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火電廠控制閥選型
上海申弘閥門有限公司
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)在介紹火電廠控制閥選型火電廠管道系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量和壓力，其工作參數(shù)高，運(yùn)行中采用DCS操作。當(dāng)變工況時(shí)，要求各個系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性，因此分析運(yùn)行方式及作用，根據(jù)流量特性及工況參數(shù)，對電站調(diào)節(jié)閥的選型有重要的參考價(jià)值。
2火電廠控制閥選型 調(diào)節(jié)原理
調(diào)節(jié)閥在管路中相當(dāng)于一個可變阻力的節(jié)流件，當(dāng)介質(zhì)通過時(shí)，要克服阻力而消耗一定的能量，造成流體速度和壓頭的損失，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)流體流量和壓力的目的。反映調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特征和工作特征的參數(shù)有流量系數(shù)Kv、流量特性、公稱壓力、公稱通徑和閥瓣開度等。其中流量特性決定其調(diào)節(jié)性能，對整個系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行起關(guān)鍵作用。
根據(jù)閥門相對流量與相對開度的關(guān)系，介質(zhì)流動可分為直線流量特性、等百分比流量特性、拋物線流量特性和快開流量特性（圖1）。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥多數(shù)工況來看電力流程實(shí)際上是水、蒸汽的循環(huán)流程，在此流程中選用控制閥既簡單又復(fù)雜。簡單的是過程介質(zhì)簡單，只有水和蒸汽兩種，復(fù)雜的是水和蒸汽的溫度與壓力波動范圍大，帶來系列問題如：閃蒸、氣蝕、沖刷、噪音、腐蝕。但首先要考慮的是控制閥的安全性與可靠性。
給水閥（主、附鍋爐給水閥、復(fù)合型給水調(diào)節(jié)閥）
控制要求：控制鍋爐進(jìn)水量，保證蒸汽蒸發(fā)量，維持鍋爐水位（主、附型鍋爐給水閥系統(tǒng)包含兩個控制閥，一臺用于鍋爐啟動時(shí)使用，一臺用于正常給水使用）。
工況情況：鍋爐啟動時(shí)閥門壓差可達(dá)100-300公斤，流量較小，正常運(yùn)行時(shí)壓差較小，流量大，流量可調(diào)比為75/1-100/1。
閥門要求：WCB/WC9，對于雙閥系統(tǒng)中的啟動閥要求抗氣蝕，V級關(guān)閉等級，對于復(fù)合型給水閥需使用特性化閥內(nèi)件同時(shí)滿足鍋爐啟動與正常運(yùn)行時(shí)的需要。一般閥門選擇為故障關(guān)。
鍋爐給水泵zui小流量循環(huán)閥
控制要求：使鍋爐給水泵安全啟動及停止運(yùn)行，消除因流量過小、溫升增加、水強(qiáng)烈氣蝕使泵損壞。（老式電站有使用開關(guān)型的zui小流量控制閥，同時(shí)還有使用機(jī)械式的泵自動循環(huán)閥）。
工況情況：壓降達(dá)160-350公斤，是電站系統(tǒng)中承受壓差zui大的閥門，流量為正常流量的30%。
閥門要求：抗氣蝕，防堵結(jié)構(gòu)，V級密封等級，泵啟動與停止運(yùn)行時(shí)閥門連續(xù)工作，泵正常啟動后此閥門關(guān)閉，閥門通常為故障開。
高低加熱器疏水閥（給水加熱器疏水、冷凝水加熱器疏水）
控制要求：控制加熱器中冷凝水的位置，及時(shí)將冷凝水排放，高水位排放，正常水位疏水
工況情況：飽和水，加熱器之間的控制閥壓差一般為6-30公斤，zui后一級疏水閥直接連接冷凝器或除氧器。
閥門要求：抗閃蒸沖刷，V或VI級密封等級，閥門通常為故障開。
除氧器水位控制閥（DALC）
控制要求：提供流量保持除氧器正常水位，通過加入蒸汽提高水溫消除溶解在水中的氣體。
工況情況：啟動階段流量較小，壓差大溫度，正常情況流量大，壓差小，工況類似給水閥。
閥門要求：較低流量時(shí)有效抗氣蝕。
減溫閥（減溫器）
控制要求：將高壓水噴射入蒸汽中使蒸汽溫度達(dá)到控制要求，工況情況：水，壓差較大，
閥門要求：類型多樣：噴嘴型，輔助霧化型，自我包容型及對夾型。
減溫減壓閥（高、低壓旁路閥）
控制要求：將高溫高壓蒸汽調(diào)整到一定溫度壓力的蒸汽，給汽機(jī)提供一個旁路通道，鍋爐能夠獨(dú)立汽機(jī)而工作。
閥門要求：抗熱沖擊，降噪，反應(yīng)迅速。
圖1 流量特性曲線
直線流量特性的閥門在開度小時(shí)流量相對變化大，靈敏度高，不易控制，而在大開度時(shí)，流量相對變化值小，調(diào)節(jié)緩慢。等百分比流量特性在小開度時(shí)，調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和，在大開度時(shí)，放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。拋物線流量特性介于線性及等百分比流量特性之間。快開流量特性在開度較小時(shí)就有較大的流量，隨開度的增加，流量很快就達(dá)到zui大，此后再增加開度，流量變化很小。
3 選型
3.1 凝結(jié)水高、低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥
