電站用高溫高壓蒸汽電動調節閥技術參數
上海申弘閥門有限公司
電站用高溫高壓蒸汽電動調節閥技術參數產品說明
之前介紹蒸汽減壓閥的安裝方法及故障處理 ，現在介紹火力發電是由鍋爐產生的高溫高壓蒸汽驅動氣輪機運轉發電，其發電量的大小主要通過主給水調節閥控制鍋爐的給水量來實現。由于發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，主給水調節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，對調節閥是嚴重的考驗，因此這些調節閥國內電站大都采用進口調節閥。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節閥技術參數圖2 雙閥系統
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，常常使閥桿表面產生點腐蝕。對要求嚴格的閥門，應使用經過緩蝕處理的石墨填料。
1 鍋爐給水系統
目前常見的鍋爐給水控制由3大類型：
①單閥系統，即用一臺調節閥控制給水系統開停車與正常運行（圖1）；
②雙閥系統，即使用兩臺調節閥控制，一臺用于啟動工況，另一臺用于正常運行工況（圖2）；
③變頻調速泵系統（這里不討論）。
2 調節閥使用工況
2.1 單閥系統
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節閥在較低壓差狀態下通過較大流量。
③在整個運行期間會發生嚴重的振動。
④要求閥門具備大的可調比。
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峰電廠（經常需要停車的電廠）。
2.2 雙閥系統（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品可與本公司商洽解決
3 調節閥的選型
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生空化。研究表明，空化產生于液態區的汽泡，生成汽泡的必要條件是液態所處的壓力低于該液體飽和蒸汽壓力Pv。如圖3所示，閥座相當于節流孔板，高壓流體流經節流孔時，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、閥芯等節流元件產生破壞，即空蝕。空化的破壞力很大，據測算，汽泡破裂的瞬時壓力高達300MPa，現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，也不僅僅產生空蝕，只有當高壓液體流經閥的節流口后，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流組件產生破壞，即空蝕。如果出口P2低于汽化壓力Pv流出，節流降壓過程所產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流元件產生破壞，但會產生阻塞流，而使調節閥流量減少，與此同時，還會產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流降壓過程中產生汽泡，當然也就不會有氣蝕，更不會產生閃蒸流動.這和防氣蝕是不同的，防氣蝕是指汽泡產生了，但不讓其對節流元件產生空蝕。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。
因此，鍋爐主給水、副給水等高壓差調節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%以上而喪失調節控制功能。空化與壓差直接相關。如果將產生空化的壓差定義為臨界壓差△Pc，則當液體流經調節閥所產生的實際壓差△P<△Pc，并在流體流經閥門節流口處的縮脈壓力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，即可防止空化產生，這即是現今各種多級降壓防空化高壓差調節閥的理論基礎。
執行機構主要技術參數：
型號 | 額定輸出力N | 速度mm/s | 技術參數 | ||||
PSL | 361L | PSL | 361L | PSL | 361L | PSL | 361L |
201 | 361LSA-08 | 1000 | 800 | 0.25 | 4.2 | 電源：AC220V 50Hz | 電源：AC220V 50Hz |
202 | 361LSA-20 | 2000 | 2000 | 0.50 | 2.1 | ||
204 | 361LSB-30 | 4500 | 3000 | 0.50 | 3.5 | ||
208 | 361LSB-50 | 8000 | 5000 | 1.00 | 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％ | 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公司技術生產的調節閥替代需要進口的主給水調節閥和副給水調節閥。主給水調節閥的住要工藝參數見表1。
經過嚴密的計算和詳細的選型，認為我廠的41000系列套筒調節閥能適用于以上兩種工況，能夠防止空化的產生和噪音的超標。經魏橋集團3年多來的實際使用，閥門運行穩定、可靠。
我廠的調節閥在全國70多家電廠使用，相似工況不計其數，甚至工藝條件還要惡劣。成功應用的關鍵在于；首先要熟悉調節閥性能;其次要掌握調節閥使用過程中產生的不利工況原理，包括空化、噪音、振動等;主要的就是要選擇合理的調節閥來防止或避免不利工況的產生。
5 結束語
通過以上分析電站用高溫高壓調節閥產生不利工況的原理、選型要領和運用業績，說明國產調節閥如果選型正確，*可以替代進口產品。這表明國內調節閥在高溫高壓場合已經進入領域。與本產品相關論文：1150度高溫蝶閥在催化裂化裝置應用
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