電站用高溫高壓蒸汽電動(dòng)調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)
上海申弘閥門有限公司
電站用高溫高壓蒸汽電動(dòng)調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品說明
之前介紹蒸汽減壓閥的安裝方法及故障處理 ，現(xiàn)在介紹火力發(fā)電是由鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，其發(fā)電量的大小主要通過主給水調(diào)節(jié)閥控制鍋爐的給水量來實(shí)現(xiàn)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)組從啟動(dòng)到額定負(fù)荷運(yùn)行過程中，鍋爐的壓力從很低（甚至零）逐漸升至額定值，因此，主給水調(diào)節(jié)閥的閥前閥后壓差漸漸減小，也就是說閥在小流量（小開度）時(shí)，承受高壓差，大流量時(shí)為低壓差。在這種工況下，對(duì)調(diào)節(jié)閥是嚴(yán)重的考驗(yàn)，因此這些調(diào)節(jié)閥國內(nèi)電站大都采用進(jìn)口調(diào)節(jié)閥。閥桿是閥門中的重要零件，閥桿材料必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性，能耐介質(zhì)及填料的腐蝕，耐擦傷，工藝性更好。為了提高閥桿表面耐腐蝕、耐擦傷性能，一般應(yīng)對(duì)其進(jìn)行表面處理。
電站用高溫高壓蒸汽電動(dòng)調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)圖2 雙閥系統(tǒng)
閥桿材料的選用 | |||
材料 | 適用范圍 | 表面處理 | |
公稱壓力 | 介質(zhì)溫度 | ||
13Cr | ≤PN160 | 425℃ | 氮化 |
13Cr、17Cr-Ni | ≤PN320 | 450℃ | 氮化、表面淬火 |
CrMoAl、CrMoV | P54 140、P57 170 | 570℃ | 氮化、磷鎳化學(xué)鍍層 |
12Cr-MoVNiN | P61 300 | 610℃ | 氮化 |
高溫高壓電站閥門密封面材料的選用
密封面材料是保證閥門密封性能的關(guān)鍵。密封面在流體的壓力、溫度作用下必須具有一定強(qiáng)度和耐腐蝕性。對(duì)于密封面間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的閥門，還要求耐擦傷性能好、摩擦因數(shù)小、耐磨損。對(duì)于受高速流體沖刷的閥門，還要求有一定的耐沖蝕能力。
密封面材料的選用 | |||
密封面材料 | 適用范圍 | 硬度 | |
公稱壓力 | 介質(zhì)溫度 | ||
13Cr型 | ≤PN320 | ≤425℃ | 250HB |
18Cr-8Ni型 | |||
18Cr-8Ni-Mo型 | |||
HF型 | ≤PN420 | 350HB | |
Slite 6 | ≤P57 170 | ≤570℃ | 38-42HRC |
Slite 12 | ≤P60 300 | ≤610℃ | 42-45HRC |
高溫高壓電站閥門填料的選用
填料的功用是保證閥桿與閥蓋間的密封。在介質(zhì)的壓力和溫度作用下，閥桿在靜止和動(dòng)作時(shí)，填料應(yīng)具有：密封性好(具有一定強(qiáng)度和彈性)，熱穩(wěn)定性好(不易燒損，不易老化)，耐介質(zhì)腐蝕，不腐蝕閥桿，摩擦因數(shù)小且不易擦傷閥桿等性能。石墨編織填料與水、蒸汽等介質(zhì)接觸后，由于填料中的氯離子和石墨等的電化學(xué)作用，常常使閥桿表面產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕。對(duì)要求嚴(yán)格的閥門，應(yīng)使用經(jīng)過緩蝕處理的石墨填料。
1 鍋爐給水系統(tǒng)
目前常見的鍋爐給水控制由3大類型：
①單閥系統(tǒng)，即用一臺(tái)調(diào)節(jié)閥控制給水系統(tǒng)開停車與正常運(yùn)行（圖1）；
②雙閥系統(tǒng)，即使用兩臺(tái)調(diào)節(jié)閥控制，一臺(tái)用于啟動(dòng)工況，另一臺(tái)用于正常運(yùn)行工況（圖2）；
③變頻調(diào)速泵系統(tǒng)（這里不討論）。
2 調(diào)節(jié)閥使用工況
2.1 單閥系統(tǒng)
①電廠啟動(dòng)和停車時(shí)的高壓降和嚴(yán)重氣蝕（壓差可達(dá)138kg/cm2）。
②正常運(yùn)行的工況要求調(diào)節(jié)閥在較低壓差狀態(tài)下通過較大流量。
