燃氣輪機用燃料控制閥密封結構的改進

2013-07-11 黃瑞江南閥門有限公司

　　介紹了燃氣輪機聯合循環機組用燃料控制閥的使用條件和工況要求。論述了該閥密封結構的改進、材料選用和產品試驗過程。

1、概述

　　燃氣輪機聯合循環電廠的整體循環效率高，對環境污染極小，在同等條件下具有投資較低，調峰性能好，啟停快捷，占地面積少和耗水量低等優點。近年來，燃氣輪機及其聯合循環技術獲得了快速的發展。燃料控制閥設置在燃氣輪機的燃料噴嘴前，用于控制燃機的速度和啟停，閥門的密封性能要求很高由燃廠配套進口。在使用過程中，針對該閥門出現開關幾十次后球體與閥座表面擦傷泄漏需要更換和壽命短等問題，對閥門的密封結構進行了研究和改進。

2、技術指標

　　公稱壓力Class 300；公稱通徑NPS 8；使用溫度185℃；緊急切斷時間< 0.5s；泄漏量ASME B16.104 VI 級。

3、結構及材料

　　燃料控制閥采用V 形開口半球閥結構，在產品試制過程中先后采用了硬密封和軟密封兩種結構形式。

3.1、硬密封結構

　　該結構基本上與配套進口的V 形球閥一致( 圖1) ，閥座密封面堆焊硬質合金，球體采用不銹鋼噴焊Ni60 硬質合金，球體與閥座精加工后再經過配研。在常溫下測試，閥座泄漏量達不到ASME B16.104 VI 級標準要求。分析認為，金屬硬密封結構的V 形球閥，由于受結構限制，很難達到VI 級泄漏要求。另外，采用該結構同樣出現配套進口閥門出現的球體與閥座表面擦傷及壽命短的問題。

1. 閥體　2. O 形圈　3. 壓圈　4. 閥座彈簧　5. 金屬閥座　6. 球體

圖1 硬密封結構

3.2、軟密封結構

　　由于燃料控制閥控制介質為185℃，壓力約為3.5MPa 的天然氣，根據閥門使用工況，采用軟密封結構應能夠滿足使用要求( 圖2) 。軟密封結構關鍵在于材料的選擇上，既能滿足溫度和使用壓力要求，還能滿足泄漏量與壽命要求。最初，選擇8000PHB塑料合金作為閥座軟密封環，閥門在常溫下檢測各項性能，都能達到指標，閥座泄漏量達到0 泄漏。在185℃熱態下試驗，檢驗泄漏量，剛開始沒出現什么問題，但在閥門開關100 多次后，泄漏量明顯增加，而且越來越大。后經聯合真空技術網(bjjyhsfdc.com)的工作人員拆卸檢查閥座，發現軟密封環已經變形并被球體的V 形口剪切撕裂，證明該材料在185℃ 左右時，已經軟化，故滿足不了使用要求( 圖3) 。