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阀门常识

减温水调节阀流量特征预补偿

标签:温水,调节,流量,特性,补偿  添加时间:2020年12月02日  点击195

    一、前言

    减温水调节阀是火力发电厂关键的控制阀之一。在火力发电机组中,锅炉过热器体系、再热器体系、高压旁路体系和低压旁路体系都配备有减温水调节阀。减温水调节阀根据管道内的蒸汽温度、压力旌旗灯号调节进水量,可以控制响应体系的蒸汽状况,知足电厂不同的负荷要求。还用于事故状况下的快速喷水减温,对电厂安全可靠运行特别很是紧张。

    减温水调节阀(见图1)使用工况恶劣。阀门设计时假如没有采取有用的防汽蚀结构,在高压差工况下,汽蚀征象会使阀门产生快速破坏,使阀的密封功能紧张损伤。走漏量过大丧失密封功能后,大量冷段给水进入蒸汽空间,会影响机组热服从,造成能源虚耗。十多年来,随着工程技术人员的努力,多级节流结构、迷宫式结构、环流对冲结构等新式防汽蚀结构赓续成熟,减温水调节阀的使用寿命有用延伸,可以说已经解决了“能用”的题目。但是要做到“好用”,阀门就必须在不同的开度对体系都有优秀的相应,也就是要有合适的工作流量特征。

减温水调节阀流量特征预补偿

图1 减温水调节阀    

    二、流量特征及工作流量特征

    流量特征是指介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的函数关系。假如假定两端压力保持恒定,此时流量特征即为理想流量特征(见图2)。然而现实工作中,调节阀的开度改变时,因为管线中其他设备的相互作用,不仅流量会发生转变,阀前、阀后压差也会发生转变,这时阀的流量特征就会偏离理想流量特征,发生畸变。调节阀在管路中的现实流量特征即工作流量特征。减温水调节阀必要等百分比的工作流量特征。

减温水调节阀流量特征预补偿

图2 理想流量特征

    减温水调节体系中(见图3),体系对减温水调节阀工作流量特征影响很大辽宁人事考试网金沙4166官网登录,使减温水调节阀工作流量特征发生较紧张的畸变。因为使用要求,减温水调节阀一样平常情况要求工作在小开度、低流量以保证机组运行经济性,此时体系压差基本上是作用在减温水调节阀上,就会使阀门的流量增长,超出预期;当体系处于紧急情况,阀门要处于大开度、多喷水以保证安全性时,压差重要作用于喷嘴及管线其他部分,减温水调节阀上作用的压差要低许多,会大幅减弱调节阀的调节功能。一台在实验室测试中流量特征为直线形的调节阀,用在减温水体系中可能变为快开特征。即使是等百分比流量特征,在现实工况下也会向快开畸变。

减温水调节阀流量特征预补偿

图3 减温水调节体系

1.蒸汽管道2.温度计3.节流阀4.调节阀5.止回阀

    三、畸变的预补偿

    减温水调节阀体系是典型的串联体系,通过引入一个称为阀阻比的系数S,来界定畸变的紧张程度。阀阻比指在串联体系中阀门压差与体系总压差之比。图4中Δp为管路体系的总压差,Δp1为调节阀的压差,Δp2为串联管道及设备上的压差。S=Δp1m/Δp,Δp1m为阀全开时的调节阀两端压差。在不同的S值下,对于理想特征为直线和等百分比(对数)流量特征的调节阀,工作特征如图5所示。当S<1时,相对理想流量特征而言,工作特征发生了畸变,成为一组向上拱起的曲线簇。从减温水调节阀使用的现实情况看,流量特征的畸变是不可避免要发生的,而且是较紧张畸变。

减温水调节阀流量特征预补偿

图4 典型串联体系

减温水调节阀流量特征预补偿    

相对行程(%)

(a)直线流量特征

减温水调节阀流量特征预补偿

相对行程(%)

(b)对流流量特征

图5 串联管路工作特征    

    抗畸变的方法通常有两种,即补偿和预补偿。流量特征的补偿通常是行使电子模块或机械结构对控制体系进行函数变换,当调节阀现场使用情况发生转变时可对流量特征作快速处理。这种方法适用于通俗工况搜索引擎排名,对于一些恶劣工况下的阀门,只是简单的变换会对原本就已经工作困难的调节阀造成早期的损坏。所以在恶劣工况下的调节阀,一样平常采用第二种方法,就是流量特征的预补偿。原理是已知流量特征曲线会向上拱起,在阀门设计时预先将理想流量特征曲线设计在所需流量特征曲线的下方,在现实使用时向上拱起恰好达到要求。这种在设计上提前设置补偿量,确保调节阀流量特征知足现实使用的做法即流量特征预补偿。

    表1列出相干资料先容的一样平常情况下,为了抗畸变流量特征预补偿选用的方法。可以看到S>0.6时,可以不进行预补偿,轻微的畸变不足以影响调节阀正常工作。当S<0.6时,要用位于快开特征下方的直线特征来预补偿,达到现实工作的快开;用位于直线特征下方的等百分比特征来预补偿,达到现实工作时的直线。减温水调节阀必要等百分比的工作流量特征,天然会想到使用流量特征曲线位于等百分比曲线下方的双曲线特征(见图2)来预补偿,达到等百分比工作流量特征的要求。    

表1 流量特征预补偿选用

减温水调节阀流量特征预补偿

    但表1并没有保举使用双曲线特征,重要有两个缘故原由:一是理想等百分比流量特征自己的抗畸变能力较好,通俗低S值的情况下可以应对;二是该特征的调节阀设计、制造中会存在相称的困难,重要是小开度汽蚀和流量特征曲线转变剧烈不易获得。

