改進(jìn)型凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用探究

周軍江蘇華電儀征熱電有限公司

改進(jìn)型凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用探究

周軍
江蘇華電儀征熱電有限公司

本文通過對發(fā)電廠凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥在機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生的噪音和振動原因進(jìn)行分析，剖析其產(chǎn)生機(jī)理及常采用結(jié)構(gòu)形式，提出一種改進(jìn)型結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥，有效解決了調(diào)節(jié)閥運(yùn)行過程中存在的問題，可為優(yōu)化和改進(jìn)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性提供借鑒。

凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥；噪音和振動；改進(jìn)

一、引言

在發(fā)電廠機(jī)組運(yùn)行過程中，其凝結(jié)水系統(tǒng)中再循環(huán)調(diào)節(jié)閥常出現(xiàn)強(qiáng)烈的汽蝕噪音和管道振動，最大噪音超過100dB，閥門本體振動振幅超過0.50mm，甚至造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)元器件脫落導(dǎo)致閥門運(yùn)行異常，給機(jī)組的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，本文針對存在問題對凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造并給出設(shè)計方案。

二、凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行分析

在汽輪機(jī)組啟動和低負(fù)荷運(yùn)行期間，由于凝結(jié)水系統(tǒng)流量較少，需要用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)凝結(jié)水再循環(huán)流量，保證有一定流量凝結(jié)水經(jīng)過凝結(jié)水泵和軸封加熱器，帶走凝結(jié)水泵機(jī)械功轉(zhuǎn)化的熱量，防止凝結(jié)水泵內(nèi)發(fā)生汽化而引發(fā)泵水中斷故障，使軸封漏汽在軸封加熱器內(nèi)正常凝結(jié)。機(jī)組正常運(yùn)行時，凝結(jié)水流量不低于最小流量，凝結(jié)水不通過再循環(huán)管路，凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)。由于凝結(jié)水泵在低流量工作時的出口壓力較高，而凝汽器工作處于負(fù)壓狀態(tài)，凝結(jié)水經(jīng)過再循環(huán)調(diào)節(jié)閥從高壓到負(fù)壓，容易出現(xiàn)汽化閃蒸現(xiàn)象，引發(fā)凝結(jié)水再循環(huán)管道強(qiáng)烈振動，使凝結(jié)水再循環(huán)管路噪音和振動成為發(fā)電廠常見缺陷。

（一）原因分析

現(xiàn)場凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的噪音主要來源于液體動力產(chǎn)生的噪聲，機(jī)械部分的振動也是由于液體動力產(chǎn)生噪聲的受激產(chǎn)生；通過現(xiàn)場測量閥門的振動分布狀況，主要集中在調(diào)節(jié)閥后的漸擴(kuò)噴嘴位置，所產(chǎn)生噪音源也發(fā)生在漸擴(kuò)噴嘴位置。由于調(diào)節(jié)閥前后壓差較大，流體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥后，節(jié)流部位面積急劇變化，流速升高，壓力下降，調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流體開始出現(xiàn)氣、液兩相流混合體，流體的減速和膨脹作用產(chǎn)生噪聲，且調(diào)節(jié)閥后的漸擴(kuò)噴嘴位置由于流道面積的急劇變化，閥門出口的流體在高速射流狀態(tài)下引起流動速度不均勻，產(chǎn)生噪音。

（二）常用解決措施

解決調(diào)節(jié)閥后的噪音主要解決流體的流動狀態(tài)，主要是控制流體的壓降、限制閥內(nèi)流速，使閥內(nèi)壓力不低于飽和壓力。以下為一些常用處理方式：

1.優(yōu)化系統(tǒng)。在調(diào)節(jié)閥后加裝節(jié)流孔優(yōu)化和完善凝結(jié)水再循環(huán)系統(tǒng)，使流體的流動狀態(tài)盡量保持平穩(wěn)，不產(chǎn)生強(qiáng)烈的射流狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥后的壓力增加可使調(diào)節(jié)閥后的管路充盈流體，在流體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥后產(chǎn)生射流時，依靠水的緩沖作用使節(jié)流孔后水流平緩，降低調(diào)節(jié)閥后的噪音和振動。該方式簡單易行、成本低廉，可有效降低調(diào)節(jié)閥的汽蝕噪音和振動。在運(yùn)用時要選擇合理的節(jié)流孔徑、節(jié)流孔后直管段及調(diào)節(jié)閥后出口端保持適當(dāng)?shù)乃桓叨萚1]。