③在整個(gè)運(yùn)行期間會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的振動(dòng)。
④要求閥門具備大的可調(diào)比。
⑤必須考慮高速流體所帶來的沖刷磨損問題。
⑥不要將單閥方案使用在調(diào)峰電廠（經(jīng)常需要停車的電廠）。
2.2 雙閥系統(tǒng)（包含主給水閥和副給水閥）
主給水閥：
①正常運(yùn)行時(shí)壓差較小，流量大；
②劇烈振動(dòng)；
③必須考慮高速流體所帶來的沖刷磨損問題；
④需要嚴(yán)密關(guān)斷。
副給水閥：
①電廠啟動(dòng)和停車時(shí)的高壓降和嚴(yán)重氣蝕（壓差可達(dá)138kg/cm2）；
②劇烈振動(dòng)；
③必須考慮高速流體所帶來的沖刷磨損問題；
④需要嚴(yán)密關(guān)斷。
填料的選用 | ||
填料 | 形式 | 適用范圍 |
柔性石墨 | RMS | ≤PN320，≤425℃高溫高壓給水及蒸汽 |
增強(qiáng)柔性石墨 | RSM | |
組合填料 | RSM＋BSP | ≤P57 170，≤570℃高溫高壓蒸汽 |
編制柔性石墨 | BSP | ≤P60 300，≤610℃超臨界高溫高壓蒸汽 |
注：
1.可為用戶提供ANSI、JPI、JPI等國處法蘭標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，其法蘭距按用戶需要確定。
2. 工作溫度、公稱壓力、公稱通徑超出列表范圍的產(chǎn)品可與本公司商洽解決
3 調(diào)節(jié)閥的選型
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥、*，液體介質(zhì)在高壓差下會(huì)產(chǎn)生空化。研究表明，空化產(chǎn)生于液態(tài)區(qū)的汽泡，生成汽泡的必要條件是液態(tài)所處的壓力低于該液體飽和蒸汽壓力Pv。如圖3所示，閥座相當(dāng)于節(jié)流孔板，高壓流體流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)，靜壓能與動(dòng)壓能相互轉(zhuǎn)換，流速的增加導(dǎo)致壓力降低。當(dāng)壓力降低至等于或低于該流體在入口溫度下的汽化壓力Pv時(shí)，液體中的蒸發(fā)膨脹而形成汽泡，帶有氣泡的液體在寬敞的下游流道中流速下降，壓力回升。當(dāng)壓力回升至Pv或高于Pv時(shí)，汽泡潰裂，這即是空化過程。汽泡潰裂時(shí)，釋放出巨人的能量，對(duì)閥座、閥芯等節(jié)流元件產(chǎn)生破壞，即空蝕?？栈钠茐牧艽螅瑩?jù)測算，汽泡破裂的瞬時(shí)壓力高達(dá)300MPa，現(xiàn)有的工程材料難以抵抗其空蝕。對(duì)于不銹鋼等塑性材料，在空化作用，將產(chǎn)生麻點(diǎn)腐蝕起碼到呈蜂窩狀空洞損壞;而對(duì)于硬質(zhì)合金等脆性材料則產(chǎn)生碎塊損壞。
需要說明，這里所講的空化（caviation）或空蝕，即通常所說的氣蝕。那為什么不用氣蝕這個(gè)詞呢?如前所述，空化是一個(gè)過程，空化不一定，也不僅僅產(chǎn)生空蝕，只有當(dāng)高壓液體流經(jīng)閥的節(jié)流口后，其出口壓力P2等于或高于該液體的汽化壓力Pv時(shí)，汽泡破裂所釋放的巨大空化能才對(duì)節(jié)流組件產(chǎn)生破壞，即空蝕。如果出口P2低于汽化壓力Pv流出，節(jié)流降壓過程所產(chǎn)生的汽泡就不會(huì)破裂，而是夾在液體中成為“二相流”，通常稱為“閃蒸”流動(dòng)。閃蒸流動(dòng)一般不會(huì)對(duì)節(jié)流元件產(chǎn)生破壞，但會(huì)產(chǎn)生阻塞流，而使調(diào)節(jié)閥流量減少，與此同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲和振動(dòng)，該噪聲稱為空化噪聲。由此可知，空蝕或氣蝕僅僅是空化過程的結(jié)果之一。因此，我們所講的防空化要領(lǐng)即基于此。防空化，即是防止其流體在節(jié)流降壓過程中產(chǎn)生汽泡，當(dāng)然也就不會(huì)有氣蝕，更不會(huì)產(chǎn)生閃蒸流動(dòng).這和防氣蝕是不同的，防氣蝕是指汽泡產(chǎn)生了，但不讓其對(duì)節(jié)流元件產(chǎn)生空蝕。如前所述，由于空化能很高，只有在壓差較低的情況下選用適當(dāng)材料才能延緩其空蝕，但不能有效抵抗空蝕。因此，防空化是治本、治源，是積極的辦法，而防氣蝕則是治標(biāo)而且往往難以實(shí)現(xiàn)。
