電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案

1 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案概述

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化程度的不斷發(fā)展，蒸汽參數(shù)愈來愈高，如何滿足高參數(shù)蒸汽減壓已成為研究者的關注重點。減壓閥作為流體控制設備在石油、化工、電力、軍事等行業(yè)領域發(fā)揮著不可替代的作用。減壓閥依據(jù)控制單元反饋的信號，通過電動、液動、氣動、電-液聯(lián)動等執(zhí)行機構調(diào)節(jié)閥門的開度，改變其節(jié)流面積，從而實現(xiàn)對壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的控制，滿足用戶的不同需要。設計閥門時應考慮到，蒸汽控制閥在使用過程中，大開度時壓差小，隨著開度的減小，壓差愈來愈大；對于高溫、高壓工況，中腔密封要求較高；套筒與閥瓣間隙應設計合理。

　減溫減壓裝置是用來調(diào)節(jié)蒸汽壓力、溫度的重要裝置，在火力發(fā)電廠中鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽，如果鍋爐不裝備減溫器，就無法將鍋爐出口蒸汽溫度控制在需要范圍內(nèi)，會使鍋爐汽輪機等設備因超溫損壞或造成重大事故。同時，在化工、輕工、醫(yī)藥、食品加工等一切使用蒸汽的生產(chǎn)工藝流程中，過熱蒸汽作為機械能量的產(chǎn)生提供了的能源。而許多情況下，飽和蒸汽是更適合使用的，由于工藝及設備的原因，對壓力、溫度的控制也是的，通過減溫減壓裝置可以得到合適的動力蒸汽。例如：當換熱器用于制程操作時，使用過熱蒸汽由于低的傳熱系數(shù)而降低效率，使用飽和蒸汽更加適合。另外當高壓的干飽和蒸汽減壓至低壓時，在下游出口會產(chǎn)生過熱度。這樣都需要將過熱的蒸汽降溫至所需的接近飽和的溫度，這就需要減溫器。在很多情況下需要對高壓過熱的蒸汽同時進行減溫和減壓。減溫減壓裝置是高效節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。減溫減壓裝置配上相應的工業(yè)自動化儀表（即熱控柜），可對電站或工業(yè)鍋爐及熱電廠等處輸送來的一次（新）蒸汽壓力P1、溫度T1進行減溫減壓，使其二次蒸汽壓力P2、溫度T2達到生產(chǎn)工藝所需的要求。廣泛用于熱電廠、集中供熱、食品工業(yè)、石化工業(yè)、紡織工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙和紙漿工業(yè)、煙草工業(yè)、制藥等其它很多行業(yè)。為了滿足不同設備工藝要求，我公司提供不同類型的減溫減壓（減溫、減壓）器，并實現(xiàn)全套智能化自動控制或DCS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

　　減溫減壓裝置根據(jù)一次（新）蒸汽壓力P1、溫度T1、可分為高溫高壓減溫減壓裝置、次高壓減溫減壓裝置、中溫中壓減溫減壓裝置；減溫減壓裝置根據(jù)使用情況又可分為減溫裝置、減壓裝置、減溫減壓裝置。

　　減溫減壓裝置一般根據(jù)一次蒸汽（新蒸汽）和二次蒸汽（即減溫減壓后的蒸汽）的參數(shù)及用量進行選擇，經(jīng)常運行的減溫減壓裝置一般設置兩套，其中一套作為備用；不經(jīng)常運行的減溫減壓裝置一般不考慮備用；備用的減溫減壓裝置應處于熱備用狀態(tài)。設計計算時根據(jù)二次蒸汽的量確定進入減溫減壓裝置的一次蒸汽和減溫水量，減溫水壓力、溫度應滿足噴水及霧化的要求，水質不低于蒸汽品質。

2電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案 結構特性

2.1 低參數(shù)減壓閥

對于低參數(shù)減壓閥（一般指蒸汽工作壓力≤5.4MPa，工作溫度≤510℃），其蒸汽壓力不高，減壓幅度小，所以一般采用如圖1所示的減壓結構型式。低參數(shù)減壓閥由閥體、閥座、密封墊、導向環(huán)、閥瓣組合件、套筒、閥蓋密封墊、套筒密封墊、閥蓋、閥桿、執(zhí)行機構和支架組成。閥體采用合金鋼鑄件，平進平出結構，由于采用鑄造式閥體，閥體內(nèi)部設計成從進口到閥門出口的S形流道。介質從閥門進口流入，流經(jīng)閥門組合式套筒上的節(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。閥門節(jié)流部分與閥蓋采用法蘭式密封結構。

2.2 高參數(shù)減壓閥

本文所指的高參數(shù)為蒸汽工作壓力≥9.81MPa，蒸汽工作溫度≥540℃。高參數(shù)減壓閥結構如圖2所示，閥門由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導向環(huán)、下定位環(huán)、下四開環(huán)、自密封閥蓋、自密封圈、墊環(huán)、上四開環(huán)、支撐板和執(zhí)行機構等組成。閥體采用合金鋼整體鍛件，呈平進平出結構，在閥體內(nèi)部形成從進口到閥門出口的內(nèi)部通道。

為了實現(xiàn)多次可調(diào)減壓，結合蒸汽流動特性和減壓機理，對高參數(shù)減壓結構進行了結構優(yōu)化與改進設計。介質從閥門進口流入，流經(jīng)閥門組合式套筒上的節(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。節(jié)流減壓過程主要利用流道的多次折彎，將大量的動能損耗在節(jié)流套筒之間，強行限制過高的介質流速和動力，從而降低動能。閥門節(jié)流部分結構與閥蓋自密封結構相對獨立互不干擾，確保了密封與行程互不影響。

