火力发电厂电动多级降压套筒调节阀设计方案

火力发电厂电动多级降压套筒调节阀设计方案

本是一种新型多级降压套筒调节阀，主要应用于天然气、石化、电站等领域。近年来在火力发电厂、石油化工等工业部门，流体压力向更高的压降方向发展，许多场合需要高压降调节阀。常规调节阀满足不了这方面的要求，因为高速流体通过调节阀节流面，使阀内件迅速冲蚀，从而造成调节阀失效。虽然T968Y多级降压调节阀阀内组件采用抗冲蚀钴基硬质合金，减轻了冲蚀，但是使用效果仍然不能令人满意。如采用17-4PH、455、610FM、硬化铬不锈钢等材料，尽管它们在耐冲刷、耐高温方面具有较好的性能，但是仍不能解决阀内组件的冲蚀问题。

   流体通过调节阀，压力降低到饱和蒸汽压力以下，形成很多微小气泡（称为闪蒸），接着压力回升并高于此饱和蒸汽压力时，液体中的微小气泡破裂（此过程称为空化），所有的能量集中在破裂点上，产生*的冲击力，造成对调节阀的气蚀，其结果造成调节阀报废。在工作实践中，管道设计师完全知道空化的破坏作用，并且千方百计避免空化发生。但是实际系统或系统设备的变化会改变系统的压力条件，而使液体发生空化，其中破坏严重的当属调节阀产品。

 2火力发电厂电动多级降压套筒调节阀设计方案设计原理

应该指出，这两种调节阀控制流体流动的节流口与阀座表面是完全分开的，所以连续节流对零件的冲蚀不影响阀座的密封性。调节阀内流体通过一级节流后，改变60°角度向下流动阀内组件流出的液体产生旋转运动，水的密度增加，通过离心作用，迫使水冲击管壁。重量较轻的气泡仍保持在流体的中心，它们的破裂对管壁不造成破坏。在流体流动过程中，流体以紊流的形式消耗高速流体的能量，防止空化产生。

   为了保证流通能力、流量特性，本设计改变阀芯开口槽在节流套筒中的位置并改变流体的流通面积，以达到调节流量的目的。流体流通面积的设计具有两个优点：一是把流体破坏性的边界速度维持在zui小程度；二是设有一个zui大的间隙通道，让液体中的固体颗粒通过节流区域，把磨损减少到小程度。高速流动总是伴随着巨大的噪音，流速低于120m/s，没有噪音。所以设计上使液体通过调节阀的速度不超过120m/s，或者把压降限制在7MPa以下，噪音不会很大。

现代工业生产中通用于高压差场合的调节阀，由于介质流速很高，经常在调节阀 内部的节流件部位出现冲刷腐蚀，同时伴有空化、汽蚀、噪声、振动等危害。目前我国的一些 公司已相继研究生产出多种多级降压调节阀，以抑制高压降下阀门启闭时，高流速诱发的 高噪声及流体激振，从而提高系统的稳定性，但是其在减噪和防空化方面的效果不如预期。 特别是套筒式多级降压调节阀，我国的相关企业还没有研究出优良的套筒结构。

其在阀芯下端开有通孔，阀芯 与阀座配合且无间隙，导致高压流体流经阀座和阀芯时无缓冲间隙，容易产生冲蚀、噪声等 问题。 如前所述，材料的选择不能解决空化问题，还得直接从调节阀的结构设计来解决，这是显而易见的。开发一种新颖调节阀来满足这些工况条件似乎是困难的，例如，消除高压降调节阀的噪音本身是一项艰巨工作，不过，下面介绍的调节阀结构，使用效果令人鼓舞，它是解决空化问题的有效方法。

3火力发电厂电动多级降压套筒调节阀设计方案的结构

   液体从阀芯上部流入阀内，后逐级向下流动，并且流动方向每经过一级而改变一次。当流体离开出口时，除了有向前运动的速度之外，还有旋转运动的速度。本发明主要是解决现有技术所存在的不足，从而开发一种消声减振，不易发生空 化的新型多级降压套筒调节阀。

   节流级数的多少取决于阀上的总压降。安全系数选择大一点的话，每个节流级的压降不超过5MPa。甚至为了使阀芯的扭距达到平衡，也要多加几个节流级。阀座密封面呈角型以提高密封性，阀芯与节流衬套之间间隙要保持小，这样阀芯稍微打开，保证阀座密封面到节流级的压降能有效地转化成能量损失，阀芯再往上移动，同时打开全部节流级的节流口，直到达到大流量为止。

   设计这种调节阀结构时，要是保证使用寿命长，但也要考虑到维修简单。采用阀座与节流衬套紧配合结构，并由套筒压紧，实现拆卸方便。上阀盖设有双层填料结构，节流衬套和上阀盖之间用缠绕垫片密封，只要机加工公差保持在规定的范围内，就可保证密封严密。调节阀配用薄膜弹簧执行机构或电动执行机构，公称通径DN25~DN80，采用非压力平衡式的结构，阀座与阀杆面积几乎相等，所以不需要很大的推力。

   随着现代机械加工方法的发展，任意形状的开口槽都可加工。我们曾研究过许多不同形状的开口槽，实践表明，用常规的齿轮铣刀加工出的开口槽，它的流量特性接近于等百分比流量特性。由于存在着许多阻力，所以特性曲线也稍有变化，是这种调节阀典型的流量特性曲线。

1. 阀盖与阀体的连接采用自紧密封，不仅达到强度要求，且对螺栓力的要求降低，可以 延长使用寿命，也可应用于更严酷工况； 

2. 组合阀芯与组合套筒相配合，能更为有效的利用阀芯内部空间，减小阀体结构，节省 材料与费用； 

3. 在相对较小的阀腔空间内部可安装较多级数的套筒节流件，使得该阀具有更强的多 级降压节流能力，更有效的抑制空化、振动及噪声等危害。

4火力发电厂电动多级降压套筒调节阀设计方案应用

   我们开发的主要目的是满足火力发电厂高压降的需要，此外，给水泵再循环、再热器和过热器的喷水降温都需要这种调节阀。给水泵再循环大部分需要二位式调节阀，即系统发生故障时调节阀全开，保证给水泵不受破坏，薄膜弹簧执行机构带上一台三通电磁阀就能满足这种工艺要求。在正常运行情况下，工厂的供气通过过滤减压阀及电磁阀输入到执行机构的气室。一旦气源出现故障，执行机构中的弹簧使阀迅速打开。根据需要，也可使执行机构推杆向相反的方向动作，把调节阀关闭。