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减温水专用调节阀的设计
减温水专用调节阀的设计

摘 要:介绍了一种迷宫式多级降压结构调节阀能够降低进液流速和压力,避免了对金属密封面的冲刷和磨损,延长了阀门的使用寿命。阀芯和阀杆采用一体式结构,解决了压力波动产生的阀芯振动问题。

关键字:调节阀 减温水 饱和水 闪蒸、空化 迷宫式


1 概述

锅炉减温水调节阀是火力发电厂锅炉喷水减温自动调节设备,安装在锅炉过热器、再热器及蒸汽旁路系统的喷水管道上,利用管道内的蒸汽温度和压力等信号控制阀门开度,调节喷水管的进水量,以使所需蒸汽的温度变化保持在允许的范围内。减温水处于饱和状态时,工况条件非常恶劣,高压流体流经调节阀经常会出现气蚀和闪蒸,引起噪声和振动,缩短调节阀零部件和邻近下游管线的使用寿命,对调节阀的正常运行与工作寿命都会产生不利的影响。调节阀分为多级节流结构或迷宫式结构两种,本文介绍一种结合了多级降压式与迷宫式结构特点的新型减温水调节阀(以下简称调节阀),专用于锅炉减温水工况。

2 工作原理

新型调节阀采用类似迷宫式结构(图1),介质自迷宫外套筒孔流入迷宫环型槽,改变流向后,进入迷宫内套筒,能量对冲后流出套筒腔体。迷宫结构有效降低了进液流速和压力,避免发生闪蒸和空化现象,同时降低了液体流速,避免了对金属密封面的冲刷和磨损。内外迷宫套筒采用圆柱销定位,分体加工,结构简单,加工方便,降压效果好,从而使减温水专用调节阀实现了迷宫作用。根据工况需要,调节阀可以很方便的实现四级、五级或更多级别的降压,其扩展性能好。

图1 迷宫式调节阀

3 结构特点

3.1 迷宫式三级降压

调节阀采用的迷宫式三级降压结构(图2)由内套筒、外套筒及定位销组成,内套筒上设有迷宫槽及降压孔,外套筒上设有降压孔,通过定位销,使得内外套筒的降压孔错位布局,介质在迷宫槽内改变流向,降低流速。


图2 迷宫式三级降压

普通调节阀的三级降压套筒是三个套筒分离降压,介质易发生空化。新型调节阀的迷宫式三级降压结构能够保证介质完全在套筒内流动,且流动过程中改变了流体方向,实现了迷宫降压的功能,降压效果好,有效防止闪蒸、空化现象,延长使用寿命。

从介质流动方向分析,介质流入阀体内,在套筒腔体内相互碰撞,损失动能,降低流速及压力,从而实现了高压降下抗冲刷效果,避免闪蒸、空化。设计时增加内外套筒壁厚,使压降损失大,降压效果好,抗冲刷性能强,延长阀体使用寿命。因为结构简单(其迷宫降压槽为N-2),可通过增加内套筒数量,实现多级降压。

3.2 一体式阀芯阀杆

高温高压差工况下,介质不稳定,调节阀易出现阀芯振动,甚至引起管道共振。因此,将阀杆阀芯设计为一体式(图3)。在阀芯端部设有压力平衡孔,阀芯加长,阀杆加粗,克服了高温高压差工况下阀芯振动的缺陷。阀芯采用加厚平衡式结构,降低高压阀门不平衡力,配套执行机构小,性价比高。由于阀芯筒壁加厚,阀芯长,导向面积大,避免高压工况介质变化所产生的振动。阀杆加粗设计,使填料摩擦力增加,抗振效果好,阀杆刚性好,稳定性强。

图3 一体式阀芯阀杆

3.3 阀芯密封

为了适应高温高压工况,阀芯与上套筒采用柔性石墨压制环密封。阀芯与上套筒之间挤压产生外力,使得柔性石墨环的轴向尺寸压缩,径向尺寸膨胀变形,实现密封。

3.4 阀内件

阀内件采用特殊材料硬化处理工艺,使产品硬度可达到1000~1200HV。阀芯与密封环摩擦力小,易密封,阀内件抗冲刷效果好,避免了高温时阀芯与套筒配合面粘连或咬合而造成动作时的拉伤。

4 结语

减温水专用调节阀采用类似迷宫结构,能实现迷宫原理,但结构简单易加工,无需专用设备。阀门不易堵塞,能控制减温水流量和流速,有效避免了闪蒸和空化等的发生,延长了阀门寿命。另外,采用一体式阀芯阀杆和在阀芯端部设置压力平衡孔,减少了阀门的振动,克服了减温水调节阀振动问题。减温水调节阀经在多家电厂使用,寿命更长,运行成本低,可靠性强,使用温度范围广,得到客户的好评。

 
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