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)閥門的開度,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,滿足用戶的不同需要。設(shè)計(jì)閥門時(shí)應(yīng)考慮到,蒸汽控制閥在使用過程中,大開度時(shí)壓差小,隨著開度的減小,壓差愈來愈大;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砹砍痰冒俜致蕘肀硎镜?,一般分?.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)壓力值在表盤上指示出來。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)狻y(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。 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): 公稱壓力(Mpa) | 1.6 | 2.5 | 4.0 | 6.4 | 10.0 | 16.0 | 殼體試驗(yàn)壓力(Mpa) | 2.4 | 3.75 | 6.0 | 9.6 | 15.0 | 24 | 密封試驗(yàn)壓力(Mpa) | 1.76 | 2.75 | 4.4 | 7.04 | 11.0 | 17.6 | 進(jìn)口壓力(Mpa) | 1.6 | 2.5 | 4.0 | 6.4 | 10.0 | 16.0 | 出口壓力范圍(Mpa) | 減壓比0.6 | 滲漏量 | 0.5%QMax | 溫量-壓力等級(jí) | ANSI B16.34 | 三、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析主要零件材料:
零件名稱 | 零件材料 | 閥體 閥蓋 底蓋 | WCB | 閥座 | 304 | 閥瓣 | 2Cr13 | 閥桿 | 2Cr13 | 墊片 | 柔性石墨/1Cr18Ni9 | 導(dǎo)向套 | 2Cr13 | 填料 | 柔性石墨 | 螺栓 | 35CrMoA | 螺母 | 45 | 四、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析流量系數(shù)(Cv): DN | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 500 | Cv | 15 | 20 | 35 | 60 | 70 | 110 | 150 | 230 | 420 | 540 | 710 | 1020 | 五、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析外形尺寸(PN1.6-4.0): 公稱通徑DN | 外 形 尺 寸 | L | L1 | H | Hl | 50 | 300 | 150 | 880 | 190 | 65 | 340 | 170 | 890 | 205 | 80 | 380 | 190 | 910 | 215 | 100 | 400 | 215 | 950 | 240 | 125 | 430 | 225 | 990 | 275 | 150 | 450 | 230 | 1090 | 320 | 200 | 500 | 260 | 1160 | 340 | 250 | 550 | 285 | 1230 | 370 | 300 | 750 | 395 | 1370 | 460 | 350 | 850 | 445 | 1450 | 530 | 400 | 950 | 550 | 1570 | 660 | 500 | 1130 | 680 | 1780 | 800 | 六、電站電動(dòng)蒸汽減壓閥選型分析外形尺寸(PN6.4-16.0): 公稱通徑DN | 外 形 尺 寸 | L | L1 | H | Hl | 50 | 300 | 150 | 880 | 200 | 65 | 340 | 170 | 890 | 215 | 80 | 380 | 190 | 910 | 225 | 100 | 400 | 215 | 950 | 250 | 125 | 430 | 225 | 990 | 285 | 150 | 450 | 230 | 1090 | 330 | 200 | 500 | 260 | 1160 | 355 | 250 | 550 | 285 | 1230 | 390 | 300 | 750 | 395 | 1370 | 480 | 350 | 850 | 445 | 1450 | 550 | 400 | 950 | 550 | 1570 | 700 | 500 | 1130 | 680 | 1780 | 820 | 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): 公稱通徑 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 500 | 配執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號(hào) | ZKZ-310BC | ZKZ-410BC/ZKZ-510BC | ZKZ-510BC | ZKZ-610BC/ B+Z250/F1800 | 行程 | 25 | 30 | 50/30 | 50 | 60 | 100 | 推力(N) | 4000 | 6400/1600 | 16000 | 2500 | 全行程時(shí)間(S) | 20 | 32 | 37 | 62 | 輸入信號(hào) | 4-20mA DC | 供電電源 | 220V 50Hz | - | 380V 50Hz | 基本誤差(%) | ≤±2.5 | 基本誤差(%) | ≤±1.5 | 基本誤差(%) | ≤3 | 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)口到閥門出口的S形流道。介質(zhì)從閥門進(jìn)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(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,閥門由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導(dǎo)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(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)從閥門進(jìn)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(dòng)能損耗在節(jié)流套筒之間,強(qiáng)行限制過高的介質(zhì)流速和動(dòng)力,從而降低動(dòng)能。閥門節(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)減壓閥在使用過程中,大開度時(shí)壓差小,隨著開度減小,壓差會(huì)愈來愈大。本文所設(shè)計(jì)的組合式套筒在大開度時(shí),流體經(jīng)過的套筒級(jí)數(shù)少,此時(shí)對(duì)應(yīng)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(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。通過軸向閥瓣升降、徑向多級(jí)折彎流道,實(shí)現(xiàn)減壓過程的平穩(wěn)可調(diào)。 閥門采用帶主副閥瓣結(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。在減壓閥打開過程中,副閥瓣先開啟,介質(zhì)通過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)開啟所需的力。當(dāng)閥門關(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)緊力消除了閥門的空行程,又可以避免閥門死區(qū),閥門的控制精度可達(dá)±0.1%,與普通副閥瓣結(jié)構(gòu)的閥門相比至少可降低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(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)于切斷類閥門來說,影響較小,但對(duì)于調(diào)節(jié)類閥門來說卻是大問題。因此,設(shè)計(jì)了一種通過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)于蒸汽減壓閥來說,也是要常用低壓蒸汽,接下來,我們也是要說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,一到晚上很少廠運(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了,可是壓力也是很不安穩(wěn),所以也需求經(jīng)過減壓閥來使壓力安穩(wěn)下來。 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)過操控壓力來直接操控溫度,由于壓力操控比較簡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)過溫度感應(yīng)器丈量。所以說壓力操控,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、設(shè)備、管道及附件的壓力等級(jí),低壓設(shè)備的收購成本比運(yùn)用高壓蒸汽的設(shè)備要低得多,壽命也更長。 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。 |