1 概述
面对能源发展的新形势新问题，火力发电厂热电联供是大势所趋。低压缸零出力改造可以实现供热机组在供热期保证供热的同时降低电出力。低压缸零出力不是低压缸出力完全为零，也有研究所称为低压缸微出力技术。“低压缸零出力”又称“低压缸切缸”，是指中压缸排汽全部通过抽汽管道引出，仅保留少量的冷却蒸汽进入低压缸带走转子叶片与内部工质摩擦产生的热量从而实现低压缸不做功或少做功的一种运行方式。以300MW等级机组为例，通过低压缸切缸改造，抽汽能力最大可达680～700t/h，机组的最低负荷可降低至100MW以下（假定锅炉最低稳燃负荷为40%）。由此可见，无论机组灵活性运行及深度调峰方面还是降低供电能耗方面低压缸切缸改造都有显著的效果和作用。“低压缸切缸”已成为电力行业时下的热点技术。
2 热电联供用阀门及要求
“低压缸切缸”改造之前，热电联供电厂的供热改造，在中低压连通管上需增设连通管调节阀，联通管上加装泄压安全阀，抽汽管道上从汽轮机侧到热网侧加装阀门的顺序为快关阀（或快关调节阀）、抽汽逆止阀、电动蝶阀。系统图见图1。
《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（国电阀[2000]589号）第9.1.10条款规定“抽汽机组的可调整抽汽逆止阀应严密、连锁动作可靠，并必须设置有能快速关闭的抽汽截止阀，以防止抽汽倒流引起超速”。汽轮机正常运行时，是不存在介质倒流工况的。但有两种情况可能发生倒灌：一是多汽源的供热母管，并列供热的一台汽轮机进汽阀关闭，而供热母管的抽汽逆止阀失效时会发生；二是单汽源的供热母管，汽轮机甩负荷，主汽阀关闭后，抽汽逆止阀失效时会发生。抽汽逆止阀虽然能阻止蒸汽倒流，但是关闭时间及可靠性不如快关阀。所以为了防止以上两种情况下倒灌造成汽轮机超速事故发生，确保主机和蒸汽系统安全可靠运行，因而要求安装快关阀。在系统出现危急工况时，可在小于或等于0.3～1s内实现快速关闭。抽汽逆止阀的设置是当出现下列情况之一时，该阀快速关闭。一是汽轮机主汽门关闭或甩负荷时；二是抽汽逆止阀阀后压力大于阀前压力980.6Pa时；三是故障失电时。
电动蝶阀是供热抽汽管道的切断阀，并辅助调节热网进汽量。在非采暖季节时，用以隔离发电机组和热网系统，起关断作用。“低压缸切缸”改造后，需将原连通管和带有通流孔或者机械限位的供热蝶阀更换为新的连通管和能够完全密封的蝶阀，并在连通管上增设一路旁路以通过低压缸的冷却蒸汽量，冷却蒸汽旁路设置调节阀和流量计或流量显示装置，汽轮机低压进口处设置温度测点和压力测点。阀门布置如图2所示。
图2 阀门布置图
3 阀门应用探讨
3.1蝶阀小开度调节振动问题
蝶阀结构简单，可适应于大口径。但在小开度下，蝶阀调节性能差，易产生气蚀、冲蚀、振动和噪声等问题。蝶阀的调节范围一般为20°～70°。蒸汽管道的调节阀蝶阀开度在20°以下使用时，蝶阀后部会产生高度不稳定的旋涡结构，可能会引起整个管路结构的振动及噪声辐射。因此一般不允许在小开度（α<15°～20°）下进行调节和节流。蝶阀在80°～90°全开位置流量基本没有变化，因此也不宜调节。
为了解决小开度下的调节问题，创造了梳齿阀等一系列分流、降噪措施。梳齿阀在蝶板上增加了一些齿（也有在阀体上的，使小开度下的流量进行分流。美国的Foxboro/Jordan、Fisher、日本的前泽、久保田、栗本、巴阀、中国铁岭、无锡等公司都有过类似产品。图3是日本巴阀图样。
3.2阀体箭头含义问题
阀体上标识的箭头的含义目前在阀门行业还没有统一的定义，比如连通管调节阀、快关阀、电动蝶阀都是三偏心的结构，箭头表示的是有利于密封方向。连通管调节阀因为没有双向工况，有利于密封方向与介质流向是一样的；快关阀因为希望介质倒流时偏心助关，因此该阀的有利于密封方向与介质倒流方向是一致的，与正常工况介质流向刚好相反；电动蝶阀因为是不供热时，起隔离作用，高压侧为汽轮机侧，因此该阀的有利于密封方向与正常工况介质流向相同。而抽汽逆止阀阀体上的箭头则表示正常工况介质流向。
因为阀体上的箭头目前行业内没有统一的规定，不同的阀门箭头含义也不同，但安装施工单位往往会把箭头方向认为是正常工况介质流向，这也就造成了现场快关阀很多时候都会装反的情况，建议现阶段在阀体上做警示标牌，以便施工安装时可明确阀门的安装方向，另在运维手册中对箭头的含义与介质流向的关系作出突出明示。
3.3抽汽逆止阀阀轴布置问题
抽汽逆止阀因为安装空间的限制，气动执行机构的安装方向（正常工况，顺汽流方向看）有位于阀门上方，也有位于阀门的左侧或者右侧，方向为出厂之前确定内容，到现场后不可调换方向。目的是保证与阀瓣连接的阀轴必须处于水平位置，只有此位置止回阀可正常止回。图5是现场将侧装抽汽逆止阀安装方向错误的照片，将原本应位于阀门侧向的执行机构安装于阀门上方，造成阀门开启、关闭动作不到位，没有止回效果。
图4 正确安装示意图
3.4快关阀时间问题
快关阀的驱动方式一般为弹簧蓄能液压执行机构，油开，弹簧关，技术协议中大部分都要求快关时间≤0.5s。但随着改造机组的参数越来越高，阀门口径变大，蒸汽参数变高，虽然阀门行程还是90°，但因为执行机构的输出力矩变大了很多，油缸的容积及行程已经与原来的相比增大了很多。快关时间主要由电气和液压延迟时间、快关时间、缓冲时间三项组成，若实现满足“全行程”0.5s的时间要求，缓冲时间在总时间中的占比较少，缓冲行程及时间不足易导致阀门因动作过快而过关，也会对阀门的密封造成很大影响。快关阀主要是为防止汽轮机超速事故而设置，快关时间不是越快越好。根据以往项目累计经验，“阀门从90°快关至5°～10°的时间≤0.5s；5°～10°缓冲关至0°的时间≤0.5～0.8s，且满足快关时间＋缓冲时间≤1s”应是较为合理的。具体需要阀门厂家与业主、设计院、汽轮厂共同协商确定。