幾種特殊電站調(diào)節(jié)閥設(shè)計及選型略談

1、幾種特殊電站調(diào)節(jié)閥設(shè)計及選型略談   調(diào)節(jié)閥是電站閥門中使用最廣泛，工作條件最惡劣，同時也是所有閥門中功能最多的一類閥門。作為電站自動化實現(xiàn)的最后一個環(huán)節(jié)，其設(shè)計及選型的合理性，直接關(guān)系到機組是否能正常、穩(wěn)定和經(jīng)濟的運行。由于電站調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，使用工況亦各不相同，無法一詳細列出。以下就對幾種恃殊工況下，調(diào)節(jié)閥的設(shè)計及選型提出一些自己的看法；如有不當之處，還請讀者多多指正。      1 高、低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥      高、低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥一般流通介質(zhì)為壓力較低的

2、飽和水或者帶有一定過冷度的飽和水，在經(jīng)過節(jié)流后由于壓力降低，少部分介質(zhì)產(chǎn)生汽化，形成閃蒸。由于閃蒸現(xiàn)象的存在，相對于其他調(diào)節(jié)閥的設(shè)計和選型，可注意以下幾點：      (1)采用合理的閥芯結(jié)構(gòu)及耐氣蝕的材料以提高閥門的使用壽命。雖然高、低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥的壓差不是很大，但由于閃蒸現(xiàn)象的存在，不可避免的會產(chǎn)生一定的氣蝕。而且前解決閥門的氣蝕問題主要有兩個辦法，一是采用耐氣蝕的材料做內(nèi)件，二是采用合理的閥芯結(jié)構(gòu)。以我公司生產(chǎn)的高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥Ts1Z閥(見圖1)為例，該調(diào)節(jié)閥采用套筒節(jié)流的形式，其結(jié)構(gòu)是在閥體內(nèi)放置一個圓形套筒，套筒壁上開一定

3、數(shù)量的孔，還配有以套筒內(nèi)孔為導(dǎo)向能軸向自由活動的閥瓣。套筒式結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生氣蝕工況下，氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊波在套筒中心相互抵消，沖擊能量沒有直接作用在套筒和閥瓣上，而是被介質(zhì)自身吸收，同時，密封面與節(jié)流面分開，介質(zhì)高速流動對密封面的沖刷大為減少。      (2)采用合理的計算方法提高設(shè)計和選型的準確性。當閃蒸發(fā)生后，飽和水或接近飽和狀態(tài)的水有部分產(chǎn)生汽化，體積急驟增大，影響流體流動，因此其Kv值的計算方法與普通調(diào)節(jié)閥不同。閃蒸液體的Kv值計算是個比較復(fù)雜的問題，計算公式也有臨界壓差法、閃蒸密度法、經(jīng)驗放大法和熱平衡汁算法等，比較常用的是臨界壓差法。

4、每種計算方法均比較復(fù)雜，這里不一詳談。經(jīng)筆者反復(fù)驗算，覺得以下計算方法既簡單方便，又有一定的準確性，推薦給大家。      T<2.8   Pc0.06 X P1        (1)      T>2.8   Pc0.9(P1-Ps)   (2)      T  在進口壓力下的液體飽和溫度與進口

5、溫度之差      Pc 計算流量用的允許壓差(MPa)      P1  絕對進口壓力(MPa)      Ps  進口溫度下液體的絕對飽和壓力(MPa)      只有當公式1或2計算出的Pc小于調(diào)節(jié)閥的實際壓差P時，要用Pc代替P。      2 汽包定排、連排調(diào)節(jié)閥    

6、0; 汽包定排、連排調(diào)節(jié)閥一般流通介質(zhì)為壓力很高的飽和水或者帶有一定過冷度的飽和水，其壓降很大，一般從汽包壓力直接降到大氣壓。高壓差再加上閃蒸，使得其成為電廠工況條件最惡劣的調(diào)節(jié)閥之一。該類閥門在設(shè)計和選型時可注意以下幾點：      (1)采用合理的結(jié)構(gòu)減少沖刷，降低噪音。以我公司生產(chǎn)的T1D閥(見圖2)為例，由于該閥門運行壓差高，故采用兩級減壓的方式以降低流速，減少沖刷和降低噪音。同時由于閃蒸現(xiàn)象的存在，飽和水在經(jīng)過第一級節(jié)流后就大量汽化，導(dǎo)致第二級節(jié)流面積遠遠大于第一級節(jié)流面積，因此采用了一級柱塞節(jié)流，一級籠罩節(jié)流的方式。這樣就使得由于閃

