杨树浦发电厂0号低压汽轮机是利用供热蒸汽母管的蒸汽来发电，目的是减少供热蒸汽量的富余。0号机容量为30Mw ，蒸汽参数为1.45MPa、315℃。经汽机制造商（北京汽轮电机有限责任公司）推荐，决定采用德国ADAMS MAK三偏心蝶阀。在启动过程中，主汽阀和调节阀多次出现故障，甚至1号调节阀密封面和阀板出现不同程度的损坏，曾一度令人怀疑三偏心蝶阀在低压机组上的适用性。

    1 三偏心蝶阀的结构和特性

    三偏心是指阀板转轴与密封面中心偏心、阀板转轴与阀门中心线偏心、阀座的斜锥中心线与阀门中心线偏心。由于三偏心蝶阀特殊结构的设计，蝶阀刚开启时，阀板与密封面平移脱开，不发生卡涩现象。

    三偏心蝶阀具有如下主要特性^[1，2]：

    （1）密封性能好：其密封是通过阀座上密封圈与阀板间的挤压实现的，关闭扭矩越大，密封等级越高，甚至可以达到“零泄漏”。
    （2）调节性能好：9O°旋转蝶阀可被用作调节流量和控制启闭。
    （3）减少了摩擦：减少了阀座与阀板之间在开关过程中的摩擦，使用寿命延长，开启力矩小。
    （4）体积小：由于结构上的原因，蝶阀比同口径其它阀门的尺寸小得多，便于安装维修，以及在设计中对管线的布置及支架的要求大大降低。
    （5）高流通量：在相同流通条件下，蝶阀具有高流通量。例如：DN150蝶阀的流量系数K_p约为2336，而同尺寸截止阀的K_v仅为341。
    （6）行程短：蝶阀在启闭时，阀轴只作9O°旋转，其行程比闸阀或者截止阀启闭时短，而且不会像直线运动的阀杆填料翻出，阀轴处的泄漏极小。

    2 三偏心蝶阀在汽机上的适用性

    0号机蒸汽参数较低，容积流量大，选用4个德国ADAMS MAK三偏心蝶阀分别用作主汽阀和调节阀，所选用的MAK蝶阀参数为DN350，PN25，PS14.5。蝶阀在系统中的布置如图1所示。

    主汽阀要求严密性高、关闭速度快，调节阀除了上述要求外，还必须有良好的调节性能，即有良好的流量特性，能控制转速和调节负荷。

    MAK蝶阀除了具有上述特性外，并经0号机运行，证明主汽阀和调节阀均能满足各自的要求。在试运行前所做的快速关闭试验，主汽阀和调节阀关闭时间如图1所示。

表1 主汽阀和调节阀关闭时间  S

    如表1所示，主汽阀已到达了快速关闭时间的要求（规程要求小于1s）；蝶阀在管路中正向安装，阀前的汽压有利于防止蒸汽的泄露，在做严密性试验时，盘车未脱扣。在72h+24h试运行与以后的商业运行中发现，调节阀能同时开启冲转，尽管蝶阀的流量特性不如球阀，但与电液调节配合使用，能很好地控制、稳定转速和调节负荷。例如：蚌埠发电厂曾在30MW机组上采用个Ф400mm的双座阀，但严密性差，关闭阀门后转速仍在1000r/min以上；如选用大机组主汽阀和调节阀所采用的型号，需定做，其价格比较高，约为目前所采用蝶阀的3倍。文献[1，3]表明，三偏心蝶阀可以取代通常所用的球阀、截止阀、闸阀和旋塞，可用作低压机组的主汽阀和调节阀。

    ADAMS MAK蝶阀的密封圈采用可拆卸式的石墨层/不锈钢片组合特殊结构，使得密封面在阀门关闭方向具有一定的浮动性（有自密封特性）。蝶阀在使用过程中，密封面如被磨损，不用停机检修、处理或更换密封面，只需向关闭方向改变关闭阀位，可确保阀板与阀座间的*佳密封形位。

    综上所述，三偏心蝶阀适合于用作低压汽轮机的主汽阀和调节阀。

    3 出现的问题和解决措施

    0号机启动后，发现主汽阀关闭时间超标，阀前的汽压情况下频繁出现主汽阀、调节阀打不开，如此反复，影响了正常启动时间，处于停滞状态，造成经济上的损失。

    将1号调节阀拆下解体检查时，发现密封环的不锈钢齿片有两处长为70~80mm及20~30mm的翻边损伤倒伏，并且阀板密封面对应位置上发现了被齿片拉伤的丝纹，致使1号调节阀泄漏、严密性降低。

