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電站用高溫高(gāo)壓調節閥的(de)選(xuǎn)型

電站用高溫高壓(yā)調節閥的選型:
  通常,火力發電是由(yóu)鍋爐產生的高溫高壓蒸汽驅動(dòng)氣輪(lún)機運轉發電(diàn),其發電(diàn)量(liàng)的大小主要通過主給水調(diào)節(jiē)閥控製鍋爐的給水量(liàng)來實現。由於發動機組從啟(qǐ)動到額定負荷運行過程中,鍋爐的壓力從很低(甚至零)逐漸升至額定值,因此,主給水調節閥的(de)閥前閥後壓差(chà)漸漸減小,也就是說調節閥在小流量(小開度)時承(chéng)受高壓差,大流量時為低壓差。在這種(zhǒng)工況下,對調節閥是嚴重的考驗,因此這些(xiē)調節閥國內電站大都采用進口調節閥。
  一、鍋爐給水係(xì)統
  目前(qián)最常見的(de)鍋爐給水控製(zhì)由(yóu)3大類型:
  ①雙(shuāng)閥係統,即使用兩台(tái)調節閥控製,一台用於啟動工況,另一台用(yòng)於正常運行工況(圖2);
  ②單閥係統,即用(yòng)一台調節閥控製給水係統開停車與正常運行(圖1);
  ③變頻調速泵係統(這裏(lǐ)不討論(lùn))。
  二、調節閥(fá)使用(yòng)工況(kuàng)
  2.1 單閥係統(tǒng)
  ①電廠啟動和停車時的高壓降和(hé)嚴重氣蝕(壓差可達138kg/cm2)。
  ②正常運行(háng)的工況要求調節閥(fá)在較低壓差狀態下(xià)通過較大流量。
  ③在整個運行期間會發生嚴重的振動。
  ④要求閥門具備(bèi)大的(de)可調(diào)比。
  ⑤必須考慮高速流體(tǐ)所帶來(lái)的(de)衝刷磨損問題。
  ⑥最(zuì)好不要將單閥方案使(shǐ)用在調峰電廠(chǎng)(經常需要(yào)停車的電廠)。
  2.2雙閥係統(包(bāo)含主給水(shuǐ)閥和副給水閥)
  主給水閥:
  ①正常運行時壓差較小,流量大;
  ②劇烈振動;
  ③必須考(kǎo)慮高速流體所帶來的衝刷磨損問題;
  ④需要嚴密關斷。
  副給水閥:
  ①電廠啟動和(hé)停車時的高(gāo)壓降和嚴重氣蝕(壓差可達138kg/cm2);
  ②劇烈振動;
  ③必須考慮高速流體所帶來的衝刷(shuā)磨損問題;
  ④需要嚴密關斷。

