電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案

1 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案概述

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。

　減溫減壓裝置是用來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽壓力、溫度的重要裝置，在火力發(fā)電廠中鍋爐產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，如果鍋爐不裝備減溫器，就無(wú)法將鍋爐出口蒸汽溫度控制在需要范圍內(nèi)，會(huì)使鍋爐汽輪機(jī)等設(shè)備因超溫?fù)p壞或造成重大事故。同時(shí)，在化工、輕工、醫(yī)藥、食品加工等一切使用蒸汽的生產(chǎn)工藝流程中，過(guò)熱蒸汽作為機(jī)械能量的產(chǎn)生提供了的能源。而許多情況下，飽和蒸汽是更適合使用的，由于工藝及設(shè)備的原因，對(duì)壓力、溫度的控制也是的，通過(guò)減溫減壓裝置可以得到合適的動(dòng)力蒸汽。例如：當(dāng)換熱器用于制程操作時(shí)，使用過(guò)熱蒸汽由于低的傳熱系數(shù)而降低效率，使用飽和蒸汽更加適合。另外當(dāng)高壓的干飽和蒸汽減壓至低壓時(shí)，在下游出口會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱度。這樣都需要將過(guò)熱的蒸汽降溫至所需的接近飽和的溫度，這就需要減溫器。在很多情況下需要對(duì)高壓過(guò)熱的蒸汽同時(shí)進(jìn)行減溫和減壓。減溫減壓裝置是高效節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。減溫減壓裝置配上相應(yīng)的工業(yè)自動(dòng)化儀表（即熱控柜），可對(duì)電站或工業(yè)鍋爐及熱電廠等處輸送來(lái)的一次（新）蒸汽壓力P1、溫度T1進(jìn)行減溫減壓，使其二次蒸汽壓力P2、溫度T2達(dá)到生產(chǎn)工藝所需的要求。廣泛用于熱電廠、集中供熱、食品工業(yè)、石化工業(yè)、紡織工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙和紙漿工業(yè)、煙草工業(yè)、制藥等其它很多行業(yè)。為了滿足不同設(shè)備工藝要求，我公司提供不同類型的減溫減壓（減溫、減壓）器，并實(shí)現(xiàn)全套智能化自動(dòng)控制或DCS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

　　減溫減壓裝置根據(jù)一次（新）蒸汽壓力P1、溫度T1、可分為高溫高壓減溫減壓裝置、次高壓減溫減壓裝置、中溫中壓減溫減壓裝置；減溫減壓裝置根據(jù)使用情況又可分為減溫裝置、減壓裝置、減溫減壓裝置。

　　減溫減壓裝置一般根據(jù)一次蒸汽（新蒸汽）和二次蒸汽（即減溫減壓后的蒸汽）的參數(shù)及用量進(jìn)行選擇，經(jīng)常運(yùn)行的減溫減壓裝置一般設(shè)置兩套，其中一套作為備用；不經(jīng)常運(yùn)行的減溫減壓裝置一般不考慮備用；備用的減溫減壓裝置應(yīng)處于熱備用狀態(tài)。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)根據(jù)二次蒸汽的量確定進(jìn)入減溫減壓裝置的一次蒸汽和減溫水量，減溫水壓力、溫度應(yīng)滿足噴水及霧化的要求，水質(zhì)不低于蒸汽品質(zhì)。

2電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案 結(jié)構(gòu)特性

2.1 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 高參數(shù)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)。

主要由閥體、閥座、閥瓣等零件組成，采用雙閥座、雙錐體閥瓣的結(jié)構(gòu)。采用壓力平衡式閥瓣，通過(guò)閥瓣升降調(diào)節(jié)壓力可配用ZKZ-BC型或其它型直行程電動(dòng)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制。電動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，二次壓力穩(wěn)定，控制精度高。操作簡(jiǎn)便，只需通過(guò)控制器修改二次壓力設(shè)定。運(yùn)行平穩(wěn)

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案產(chǎn)品主要性能參數(shù)：

 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案產(chǎn)品主要零件材料：

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案產(chǎn)品主要尺寸：

PN1.6-4.0

 
電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案PN6.4-16.0

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 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案中腔密封結(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(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)于切斷類閥門(mén)來(lái)說(shuō)，影響較小，但對(duì)于調(diào)節(jié)類閥門(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，如圖4、圖5所示。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。

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案訂合同時(shí)請(qǐng)?zhí)峁?br/>1)、出口蒸汽流量Q、進(jìn)口蒸汽壓力P1、溫度T1、出口蒸汽壓力P2、溫度T2；
2)、減溫給水壓力Pb、溫度tb；
3)、注明控制方式；（儀表盤(pán)控制，DCS控制，DCS監(jiān)視）
4)、控制類別：電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)；
擇氣動(dòng)閥時(shí)還必須提供：
1)、作用形式：氣開(kāi)式或氣閉式； 正作用或反作用；
2)、氣源壓力；
3)、其它附件說(shuō)明：用戶如有特殊要求，應(yīng)在商定后注明或另行簽訂技術(shù)協(xié)議。
注：1 出口蒸汽壓力P2應(yīng)不低于飽和溫度所對(duì)應(yīng)的壓力值，或出口蒸汽溫度T2 應(yīng)不低于P2所對(duì)應(yīng)的飽和溫度值；
2 對(duì)減溫減壓一體式結(jié)構(gòu)：減溫給水的壓力Pb≥0.6 P1＋0.8 MPa ；若Pb值太低，將無(wú)法噴入減溫減壓閥內(nèi)減溫。
（3）對(duì)減溫減壓分體式結(jié)構(gòu)：減溫給水的壓力Pb≥ P2＋0.6 MPa ；

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案附表：基本訂貨要求

 注：不加注壓力值為表壓

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)方案的供貨范圍為標(biāo)志以內(nèi)，主要有：

1.減壓系統(tǒng)：減溫減壓閥或減壓閥、節(jié)流孔板等；
2.減溫系統(tǒng)：給水調(diào)節(jié)閥或可調(diào)噴嘴、截止閥、節(jié)流閥等；
3.安全系統(tǒng)：安全閥、止回閥等；
4.管路系統(tǒng)：蒸汽管道、混合管道、過(guò)渡管、減溫水管等；
5.配套附件：截止閥、雙金屬溫度計(jì)及接管、壓力表及三通閥、彎道、接頭、法蘭、襯墊、   螺栓、螺母、墊圈等。