因此，鍋爐主給水、副給水等高壓差調(diào)節(jié)閥如果沒有防空化功能，在高壓差下通常使用二三個(gè)月，甚至幾小時(shí)，其節(jié)流元件即遭受嚴(yán)重空蝕，致使其閥座泄漏量高達(dá)額定流童的30%以上而喪失調(diào)節(jié)控制功能?？栈c壓差直接相關(guān)。如果將產(chǎn)生空化的壓差定義為臨界壓差△Pc，則當(dāng)液體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥所產(chǎn)生的實(shí)際壓差△P<△Pc，并在流體流經(jīng)閥門節(jié)流口處的縮脈壓力PVc。高于該液體入口溫度下的汽化壓力Pv時(shí)，就不產(chǎn)生空化。由此，將閥的總壓差用分級(jí)降壓的辦法，使每一級(jí)壓差△P1<△Pc，即可防止空化產(chǎn)生，這即是現(xiàn)今各種多級(jí)降壓防空化高壓差調(diào)節(jié)閥的理論基礎(chǔ)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)：
型號(hào) | 額定輸出力N | 速度mm/s | 技術(shù)參數(shù) | ||||
PSL | 361L | PSL | 361L | PSL | 361L | PSL | 361L |
201 | 361LSA-08 | 1000 | 800 | 0.25 | 4.2 | 電源：AC220V 50Hz | 電源：AC220V 50Hz |
202 | 361LSA-20 | 2000 | 2000 | 0.50 | 2.1 | ||
204 | 361LSB-30 | 4500 | 3000 | 0.50 | 3.5 | ||
208 | 361LSB-50 | 8000 | 5000 | 1.00 | 1.7 | ||
312 | 361LSC-65 | 12000 | 6500 | 0.60 | 2.8 | ||
325 | 361LSC-99 | 25000 | 10000 | 1.0 | 2.0 | ||
性能指標(biāo)：
項(xiàng)目 | 指標(biāo)值 | ||
基本誤差％ | 配3610L±2.5； 帶定位器 ±1.0 | ||
回差％ | 配361L ±2.0； 配PSL±1.0 | ||
死區(qū)％ | 1.0 | ||
始終點(diǎn)偏差％ | 電開 | 始點(diǎn) | ±2.5 |
終點(diǎn) | ±2.5 | ||
電關(guān) | 始點(diǎn) | ±2.5 | |
終點(diǎn) | ±2.5 | ||
可調(diào)范圍 | 50：1 | ||
額定行程偏差％ | 2.5 | ||
泄量量L/H | 符合JB/T7387-94 IV級(jí) 小于閥的額定容量×10-4 | ||
允許壓差：
4 成功應(yīng)用業(yè)績分析
山東魏橋集團(tuán)從2002年起與我廠合作，采用我廠引進(jìn)美國MASONEILAN公司技術(shù)生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥替代需要進(jìn)口的主給水調(diào)節(jié)閥和副給水調(diào)節(jié)閥。主給水調(diào)節(jié)閥的住要工藝參數(shù)見表1。
經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算和詳細(xì)的選型，認(rèn)為我廠的41000系列套筒調(diào)節(jié)閥能適用于以上兩種工況，能夠防止空化的產(chǎn)生和噪音的超標(biāo)。經(jīng)魏橋集團(tuán)3年多來的實(shí)際使用，閥門運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。
我廠的調(diào)節(jié)閥在全國70多家電廠使用，相似工況不計(jì)其數(shù)，甚至工藝條件還要惡劣。成功應(yīng)用的關(guān)鍵在于；首先要熟悉調(diào)節(jié)閥性能;其次要掌握調(diào)節(jié)閥使用過程中產(chǎn)生的不利工況原理，包括空化、噪音、振動(dòng)等;主要的就是要選擇合理的調(diào)節(jié)閥來防止或避免不利工況的產(chǎn)生。
5 結(jié)束語
通過以上分析電站用高溫高壓調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生不利工況的原理、選型要領(lǐng)和運(yùn)用業(yè)績，說明國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥如果選型正確，*可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。這表明國內(nèi)調(diào)節(jié)閥在高溫高壓場合已經(jīng)進(jìn)入領(lǐng)域。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：1150度高溫蝶閥在催化裂化裝置應(yīng)用
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