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

【資料簡介】

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，通過電動、液動、氣動、電-液聯(lián)動等執(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)閥門時應(yīng)考慮到，蒸汽控制閥在使用過程中，大開度時壓差小，隨著開度的減小，壓差愈來愈大；對于高溫、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)生過熱蒸汽，如果鍋爐不裝備減溫器，就無法將鍋爐出口蒸汽溫度控制在需要范圍內(nèi)，會使鍋爐汽輪機(jī)等設(shè)備因超溫?fù)p壞或造成重大事故。同時，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，對壓力、溫度的控制也是的，通過減溫減壓裝置可以得到合適的動力蒸汽。例如：當(dāng)換熱器用于制程操作時，使用過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，在下游出口會產(chǎn)生過熱度。這樣都需要將過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高壓過熱的蒸汽同時進(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)自動化儀表（即熱控柜），可對電站或工業(yè)鍋爐及熱電廠等處輸送來的一次（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 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)合蒸汽流動特性和減壓機(jī)理，對高參數(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)流速和動力，從而降低動能。閥門節(jié)流部分結(jié)構(gòu)與閥蓋自密封結(jié)構(gòu)相對獨(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)減壓閥在使用過程中，大開度時壓差小，隨著開度減小，壓差會愈來愈大。本文所設(shè)計(jì)的組合式套筒在大開度時，流體經(jīng)過的套筒級數(shù)少，此時對應(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籠罩的層面隔離，各個層面之間形成了不同折彎的節(jié)流通道，可以增大流阻，有助于消耗動能。通過軸向閥瓣升降、徑向多級折彎流道，實(shí)現(xiàn)減壓過程的平穩(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執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)遙控和自動控制。電動無級調(diào)節(jié)，二次壓力穩(wěn)定，控制精度高。操作簡便，只需通過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)：

	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						ANSI B16.34
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		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
全行程時間(S)		20		32						37					62
輸入信號		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

 

 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：

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

 

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

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

 
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

 

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

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)閉時的自緊式密封，同時減小了閥門啟閉時執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動主閥瓣的力。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，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，閥蓋位置也會有所改變。行程變化對于切斷類閥門來說，影響較小，但對于調(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，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)方案訂合同時請?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；（儀表盤控制，DCS控制，DCS監(jiān)視）
4)、控制類別：電動、氣動、液動；
擇氣動閥時還必須提供：
1)、作用形式：氣開式或氣閉式； 正作用或反作用；
2)、氣源壓力；
3)、其它附件說明：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應(yīng)的壓力值，或出口蒸汽溫度T2 應(yīng)不低于P2所對應(yīng)的飽和溫度值；
2 對減溫減壓一體式結(jié)構(gòu)：減溫給水的壓力Pb≥0.6 P1＋0.8 MPa ；若Pb值太低，將無法噴入減溫減壓閥內(nèi)減溫。
（3）對減溫減壓分體式結(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

裝置的型號
裝置的名稱				數(shù)量（套）
出口蒸汽流量Q（t/h）			變化范圍
進(jìn)口蒸汽壓力P1,（MPa）			變化范圍
進(jìn)口蒸汽溫度T1,（℃）			變化范圍
額定出口蒸汽壓力P2,（MPa）			偏差范圍
額定出口蒸汽壓力T2,（℃）			偏差范圍
減溫水壓力Pb,（MPa）			變化范圍
減溫水溫度Tb,（℃）			變化范圍
噪   音（dBA）	裝置布置方式及結(jié)構(gòu)形式			臥式□          立式□
進(jìn)口配管尺寸	法蘭	出口配管尺寸	法蘭	減溫配管尺寸
	焊接		焊接
控 制 方 式	電動控制 □        氣動控制□        液動控制□
要求提供的文件
必要的安裝調(diào)試服務(wù)
其     他
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 特殊要求	NB/T47033《減溫減壓裝置》

 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。