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    閥門專業知識-高壓差調節閥結構性能

    1、閥門專業知識-高壓差調節閥結構性能概述  在火力發電設備中,為了提高蒸汽設備的效率,通常采用高溫高壓基本負荷設計的參數,及中間負荷運行和高度自動化的DSS 控制方式。因為反復啟停原因產生的高壓差運行狀態,對調節閥提出了更嚴格的要求。目前高壓差調節閥設計主要從振動、噪聲及閥座泄漏等3 個方面考慮。2、閥門專業知識-高壓差調節閥結構性能問題分析  近幾年來,設備DSS 運行,鍋爐啟、停頻繁,引起振

    1、閥門專業知識-高壓差調節閥結構性能概述

      在火力發電設備中,為了提高蒸汽設備的效率,通常采用高溫高壓基本負荷設計的參數,及中間負荷運行和高度自動化的DSS 控制方式。因為反復啟停原因產生的高壓差運行狀態,對調節閥提出了更嚴格的要求。目前高壓差調節閥設計主要從振動、噪聲及閥座泄漏等3 個方面考慮。

    2、閥門專業知識-高壓差調節閥結構性能問題分析

      近幾年來,設備DSS 運行,鍋爐啟、停頻繁,引起振動和噪聲增加。由于熱膨脹,鍋爐管內的污垢,冷卻剝離下來的固體粒子,流進閥門損傷閥座,致使閥座泄漏,加快內件和閥體的磨損。

      2.1、機械振動

      導向間隙不同心引起的振動會引起機械應力,隨著機械應力的增加,產生疲勞破壞的危險。由于閥桿頭的不穩定產生不穩定的開度,因此在閥桿上產生不平衡的上下方向的力,以及由于閥內部零件配合的間隙,致使導向偏心,同時由于在執行器剛性不足的場合下產生縱向的振動。這種振動能夠產生噪聲,閥門已經處在有破壞的危險狀態。

      2.2、水動力學問題

      使用液體的工況,其問題是紊流、氣蝕和閃蒸帶來的振動及噪聲。紊流不至于帶來破壞,但其將成為機械振動源。氣蝕引起物理的破壞,例子很多,但振動噪聲的問題是不太可能發生。可采用逆流角形閥解決由閃蒸產生的振動和噪聲,但閃蒸噴流產生的腐蝕沖刷對內件和閥體有極大的破壞。

      2.3、氣體動力學

      用于氣體和蒸汽的調節閥振動噪聲是最主要問題。雖然其介質流動的速度為亞音速,但容量大時噴射部高的紊流區則產生過度的噪聲,最大的噪聲是通過節流口發生的沖擊波,在噴嘴下部作為沖擊波轉換成噪聲和振動。節流噪聲與閥的流動形式、壓降、流體種類及閥門開度有關。

      2.4、固體粒子磨損

      固體粒子是鍋爐、過熱器、再熱器或主蒸汽等管內壁上掉下來的微小氧化物,密封面上粘附了固體粒子,在小縫隙中漏量,發生氣蝕。

    3、介質流動性質

      3.1、流體的分類

      流過的流體大致可分為水或油等不可壓縮流體和可壓縮的空氣、煤氣及蒸汽等。按照熱力學的原理,由于在節流過程中,介質沒有與外界的熱交換,因此可以看作是絕熱節流。隨著出口側流體壓力的降低,比容增加,溫度降低,焓不變,在節流擴容的狀態下,出口側液體開始閃蒸形成汽或液兩相流動。由于液體和氣體性質完全不同,所以設計調節閥時必須充分理解其性質。

      3.2、液體流動性質

      (1) 通過閥門的壓力梯度

      通過調節閥的流體流動是根據流體力學公式所示的能量守恒定律。閥門的流動是通過節流噴嘴時加速,由于加速度的能量是在流體壓力或靜水壓頭取得,通過節流部位后重新穩定,壓力不能恢復的部份中,由于閥門內件的摩擦,內部能量轉換成振動噪聲能,散發到外部。如圖1 所示根據出口側壓力狀態表示節流部前后壓力情況。

