技术文章您的位置:网站首页 >技术文章 >电站用高温高压调节阀的选型分析

电站用高温高压调节阀的选型分析

发布时间:2021-12-17   点击次数:149次

火力发电是由锅炉产生的高温高压蒸汽驱动气轮机运转发电,其发电量的大小主要通过主给水调节阀控制锅炉的给水量来实现。由于发动机组从启动到额定负荷运行过程中,锅炉的压力从很低(甚至零)逐渐升至额定值,因此,主给水调节阀的阀前阀后压差渐渐减小,也就是说阀在小流量(小开度)时,承受高压差,大流量时为低压差。在这种工况下,对调节阀是严重的考验,因此这些调节阀国内电站大都采用进口调节阀。

电站用高温高压调节阀的选型分析

1 锅炉给水系统
目前*常见的锅炉给水控制由3大类型:
①单阀系统,即用一台调节阀控制给水系统开停车与正常运行(图1);
②双阀系统,即使用两台调节阀控制,一台用于启动工况,另一台用于正常运行工况(图2);
③变频调速泵系统(这里不讨论)。
2 调节阀使用工况
2.1 单阀系统
①电厂启动和停车时的高压降和严重气蚀(压差可达138kg/cm2)。
②正常运行的工况要求调节阀在较低压差状态下通过较大流量。
③在整个运行期间会发生严重的振动。
④要求阀门具备大的可调比。
⑤必须考虑高速流体所带来的冲刷磨损问题。
⑥*不要将单阀方案使用在调峰电厂(经常需要停车的电厂)。
2.2 双阀系统(包含主给水阀和副给水阀)
主给水阀:
①正常运行时压差较小,流量大;
②剧烈振动;
③必须考虑高速流体所带来的冲刷磨损问题;
④需要严密关断。
副给水阀:
①电厂启动和停车时的高压降和严重气蚀(压差可达138kg/cm2);
②剧烈振动;
③必须考虑高速流体所带来的冲刷磨损问题;
④需要严密关断。
图2 双阀系统
3 调节阀的选型
液体介质在高压差下会产生空化。研究表明,空化产生于液态区的汽泡,生成汽泡的必要条件是液态所处的*压力低于该液体饱和蒸汽压力Pv。如图3所示,阀座相当于节流孔板,高压流体流经节流孔时,静压能与动压能相互转换,流速的增加导致压力降低。当压力降低至等于或低于该流体在入口温度下的汽化压力Pv时,液体中的蒸发膨胀而形成汽泡,带有气泡的液体在宽敞的下游流道中流速下降,压力回升。当压力回升至Pv或高于Pv时,汽泡溃裂,这即是空化过程。汽泡溃裂时,释放出巨人的能量,对阀座、阀芯等节流元件产生破坏,即空蚀。空化的破坏力很大,据测算,汽泡破裂的瞬时压力高达300MPa,现有的工程材料难以抵抗其空蚀。对于不锈钢等塑性材料,在空化作用,将产生麻点腐蚀起码到呈蜂窝状空洞损坏;而对于硬质合金等脆性材料则产生碎块损坏。
需要说明,这里所讲的空化(caviation)或空蚀,即通常所说的气蚀。那为什么不用气蚀这个词呢?如前所述,空化是一个过程,空化不一定,也不仅仅产生空蚀,只有当高压液体流经阀的节流口后,其出口压力P2等于或高于该液体的汽化压力Pv时,汽泡破裂所释放的巨大空化能才对节流组件产生破坏,即空蚀。如果出口P2低于汽化压力Pv流出,节流降压过程所产生的汽泡就不会破裂,而是夹在液体中成为“二相流",通常称为“闪蒸"流动。闪蒸流动一般不会对节流元件产生破坏,但会产生阻塞流,而使调节阀流量减少,与此同时,还会产生强烈的噪声和振动,该噪声称为空化噪声。由此可知,空蚀或气蚀仅仅是空化过程的结果之一。因此,我们所讲的防空化要领即基于此。防空化,即是防止其流体在节流降压过程中产生汽泡,当然也就不会有气蚀,更不会产生闪蒸流动.这和防气蚀是不同的,防气蚀是指汽泡产生了,但不让其对节流元件产生空蚀。如前所述,由于空化能很高,只有在压差较低的情况下选用适当材料才能延缓其空蚀,但不能有效抵抗空蚀。因此,防空化是治本、治源,是积极的办法,而防气蚀则是治标而且往往难以实现。
因此,锅炉主给水、副给水等高压差调节阀如果没有防空化功能,在高压差下通常使用二三个月,甚至几小时,其节流元件即遭受严重空蚀,致使其阀座泄漏量高达额定流童的30%以上而丧失调节控制功能。空化与压差直接相关。如果将产生空化的压差定义为临界压差△Pc,则当液体流经调节阀所产生的实际压差△P<△Pc,并在流体流经阀门节流口处的缩脉压力PVc。高于该液体入口温度下的汽化压力Pv时,就不产生空化。由此,将阀的总压差用分级降压的办法,使每一级压差△P1<△Pc,即可防止空化产生,这即是现今各种多级降压防空化高压差调节阀的理论基础。


联系我们

contact us

咨询电话

13162665767

扫一扫,关注我们

返回顶部