凝結(jié)水低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥在機(jī)組啟動前維持除氧器水位，且能夠滿足機(jī)組40%負(fù)荷。當(dāng)凝結(jié)水低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥開度達(dá)到87.5%時(shí)，凝結(jié)水高負(fù)荷調(diào)節(jié)閥開啟，參與凝結(jié)水系統(tǒng)調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組50%負(fù)荷時(shí)，若凝結(jié)水高負(fù)荷調(diào)節(jié)閥開度小于10%，造成凝汽器熱井水位難以控制。停機(jī)過程中，要求高負(fù)荷調(diào)節(jié)閥嚴(yán)密。同時(shí)高負(fù)荷調(diào)節(jié)閥的通流能力還應(yīng)考慮到低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥故障、凝結(jié)水再循環(huán)故障及系統(tǒng)泄漏等問題。根據(jù)運(yùn)行方式，凝結(jié)水低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥流量特性應(yīng)為線性，凝結(jié)水高負(fù)荷調(diào)節(jié)閥流量特性應(yīng)為等百分比。
3.2 給水調(diào)節(jié)閥
運(yùn)行過程中，電泵給水調(diào)節(jié)閥在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)汽包正常水位，當(dāng)達(dá)到40%負(fù)荷切至汽泵運(yùn)行。但在高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，若汽泵跳閘，電泵啟動過程中應(yīng)能迅速上水，穩(wěn)定汽包水位及壓力，因此要求給水調(diào)節(jié)閥應(yīng)有良好的調(diào)節(jié)特性，應(yīng)采用線性調(diào)節(jié)特性（若使用等百分比特性，電泵啟動過程中，閥門開啟慢2～3s，致使汽包水位無法穩(wěn)定，運(yùn)行操作被迫手動調(diào)節(jié)，同時(shí)對液力偶合器的性能要求*）。給水調(diào)節(jié)閥的流量應(yīng)能滿足機(jī)組50%負(fù)荷時(shí)給水流量。
3.3 汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥
汽泵再循環(huán)流量設(shè)定點(diǎn)為汽泵額定流量的25%。當(dāng)汽泵流量在額定流量的25%～30%，汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開度在25%，在汽泵流量大于額定流量的25%時(shí)，汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。汽泵流量小于額定流量的25%時(shí)，汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度為25%～100%。在0～25%為快開，調(diào)節(jié)特性為線性，避免汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥在小開度調(diào)節(jié)，造成閥內(nèi)件沖刷。
3.4 加熱器調(diào)節(jié)閥
對于部分事故疏水調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)為快開流量特性，當(dāng)加熱器水位過高或正常疏水調(diào)節(jié)閥故障時(shí)，事故疏水調(diào)節(jié)閥全開，使加熱器無水位運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性差，汽水沖刷嚴(yán)重，內(nèi)部管系振動大。因此，建議事故疏水調(diào)節(jié)閥選用線性調(diào)節(jié)，當(dāng)加熱器泄漏時(shí)能夠迅速開啟滿足流量要求，并能根據(jù)事故疏水調(diào)節(jié)閥開度判斷泄漏量，當(dāng)正常疏水調(diào)節(jié)閥故障時(shí)，事故疏水調(diào)節(jié)閥可參與調(diào)節(jié)，保證加熱器正常疏水。通常事故疏水調(diào)節(jié)閥的通流能力是正常疏水調(diào)節(jié)閥的1.5～3倍。
3.5 軸封調(diào)節(jié)閥
機(jī)組在啟動及50%負(fù)荷狀態(tài)下，由輔助蒸汽供汽至軸封系統(tǒng)。軸封系統(tǒng)有供汽調(diào)節(jié)閥、壓力排泄閥及減溫水調(diào)節(jié)閥等。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于50%負(fù)荷時(shí)，軸封供汽調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，主汽門門桿漏汽量已經(jīng)能夠滿足軸封需求，依靠軸封壓力排泄閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，軸封系統(tǒng)進(jìn)行自密封運(yùn)行。因主機(jī)軸封系統(tǒng)影響主機(jī)的安全性，軸封壓力過大，易使?jié)櫥拖到y(tǒng)進(jìn)水，軸封壓力過小，造成機(jī)組真空低。為防止運(yùn)行中軸封壓力波動過大及閥門出現(xiàn)故障時(shí)造成不必要的停機(jī)，建議軸封調(diào)節(jié)閥流量特性選用等百分比，并增加手動操作功能。火電廠管路系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用見表1。
表1 各調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)應(yīng)用
4結(jié)語
根據(jù)運(yùn)行方式及系統(tǒng)原理，合理選擇調(diào)節(jié)閥流量特性，可以使調(diào)節(jié)閥有良好的調(diào)節(jié)性能，降低介質(zhì)能量損失，延長閥門壽命，減輕運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度，減小環(huán)境噪聲，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有角式平衡型截止閥設(shè)計(jì)說明
