電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析

1 電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析概述

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷發(fā)展，蒸汽參數(shù)愈來(lái)愈高，如何滿足高參數(shù)蒸汽減壓已成為研究者的關(guān)注重點(diǎn)。減壓閥作為流體控制設(shè)備在石油、化工、電力、軍事等行業(yè)領(lǐng)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(hào)，通過(guò)電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)、電-液聯(lián)動(dòng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，改變其節(jié)流面積，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的控制，滿足用戶(hù)的不同需要。設(shè)計(jì)閥門(mén)時(shí)應(yīng)考慮到，蒸汽控制閥在使用過(guò)程中，大開(kāi)度時(shí)壓差小，隨著開(kāi)度的減小，壓差愈來(lái)愈大；對(duì)于高溫、高壓工況，中腔密封要求較高；套筒與閥瓣間隙應(yīng)設(shè)計(jì)合理。鍋爐上普遍使用的是彈簧管式壓力表，主要由彈簧彎管、連桿、扇形齒輪、小齒輪、中心軸、指針、度盤(pán)等構(gòu)件組成。

當(dāng)彈簧彎管受到介質(zhì)壓力的作用時(shí)，它的截面有變成圓形的趨勢(shì)，迫使彈簧彎管逐漸伸直，從而使彈簧彎管的自由端向上翹起。壓力越高，向上翹起的幅度越大，這一動(dòng)作經(jīng)過(guò)杠桿、扇形齒輪、小齒輪的傳動(dòng)，使指針偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，在刻度盤(pán)上指示出壓力高低。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)壓力降低時(shí)，彈簧管要恢復(fù)原狀，指針退回到相應(yīng)刻度處。彈簧管式壓力表的精度等級(jí)，是以允許誤差占?jí)毫Ρ砹砍痰冒俜致蕘?lái)表示的，一般分為0.5、1、1.5、2、2.5、3、4七個(gè)等級(jí)(鍋爐上不用3級(jí)和4級(jí))，數(shù)值越小，其精度越高。

電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析

　　電接點(diǎn)式壓力儀表

在燃油(氣)鍋爐上還有一種使用較多的是電接點(diǎn)壓力表。電接點(diǎn)壓力表是在普通彈簧管壓力表上加裝一套高低限電接點(diǎn)裝置構(gòu)成的。它不但能隨時(shí)測(cè)量介質(zhì)壓力變化情況，而且還能將被測(cè)介質(zhì)保持在一定范圍內(nèi)，能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。電接點(diǎn)壓力表也可帶繼電器及接觸器的電氣線路，獲得自動(dòng)控制信號(hào)，通過(guò)控制機(jī)構(gòu)，使被測(cè)介質(zhì)的壓力自動(dòng)保持在上下限給定值的范圍內(nèi)。

　　電容式壓力傳感器

電容式壓力傳感器用彈性元件感受壓力,并把彈性元件的位移量轉(zhuǎn)換成電容量的變化,再輸出反映壓力變化的電信號(hào)。通常用改變間隙、截面積和電介質(zhì)三種方式來(lái)改變電容量。在結(jié)構(gòu)上有單端式和差動(dòng)式兩種。其中差動(dòng)式比單端式總電容量的變化大一倍。給出電容式壓力傳感器的工作原理和主要技術(shù)性能。電容式壓力傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗沖擊振動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

　　膜盒式壓力傳感器

被測(cè)量介質(zhì)的壓力從接頭進(jìn)入膜盒內(nèi)腔，膜盒自由端受壓而產(chǎn)生位移，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)芯齒輪旋轉(zhuǎn)，再有指針指示出被測(cè)壓力值在表盤(pán)上指示出來(lái)。用于鍋爐通風(fēng)和氣體管道等設(shè)備上微小壓力測(cè)量，膜盒壓力表可以就地安裝并現(xiàn)場(chǎng)指示。

　　壓力式溫度計(jì)

壓力式溫度計(jì)是壓力敏感元件采用的是彈簧管，而溫包、毛細(xì)管和彈簧管的內(nèi)腔構(gòu)成密閉容易，其中充滿了工作物質(zhì)，當(dāng)溫包受熱后，內(nèi)部工作物質(zhì)由于溫度升高而壓力增大，此變化了的壓力經(jīng)過(guò)毛細(xì)管傳到彈簧管內(nèi)，這時(shí)候就使得彈簧管產(chǎn)生變形。然后呢，接著借助于彈簧管非固定端連接的傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)一定的角度，在標(biāo)度盤(pán)上指出被測(cè)介質(zhì)的溫度值。

