電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案

1 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案概述

隨著現代工業自動化程度的不斷發展，蒸汽參數愈來愈高，如何滿足高參數蒸汽減壓已成為研究者的關注重點。減壓閥作為流體控制設備在石油、化工、電力、軍事等行業領域發揮著不可替代的作用。減壓閥依據控制單元反饋的信號，通過電動、液動、氣動、電-液聯動等執行機構調節閥門的開度，改變其節流面積，從而實現對壓力、溫度、流量等工藝參數的控制，滿足用戶的不同需要。設計閥門時應考慮到，蒸汽控制閥在使用過程中，大開度時壓差小，隨著開度的減小，壓差愈來愈大；對于高溫、高壓工況，中腔密封要求較高；套筒與閥瓣間隙應設計合理。

　減溫減壓裝置是用來調節蒸汽壓力、溫度的重要裝置，在火力發電廠中鍋爐產生過熱蒸汽，如果鍋爐不裝備減溫器，就無法將鍋爐出口蒸汽溫度控制在需要范圍內，會使鍋爐汽輪機等設備因超溫損壞或造成重大事故。同時，在化工、輕工、醫藥、食品加工等一切使用蒸汽的生產工藝流程中，過熱蒸汽作為機械能量的產生提供了的能源。而許多情況下，飽和蒸汽是更適合使用的，由于工藝及設備的原因，對壓力、溫度的控制也是的，通過減溫減壓裝置可以得到合適的動力蒸汽。例如：當換熱器用于制程操作時，使用過熱蒸汽由于低的傳熱系數而降低效率，使用飽和蒸汽更加適合。另外當高壓的干飽和蒸汽減壓至低壓時，在下游出口會產生過熱度。這樣都需要將過熱的蒸汽降溫至所需的接近飽和的溫度，這就需要減溫器。在很多情況下需要對高壓過熱的蒸汽同時進行減溫和減壓。減溫減壓裝置是高效節能環保產品。減溫減壓裝置配上相應的工業自動化儀表（即熱控柜），可對電站或工業鍋爐及熱電廠等處輸送來的一次（新）蒸汽壓力P1、溫度T1進行減溫減壓，使其二次蒸汽壓力P2、溫度T2達到生產工藝所需的要求。廣泛用于熱電廠、集中供熱、食品工業、石化工業、紡織工業、橡膠工業、造紙和紙漿工業、煙草工業、制藥等其它很多行業。為了滿足不同設備工藝要求，我公司提供不同類型的減溫減壓（減溫、減壓）器，并實現全套智能化自動控制或DCS系統聯網。

　　減溫減壓裝置根據一次（新）蒸汽壓力P1、溫度T1、可分為高溫高壓減溫減壓裝置、次高壓減溫減壓裝置、中溫中壓減溫減壓裝置；減溫減壓裝置根據使用情況又可分為減溫裝置、減壓裝置、減溫減壓裝置。

　　減溫減壓裝置一般根據一次蒸汽（新蒸汽）和二次蒸汽（即減溫減壓后的蒸汽）的參數及用量進行選擇，經常運行的減溫減壓裝置一般設置兩套，其中一套作為備用；不經常運行的減溫減壓裝置一般不考慮備用；備用的減溫減壓裝置應處于熱備用狀態。設計計算時根據二次蒸汽的量確定進入減溫減壓裝置的一次蒸汽和減溫水量，減溫水壓力、溫度應滿足噴水及霧化的要求，水質不低于蒸汽品質。

2電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案 結構特性

2.1 低參數減壓閥

對于低參數減壓閥（一般指蒸汽工作壓力≤5.4MPa，工作溫度≤510℃），其蒸汽壓力不高，減壓幅度小，所以一般采用如圖1所示的減壓結構型式。低參數減壓閥由閥體、閥座、密封墊、導向環、閥瓣組合件、套筒、閥蓋密封墊、套筒密封墊、閥蓋、閥桿、執行機構和支架組成。閥體采用合金鋼鑄件，平進平出結構，由于采用鑄造式閥體，閥體內部設計成從進口到閥門出口的S形流道。介質從閥門進口流入，流經閥門組合式套筒上的節流口，從閥瓣節流口流出。閥門節流部分與閥蓋采用法蘭式密封結構。

2.2 高參數減壓閥

本文所指的高參數為蒸汽工作壓力≥9.81MPa，蒸汽工作溫度≥540℃。高參數減壓閥結構如圖2所示，閥門由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導向環、下定位環、下四開環、自密封閥蓋、自密封圈、墊環、上四開環、支撐板和執行機構等組成。閥體采用合金鋼整體鍛件，呈平進平出結構，在閥體內部形成從進口到閥門出口的內部通道。

為了實現多次可調減壓，結合蒸汽流動特性和減壓機理，對高參數減壓結構進行了結構優化與改進設計。介質從閥門進口流入，流經閥門組合式套筒上的節流口，從閥瓣節流口流出。節流減壓過程主要利用流道的多次折彎，將大量的動能損耗在節流套筒之間，強行限制過高的介質流速和動力，從而降低動能。閥門節流部分結構與閥蓋自密封結構相對獨立互不干擾，確保了密封與行程互不影響。