    现实使用中减温水调节阀的S值最低会达到0.1左右,是一个紧张偏离理想特征的工况。假如采用通俗的等百分比套筒阀来控制减温水,已较难进行小流量调节。在阀门稍微开启时,流量即可能超过最小流量要求。凸显了采用双曲线的流量特征来预补偿实现等百分比工作流量特征的需要性,但要实现双曲线流量特征就必须对其细心分析,并通过赓续实践、努力创新,采用合理的结构才能达到目的。    

    四、双曲线特征的实现

    双曲线特征的解析式为:

    减温水调节阀流量特征预补偿    (1)

    式中Q/Qmax——相对流量;

    l/L——相对行程;    

    当l/L=0时,Q/Qmax=2%;当l/L=1时,Q/Qmax=100%。对应到不同的开度得到表2。

表2 不同开度下的相对流量

减温水调节阀流量特征预补偿

    从表2可以看出,在阀门的前50%行程流量系数的增长是一个特别很是缓慢的进程,在50%~80%是渐渐改变爆破试验机,80%以后是快速增长。

    要在套筒式结构调节阀上实现双曲线流量特征,套筒组件要经过全新的设计,采用环流对冲盘片叠加,辅以多窗口的结构情势,并通过焊接的连接体例成为一个团体,作为整个调节阀的核心功能件(见图6)。    

减温水调节阀流量特征预补偿

图6 调节阀的核心功能件

    环流对冲式盘片如图7所示,在圆盘上加工稀有道沟槽,其沟槽由同心的环形槽和径向槽相互贯通,相邻的沟道间可以互通,流体由外环经由径向槽流入内环,在流动过程中上海病假条,一部分流体一分为二,背向流去。另一部分流体合二为一,相向汇合。高速流动的分子产生撞击、摩擦和漩涡,大量消费能量,使压力更能有用降低。其压降结果比迷宫式盘片更好,防汽蚀结果更佳,使用寿命也更长。环流对冲式盘片有用降低流速、防止汽蚀和削减噪声题目的同时,也限定了流体的通过,可实现较小的流量系数。同时通过多片的叠加,可使调节阀前半段小开度时流量易于控制,实现缓慢的线性增加。    

减温水调节阀流量特征预补偿

图7 环流对冲式盘片    

    窗口可以实现大开度时流量的敏捷提拔,同时可以方便地通过改变窗口外形得到合适的后半段流量特征。窗口的下部是较窄的细缝,确保和环流对冲盘片的过渡;窗口上部是较宽的尺寸,决定最大的流量系数;上部和下部之间是平滑过渡,保证最终流量特征曲线的平滑。

    五、现实应用

    以超(超超)临界电站用锅炉过热器喷水调节阀为例说明一下验证过程,该阀的参数如下。

    公称通径:65mm;

    公称压力:35MPa;

    设计温度:360℃;

    最大开启/关闭压差:12MPa;

    理想流量特征:近似双曲线;

    走漏率:V级;

    主体材质:ASTMA105。

    结构上采用10片盘片叠加,单片厚3mm,共30mm。套筒上的窗口高度30mm,总行程60mm。窗口采用上宽下窄结构,中心天然过渡。完成结构设计后使用App进行计算机模仿(见图8),根据Kv值的计算公式:

    减温水调节阀流量特征预补偿    (2)

    式中Q——初始体积流量;

    Gf——介质密度;

    Δp——出入口端的压差。

    经计算,流量系数Kv=36.1。

    阀门加工完成后,在流量台架进行试验(见图9),试验过程按照GB/T4213—2008,试验数据悉数计算机采集,得到试验数据见表3。    

减温水调节阀流量特征预补偿

图8 流场的有限元分析    

减温水调节阀流量特征预补偿

图9 流量试验

    通过将数据绘成曲线,同时与理想等百分比特征曲线和理想双曲线特征曲线绘在一路,对比如图10所示。从图上可以看到,实测曲线位于等百分比流量特征曲线下方。0~50%的部分和双曲线流量特征相称贴合,成近似线性增长;50%~70%的部分较早离开近似线性的增长,这是由于盘片构成的行程已经结束,假如必要修正曲线可通过增长盘片数量、减小窗口高度的方法实现;实测流量曲线在70%以上流量受该阀门设计流量系数较小这一因素的影响亦有所偏离,可以通过加宽窗口的方法进一步进步大开度时流量系数的增长速度。对于局部的不平滑,可以通过修改窗口外形的办法对流量特征曲线进行局部修正,最终获得延续的特征曲线。从试验效果看,采用的结构发挥了预期的结果,可以说明该盘片和套筒复合的结构可以通过调整最终实现双曲线流量特征。同时可以看到通过响应的改进,也可以设计成其他的非标准流量特征曲线。    

表3 试验数据

减温水调节阀流量特征预补偿    

减温水调节阀流量特征预补偿

图10 双曲线特征曲线对比    

    六、结语

    通过合理的选用流量特征曲线,并通过合适的结构加以实现,可以较好解决减温水调节阀工作流量特征畸变的题目。工程化的产品已在陕西、山东、河南等地多个火电机组上得到应用,相应正确、工作稳固、走漏小、寿命长,得到用户的好评。这更进一步说明了通过流量特征预补偿进步减温水调节阀工作性能的方法是精确的、有用的。同时说明该方法可推广到其他低S值工况的调节阀使用。

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