国产超临界机组锅炉VTI球阀泄漏原因分析与治理

徐春

(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司设备部，浙江宁波315722)

摘要:VTI球阀具有开关灵活、结构简单、便于维修等特点，但其出口法兰端面采用“金属八角垫”的单密封形式，容易产生阀门外漏，同时出口排气管长时间运行易造成杂质而损伤密封面。

针对此类问题，从阀门结构、运行情况等方面进行全面的分析，并通过强度校核计算，提出了针对性的治理方案，对同型号锅炉VTI球阀的泄漏治理具有很好的借鉴意义。

关键词:球阀;泄漏;密封;治理

1 设备的基本情况

某电厂机组锅炉采用哈尔滨锅炉有限责任公司与三井巴布科克(MB)公司合作设计制造的超临界本生(Benson)直流锅炉，型号为HG一1890 /25. 4一YM4，采用一次中间再热、滑压运行，配内置式再循环泵启动系统，固态排渣、单炉膛、平衡通风、H型布置、全钢构架悬吊结构、露天布置。最大连续蒸发量为1 890 t/h，过热器蒸汽出口温度为571 0C，再热器蒸汽出口温度为569 0C，给水温度为283. 7℃，主汽压力为25. 4 MPa，再热蒸汽压力为4.64 MPa。

在两根主蒸汽管道上对称布置有6只弹簧安全阀和2只VTI动力驱动泄放阀(ERV)。其中，动力驱动泄放阀的整定压力比弹簧安全阀的整定压力低，这样可在过热蒸汽侧超压时首先动作，起到先期警报的作用。ERV阀的具体参数如表1所示。

表1 ERV阀的相关参数

2 VTI球阀的结构与工作原理

2.1  VTI球阀的结构特点

VTI球阀的结构较为简单，便于拆卸、维修，如图1所示。

由图1可知，VTI球阀的结构具有以下特点:

1)球阀采用双阀座结构，入口阀座采用活动式结构，对阀芯起到支撑作用;出口阀座位于出口排气管处，材质为司太立硬质合金，起到真正的密封作用。

2)出口排气管与阀体的密封采用金属“八角垫”进行密封，如图1所示。同时，该垫片在阀门解体检修回装时，起到出口排气管轴线找正的作用，便于现场的安装。由于只采用一道金属垫密封，该部位在机组运行中容易产生泄漏。

3)球阀出口排气管与大气直接相连，使得VTI阀在动作过程中，排气管中的杂质直接落到密封面上造成球阀关闭不严，产生内漏。

4)由于VTI球阀一般布置在主蒸汽管道上，为满足高温高压的要求，材质选用A182一F91。因此，焊接后需要进行热处理。但是阀门焊接端直段极短，热处理困难。

①阀球;②密封圈;③蝶形弹簧;④阀杆;⑤填料压盖;⑥填料压盖弹簧垫片;⑦填料压盖螺母;⑧格兰螺栓;⑨出口排气管;⑩阀体;⑩阀体垫片

图1  VTI球阀的结构

2.2 VTI球阀的工作原理

VTI球阀由带电动或气动执行机构的主阀和控制部分(包括压力变送器/开关、就地控制箱)组成，如图2所示。

当系统压力达到泄放阀的开启设定压力时，控制系统内部电路接通，继电器闭合，使电磁阀开始供电，通过气动或电动执行机构将阀门打开;当系统压力降低到阀门的关闭设定压力时，再通过气动或电动执行机构使阀门关闭。

图2 VTI球阀的控制结构

当锅炉系统开始超压，达到动力泄放阀设定开启压力时，动力泄放阀打开，向外排放蒸汽，降低系统压力，为锅炉提供了超压保护。动力泄放阀打开后，避免在锅炉超压时，压力继续升高而导致安全阀起跳，延长安全阀使用寿命。

3 VTI球阀泄漏的原因分析与治理

3.1  VTI球阀阀体法兰泄漏与治理

1)泄漏现象

由于阀体与出口排气管采用金属“八角垫”单一密封，出现金属八角垫安装不正确或八角垫冲刷损坏，导致法兰密封面蒸汽外漏的情况，如图3所示。

2)处理方案

①在出口端盖上增加一道密封，提高了法兰端面密封的严密性，采用金属密封垫+金属缠绕垫的密封形式，如图4所示，提高了法兰端面的静密封能力，增加密封力。

②更换阀体螺栓，采用更高等级材质的螺栓，增加了密封强度，提高了密封力，密封效果增强。

图3  VTI球阀阀体法兰泄漏

3.2 VTI球阀阀体法兰密封改造的校核计算

VTI球阀阀体法兰面如图5所示，其中阀体端面加工密封面的尺寸为Φ95 xΦ80，厚度为2.2mm。

图4  VTI球阀阀体改造后的密封结构

图5  VTI球阀阀体端盖改造的密封情况