关键词：闸阀；卡涩；安全阀；泄压
引言
某电厂一号机为1000MW超超临界机组，给水系统配备有两个为凯士比ZTS压力自密封型闸阀，最大工作压力600bar，最大温度650摄氏度。在调试过程中，两台汽动给水泵出口电动闸阀因卡涩而无法开启，导致汽动给水泵无法投运。该电厂组织分析该电动闸板门卡涩原因，并尝试调整阀门定位、人为辅助操作等措施，起到一定效果，但还存在开启延迟现象，没能彻底解决问题；而最终对该门进行如本文所述改造，彻底根治其卡涩问题。对电厂解决类似情况下的闸板阀卡涩问题有着一定的借鉴意义；同时对于类似情况的基建、改造项目，在投入使用前也可以参照对比分析，查找是否存在问题，提前采取措施防止类似问题发生。
1 楔形双闸板阀门结构工作原理
该电厂汽动给水泵出口电动闸阀为凯士比ZTS压力自密封型闸阀（如图1所示结构图），现场水平安装，此阀门由阀体、阀盖、支架及楔形双闸板、枢轴和阀杆以及执行机构等组成。
启闭件是闸板该闸板阀由电动执行机构通过带动阀杆上下移动来实现阀门的开启和关闭。并设置了平衡手动门，安装在连通闸阀进水腔室和出水腔室的管道上，每次开启电动闸阀前需要预先开启平衡手动门，以平衡闸板两侧腔室压力，便于闸板开启。
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图1 凯士比ZTS压力自密封型闸阀结构
2 楔形双闸板阀门卡涩原因分析
2.1 阀门前后压差的分析
在某次机组启动过程中，投运汽动给水泵时，其出口电动闸板阀无法开启。怀疑电动闸板阀前后压差过大，平衡手动门未开启或者阀芯脱落，导致闸板阀进出水侧压力压差过大，使得闸板承受单侧压力，增大闸板与阀座的之间的摩擦力，阻碍阀门的开启。据此，对平衡手动门及平衡管道进行检查，未发现问题。
2.2 零部件检查及行程调整
对电动执行机构进行检查，加大开启力矩，未能解决问题。随后对该电动闸板门进行解体检查，发现闸板与阀座配合较紧；其它各部件铜套、阀杆及各传动机构未发现问题；据此判断闸板与阀座卡死原因为其配合紧力过大，楔形双闸板关位定位过头。尤其在管道内有高温介质，闸板与阀座受热膨胀不一致，容易造成闸板与阀座卡死。
为解决此问题，用电动头关闭闸阀到全关位置，再手动开启闸阀5-6mm重新设置电动头关位设置，减小闸阀的开启力矩。
对该闸板阀关限位做出调整后，在机组启动过程中该闸阀仍出现无法开启的情况，因此调整闸阀关位只对解决问题起到辅助作用，并没有彻底根治问题。
2.3 阀座内介质阻力问题分析
该闸阀开启过程中主要受两个力的阻碍，一是闸板与阀座的摩擦力、二是介质对闸板的阻力。闸板与阀座的摩擦力可分为两种情况讨论，一是闸板阀关闭状态单侧承受介质压力而导致另一侧闸板与阀座压力增大，从而增大摩擦力，已经排除；二是闸板与阀座配合过紧。通过调整阀门关限位，但调整效果来看，这并非导致闸阀无法开启的真正的主要原因。
对于介质对闸板的阻力分析如图1所示，为该电厂汽动给水泵出口电动闸阀腔室示意图，汽动给水泵正常运行中闸板开启，介质从闸板阀进口流入、从出口流出，介质会充满阀体腔室；当汽动给水泵停运闸板关闭时，管道内介质被分成三部分，即介质分布在A腔、B腔、C腔内，此时介质处于冷态。当汽动给水泵再次投运时，B腔（或C腔）内介质压力、温度快速上升，会导致A腔内介质受热压力、温度快速上升，造成A腔内压力很大。
闸板关闭时，对闸板进行受力分析可知，介质从B腔流向C腔内时，介质对楔形闸板的作用力是竖直向上，是楔形闸板开启的动力而非阻力；然而，在楔形闸板要开启时，其具有向上的运动趋势，此时A腔内介质受热膨胀会产生一个阻碍该运动趋势的力，由于A腔内充满介质并且无法压缩（闸板所受阀杆提升力不足以将A腔内的压力介质压缩）、也无法泄出A腔，介质所产生的阻碍闸板向上运动趋势的力就会随着闸板开启力的增大而增大，并且在介质无法压缩状态下该力理论上可以增长到无限大，使之总能够平衡或抵消闸板所受的向上的开启力，闸板所受合力始终为零，也就无法产生运动，闸板也就不可能开启。
综上所述，可以判断该闸阀无法开启的主要原因是A腔内充满介质且介质不可压缩阻碍了闸板运动，当A腔内介质可被压缩或介质可以泄出A腔，就能为闸板提供运动空间，闸板也就具备开启条件。
3 楔形双闸板阀门卡涩问题处理
针对上述对该楔形闸板阀无法开启原因的分析，制定出以下二种解决方案。第一种方案[1]是在阀体安装安全阀，安全阀通关管道与A腔相连，为安全阀设定一定压力值，保证A腔内介质压力不足以阻碍闸板的开启。第二种方案是在没有安全阀情况下，为保证阀门能正常开启，将阀板出水侧密封面用油石打磨3~5um，破坏密封性使A腔介质排至C腔。存在设备损坏风险，故慎重考虑。
第一种方案简便，安全阀动作可以观察且其整定压力可以后期调整。因此现场改造选择第一种方案，在A腔室外部加装安全阀，并由厂家整定压力。
在A汽动给水泵出口电动闸阀加装安全阀后，机组启动时该闸阀仍出现无法开启情况，对安全阀进行手动卸压，随之该闸阀顺利开启。一方面由此进一步验证了改造思路的正确性，另一方面由厂家重新整定安全阀动作压力。在之后在多次机组启动过程中，该闸阀再未出现卡涩无法开启情况，每次开启之前会观察到安全阀处有极少量的汽水放出，而极少量水汽的放出便可释放A腔介质压力，闸阀便可顺利开启，从而证明了加装安全阀的改造取得成功，彻底解决了问题。
4结论
该电厂1号机汽动给水泵出口电动闸阀在机组启动过程中频繁出现卡涩无法开启的情况，经过多次分析、试验、验证，得出其无法开启的主要原因是机组停运闸板关闭时，管道内介质会存在阀门闸板腔室（A腔）内，当机组再次投运时，管道内高温高压介质会使得闸板腔室内介质的压力、温度快速上升，阻碍了闸板的开启。为解决该问题，在闸阀闸板腔室加装了安全阀，用于泄去闸板腔室内过大的压力，不对闸板的开启进行阻碍，彻底解决了电动闸阀无法开启问题。同时，为类似问题的处理提供了参考。
参考文献
[1] KSB闸阀操作说明书
论文作者:陈卓
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 第18期
论文发表时间:2020/4/9
标签：闸板论文; 闸阀论文; 介质论文; 安全阀论文; 压力论文; 楔形论文; 阀门论文; 《当代电力文化》2019年 第18期论文;