7、蒸引起的氣蝕和沖刷集中在籠罩內(nèi)進行，既保護了密封面，又降低了噪音。      (2)采用超強耐沖刷材料作為閥門內(nèi)件，由于該閥門使用工況極為惡劣，為提高閥門使用壽命，必須采用超強耐沖刷材料作為內(nèi)件。以T1D閥為例，閥桿及節(jié)流部分材料采用了經(jīng)過表面淬火的馬氏體鋼，其最高硬度為HRC45土5，淬硬層大于3mm，且具有很強的耐沖刷能力。閥座和密封面表面堆焊厚度大于3mm的硬質(zhì)鉆基合金，同樣具有極強的耐沖刷能力。特別是整個閥門中最重要也是沖刷最嚴重的籠罩，采用整體硬質(zhì)合金澆鑄而成。此外，在閥門下閥體的內(nèi)部還鑲嵌了一個不銹鋼內(nèi)套，能防止閥體被介質(zhì)直接沖蝕，

8、且方便更換。      (3)采用合理的計算方法以減少沖刷，降低噪音。以T1D閥為例，第一級減壓的計算方法與高、低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥相似，而第二級減壓時介質(zhì)已經(jīng)是汽水混合體了。此時單純用水或者單純用汽的計算公式得出的結(jié)果都與實際相差比較大。比較簡單的辦法是將水部分和汽部分分開計算，再把兩部分Kv值相加即可。一般來說當汽相大大多于液相時結(jié)果偏大，而液相大大多于汽相時結(jié)果偏小。這樣得出的結(jié)果雖然和實際仍有一定的出人，但已基本能滿足設(shè)計需要。此外還有一些更加詳細的計算方法，這里不一一詳述。同時在設(shè)計時考慮合理分配各級壓差也相當重要，盡量使閃蒸引起的大

9、部分氣蝕發(fā)生在籠罩內(nèi)，這樣就減少了介質(zhì)對閥門密封面和閥體的沖蝕。      3 鍋爐給水調(diào)節(jié)閥      鍋爐給水調(diào)節(jié)閥是電站閥門中最重要的調(diào)節(jié)閥之一；它的好壞直接影響到鍋爐的正常運行。其使用工況比較復(fù)雜，一般來說在機組啟動時它的流量較小，壓差卻很大，且很容易產(chǎn)生氣蝕。而機組啟動后則流量變大，壓差變小。根據(jù)其特點，在設(shè)計和選型時可注意以下幾點：      (1)在小流量、高壓差時，必須采用多級減壓。這樣一方面可以避免機組啟動時高壓差產(chǎn)生的氣蝕，另

10、一方面也降低了介質(zhì)的流速，減少了介質(zhì)對閥門內(nèi)件的沖蝕。在流量大時則采用一級減壓，以提高閥門的通流能力。以我公司生產(chǎn)的Tg2Z閥(見圖3)為例，在小開度時就采用了三級套筒節(jié)流的方式，這也是比較常用的多級減壓方式，對防止氣蝕具有很好的效果。此外還有迷宮式、碟片式等多級減壓方式，對防止氣蝕也都有不錯的效果。            (2)根據(jù)閥門工況特點采用等百分比的流量特性。由于在機組啟動時閥門的流量較小，而機組啟動后則流量變大，采用等百分比的流量特性可以提高閥門在小開度時的可調(diào)性，提高調(diào)節(jié)精度。&#

11、160;     (3)采用耐氣蝕的材料做內(nèi)件，提高閥門的使用壽命。由于該閥門在機組中的重要性及使用工況的惡劣性決定了該閥門必須使用耐氣蝕的材料做內(nèi)件才能滿足機組運行的需要。      總結(jié)以上三種調(diào)節(jié)閥的特點，我們不難發(fā)現(xiàn)，在它們設(shè)計和選型過程中關(guān)鍵是在惡劣工況情況下防止介質(zhì)對閥門內(nèi)件的沖蝕，提高其使用壽命，根據(jù)不同工況主要有以下幾個辦法：      (1)采用合理的結(jié)構(gòu)減少介質(zhì)對閥門內(nèi)件的直接沖蝕。      (2)采用多級減壓防止氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。      (3)采用超強耐沖刷材料作為閥門內(nèi)件。      此外，注意不同工況下采用合理的計算方法也是提高此類閥門使用性能的重要方法。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷使用，電站調(diào)節(jié)閥將會越做越好，更好的為電站自動化服務(wù)。      注1：氣蝕、閃蒸液體在通過調(diào)節(jié)副時液體達到最大速度，壓力降至低于飽和壓力，液體中產(chǎn)生蒸氣形成氣泡，當液體流過