壓力式溫度計(jì)的溫包內(nèi)的工作物質(zhì)可以使用液體、氣體或蒸汽。若選用氣體，通常選用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氮?dú)?。測(cè)溫范圍為一100—500°C。壓力式溫度計(jì)既可以用于溫度測(cè)量，也可以用于溫度控制，實(shí)現(xiàn)溫度控制電路的自動(dòng)通電或斷開(kāi)。

　　應(yīng)變式壓力傳感器

電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。

這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過(guò)后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU)顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

二、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)：

 
三、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析主要零件材料：
 

四、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析流量系數(shù)(Cv)：

五、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析外形尺寸(PN1.6-4.0)：

六、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析外形尺寸(PN6.4-16.0)：

七、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析電動(dòng)執(zhí)行器選配及性能指標(biāo)：

2 電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析結(jié)構(gòu)特性

2.1 電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析低參數(shù)減壓閥

對(duì)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(jié)構(gòu)型式。低參數(shù)減壓閥由閥體、閥座、密封墊、導(dǎo)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(jī)構(gòu)和支架組成。閥體采用合金鋼鑄件，平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，由于采用鑄造式閥體，閥體內(nèi)部設(shè)計(jì)成從進(jìn)口到閥門(mén)出口的S形流道。介質(zhì)從閥門(mén)進(jìn)口流入，流經(jīng)閥門(mén)組合式套筒上的節(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。閥門(mén)節(jié)流部分與閥蓋采用法蘭式密封結(jié)構(gòu)。

2.2 電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析減壓閥

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(jié)構(gòu)如圖2所示，閥門(mén)由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導(dǎo)向環(huán)、下定位環(huán)、下四開(kāi)環(huán)、自密封閥蓋、自密封圈、墊環(huán)、上四開(kāi)環(huán)、支撐板和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。閥體采用合金鋼整體鍛件，呈平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，在閥體內(nèi)部形成從進(jìn)口到閥門(mén)出口的內(nèi)部通道。

為了實(shí)現(xiàn)多次可調(diào)減壓，結(jié)合蒸汽流動(dòng)特性和減壓機(jī)理，對(duì)高參數(shù)減壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計(jì)。介質(zhì)從閥門(mén)進(jìn)口流入，流經(jīng)閥門(mén)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(guò)程主要利用流道的多次折彎，將大量的動(dòng)能損耗在節(jié)流套筒之間，強(qiáng)行限制過(guò)高的介質(zhì)流速和動(dòng)力，從而降低動(dòng)能。閥門(mén)節(jié)流部分結(jié)構(gòu)與閥蓋自密封結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立互不干擾，確保了密封與行程互不影響。

3 電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析電站減壓閥節(jié)流件結(jié)構(gòu)

高參數(shù)減壓閥在使用過(guò)程中，大開(kāi)度時(shí)壓差小，隨著開(kāi)度減小，壓差會(huì)愈來(lái)愈大。本文所設(shè)計(jì)的組合式套筒在大開(kāi)度時(shí)，流體經(jīng)過(guò)的套筒級(jí)數(shù)少，此時(shí)對(duì)應(yīng)壓差也小，隨著開(kāi)度減小，流體經(jīng)過(guò)的套筒隨之增多，可以很好地滿足大開(kāi)度壓差小，小開(kāi)度壓差大的要求。

閥門(mén)的組合式節(jié)流結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用高精密度配合解決多級(jí)籠罩的層面隔離，各個(gè)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(dòng)能。通過(guò)軸向閥瓣升降、徑向多級(jí)折彎流道，實(shí)現(xiàn)減壓過(guò)程的平穩(wěn)可調(diào)。

閥門(mén)采用帶主副閥瓣結(jié)構(gòu)的組合式閥瓣結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)減壓閥關(guān)閉時(shí)的自緊式密封，同時(shí)減小了閥門(mén)啟閉時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)主閥瓣的力。在減壓閥打開(kāi)過(guò)程中，副閥瓣先開(kāi)啟，介質(zhì)通過(guò)副閥瓣頂部的平衡孔進(jìn)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(kāi)啟所需的力。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，主閥瓣先行關(guān)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(shí)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(jié)構(gòu)的主副閥瓣組合結(jié)構(gòu)，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(yù)緊力消除了閥門(mén)的空行程，又可以避免閥門(mén)死區(qū)，閥門(mén)的控制精度可達(dá)±0.1%，與普通副閥瓣結(jié)構(gòu)的閥門(mén)相比至少可降低30%的推力。

