電站用高溫高壓蒸汽電動調(diào)節(jié)閥技術參數(shù)

                          電站用高溫高壓蒸汽電動調(diào)節(jié)閥技術參數(shù)

                              上海申弘閥門有限公司

電站用高溫高壓蒸汽電動調(diào)節(jié)閥技術參數(shù)產(chǎn)品說明

之前介紹蒸汽減壓閥的安裝方法及故障處理 ，現(xiàn)在介紹火力發(fā)電是由鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽驅動氣輪機運轉發(fā)電，其發(fā)電量的大小主要通過主給水調(diào)節(jié)閥控制鍋爐的給水量來實現(xiàn)。由于發(fā)動機組從啟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(diào)節(jié)閥的閥前閥后壓差漸漸減小，也就是說閥在小流量（小開度）時，承受高壓差，大流量時為低壓差。在這種工況下，對調(diào)節(jié)閥是嚴重的考驗，因此這些調(diào)節(jié)閥國內(nèi)電站大都采用進口調(diào)節(jié)閥。閥桿是閥門中的重要零件，閥桿材料必須具有足夠的強度和韌性，能耐介質及填料的腐蝕，耐擦傷，工藝性更好。為了提高閥桿表面耐腐蝕、耐擦傷性能，一般應對其進行表面處理。



電站用高溫高壓蒸汽電動調(diào)節(jié)閥技術參數(shù)圖2 雙閥系統(tǒng)

閥桿材料的選用
材料	適用范圍		表面處理
	公稱壓力	介質溫度
13Cr	≤PN160	425℃	氮化
13Cr、17Cr-Ni	≤PN320	450℃	氮化、表面淬火
CrMoAl、CrMoV	P54 140、P57 170	570℃	氮化、磷鎳化學鍍層
12Cr-MoVNiN	P61 300	610℃	氮化

高溫高壓電站閥門密封面材料的選用

密封面材料是保證閥門密封性能的關鍵。密封面在流體的壓力、溫度作用下必須具有一定強度和耐腐蝕性。對于密封面間有相對運動的閥門，還要求耐擦傷性能好、摩擦因數(shù)小、耐磨損。對于受高速流體沖刷的閥門，還要求有一定的耐沖蝕能力。



密封面材料的選用
密封面材料	適用范圍		硬度
	公稱壓力	介質溫度
13Cr型	≤PN320	≤425℃	250HB
18Cr-8Ni型
18Cr-8Ni-Mo型
HF型	≤PN420		350HB
Slite 6	≤P57 170	≤570℃	38-42HRC
Slite 12	≤P60 300	≤610℃	42-45HRC

高溫高壓電站閥門填料的選用

填料的功用是保證閥桿與閥蓋間的密封。在介質的壓力和溫度作用下，閥桿在靜止和動作時，填料應具有：密封性好(具有一定強度和彈性)，熱穩(wěn)定性好(不易燒損，不易老化)，耐介質腐蝕，不腐蝕閥桿，摩擦因數(shù)小且不易擦傷閥桿等性能。石墨編織填料與水、蒸汽等介質接觸后，由于填料中的氯離子和石墨等的電化學作用，常常使閥桿表面產(chǎn)生點腐蝕。對要求嚴格的閥門，應使用經(jīng)過緩蝕處理的石墨填料。



1 鍋爐給水系統(tǒng)

目前常見的鍋爐給水控制由3大類型：
①單閥系統(tǒng)，即用一臺調(diào)節(jié)閥控制給水系統(tǒng)開停車與正常運行（圖1）；
②雙閥系統(tǒng)，即使用兩臺調(diào)節(jié)閥控制，一臺用于啟動工況，另一臺用于正常運行工況（圖2）；
③變頻調(diào)速泵系統(tǒng)（這里不討論）。


2 調(diào)節(jié)閥使用工況
2.1 單閥系統(tǒng)
①電廠啟動和停車時的高壓降和嚴重氣蝕（壓差可達138kg/cm2）。
②正常運行的工況要求調(diào)節(jié)閥在較低壓差狀態(tài)下通過較大流量。
③在整個運行期間會發(fā)生嚴重的振動。
④要求閥門具備大的可調(diào)比。
⑤必須考慮高速流體所帶來的沖刷磨損問題。
⑥不要將單閥方案使用在調(diào)峰電廠（經(jīng)常需要停車的電廠）。


