1、閥門專業知識-高壓差調節閥結構性能概述

　　在火力發電設備中，為了提高蒸汽設備的效率，通常采用高溫高壓基本負荷設計的參數，及中間負荷運行和高度自動化的DSS 控制方式。因為反復啟停原因產生的高壓差運行狀態，對調節閥提出了更嚴格的要求。目前高壓差調節閥設計主要從振動、噪聲及閥座泄漏等3 個方面考慮。

2、閥門專業知識-高壓差調節閥結構性能問題分析

　　近幾年來，設備DSS 運行，鍋爐啟、停頻繁，引起振動和噪聲增加。由于熱膨脹，鍋爐管內的污垢，冷卻剝離下來的固體粒子，流進閥門損傷閥座，致使閥座泄漏，加快內件和閥體的磨損。

　　2.1、機械振動

　　導向間隙不同心引起的振動會引起機械應力，隨著機械應力的增加，產生疲勞破壞的危險。由于閥桿頭的不穩定產生不穩定的開度，因此在閥桿上產生不平衡的上下方向的力，以及由于閥內部零件配合的間隙，致使導向偏心，同時由于在執行器剛性不足的場合下產生縱向的振動。這種振動能夠產生噪聲，閥門已經處在有破壞的危險狀態。

　　2.2、水動力學問題

　　使用液體的工況，其問題是紊流、氣蝕和閃蒸帶來的振動及噪聲。紊流不至于帶來破壞，但其將成為機械振動源。氣蝕引起物理的破壞，例子很多，但振動噪聲的問題是不太可能發生?？刹捎媚媪鹘切伍y解決由閃蒸產生的振動和噪聲，但閃蒸噴流產生的腐蝕沖刷對內件和閥體有極大的破壞。

　　2.3、氣體動力學

　　用于氣體和蒸汽的調節閥振動噪聲是最主要問題。雖然其介質流動的速度為亞音速，但容量大時噴射部高的紊流區則產生過度的噪聲，最大的噪聲是通過節流口發生的沖擊波，在噴嘴下部作為沖擊波轉換成噪聲和振動。節流噪聲與閥的流動形式、壓降、流體種類及閥門開度有關。

　　2.4、固體粒子磨損

　　固體粒子是鍋爐、過熱器、再熱器或主蒸汽等管內壁上掉下來的微小氧化物，密封面上粘附了固體粒子，在小縫隙中漏量，發生氣蝕。

3、介質流動性質

　　3.1、流體的分類

　　流過的流體大致可分為水或油等不可壓縮流體和可壓縮的空氣、煤氣及蒸汽等。按照熱力學的原理，由于在節流過程中，介質沒有與外界的熱交換，因此可以看作是絕熱節流。隨著出口側流體壓力的降低，比容增加，溫度降低，焓不變，在節流擴容的狀態下，出口側液體開始閃蒸形成汽或液兩相流動。由于液體和氣體性質完全不同，所以設計調節閥時必須充分理解其性質。

　　3.2、液體流動性質

　　(1) 通過閥門的壓力梯度

　　通過調節閥的流體流動是根據流體力學公式所示的能量守恒定律。閥門的流動是通過節流噴嘴時加速，由于加速度的能量是在流體壓力或靜水壓頭取得，通過節流部位后重新穩定，壓力不能恢復的部份中，由于閥門內件的摩擦，內部能量轉換成振動噪聲能，散發到外部。如圖1 所示根據出口側壓力狀態表示節流部前后壓力情況。

                                                                                    圖1 通過閥門的壓力狀態

　　狀態1 是非收縮區壓力( PCV) 以及出口側壓力P2比入口側液體飽和溫度壓力( PV) 高，不屬于氣蝕狀態。

　　狀態2 是非收縮區壓力在飽和蒸氣線以下，但出口側壓力達不到飽和蒸氣壓力，表示氣蝕狀態。狀態3 是非收縮區壓力以及P2出口側壓力在飽和線以下稱做閃蒸。

　　4.5、磨損

　　磨損有氣蝕和閃蒸損壞，水動力學磨損和由于固體粒子的機械磨損等磨損，根據不同的磨損機理，采取不同的處理方法。

　　(1) 氣蝕

　　氣泡沖擊在固體表面爆破時，發生很高的壓力，即使是CoCrW No. 6 或No12 材料也要遭到破壞。為降低氣蝕產生的破壞，可以注入氮氣進入氣蝕發生的節流部后邊，在流體中溶解氣體，以減少氣蝕。同時，應避免氣泡直接沖擊在固體表面上。

　　(2) 閃蒸

　　帶有閃蒸的流體體積，因含有蒸汽時比容急劇增大，所以節流部下側二相流速度很高。液體沖刷與噴砂效果一樣，使金屬材料變形。閃蒸流體流動在調節閥的物理損傷上出現在節流噴嘴下部，所以，流體在閥門進口接近飽和狀態時，閃蒸在下游側部分開始，閥瓣頭部的密封面和下部周圍損傷。大部分閃蒸損傷可用適當的閥門結構和在材料選擇上解決。閥門選擇耐閃蒸磨損強的材料，如Cr 合金鋼WC6，WC9，C5 較好。閥瓣頭部以及閥座節流密封面實施CoCrW No. 6 表面硬化處理。

　　(3) 固體粒子磨損

　　為防止鍋爐主蒸氣管內固體粒子的磨損，采用防固體粒子損傷結構和防固體粒子沖擊結構( 圖7) 。防止固體粒子損傷結構是利用節流套導向結構，關閉時固體粒子不能流動，能閉塞節流孔。防止噴流直接沖擊在閥瓣密封面上，閥桿頭上帶有導流結構，并在密封面上設有臺階。

                                                                                           圖7 防固體粒子磨損結構

5、結語

　　針對閥門的振動、閥桿頭不穩定及流體產生的渦流及汽蝕等現象，采用水動力學分析和噪聲處理方法，適應高壓差調節閥設計要求。閥門采用節流罩結構，將導向間隙由原來的0.8 ～ 0.9mm 縮小到0.45 ～ 0.5mm，并且更換材料以保證閥桿頭部的剛度。對于氣蝕流動和噪聲，采用多級小孔節流方法。為防止閃蒸和固體粒子對閥座的磨損，采用圓錐型的節流副，閥座口徑小于出口，使介質的流動順圓錐面流動，固體粒子不能沖擊到金屬的表面。通過對調節閥結構的改進，收到了良好的效果，使產品質量得到了提升。

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1.用戶已確定閥門類型和型號（尤其是非標準型號）時，用戶應正確說明其型號的含義和要求。

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1）結構長度2）法蘭標準3）閥門的結構形式：如通道全通徑或縮徑、體蓋連接形式4）閥門內件及對材料的其他要求5）壓力試驗、檢驗標準、標識及其他要求

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