    通過閥門的壓力狀態

                                                                                        圖1 通過閥門的壓力狀態

      狀態1 是非收縮區壓力( PCV) 以及出口側壓力P2比入口側液體飽和溫度壓力( PV) 高,不屬于氣蝕狀態。

      狀態2 是非收縮區壓力在飽和蒸氣線以下,但出口側壓力達不到飽和蒸氣壓力,表示氣蝕狀態。狀態3 是非收縮區壓力以及P2出口側壓力在飽和線以下稱做閃蒸。

      4.5、磨損

      磨損有氣蝕和閃蒸損壞,水動力學磨損和由于固體粒子的機械磨損等磨損,根據不同的磨損機理,采取不同的處理方法。

      (1) 氣蝕

      氣泡沖擊在固體表面爆破時,發生很高的壓力,即使是CoCrW No. 6 或No12 材料也要遭到破壞。為降低氣蝕產生的破壞,可以注入氮氣進入氣蝕發生的節流部后邊,在流體中溶解氣體,以減少氣蝕。同時,應避免氣泡直接沖擊在固體表面上。

      (2) 閃蒸

      帶有閃蒸的流體體積,因含有蒸汽時比容急劇增大,所以節流部下側二相流速度很高。液體沖刷與噴砂效果一樣,使金屬材料變形。閃蒸流體流動在調節閥的物理損傷上出現在節流噴嘴下部,所以,流體在閥門進口接近飽和狀態時,閃蒸在下游側部分開始,閥瓣頭部的密封面和下部周圍損傷。大部分閃蒸損傷可用適當的閥門結構和在材料選擇上解決。閥門選擇耐閃蒸磨損強的材料,如Cr 合金鋼WC6,WC9,C5 較好。閥瓣頭部以及閥座節流密封面實施CoCrW No. 6 表面硬化處理。

      (3) 固體粒子磨損

      為防止鍋爐主蒸氣管內固體粒子的磨損,采用防固體粒子損傷結構和防固體粒子沖擊結構( 圖7) 。防止固體粒子損傷結構是利用節流套導向結構,關閉時固體粒子不能流動,能閉塞節流孔。防止噴流直接沖擊在閥瓣密封面上,閥桿頭上帶有導流結構,并在密封面上設有臺階。

    防固體粒子磨損結構

                                                                                               圖7 防固體粒子磨損結構

    5、結語

      針對閥門的振動、閥桿頭不穩定及流體產生的渦流及汽蝕等現象,采用水動力學分析和噪聲處理方法,適應高壓差調節閥設計要求。閥門采用節流罩結構,將導向間隙由原來的0.8 ~ 0.9mm 縮小到0.45 ~ 0.5mm,并且更換材料以保證閥桿頭部的剛度。對于氣蝕流動和噪聲,采用多級小孔節流方法。為防止閃蒸和固體粒子對閥座的磨損,采用圓錐型的節流副,閥座口徑小于出口,使介質的流動順圓錐面流動,固體粒子不能沖擊到金屬的表面。通過對調節閥結構的改進,收到了良好的效果,使產品質量得到了提升。

    產品訂購須知:

    1.用戶已確定閥門類型和型號(尤其是非標準型號)時,用戶應正確說明其型號的含義和要求。


    2.用戶應根據樣本所列產品型號進行訂貨,如對產品項目有特別要求,請在訂單中說明:


    1)結構長度2)法蘭標準3)閥門的結構形式:如通道全通徑或縮徑、體蓋連接形式4)閥門內件及對材料的其他要求5)壓力試驗、檢驗標準、標識及其他要求


    3、當閥門使用的場合非常重要或環境比較復雜時,請您盡量提供設計圖紙和詳細參數,由我們的專家為您審核把關


    4.本公司可以根據用戶的特定要求配置電動裝置,氣動驅動裝置。


    5.本公司生產的各類閥門可以滿足訂單規定的各項要求,產品出廠前均逐一按要求的相關標準進行嚴格的檢驗和試驗。


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