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超临界机组主蒸汽气动疏水截止阀的分析与选型

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  • 发布时间:2014-10-21
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Design and M odel Selection for M ain Steam PneumaticTrap Globe Valve in Super Critical UnitZHAO Guo-qin(Guangdong Jinghai Power Generation Co.,Ltd.,Shantou 515223,China)Abstract:The paper analyses the causes for inner leakage of the pneumatic trap globe valve used for themain steam drainage system in 600 MW super critical unit and introduces the structure,design andmodel selection for smal disk pneumatic trap globe valve which can ensure both suficient hydrophobicand avoiding inner leakage in the process of operation。

Key words:gate valves for power station;trap globe valve;design;model selection1 概述国内电厂超临界 600MW 机组中,主蒸汽疏水系统由于压力和温度高,疏水阀的前后压差大,气动疏水阀多选用截止阀。但由于气动截止阀在实际的使用中,经过几次开关后容易出现阀门关闭不到位导致的内漏或阀瓣部位直接出现内漏,造成机组运行期间高能蒸汽的浪费。

2 系统配置目前,国内超临界机组高温蒸汽系统疏水管路布置主要采用手动疏水截止阀气动疏水截止阀 疏水节流孔的形式(图 1)。手动疏水截止阀的作用主要是便于在气动疏水截止阀出现问题后可以进行有效隔离,疏水节流孑L的主要作用是在疏水阀打开时减小阀门前后压差,减轻疏水对阀瓣部位的冲刷。

疏水节流孑L的孔径-般约为阀瓣通径的 1/2,即节流孑L面积相当于阀瓣面积的 1/4。疏水系统设置节流孔既能满足正常疏水能力要求,又能在疏水时降低阀门前后压差,降低阀瓣部位的汽水两相流冲刷。

1 2 31.手动截止阀 2.气动截止阀 3.疏水节流孔图1 疏水系统布置方式图2 阀瓣部位的冲刷沟痕3 常见问题在实际运行中,疏水截止阀经过-段时问的使用后,阀门虽然关闭,但阀门后的温度仍然很高,接近于主蒸汽温度。在拆解检查时发现,阀瓣密封部作者简介:赵国钦(1976-),男,河南许昌人,工程师,从事火电厂设备管理工作。

2013年第2期 阀 门 - 27-位出现明显的沟状冲刷痕迹,密封面不能完好密封(图2)。由于疏水截止阀阀瓣组件检修处理时无法更换或重新加工,在阀门内漏后只能采取更换的措施。而现场实际使用的手动疏水截止阀虽然经过开关操作 ,极少出现内漏现象,且在手动疏水截止阀关闭后可以做到完好的隔离。经过分析,气动疏水截止阀内漏与关断压力不足和关断刚度不足等原因有关。

4 原因分析4.1 通流面积在 600MW 超临界机组中,高温蒸汽疏水管路的布置方式存在疏水截止阀后的节流孔面积与阀门通流面积差别大的问题(表 1)。

表1 疏水系统通流面积4.2 气动执行机构疏水系统阀门主要采用弹簧气动薄膜执行机构,该机构价格低,可靠性高,但压紧力和刚度较小,容易导致疏水截止阀出现因关断力矩小阀瓣关闭不严产生的内漏现象。

5 设计为了在标准的气动执行配置下阀瓣能获得更大的压紧力,疏水截止阀设计时的实际通径选用公称通径的0.7-0.8(通流面积的0.49-0.64倍)倍。

5.1 执行机构输出力有弹簧的气动薄膜执行机构输出力 F为,FA PFA (P-Pi-P 7 -) (1)式中 F--执行机构输出力,NA --执行机构有效面积,rlrnP --输入压缩空气压力,MPaP-- 信号压力,MPaPi--弹簧的启动压力,MPaP --弹簧作用于薄膜上的压力变化范围,MPaf--阀门的位移量,mmL--弹簧的全行程变形量,mlil根据式(1)分析,如需增加执行机构的输出力F,就需要增加P 或增大有效面积A 。但在实际的使用中,为减少生产成本,经常采用提高P 的方法增加 F。但由于薄膜的耐压能力有限,P 的增加也受到-定的限制。

5.2 阀瓣密封面压紧力阀瓣密封面部位的压紧力越大则阀门的关闭越严密,压紧力越小则阀门的关闭严密性受外界影响时越容易出现泄漏。气动疏水截止阀整体作用于阀瓣密封面的压紧力 F 为F F-F - -F (2)式中 F --阀瓣密封面的压紧力,NF.--作用在阀瓣上的不平衡力,NF --阀杆所受的填料摩擦力,N- - 阀瓣各部件的质量,N由于 和 , 受到设计和安装条件的限制,无法进行调整,因此提高 F ,需要提高 F和减小 。

以 DN25主蒸汽阀门为例,计算疏水截止阀工作时的反作用力(表 2)。分析表 2中数据,F.占反作用力总和的83%,因此在实际设计计算中主要考虑减小阀瓣前后压差所产生的反作用力 F 是最有效的方法。

表2 疏水截止阀工作时的反作用力5.3 选型在高压蒸汽系统疏水截止阀门的选型上,按照较小阀瓣通径的设计原则,即阀门的实际通径取公称通径的0.7-0.8倍,可以将阀瓣前后压差产生的反作用力 F.降低至原设计的0.49-0.64倍,阀瓣的压紧力得到明显的提高。以常规的超临界主蒸汽疏水截止阀为例,-般设计气动执行机构的裕度为30%,不改变执行机构的情况下,阀门通径更改为原设计的0.7~0.8倍 ,则阀瓣的压紧力为原设计密封面压紧力的 1.67~2.16倍(表 3)。因此将阀门的通径减小,提高了阀门的性能。①可以满足设计疏水流量的要求。②阀瓣压紧力提高,阀门的关闭严密性得到提高。③由于阀瓣压紧力增加,阀门关闭后的刚度得到提高。④由于阀门阀瓣较小,阀瓣组件可以采取硬质合金整体堆焊加工,避免表面堆焊带来的后续工艺流程,减少加工成本。

(下转 32页)- 32- 阀 门 2013年第2期段,各段之间用螺栓连接,便于安装和运输。

②由于发货前阀门需拆卸解体,到现厨行二次安装,加长支架及加长阀轴各段连接处配打防松销,便于保证达到原来的装配位置。

③加长支架各段之间设计有校正盘,便于校正各段加长阀轴之间的同心度。

④下部装有推力轴承,减少加长阀轴及相关零件自身重力产生的摩擦阻力矩,阀门开启轻便灵活。

⑤上端装有调心球轴承,调整上下阀轴安装的同心度,便于安装驱动装置。

⑥加长支架上设有排水孔,防止阀门的上阀轴处漏水进入加长支架内,如果内部存水达到-定高度时,便从排水孔排出,避免浸入驱动装置。

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E - 、 lI I uIL-J .Iij1.推力轴承架 2.推力轴承 3.加长支架 4.加长阀轴 5.校正盘 6.内防松销7.外防松销 8.排水孔 9.调心轴承架 10.调节轴承 11.底板 12.调整盘图2 同轴式大口径蝶阀加高装置⑦加长支架上设有底板和调整盘,把调整盘焊 新型专利证书。

在外管上,底板焊在井盖上,通过调整螺栓将外管调整到合适位置,避免外管的重量直接作用在阀体上。

4 结语DN2 000-PN10立式加高蝶阀(阀门以外加高杆长度 10.4m)经现场使用运行 良好,已获得实用

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