1.阀门结构及工作原理介绍
6号高加正常疏水调节阀采用的是阀门型号为Masoneilan公司的51-21105A型阀门，阀体结构为角式阀门，流量特性为等百分比-线性特性。
图1 6号高加正常疏水调节阀结构图
2019年6月3日，1AHP217VL阀门在降功率到约326MW和292MW时分别发生了两次振动现象。发生振动时的阀门开度均在约80%开度附近。
图 2 – 1AHP217VL阀门振动曲线
此次振动发生在降功率阶段，其原因分析可从阀门机械结构、管道抗震性能、阀门控制系统、工艺因素几个方面进行分析。
2.振动原因分析
2.1阀门结构
该疏水调节阀为非平衡角式调节阀，无阀笼结构（结构图1如下），由于阀门无阀笼结构，其抗气蚀和抗冲击能力都较弱，当流通介质出现状态转变时，容易发生振动现象，阀门选型不当是振动促成原因之一。
2.2管道抗振原因分析
前期已通过增加支架并加固部分固定支架，其管道抗震性能已得到了明显改善，因此可排除管道抗震性能方面的原因。
2.3功率与压差关系分析
如图3所示，当功率降到约450MW时，1AHP217VL和1AHP117VL几乎同时开始出现阀门开度增大的情况，查看6号高加抽汽压力与除氧器压力如表1所示。
表 1 – 6号高加与除氧器压力与电功率的关系
6号高加正常疏水阀取水管口安装在标高约1m的位置，而其往上的最高处标高约为27m，高度差约为26m，形成的水压约为0.26MPa。
功率由450MW降至322MW的过程中，阀门开度在不断增加，但是高加水位并没有相应的出现大幅度降低，反而在缓慢升高，这里面有两方面的原因：
（1）6号高加到除氧器的压差变小导致疏水能力变差，从而正常疏水阀疏水能力变弱。
（2）正常疏水阀的流量特性在约61%开度时达到了最大，继续开大阀门对流量贡献小。
这两方面的原因导致了在电功率下降到450MW~322MW区间时，正常疏水阀调节能力变弱，从而导致液位不断缓慢上涨，在约40min的时间里，液位上涨到了高高水位，6号高加紧急疏水阀超驰全开，此时功率约为322MW，差压约为0.267MPa，由于管道高度差产生的压降为0.26MPa，此时高加抽汽压力已不足以将疏水压至除氧器。
由于紧急疏水阀超驰全开，紧急疏水阀的疏水从6号高加疏至凝汽器，由于凝汽器存在负压，且紧急疏水管道是由上而下疏至凝汽器，因此紧急疏水阀的疏水能力是远远大于正常疏水阀的。紧急疏水阀开启的瞬间，正常疏水阀管道止回阀之前的疏水被瞬间抽离管道，此时发生了第一次管道和阀门的振动。第一次管道和阀门振动的原因可推测是由于管道内的介质发生了反向流动，根据图4，管道内温度在紧急疏水阀开启以后，6B高加正常疏水管道温度上升至与抽汽温度一致，这也证明管道内的水实体变成了蒸汽。
图 3 – 6号高加正常和紧急疏水阀动作情况
根据图4，当功率由296MW下降到292MW的过程中，6B高加正常疏水管道内的介质温度1AHP013KT由150℃下降到了146℃，该过程持续了约2min。由于管道温度出现了下降，造成管道温度下降的原因是由于管道内进入了水实体，怀疑此过程中形成了“水锤”，进入水实体的原因是6B高加水位出现了小幅度的上升。当温度下降到146℃时发生了第二次阀门和管道的振动。这次振动直接导致定位器反馈杆脱落，阀位反馈直接降至0%，由于定位器的闭环作用，定位器被迫全开，并不再受DCS控制指令影响。
对比6A高加，其管道介质温度1AHP011KT在第一次管道振动后同1AHP013KT一起上升到了与1AHP009KT一致，随后1AHP011KT随着正常疏水阀开度的再次开大逐渐下降至137℃（298MW），随后再次上升，该过程说明了6A高加正常疏水管道在第一次振动后首先进入的是水实体，随着功率继续下降，压差逐渐下降，水实体逐渐回到高加本体，蒸汽进入管道，导致管道温度逐渐升高至与抽汽温度一致。
综上，功率下降导致抽汽温度下降是导致6号高加正常疏水调节阀疏水能力下降的直接原因，也是导致正常疏水调节阀振动的促成原因之一。
图 4 – 正常疏水管道温度变化趋势
2.4阀门控制分析
阀门控制系统方面，此次振动过程中未也无发现高加液位在阀门振动之前并未发生剧烈的波动，DCS输出信号发生明显的波动，通过定位器反馈信号表明定位器也无异常，另外气路检漏正常。因此可排除该方面的原因。
2.5紧急疏水调节阀响应速度慢原因分析
造成紧急疏水调节阀响应速度慢的原因有以下两点：
（1）紧急疏水调节阀设置了3%的启动电流，用于阀门的紧致关闭，从而避免阀门内漏，在设置该参数之前，阀门有异常突开至20%左右开度的缺陷，设置此参数有效的避免了阀门的异常突开故障。但是设定此参数后，阀门不再响应3%以下的开度指令，因而，阀门在3%开度以下不具备调节能力，影响了阀门的调节能力。
（2）紧急疏水调节阀已经设置有流量放大器，对阀门动作速度的提升有促进作用，但是由于阀门采用的是活塞式执行机构，气腔较大，且动作阻力较大，此外由于阀门气路中管线采用的是6mm的管线，对于供气流量有一定制约，因此阀门的动作速度较慢，影响了阀门的调节能力。
由于紧急疏水阀响应速度慢，当高加液位达到高值时，其介入慢的缺陷导致了水位调节的滞后，造成了高加液位进一步上升到高高值，紧急疏水调节阀超驰全开，使得高加液位排空，造成了高加正常疏水管道的水实体的扰动乃至排空。因此，紧急疏水调节阀响应速度慢是高加正常疏水管道发生振动的原因之一
2.6阀门振动原因总结
以上分析表明，分析结果如图14所示，可以排除的因素有管道抗震性能差、DCS控制系统输出信号扰动、定位器控制异常、仪控附件异常、液位计波动这几方面的原因。经过以上分析，造成此次阀门及管道振动的潜在原因有：
（1）差压液位计在不同功率平台下的测量偏差，造成液位计实际液位偏低，从而使抽汽进入疏水管道。
（2）紧急疏水调节阀响应速度慢，紧急疏水阀在高到高高液位之间的调节能力差，导致紧急疏水阀超驰全开，对正常疏水管道产生“抢水”效应。
（3）高加抽汽压力不足以使正常疏水进入除氧器，造成高加液位不能得到有效控制，促成了紧急疏水调节阀的超驰开启。
（4）管道内发生了疑似的“水锤”现象
结束语
阀门及其管道的振动并非单一方面因素引起的，其故障原因包括阀门选型、管道抗震性能、水位控制系统以及工艺等方面的原因。为了解决该缺陷，需要从这些方面“多管齐下”，才能达到治理该振动缺陷的目的。
参考文献：
[1] 王松岭.流体力学.北京：中国电力出版社，2004.
[2] 黄其励，赵常光，张经武等.电力工程手册（动力卷）[M].北京：中国电力出版社，2002.