2.利用多級降壓。通常有兩種方式：其一是采用一級或多級閥籠。多級閥籠基于流體逐級降壓的原理，使流體經(jīng)過多閥籠串聯(lián)再流過閥座密封區(qū)，把壓差分解，每一級都不超過臨界壓差，因此形成連續(xù)階梯狀分布的壓力降。改變籠罩進(jìn)水孔眼形狀和布局可以實(shí)現(xiàn)不同程度的降壓效果。為了防止高壓差下的空化，提高閥芯閥座使用壽命，根據(jù)多級降壓的原理，使每級閥籠上分擔(dān)一部分壓差，以改善壓差對閥芯閥座的沖刷和空化現(xiàn)象。該結(jié)構(gòu)價格便宜，但減壓效果和防汽蝕能力差，閥門泄漏大，使用壽命短。

其二是采用迷宮式閥籠[2]。迷宮式閥籠由多個同軸圓柱盤（層）疊合組成，多層、多孔結(jié)構(gòu)，曲折的流路迫使流體連續(xù)不斷地改變流向，增大摩擦，形成高絮流，速度、壓力梯次遞減，消耗能量，降低了傳播聲路—節(jié)流通路聲功率，從而降低每個流路的噪音能量級。除降噪音外，還可以預(yù)防閃蒸和汽蝕的發(fā)生。迷宮式結(jié)構(gòu)具有減壓、防汽蝕效果好，流量特性基本為近似直線，但大開度超過50%以后，流量響應(yīng)時間長，價格昂貴和維護(hù)不方便。

三、改進(jìn)型調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)

通過以上分析，設(shè)計一種改進(jìn)型調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)，使凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥具有很好的減壓和防汽蝕效果，小開度小流量精確調(diào)節(jié)，大開度大流量快速響應(yīng)，零泄漏，使用壽命長，維護(hù)方便。設(shè)計技術(shù)方案如下：

設(shè)計一個帶迷宮+多級小孔給合的節(jié)流下套筒，使調(diào)節(jié)閥在小開度小流量時使用多級迷宮減壓，大開度時多級小孔減壓，大流量快速響應(yīng)；上套設(shè)置雙U型彈簧預(yù)緊密封環(huán)，即保證密封，又使閥芯固定導(dǎo)向，不產(chǎn)生振動；閥芯頭部增加曲線設(shè)計，大大提高了小流量的調(diào)節(jié)精度，配合下套筒的節(jié)流件設(shè)計，整機(jī)流量曲線為近似等百分比；閥芯密封面、整個曲面和閥座的密封面、內(nèi)流道面整體都焊硬質(zhì)合金，調(diào)節(jié)閥的泄漏等級為VI級；無螺紋式模塊化的內(nèi)件設(shè)計，使更換易損件更加方便，且檢修周期長。

改進(jìn)型調(diào)節(jié)閥與現(xiàn)有的普通凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥對比，有以下特點(diǎn)：

1.設(shè)計了一個帶迷宮+多級小孔給合式的節(jié)流下套筒；

2.設(shè)計了雙U型彈簧預(yù)緊密封環(huán)，雙密封，雙導(dǎo)向,現(xiàn)有技術(shù)的為閥芯上、下雙密封面或者單密封的結(jié)構(gòu)；

3.閥芯增加了帶曲線的柱塞頭，進(jìn)行小流量精確調(diào)節(jié)，現(xiàn)有技術(shù)的籠式調(diào)節(jié)閥均不帶柱塞式閥芯，采用籠套小孔進(jìn)行調(diào)節(jié)流量；

4.密封面、閥座流道及閥芯曲線進(jìn)行整體的堆焊。現(xiàn)有技術(shù)的再循環(huán)調(diào)節(jié)閥，都只對密封面進(jìn)行部份堆焊。

目前，該改進(jìn)型調(diào)節(jié)閥已經(jīng)在多家火電廠凝結(jié)水系統(tǒng)中加以應(yīng)用，取得了很好的運(yùn)行效果。

四、結(jié)束語

在電廠熱力系統(tǒng)中，通過凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥流量來調(diào)節(jié)凝結(jié)水壓力在正常范圍，保證軸封加熱器所需要的最小流量和凝結(jié)水泵最小流量。凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥工作背壓低，流量調(diào)節(jié)范圍大（20～260t/h），極易產(chǎn)生汽蝕和閃蒸現(xiàn)象，造成閥體和管道振動，其工作性能是否穩(wěn)定，直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。本文所設(shè)計的調(diào)節(jié)閥在電廠的實(shí)際應(yīng)用有效解決了上述存在的問題，打破國外進(jìn)口調(diào)節(jié)閥價格昂貴的局面，具有極高性價比，可為進(jìn)一步完善和優(yōu)化調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性提供參考。

[1]黃妙莊.凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的降噪音處理措施[J].廣東科技,2013（16）：61-61.

[2]劉奇洪.調(diào)節(jié)閥改型解決凝結(jié)水再循環(huán)管路振動的實(shí)踐[J].浙江電力,2010，29（5）：39-42.

周軍（1970-），男，江蘇省揚(yáng)州市人，就職于江蘇華電儀征熱電有限公司，高級技師及高級工程師，碩士學(xué)位，從事電力基建和生產(chǎn)技術(shù)的管理和研究。