火電廠減溫水調節閥選型規范

火電廠減溫水調節閥選型規范應用 

    減溫水調節閥是火電廠中關鍵的控制閥之一。在300MW火力發電機組中，鍋爐過熱器有Ⅰ級減溫水調節閥2臺，Ⅱ級減溫水調節閥2臺，用于調節過熱蒸汽的溫度。在再熱器系統中，使用減溫水調節閥作為再熱蒸汽溫度微量調節，以及作為事故狀態下的噴水減溫作用。此外，在高壓旁路系統和低壓旁路系統也需要使用減溫水調節閥以達到蒸汽減溫效果。

調整減溫水是鍋爐控制蒸汽溫度的主要手段。由于擺角調整等控制作用的弱化、燃燒調整不合理、煤質變化大等因素，導致減溫水用量偏大，降低機組效率，成為制約機組節能降耗的因素之一。噴水減溫調節要求整個調節系統準確和快速，特別要求調節閥與執行機構的協調配合。



以來，火電廠機組運行中，減溫水的控制調節一直是大難題，汽溫波動幅度大，直接影響鍋爐的安全運行。要生產出合乎要求的減溫水調節閥，必須解決減溫水調節閥技術上的兩大難點，設計出一種合理有效的結構，既能防止汽蝕和沖刷損壞，又能有合乎使用要求的工作流量特性。下面我們來介紹一下減溫水調節閥存在兩個關鍵技術難點:

閥前閥后壓差較大，根據不同使用場合，壓差在1～10Mpa之間。在高壓差工況下，減溫水在閥中會對閥內件產生汽蝕和沖刷等損壞，使閥的密封面喪失關閉功能，造成漏流量過大，使蒸汽溫度控制困難。如果漏量過大，就會影響機組效益，造成能源消耗浪費。減溫水調節閥是一種防空化的多級節流調節閥，也叫高壓差調節閥，是高壓、超高壓發電機組鍋爐減溫自動調節設備，它以鍋爐過熱蒸氣一、二次減溫器的蒸汽溫度、 壓力等參數信號來控制閥門開度，調節鍋爐減溫器的進水流量。

1、該閥門采用多級節流形式，調節性能好，密封性好。

2、節流面與密封面分開，閥芯和閥芯套表面經滲氮石硬化處理，硬度達到HRC70左右，關閉嚴密，壽命長。

3、具有結構緊湊、抗氣蝕、抗沖刷、使用壽命長等特點。



火電廠減溫水調節閥選型規范技術上的關鍵點

    減溫水調節閥存在兩個關鍵技術難點：

    1.閥前閥后壓差較大，根據不同使用場合壓差在1～10Mpa之間。在高壓差工況下，減溫水在閥中會對閥內件產生汽蝕和沖刷等損壞，使閥的密封面喪失關閉功能，造成漏流量過大，使蒸汽溫度控制困難。如果漏量過大，就會影響機組效益，造成能源消耗浪費。 



    2.減溫水調節系統中系統的流阻對減溫水調節閥流量特性影響很大，往往使減溫水調節閥流量特性發生畸變。一臺在實驗室測試中流量特性為直線型的調節閥，用在減溫水系統中可能變為快開型的，有可能在5%～10%開度時流量即達到，造成噴水量無法調節。即使是理想的等百分比流量特性，在實際工況下也畸變為快開型。原因是管路系統的阻力對調節閥流量影響非常大。當閥門處于小開度時，系統的壓降絕大部分作用在閥門上，這樣就使閥門的流量大大增加，超出我們預期的要求。假定我們采用通常的套筒調節閥甚至單座調節閥來控制減溫水，就不能進行小流量調節。在閥門稍微開啟時，流量可能會達到3～5T/h，甚至更大。而實際上，減溫水最小流量需要控制在1T/h左右可調，甚至更小一些，比如0.5T/h。而流量根據應用場合的不同，應達到5～30T/h之間。 