4 電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析電站減壓閥中腔密封結(jié)構(gòu)

在高溫高壓或更嚴(yán)苛的工況下，中腔密封是研究的重點(diǎn)。通常切斷類(lèi)閥門(mén)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(jié)構(gòu)，但隨著壓力變化，閥蓋位置也會(huì)有所改變。行程變化對(duì)于切斷類(lèi)閥門(mén)來(lái)說(shuō)，影響較小，但對(duì)于調(diào)節(jié)類(lèi)閥門(mén)來(lái)說(shuō)卻是大問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)了一種通過(guò)自緊密封墊圈與墊環(huán)實(shí)現(xiàn)中法蘭密封的結(jié)構(gòu)，該密封圈采用彈性金屬密封件。對(duì)新型中法蘭自緊密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)尺寸，保證在高溫下密封可靠。通過(guò)大量密封件試驗(yàn)，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。該密封結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)密封。通過(guò)試驗(yàn)得出的自緊密封圈的密封性能如表1所示。

高品質(zhì)的、安穩(wěn)的低壓飽滿蒸汽，能夠更有效的確保出產(chǎn)制品的質(zhì)量。因而，出產(chǎn)工藝上，配置蒸汽減壓閥對(duì)錯(cuò)常有必要的。對(duì)于蒸汽減壓閥來(lái)說(shuō)，也是要常用低壓蒸汽，接下來(lái)，我們也是要說(shuō)明其中的原因和好處。

    電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析 蒸汽減壓（運(yùn)用低壓蒸汽）的原因和好處：
     ⒈有時(shí)候，減壓也是為了穩(wěn)壓?，F(xiàn)在越來(lái)越多的工廠，被要求運(yùn)用熱電廠會(huì)集供給的蒸汽，由于用汽單位數(shù)量很多，我們的出產(chǎn)時(shí)間或許都會(huì)集在白天，一到晚上很少?gòu)S運(yùn)用，因而晚上一般壓力都很高，達(dá)到峰值，這時(shí)必須減壓才能滿足工廠要求。即便白天，蒸汽減壓閥的蒸汽壓力降下來(lái)了，可是壓力也是很不安穩(wěn)，所以也需求經(jīng)過(guò)減壓閥來(lái)使壓力安穩(wěn)下來(lái)。
     ⒉由于飽滿蒸汽的物理性質(zhì)是，壓力和溫度是一一對(duì)應(yīng)的，在某些制程中，能夠經(jīng)過(guò)操控壓力來(lái)直接操控溫度，由于壓力操控比較簡(jiǎn)單且能夠供給溫度操控。這一點(diǎn)在殺菌鍋、觸摸式干燥器、硫化機(jī)、壓延機(jī)上比較普遍，由于這些設(shè)備的表面溫度很難經(jīng)過(guò)溫度感應(yīng)器丈量。所以說(shuō)壓力操控，也是換熱器溫度操控的基礎(chǔ)。
     ⒊壓力越低，冷凝水溫度也越低，疏水閥后冷凝水閃蒸比例下降，丟失的熱量也就相應(yīng)下降了。
     ⒋蒸汽減壓閥的蒸汽壓力越低，越適合于設(shè)備運(yùn)用，能夠下降下流管道中的閥門(mén)、設(shè)備、管道及附件的壓力等級(jí)，低壓設(shè)備的收購(gòu)成本比運(yùn)用高壓蒸汽的設(shè)備要低得多，壽命也更長(zhǎng)。
     ⒌壓力越低，蒸汽的熱焓值越高，1.6MPa時(shí)熱焓值為1922.64kJ/kg，0.8MPa時(shí)熱焓值為2030.31kJ/kg，0.3MPa時(shí)熱焓值為2133.33kJ/kg。

     因而運(yùn)用低壓蒸汽能夠減少鍋爐的蒸汽負(fù)荷，能夠節(jié)約能源（如附件一闡明）。為減小鍋爐的尺寸，大多數(shù)蒸汽鍋爐的設(shè)計(jì)壓力都相對(duì)較高，且不應(yīng)運(yùn)行在較低的壓力下，那樣會(huì)導(dǎo)致蒸汽“帶水”，干度下降。