的高壓水流返回到給水泵前的除氧器給水箱。該給水再循環調節閥即起調節給水泵回流量的作用。給泵出口壓力為24.7MPa，除氧器工作壓力為1.1 MPa。給水再循環調節閥在流量小于148 t/h時自動開啟，流量大于325t/h時自動關閉。機組在正常負荷下運行時，再循環調節閥處于關閉狀態，并要求在高壓差下嚴密不漏。因此，給水再循環調節閥始終是在高壓差下運行。 2吹損原因分析 2.1氣蝕現象 一個完全不含有氣體或蒸汽的液體介質在高壓差下，經常會遇到氣蝕現象。研究表明，氣蝕產生于液態區的氣泡，生成氣泡的必要條件是液體所處的**壓力低于該液體的飽和蒸汽壓力Pv。 
如圖1所示，給水再循環調節閥的開度根據調峰的要求頻繁變化。此時閥芯、閥座脫離的空間，相當于節流孔板，高壓流體流經節流孔時靜壓能與動壓能相互轉換，流速的增加導致壓力降低。當壓力降低至等于或低于該流體在入口溫度下的汽體壓力Pv時，液體中的氣核即膨脹而形成的氣泡，流過節流面之后，在寬敞的下游流道中流速下降，壓力回升，當壓力回升至P2，并等于或高于Pv時，汽泡潰裂，這即是氣蝕過程（Cavitation）。氣蝕的破壞力很大。據測算，汽泡破裂的瞬間壓力高達300MPa。現有的工程材料一般難以抵抗其氣蝕。對于不銹鋼等塑性材料，在氣蝕作用下，將產生麻點腐蝕，直至蜂窩狀空洞損壞。而對于硬質合金等脆性材料則產生碎塊損壞。 2.2閃蒸現象 氣蝕現象只有當高壓流體流經調節閥的節流口后，其出口壓力P2等于或高于該液體的汽化壓力Pv時，汽泡破裂所釋放出的巨大空化能，才對節流元件（即閥芯、閥座）產生破壞。如果出口壓力P2低于汽化壓力Pv，在節流降壓過程所產生的汽泡就不會破壞，而是夾在液體中成為“氣-液兩相流”，通常稱為“閃蒸”流動。閃蒸流動一般不會對節流元件（即閥芯、閥座）產生破壞，但會產生阻塞流，而使調節閥流量減少。與此同時，還會產生強烈的噪聲和振動。 2.3調節閥吹損嚴重的特殊原因 為什么汽泵A、汽泵B給水再循環調節閥吹損嚴重，而電泵給水再循環調節閥吹損相對不嚴重?由于300MW機組參與調峰，負荷變化頻繁，造成給水再循環調節閥頻繁開閉。雖然從開啟到關閉這一過程只需3S左右，但是閥芯動作過于頻繁，等于和閥座長時間處于高壓差、節流狀態運行。汽泵A、汽泵B是在機組帶正常負荷運行時投運，而電泵只在機組啟動和停運時開啟投運。所以可以認為汽泵A、汽泵B給水再循環調節閥始終（或大部分時間）處于高壓差、節流狀態下運行，而電泵給水再循環調節閥投運時間較汽泵A、B給水再循環調節閥就非常短暫。由于時間長，氣蝕和閃蒸現象對汽泵A、B給水再循環調節閥造成相當大的危害。這就是造成汽泵A、B給水再循環調節閥吹損嚴重，而電泵給水再循環調節閥吹損相對較輕的主要原因。 由于給水調節閥已定型，其內部固定結構無法改變。雖然美國CCI公司在設計時已經在防氣蝕方面作出了很大的努力，設置迷宮式節流罩等，但是其防氣蝕作用不是很大。在檢修中發現迷宮式節流罩內孔和閥芯外徑之間可能由于磨損，間隙較大，有0.25mm。如此造成高壓給水在迷宮式節流罩內有微小的泄漏或串流，進而造成高低壓空間相互串通和“短路”，破壞了各開度流體的節流降壓規律引起氣蝕。如果給水再循環調節閥檢修后沒有進行正確的調試，即閥芯關閉時沒有一定的緊力，就會造成關閉時閥前、閥后的壓差相當大，閥芯、閥座遭受嚴重氣蝕，致使閥芯閥座密封面嚴重吹損，閥座泄漏量高達額定流量的30%以上，導致調節閥喪失調節控制功能。 3防止給水再循環調節閥吹損的對策 3.1防止氣蝕磨損的原理和建議 高速的高壓差的給水流動在節流下通過給水再循環調節閥，壓力邊為小于給水在此溫度下的蒸汽壓力，隨時都有可能產生氣蝕。如果將產生氣蝕的壓差定義為臨界壓差△Pc，則當給水流經調節閥所產生的實際壓差△P<△Pc并在給水流經閥門節流口處的縮脈壓力△Pvc高于給水入口溫度下的汽化壓力Pv時，就不會產生氣蝕。由此，將發生的總壓差用分級降壓的辦法，使每**的壓差△P1<△Pc，即可防止氣蝕現象產生。這即是美國CCI公司在給水再循環調節閥中設置迷宮式節流罩的理論基礎，但是現實效果并不象資料介紹的那么好。建議根據實際情況將給水再循環調節閥重新設計制造改型。如果現在沒有改型的條件，建議至少要做到閥芯閥座接合面應有計劃地定期更換檢修。 3.2防止給水再循環調節閥吹損的處理方法 （1）閥芯閥座密封面堆焊較硬的金屬材料（D667焊條）。D667焊條的主要成分為碳3鉻30鎳4硅，主要用于強烈耐腐蝕耐氣蝕件的堆焊，滿足了防氣蝕吹損的要求。這樣不會由于閥門關閉的反復碰撞和沖擊而使閥芯閥座密封面損壞，也使閥芯閥座密封面能夠較長時間承受氣蝕磨損。
（2）在閥門的出口安裝一個比閥座小的極硬的節流孔板，以維持足夠的閥后壓力，使之超過給水的汽化壓力。這樣防止了在高流速的低壓區形成汽泡。
（3）在閥門調試時，先將閥芯關到底，然后連接氣控裝置推桿和閥桿連接器。將閥門打開。再將閥桿旋下3~5mm，將推桿閥桿連接器旋緊，這樣等于給了閥芯閥座密封的緊力。防止閥門關閉狀態沒有關嚴實，產生節流現象，引起氣蝕。
（4）在閥芯的外圓四周堆焊較硬的金屬材料后上車床車光，使其與迷宮式節流罩內孔配合緊密，間隙為0.05mm。防止高壓給水與低壓區串流，引起氣蝕。
（5）**測量閥桿的彎曲度，并對閥桿進行直軸工作，使*大彎曲度控制在0.02 mm。
（6）閥芯閥座密封面研磨時，注意密封角度保持一致，不產生磨偏現象。
（7）在自由狀態下，用紅丹粉檢查閥芯閥座嚙合情況，閥線均勻、連續、清晰。 |