3 電站減壓閥節流件結構

高參數減壓閥在使用過程中，大開度時壓差小，隨著開度減小，壓差會愈來愈大。本文所設計的組合式套筒在大開度時，流體經過的套筒級數少，此時對應壓差也小，隨著開度減小，流體經過的套筒隨之增多，可以很好地滿足大開度壓差小，小開度壓差大的要求。

閥門的組合式節流結構如圖3所示，采用高精密度配合解決多級籠罩的層面隔離，各個層面之間形成了不同折彎的節流通道，可以增大流阻，有助于消耗動能。通過軸向閥瓣升降、徑向多級折彎流道，實現減壓過程的平穩可調。

主要由閥體、閥座、閥瓣等零件組成，采用雙閥座、雙錐體閥瓣的結構。采用壓力平衡式閥瓣，通過閥瓣升降調節壓力可配用ZKZ-BC型或其它型直行程電動執行器實現遙控和自動控制。電動無級調節，二次壓力穩定，控制精度高。操作簡便，只需通過控制器修改二次壓力設定。運行平穩

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案產品主要性能參數：

 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案產品主要零件材料：

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案產品主要尺寸：

PN1.6-4.0

 
電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案PN6.4-16.0

閥門采用帶主副閥瓣結構的組合式閥瓣結構，可以實現減壓閥關閉時的自緊式密封，同時減小了閥門啟閉時執行機構推動主閥瓣的力。在減壓閥打開過程中，副閥瓣先開啟，介質通過副閥瓣頂部的平衡孔進入主閥瓣組合件的上腔內，平衡了閥瓣組合件的蒸汽壓力，降低了主閥瓣后續開啟所需的力。當閥門關閉時，主閥瓣先行關閉，副閥瓣在閥瓣組合件上腔內蒸汽的作用下向下壓緊，從而實現自緊式密封。另外與普通副閥瓣不同，采用了碟簧組合結構的主副閥瓣組合結構，碟簧組合安裝在副閥瓣和主閥瓣的中間部位，利用碟簧的預緊力消除了閥門的空行程，又可以避免閥門死區，閥門的控制精度可達±0.1%，與普通副閥瓣結構的閥門相比至少可降低30%的推力。

4 電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案中腔密封結構

在高溫高壓或更嚴苛的工況下，中腔密封是研究的重點。通常切斷類閥門如閘閥、截止閥，多采用耐高溫的非金屬材料或金屬與非金屬組合的自緊密封件結構，但隨著壓力變化，閥蓋位置也會有所改變。行程變化對于切斷類閥門來說，影響較小，但對于調節類閥門來說卻是大問題。因此，設計了一種通過自緊密封墊圈與墊環實現中法蘭密封的結構，該密封圈采用彈性金屬密封件。對新型中法蘭自緊密封結構進行靜力分析，優化其結構尺寸，保證在高溫下密封可靠。通過大量密封件試驗，采用斜度為23°的滑塊制成自緊密封件，在一定的軸向作用力下滑塊出現了彈性變形，如圖4、圖5所示。該密封結構就是利用了微小彈性變形的位移量，產生寶貴的密封比壓，從而實現密封。通過試驗得出的自緊密封圈的密封性能如表1所示。

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案訂合同時請提供：
1)、出口蒸汽流量Q、進口蒸汽壓力P1、溫度T1、出口蒸汽壓力P2、溫度T2；
2)、減溫給水壓力Pb、溫度tb；
3)、注明控制方式；（儀表盤控制，DCS控制，DCS監視）
4)、控制類別：電動、氣動、液動；
擇氣動閥時還必須提供：
1)、作用形式：氣開式或氣閉式； 正作用或反作用；
2)、氣源壓力；
3)、其它附件說明：用戶如有特殊要求，應在商定后注明或另行簽訂技術協議。
注：1 出口蒸汽壓力P2應不低于飽和溫度所對應的壓力值，或出口蒸汽溫度T2 應不低于P2所對應的飽和溫度值；
2 對減溫減壓一體式結構：減溫給水的壓力Pb≥0.6 P1＋0.8 MPa ；若Pb值太低，將無法噴入減溫減壓閥內減溫。
（3）對減溫減壓分體式結構：減溫給水的壓力Pb≥ P2＋0.6 MPa ；

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案附表：基本訂貨要求

 注：不加注壓力值為表壓

電站高溫高壓蒸汽減壓閥結構優化改進方案的供貨范圍為標志以內，主要有：

1.減壓系統：減溫減壓閥或減壓閥、節流孔板等；
2.減溫系統：給水調節閥或可調噴嘴、截止閥、節流閥等；
3.安全系統：安全閥、止回閥等；
4.管路系統：蒸汽管道、混合管道、過渡管、減溫水管等；
5.配套附件：截止閥、雙金屬溫度計及接管、壓力表及三通閥、彎道、接頭、法蘭、襯墊、   螺栓、螺母、墊圈等。