3 電站減壓閥節(jié)流件結構

高參數(shù)減壓閥在使用過程中，大開度時壓差小，隨著開度減小，壓差會愈來愈大。本文所設計的組合式套筒在大開度時，流體經(jīng)過的套筒級數(shù)少，此時對應壓差也小，隨著開度減小，流體經(jīng)過的套筒隨之增多，可以很好地滿足大開度壓差小，小開度壓差大的要求。

閥門的組合式節(jié)流結構如圖3所示，采用高精密度配合解決多級籠罩的層面隔離，各個層面之間形成了不同折彎的節(jié)流通道，可以增大流阻，有助于消耗動能。通過軸向閥瓣升降、徑向多級折彎流道，實現(xiàn)減壓過程的平穩(wěn)可調(diào)。

主要由閥體、閥座、閥瓣等零件組成，采用雙閥座、雙錐體閥瓣的結構。采用壓力平衡式閥瓣，通過閥瓣升降調(diào)節(jié)壓力可配用ZKZ-BC型或其它型直行程電動執(zhí)行器實現(xiàn)遙控和自動控制。電動無級調(diào)節(jié)，二次壓力穩(wěn)定，控制精度高。操作簡便，只需通過控制器修改二次壓力設定。運行平穩(wěn)

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案產(chǎn)品主要性能參數(shù)：

 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案產(chǎn)品主要零件材料：

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案產(chǎn)品主要尺寸：

PN1.6-4.0

 
電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案PN6.4-16.0

閥門采用帶主副閥瓣結構的組合式閥瓣結構，可以實現(xiàn)減壓閥關閉時的自緊式密封，同時減小了閥門啟閉時執(zhí)行機構推動主閥瓣的力。在減壓閥打開過程中，副閥瓣先開啟，介質通過副閥瓣頂部的平衡孔進入主閥瓣組合件的上腔內(nèi)，平衡了閥瓣組合件的蒸汽壓力，降低了主閥瓣后續(xù)開啟所需的力。當閥門關閉時，主閥瓣先行關閉，副閥瓣在閥瓣組合件上腔內(nèi)蒸汽的作用下向下壓緊，從而實現(xiàn)自緊式密封。另外與普通副閥瓣不同，采用了碟簧組合結構的主副閥瓣組合結構，碟簧組合安裝在副閥瓣和主閥瓣的中間部位，利用碟簧的預緊力消除了閥門的空行程，又可以避免閥門死區(qū)，閥門的控制精度可達±0.1%，與普通副閥瓣結構的閥門相比至少可降低30%的推力。

4 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案中腔密封結構

在高溫高壓或更嚴苛的工況下，中腔密封是研究的重點。通常切斷類閥門如閘閥、截止閥，多采用耐高溫的非金屬材料或金屬與非金屬組合的自緊密封件結構，但隨著壓力變化，閥蓋位置也會有所改變。行程變化對于切斷類閥門來說，影響較小，但對于調(diào)節(jié)類閥門來說卻是大問題。因此，設計了一種通過自緊密封墊圈與墊環(huán)實現(xiàn)中法蘭密封的結構，該密封圈采用彈性金屬密封件。對新型中法蘭自緊密封結構進行靜力分析，優(yōu)化其結構尺寸，保證在高溫下密封可靠。通過大量密封件試驗，采用斜度為23°的滑塊制成自緊密封件，在一定的軸向作用力下滑塊出現(xiàn)了彈性變形，如圖4、圖5所示。該密封結構就是利用了微小彈性變形的位移量，產(chǎn)生寶貴的密封比壓，從而實現(xiàn)密封。通過試驗得出的自緊密封圈的密封性能如表1所示。

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案訂合同時請?zhí)峁?br/>1)、出口蒸汽流量Q、進口蒸汽壓力P1、溫度T1、出口蒸汽壓力P2、溫度T2；
2)、減溫給水壓力Pb、溫度tb；
3)、注明控制方式；（儀表盤控制，DCS控制，DCS監(jiān)視）
4)、控制類別：電動、氣動、液動；
擇氣動閥時還必須提供：
1)、作用形式：氣開式或氣閉式； 正作用或反作用；
2)、氣源壓力；
3)、其它附件說明：用戶如有特殊要求，應在商定后注明或另行簽訂技術協(xié)議。
注：1 出口蒸汽壓力P2應不低于飽和溫度所對應的壓力值，或出口蒸汽溫度T2 應不低于P2所對應的飽和溫度值；
2 對減溫減壓一體式結構：減溫給水的壓力Pb≥0.6 P1＋0.8 MPa ；若Pb值太低，將無法噴入減溫減壓閥內(nèi)減溫。
（3）對減溫減壓分體式結構：減溫給水的壓力Pb≥ P2＋0.6 MPa ；

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案附表：基本訂貨要求

 注：不加注壓力值為表壓

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優(yōu)化改進方案的供貨范圍為標志以內(nèi)，主要有：

1.減壓系統(tǒng)：減溫減壓閥或減壓閥、節(jié)流孔板等；
2.減溫系統(tǒng)：給水調(diào)節(jié)閥或可調(diào)噴嘴、截止閥、節(jié)流閥等；
3.安全系統(tǒng)：安全閥、止回閥等；
4.管路系統(tǒng)：蒸汽管道、混合管道、過渡管、減溫水管等；
5.配套附件：截止閥、雙金屬溫度計及接管、壓力表及三通閥、彎道、接頭、法蘭、襯墊、   螺栓、螺母、墊圈等。