2.2 雙閥系統(tǒng)（包含主給水閥和副給水閥）
主給水閥：
①正常運行時壓差較小，流量大；
②劇烈振動；
③必須考慮高速流體所帶來的沖刷磨損問題；
④需要嚴密關斷。
副給水閥：
①電廠啟動和停車時的高壓降和嚴重氣蝕（壓差可達138kg/cm2）；
②劇烈振動；
③必須考慮高速流體所帶來的沖刷磨損問題；
④需要嚴密關斷。

填料的選用
填料	形式	適用范圍
柔性石墨	RMS	≤PN320，≤425℃高溫高壓給水及蒸汽
增強柔性石墨	RSM
組合填料	RSM＋BSP	≤P57 170，≤570℃高溫高壓蒸汽
編制柔性石墨	BSP	≤P60 300，≤610℃超臨界高溫高壓蒸汽

注：
1.可為用戶提供ANSI、JPI、JPI等國處法蘭標準的產(chǎn)品，其法蘭距按用戶需要確定。
2. 工作溫度、公稱壓力、公稱通徑超出列表范圍的產(chǎn)品可與本公司商洽解決



3 調(diào)節(jié)閥的選型
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥、*，液體介質在高壓差下會產(chǎn)生空化。研究表明，空化產(chǎn)生于液態(tài)區(qū)的汽泡，生成汽泡的必要條件是液態(tài)所處的壓力低于該液體飽和蒸汽壓力Pv。如圖3所示，閥座相當于節(jié)流孔板，高壓流體流經(jīng)節(jié)流孔時，靜壓能與動壓能相互轉換，流速的增加導致壓力降低。當壓力降低至等于或低于該流體在入口溫度下的汽化壓力Pv時，液體中的蒸發(fā)膨脹而形成汽泡，帶有氣泡的液體在寬敞的下游流道中流速下降，壓力回升。當壓力回升至Pv或高于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、閥芯等節(jié)流元件產(chǎn)生破壞，即空蝕?？栈钠茐牧艽?，據(jù)測算，汽泡破裂的瞬時壓力高達300MPa，現(xiàn)有的工程材料難以抵抗其空蝕。對于不銹鋼等塑性材料，在空化作用，將產(chǎn)生麻點腐蝕起碼到呈蜂窩狀空洞損壞;而對于硬質合金等脆性材料則產(chǎn)生碎塊損壞。


需要說明，這里所講的空化（caviation）或空蝕，即通常所說的氣蝕。那為什么不用氣蝕這個詞呢?如前所述，空化是一個過程，空化不一定，也不僅僅產(chǎn)生空蝕，只有當高壓液體流經(jīng)閥的節(jié)流口后，其出口壓力P2等于或高于該液體的汽化壓力Pv時，汽泡破裂所釋放的巨大空化能才對節(jié)流組件產(chǎn)生破壞，即空蝕。如果出口P2低于汽化壓力Pv流出，節(jié)流降壓過程所產(chǎn)生的汽泡就不會破裂，而是夾在液體中成為“二相流”，通常稱為“閃蒸”流動。閃蒸流動一般不會對節(jié)流元件產(chǎn)生破壞，但會產(chǎn)生阻塞流，而使調(diào)節(jié)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，空蝕或氣蝕僅僅是空化過程的結果之一。因此，我們所講的防空化要領即基于此。防空化，即是防止其流體在節(jié)流降壓過程中產(chǎn)生汽泡，當然也就不會有氣蝕，更不會產(chǎn)生閃蒸流動.這和防氣蝕是不同的，防氣蝕是指汽泡產(chǎn)生了，但不讓其對節(jié)流元件產(chǎn)生空蝕。如前所述，由于空化能很高，只有在壓差較低的情況下選用適當材料才能延緩其空蝕，但不能有效抵抗空蝕。因此，防空化是治本、治源，是積極的辦法，而防氣蝕則是治標而且往往難以實現(xiàn)。