  圖2 雙閥係統(tǒng)
  三、調節閥選型
  眾所周知,液體介質在高壓差下會產生空化。研究表明(míng),空化產生於液態區的汽泡,生成汽泡的必要(yào)條件是液態所處的絕對壓力低(dī)於該液體飽和(hé)蒸汽壓力Pv。如圖3所示,閥座相當於(yú)節流孔板,高壓流體流經(jīng)節流孔時,靜壓能與(yǔ)動壓能(néng)相互轉換,流速的增加導(dǎo)致(zhì)壓力降低(dī)。當壓力降低至等於或(huò)低於該流體(tǐ)在入口溫度下的汽化壓力(lì)Pv時,液體中的蒸發膨脹而形成汽泡(pào),帶(dài)有氣泡的液體在寬敞的下遊流道中流(liú)速下降,壓力回升。當壓力回升至Pv或高於Pv時,汽泡潰裂,這即是空化過程。汽泡潰裂時,釋放出巨人的能量,對閥座(zuò)、閥芯等節流元件產(chǎn)生破壞,即空(kōng)蝕。空化的破(pò)壞力很大,據測算,汽泡破裂的瞬時壓力高達300MPa,現有的工程材料難以抵抗其空蝕。對於不鏽鋼(gāng)等塑性材料,在空化作用,將產生麻點腐蝕起碼到呈蜂窩狀空洞損壞;而對於硬質合金等脆性材料則產生碎塊損壞。
  需要說明,這裏所講的空化(caviation)或空蝕,即通常所(suǒ)說的氣蝕。那為什麽不用氣蝕這(zhè)個詞呢?如前所述,空化是一個過程,空(kōng)化不一定,也不僅僅產生空蝕(shí),隻有當高壓(yā)液體流經閥的節流口後,其出口壓力P2等於或高於該液體的汽化壓力Pv時,汽泡破裂所釋放(fàng)的巨大空化能才對(duì)節流組件產(chǎn)生破壞,即空蝕。如果出口P2低於汽化壓力Pv流出,節流降壓過程所產生的汽泡就不會破裂,而是(shì)夾在液體中成為“二相流”,通常稱為“閃蒸”流動。閃蒸流動(dòng)一般不會對節流元件產生破壞,但會產生阻塞流(liú),而使調節閥流量減少,與此同時,還會產(chǎn)生強烈的噪聲和振動,該噪聲稱為空化噪聲。由此可知(zhī),空蝕或氣(qì)蝕僅僅是空化過程的結果之一。因此,我們所講的防(fáng)空化要領即基(jī)於此(cǐ)。防空(kōng)化,即是(shì)防(fáng)止(zhǐ)其流體在(zài)節流降壓(yā)過程中產生汽(qì)泡,當然也就不(bú)會有氣蝕,更不會產生(shēng)閃蒸流動.這(zhè)和防氣(qì)蝕是(shì)不同的,防氣蝕是指汽泡產生了(le),但不讓其(qí)對節流(liú)元件產生空蝕。如前(qián)所述,由(yóu)於空(kōng)化能很高,隻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(zhì)本、治源,是積極的(de)辦法,而防氣蝕則是治標而且往往難以實現。


  因此,鍋爐主給水、副給水等高壓(yā)差調節閥如果(guǒ)沒有防空化(huà)功能,在高壓差下通常使用二(èr)三個月,甚至幾小(xiǎo)時,其節流元件即(jí)遭受嚴重空蝕,致使其閥座泄漏量高達(dá)額定流童的(de)30%以上而喪失調節(jiē)控製功能。空化與壓差直接相關。如果將產生空化(huà)的壓差定義為臨界壓(yā)差△Pc,則當液體流經調節閥所產(chǎn)生的實(shí)際壓差△P<△Pc,並在流體流經閥門節(jiē)流口處的縮脈壓力PVc。高(gāo)於該液體入口溫(wēn)度下的汽化壓力Pv時,就(jiù)不產生空(kōng)化。由此,將閥的總壓差(chà)用分級降壓的(de)辦法,使(shǐ)每一級壓差△P1<△Pc,即可防止空化產生,這即是現今各種多級降壓防空化高(gāo)壓差調節閥的理論基(jī)礎。
    成功應用(yòng)的關鍵在於;首(shǒu)先要熟悉調節閥性能;其次要掌握(wò)調節閥使用(yòng)過程(chéng)中產生的不(bú)利工況原理,包括空化、噪音、振動等;最主要的就是要選擇合理(lǐ)的(de)調節閥來防(fáng)止或(huò)避免不利工況的產生(shēng)。


  五、結論
  我們通過以上(shàng)分析電站用高溫高壓調節閥產生不利工況(kuàng)的原理、選型要領,說明國產(chǎn)調節(jiē)閥如果(guǒ)選型正確是(shì)完全可(kě)以替代進口閥門產(chǎn)品的。這(zhè)表明國內調節閥在(zài)高溫高壓場合已經進入了國際先進領(lǐng)域。

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