    要生產出合乎要求的減溫水調節閥，必須解決上述兩大難點，設計出一種合理有效的結構，既能防止汽蝕和沖刷損壞，又能有合乎使用要求的工作流量特性。



三．幾種常用的火電廠減溫水調節閥選型規范

    為解決上述難點，很多專業人員進行了長時間的研究和開發，取得很好的效果。現介紹幾種常用的減溫水調節閥型式。 

    1.多級節流調節閥 

    如圖一所示，采用多級節流的閥芯和閥座，使入口高壓力通過調節閥進行多級降壓，并使介質流速減慢，以防止汽蝕和沖刷。常用的有三級和四級，該結構效果不太理想，閥前閥后壓差不能太大，有逐漸被下述閥門取代的趨勢。 



    2.迷宮疊片式 

    該種閥門的套筒（閥籠）是由十幾至數十片盤片疊加結合而成的一個整體，每一盤片上開有多道曲折拐彎的溝槽，作為流體通道。溝槽的尺寸、數量和拐彎的多少，依據工況不同而定。流道的形狀仿佛迷宮一般，故也稱為迷宮式調節閥。如圖二、圖三所示。這種閥國內外都有生產，但其優劣程度不同，故價格也相差甚大。其中的產品，以300MW機組的減溫水調節閥為例，2"-2500lb的閥門，整機價約合人民幣30多萬元。



    該閥門通過迷宮式的曲折流道使水流速度大為減緩，并將流速控制在一個合理的范圍，這樣就可以有效減輕或防止汽蝕和沖刷，達到延長壽命的目的。其中盤片的流道也分為好幾種，有些流量系數大些，有些流量系數小些，組合以后獲得一個合乎實際工況要求的流量特性，這要通過理論和實驗相結合的方法來達到。對于流量要達到使用要求一般比較容易，要使最小流量達到可調，有一定的技術難度，需要有一定的技巧。另外，該閥門零件精度比較高，尤其閥瓣和套筒之間配合是比較精密的，其活動間隙、材料的熱膨脹、耐磨性、防咬性，閥座、閥瓣之間密封面的材料、寬度、形式、加工研磨都有嚴格要求，要有相當專業水平的人員來完成，其中有一些可以說屬于技術訣竅。對于這種技術訣竅細節的把握程度決定了閥門是否能達到較高的質量。



三、火電廠減溫水調節閥選型規范環流對沖式調節閥 

    環流對沖式調節閥是在多孔抗汽蝕套筒閥、多級閥芯節流調節閥、迷宮疊片式調節閥的基礎上發展起來的，是高壓差抗汽蝕調節閥的新一代產品。環流對沖式調節閥的關鍵零件——環流對沖式盤片，采用特殊的結構和工藝。該盤片和當前流行的迷宮式盤片相比，形狀相近而功能和原理卻有很大區別。迷宮式盤片是在圓片上加工數道各自獨立的溝槽，溝槽路徑是曲折多彎的。通過十幾次甚至幾十次改變流體方向，達到增加阻力和逐步降壓，可以防止在降壓過程中產生空化和汽蝕。環流對沖式盤片在圓盤上也加工有數道至十數道溝槽。其溝槽由同心的環行槽和徑向槽互相貫通。相鄰的流道間可以溝通。流體由外環經由徑向槽流入內環。在流動過程中，一部分流體一分為二，背向流去。另一部分流體合二為一，相向匯合。高速流動的分子產生撞擊、摩擦和旋渦，大量消耗能量。使壓力能更有效降低。其降壓效果比迷宮式盤片更好、防汽蝕效果更佳、使用壽命也更長。如圖四。



   


    每個盤上的溝槽數量和尺寸是變化的，根據不同的系統中壓差的不同而設計出具有不同流阻的盤片。再將幾種不同流阻的盤片按照設計要求組合在一起，采用特殊工藝將其緊密結合成一個整體，即成為套筒，如圖五。閥芯和套筒內孔精密配合，閥桿帶動閥芯在套筒內上下運動，使得該閥在不同開度時都能有合乎使用要求的流量。也就是說，他能夠較好的補償實際工況下流量特性的畸變。使得系統的流量自動化調節更為靈敏和有效，如圖六。 



    由于該閥門具有全新的降壓節流原理、的內部結構，使其具有良好的調節性能和較長的使用壽命，不但適用于減溫水調節閥，也適用于鍋爐連續排污調節閥和給水泵最小流量再循環調節閥，是該領域閥門的更新換代和以國代進的理想產品。