因此，鍋爐主給水、副給水等高壓差調(diào)節(jié)閥如果沒有防空化功能，在高壓差下通常使用二三個月，甚至幾小時，其節(jié)流元件即遭受嚴重空蝕，致使其閥座泄漏量高達額定流童的30%以上而喪失調(diào)節(jié)控制功能。空化與壓差直接相關。如果將產(chǎn)生空化的壓差定義為臨界壓差△Pc，則當液體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥所產(chǎn)生的實際壓差△P<△Pc，并在流體流經(jīng)閥門節(jié)流口處的縮脈壓力PVc。高于該液體入口溫度下的汽化壓力Pv時，就不產(chǎn)生空化。由此，將閥的總壓差用分級降壓的辦法，使每一級壓差△P1<△Pc，即可防止空化產(chǎn)生，這即是現(xiàn)今各種多級降壓防空化高壓差調(diào)節(jié)閥的理論基礎。



執(zhí)行機構主要技術參數(shù)：

型號		額定輸出力N		速度mm/s		技術參數(shù)
PSL	361L	PSL	361L	PSL	361L	PSL	361L
201	361LSA-08 361LXA-08	1000	800 800	0.25	4.2 4.2	電源：AC220V 50Hz 輸入信號：DC4-20mA DC1-5V (信號線用屏蔽線) 輸出信號：DC4～20mA 防護等級：IP67 帶手輪	電源：AC220V 50Hz 輸入信號：DC4-20mA DC1-5V (信號線用屏蔽線) 輸出信號：DC4～20mA 防護等級：相當IP55 隔爆標志：ExdⅡBT4 帶手柄
202	361LSA-20 361LXA-20	2000	2000 2000	0.50	2.1 2.1
204	361LSB-30 361LXB-30	4500	3000 3000	0.50	3.5 3.5
208	361LSB-50 361LXB-50	8000	5000 5000	1.00	1.7 1.7
312	361LSC-65	12000	6500	0.60	2.8
325	361LSC-99	25000	10000	1.0	2.0

性能指標：



項目			指標值
基本誤差％			配3610L±2.5； 帶定位器 ±1.0
回差％			配361L ±2.0； 配PSL±1.0
死區(qū)％			1.0
始終點偏差％	電開	始點	±2.5
		終點	±2.5
	電關	始點	±2.5
		終點	±2.5
可調(diào)范圍			50：1
額定行程偏差％			2.5
泄量量L/H			符合JB/T7387-94 IV級 小于閥的額定容量×10-4

允許壓差：



4 成功應用業(yè)績分析
山東魏橋集團從2002年起與我廠合作，采用我廠引進美國MASONEILAN公司技術生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥替代需要進口的主給水調(diào)節(jié)閥和副給水調(diào)節(jié)閥。主給水調(diào)節(jié)閥的住要工藝參數(shù)見表1。
經(jīng)過嚴密的計算和詳細的選型，認為我廠的41000系列套筒調(diào)節(jié)閥能適用于以上兩種工況，能夠防止空化的產(chǎn)生和噪音的超標。經(jīng)魏橋集團3年多來的實際使用，閥門運行穩(wěn)定、可靠。
我廠的調(diào)節(jié)閥在全國70多家電廠使用，相似工況不計其數(shù)，甚至工藝條件還要惡劣。成功應用的關鍵在于；首先要熟悉調(diào)節(jié)閥性能;其次要掌握調(diào)節(jié)閥使用過程中產(chǎn)生的不利工況原理，包括空化、噪音、振動等;主要的就是要選擇合理的調(diào)節(jié)閥來防止或避免不利工況的產(chǎn)生。



5 結束語
通過以上分析電站用高溫高壓調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生不利工況的原理、選型要領和運用業(yè)績，說明國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥如果選型正確，*可以替代進口產(chǎn)品。這表明國內(nèi)調(diào)節(jié)閥在高溫高壓場合已經(jīng)進入領域。與本產(chǎn)品相關論文：1150度高溫蝶閥在催化裂化裝置應用