減溫水調節(jié)閥是火電廠中關鍵的控制閥之一。在300MW火力發(fā)電機組中,鍋爐過熱器有Ⅰ級減溫水調節(jié)閥2臺,Ⅱ級減溫水調節(jié)閥2臺,用于調節(jié)過熱蒸汽的溫度。在再熱器系統(tǒng)中,使用減溫水調節(jié)閥作為再熱蒸汽溫度微量調節(jié),以及作為事故狀態(tài)下的噴水減溫作用。此外,在高壓旁路系統(tǒng)和低壓旁路系統(tǒng)也需要使用減溫水調節(jié)閥以達到蒸汽減溫效果。
二.減溫水調節(jié)閥技術上的關鍵點
減溫水調節(jié)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。如果長期漏量過大,就會影響機組效益,造成能源消耗浪費。
2.減溫水調節(jié)系統(tǒng)中系統(tǒng)的流阻對減溫水調節(jié)閥流量特性影響很大,往往使減溫水調節(jié)閥流量特性發(fā)生畸變。一臺在實驗室測試中流量特性為直線型的調節(jié)閥,用在減溫水系統(tǒng)中可能變?yōu)榭扉_型的,有可能在5%~10%開度時流量即達到大,造成噴水量無法調節(jié)。即使是理想的等百分比流量特性,在實際工況下也畸變?yōu)榭扉_型。原因是管路系統(tǒng)的阻力對調節(jié)閥流量影響非常大。當閥門處于小開度時,系統(tǒng)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(jié)閥甚至單座調節(jié)閥來控制減溫水,就不能進行小流量調節(jié)。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。而大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(jié)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.幾種常用的減溫水調節(jié)閥
為解決上述難點,很多專業(yè)人員進行了長時間的研究和開發(fā),取得很好的效果?,F介紹幾種常用的減溫水調節(jié)閥型式。
1.多級節(jié)流調節(jié)閥
如圖一所示,采用多級節(jié)流的閥芯和閥座,使入口高壓力通過調節(jié)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(jié)閥。如圖二、圖三所示。這種閥國內外都有生產,但其優(yōu)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(jié)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。對于大流量要達到使用要求一般比較容易,要使小流量達到可調,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(yè)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(jié)的把握程度決定了閥門是否能達到較高的質量。
三、環(huán)流對沖式調節(jié)閥
環(huán)流對沖式調節(jié)閥是2000年發(fā)明研制出的新產品。經過幾年來數十個機組上使用并不斷加以改進,產品已經成熟,效果比較理想。該產品由于具有新穎性和實用性。
環(huán)流對沖式調節(jié)閥是在多孔抗汽蝕套筒閥、多級閥芯節(jié)流調節(jié)閥、迷宮疊片式調節(jié)閥的基礎上發(fā)展起來的,是高壓差抗汽蝕調節(jié)閥的新一代產品。環(huán)流對沖式調節(jié)閥的關鍵零件——環(huán)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(qū)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(huán)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(huán)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(huán)經由徑向槽流入內環(huán)。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(tǒng)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(tǒng)的流量自動化調節(jié)更為靈敏和有效,如圖六。
由于該閥門具有全新的降壓節(jié)流原理、*的內部結構,使其具有良好的調節(jié)性能和較長的使用壽命,不但適用于減溫水調節(jié)閥,也適用于鍋爐連續(xù)排污調節(jié)閥和給水泵小流量再循環(huán)調節(jié)閥,是該領域閥門的更新換代和以國代進的理想產品。