    蝶阀出现问题后，对4个蝶阀、执行机构和控制系统进行全面检查，排除了蝶阀因设计和制造上缺陷造成故障的可能。现场仪表显示表明，DEH 系统没有问题，油动机根据CRT 操作发出的指令能正确动作，因而，将解决问题的焦点集中在执行机构本身及与蝶阀的匹配上。

    3.1 调节阀执行机构工作原理

    调节阀的启闭是由油动机和弹簧式执行机构的相互配合实现的，执行机构如图2所示。图2为调节阀关闭时执行机构的状态，调节阀用销键安装在齿轮中间，齿条与油动机上部调节螺母间有1mm间隙。调节阀被开启时，油动机向上运动，同时弹簧被压缩；调节阀关闭时，油动机迅速向下脱离，蓄能后的弹簧伸长，在齿条、齿轮的传动下实现调节阀关闭。三偏心蝶阀是由扭矩实现密封，在调节阀关闭时弹簧预压缩109mm，目的是保证有效的密封；蝶阀完全打开，油动机向上的行程为141mm。

    解体执行机构发现：

    （1）弹簧细长，挠度大，与筒壁存在摩擦，加上传动部件间的摩擦，导致齿条不跟踪油动机。
    （2）执行机构上无任何限位和缓冲装置，齿条与油动机调节螺母存在间隙。

    这2条原因*终引起调节阀的过关，增加了蝶阀的开启力。当阀前存在汽压时，进一步提高蝶阀的开启力，从而出现调节阀打不开的现象。

    在调试过程中，试图增加执行机构的开启力，将齿条与油动机采用硬连接，但由于调节阀的过关，阀板脱离密封面时将不锈钢片拉坏，阀板相应位置出现损伤。

    3.2 机组短期运行措施

    为降低经济上的损失，确保机组及时运行，采取如下机组短期运行措施：

    （1）将调节阀阀板和密封面损坏处磨平。
    （2）将弹簧预压缩量减至50mm，目的在于确保调节阀严密性下， 降低调节阀关闭时的总冲击力。
    （3）上调油动机调节螺母，调节螺母与齿条间采用硬连接，保证调节阀关闭时齿条与油动机的跟踪，对调节阀的关闭有限位作用，而且关闭时的大部分冲击力由油动机分担，起到缓冲的作用，以降低阀板对密封面的冲击，防止调节阀的过关。

    从目前的机组运行情况来看，找准了问题的关键，所采取的措施是正确的。*终解决调节阀问题的方案是重新设计调节阀的执行机构，该执行机构配有行程限位和缓冲装置，此方案的工作正在进行中。

    3.3 主汽阀执行机构工作原理

    主汽阀执行机构采用的是意大利Servovalve公司生产的ROXM型弹簧液压式执行机构，结构和液压系统示意图如图3所示，由2个电磁阀的开关实现主汽阀的打开和关闭。

    ROXM执行机构液压缸尾部的T型块起缓冲作用，防止密封面受阀板的冲击，但T型块太长导致快关时间超标，达2S，不能满足规程要求。根据关闭时间和T型块的长度，已经按比例缩短并加工-T型块，满足规程所要求的关闭时间。

    0号机主油泵设计油压为1.15MPa，BOXM型执行机构所要求的油压为1.2~1.5MPa。当主汽阀前有汽压时，增加阀板与密封面间的开启摩擦力，进一步提高主汽阀打开的扭矩，会出现主汽阀打不开。目前，0号机运行时采取先打开主汽阀，再将旁通门打开，进行暖管，暖管结束，先后打开电动主汽阀和调节阀，进行冲转。为提高控制油油压，北汽电公司将重新设计主油泵和选择更高压力的油泵，以满足主汽门执行机构对油压的需要。

    从表象上看，0号机主汽阀和调节阀出现的问题是与阀的执行机构的匹配有关，实际上是3个单位间的接口问题没有很好处理。主汽阀和其执行机构、调节阀及弹簧执行机构由ADAMS北京代表处提供，油动机则由北汽电公司提供，ADAMS北京代表处对油动机的特殊性能（包括行程限位和缓冲要求）没有交底，不只是简单的开和关，*终导致油动机和弹簧执行机构之间的配合出现问题。

    4 结语

    （1）三偏心蝶阀可用作低压汽机的主汽阀和调节阀，经实践证明有良好的技术性能和使用性能，其价格相对较低，具有较高的性能价格比。
    （2）由于三偏心蝶阀结构和扭矩密封的特殊性，要求与之配套的执行机构必须配有行程限位和缓冲装置，以防止蝶阀的过关和损坏，且在蝶阀关闭后要保持合适的扭矩和良好的密封性能。
    （3）引进三偏心蝶阀时，需要及时掌握和了解其性能，以利于对供应商在履行合同时采取有效的监督，也有利于以后的运行、维护和检修。

原创作者：浙江金锋自动化仪表有限公司