電站電動蒸汽減壓閥選型分析

1 電站電動蒸汽減壓閥選型分析概述

隨著現代工業(yè)自動化程度的不斷發(fā)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(yè)領域發(fā)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(lián)動等執(zhí)行機構調節(jié)閥門的開度，改變其節(jié)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。鍋爐上普遍使用的是彈簧管式壓力表，主要由彈簧彎管、連桿、扇形齒輪、小齒輪、中心軸、指針、度盤等構件組成。

當彈簧彎管受到介質壓力的作用時，它的截面有變成圓形的趨勢，迫使彈簧彎管逐漸伸直，從而使彈簧彎管的自由端向上翹起。壓力越高，向上翹起的幅度越大，這一動作經過杠桿、扇形齒輪、小齒輪的傳動，使指針偏轉一個角度，在刻度盤上指示出壓力高低。當被測介質壓力降低時，彈簧管要恢復原狀，指針退回到相應刻度處。彈簧管式壓力表的精度等級，是以允許誤差占壓力表量程得百分率來表示的，一般分為0.5、1、1.5、2、2.5、3、4七個等級(鍋爐上不用3級和4級)，數值越小，其精度越高。

電站電動蒸汽減壓閥選型分析

　　電接點式壓力儀表

在燃油(氣)鍋爐上還有一種使用較多的是電接點壓力表。電接點壓力表是在普通彈簧管壓力表上加裝一套高低限電接點裝置構成的。它不但能隨時測量介質壓力變化情況，而且還能將被測介質保持在一定范圍內，能自動發(fā)出報警信號。電接點壓力表也可帶繼電器及接觸器的電氣線路，獲得自動控制信號，通過控制機構，使被測介質的壓力自動保持在上下限給定值的范圍內。

　　電容式壓力傳感器

電容式壓力傳感器用彈性元件感受壓力,并把彈性元件的位移量轉換成電容量的變化,再輸出反映壓力變化的電信號。通常用改變間隙、截面積和電介質三種方式來改變電容量。在結構上有單端式和差動式兩種。其中差動式比單端式總電容量的變化大一倍。給出電容式壓力傳感器的工作原理和主要技術性能。電容式壓力傳感器具有靈敏度高、響應快、抗沖擊振動、結構簡單等優(yōu)點。

　　膜盒式壓力傳感器

被測量介質的壓力從接頭進入膜盒內腔，膜盒自由端受壓而產生位移，通過連桿機構帶動機芯齒輪旋轉，再有指針指示出被測壓力值在表盤上指示出來。用于鍋爐通風和氣體管道等設備上微小壓力測量，膜盒壓力表可以就地安裝并現場指示。

　　壓力式溫度計

壓力式溫度計是壓力敏感元件采用的是彈簧管，而溫包、毛細管和彈簧管的內腔構成密閉容易，其中充滿了工作物質，當溫包受熱后，內部工作物質由于溫度升高而壓力增大，此變化了的壓力經過毛細管傳到彈簧管內，這時候就使得彈簧管產生變形。然后呢，接著借助于彈簧管非固定端連接的傳動系統(tǒng)帶動指針偏轉一定的角度，在標度盤上指出被測介質的溫度值。

壓力式溫度計的溫包內的工作物質可以使用液體、氣體或蒸汽。若選用氣體，通常選用化學性質穩(wěn)定的氮氣。測溫范圍為一100—500°C。壓力式溫度計既可以用于溫度測量，也可以用于溫度控制，實現溫度控制電路的自動通電或斷開。

　　應變式壓力傳感器

電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。

這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D轉換和CPU)顯示或執(zhí)行機構。

二、電站電動蒸汽減壓閥選型分析主要技術參數和性能指標：

 
三、電站電動蒸汽減壓閥選型分析主要零件材料：
 

四、電站電動蒸汽減壓閥選型分析流量系數(Cv)：

五、電站電動蒸汽減壓閥選型分析外形尺寸(PN1.6-4.0)：

六、電站電動蒸汽減壓閥選型分析外形尺寸(PN6.4-16.0)：

七、電站電動蒸汽減壓閥選型分析電動執(zhí)行器選配及性能指標：

2 電站電動蒸汽減壓閥選型分析結構特性

2.1 電站電動蒸汽減壓閥選型分析低參數減壓閥

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(huán)、閥瓣組合件、套筒、閥蓋密封墊、套筒密封墊、閥蓋、閥桿、執(zhí)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(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。閥門節(jié)流部分與閥蓋采用法蘭式密封結構。

2.2 電站電動蒸汽減壓閥選型分析減壓閥

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(huán)、下定位環(huán)、下四開環(huán)、自密封閥蓋、自密封圈、墊環(huán)、上四開環(huán)、支撐板和執(zhí)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(yōu)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(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。節(jié)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(jié)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(jié)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 電站電動蒸汽減壓閥選型分析電站減壓閥節(jié)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(jié)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(jié)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(wěn)可調。

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(zhí)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(xù)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(qū)，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 電站電動蒸汽減壓閥選型分析電站減壓閥中腔密封結構

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(jié)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(huán)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(yōu)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。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。

高品質的、安穩(wěn)的低壓飽滿蒸汽，能夠更有效的確保出產制品的質量。因而，出產工藝上，配置蒸汽減壓閥對錯常有必要的。對于蒸汽減壓閥來說，也是要常用低壓蒸汽，接下來，我們也是要說明其中的原因和好處。

    電站電動蒸汽減壓閥選型分析 蒸汽減壓（運用低壓蒸汽）的原因和好處：
     ⒈有時候，減壓也是為了穩(wěn)壓?，F在越來越多的工廠，被要求運用熱電廠會集供給的蒸汽，由于用汽單位數量很多，我們的出產時間或許都會集在白天，一到晚上很少廠運用，因而晚上一般壓力都很高，達到峰值，這時必須減壓才能滿足工廠要求。即便白天，蒸汽減壓閥的蒸汽壓力降下來了，可是壓力也是很不安穩(wěn)，所以也需求經過減壓閥來使壓力安穩(wěn)下來。
     ⒉由于飽滿蒸汽的物理性質是，壓力和溫度是一一對應的，在某些制程中，能夠經過操控壓力來直接操控溫度，由于壓力操控比較簡單且能夠供給溫度操控。這一點在殺菌鍋、觸摸式干燥器、硫化機、壓延機上比較普遍，由于這些設備的表面溫度很難經過溫度感應器丈量。所以說壓力操控，也是換熱器溫度操控的基礎。
     ⒊壓力越低，冷凝水溫度也越低，疏水閥后冷凝水閃蒸比例下降，丟失的熱量也就相應下降了。
     ⒋蒸汽減壓閥的蒸汽壓力越低，越適合于設備運用，能夠下降下流管道中的閥門、設備、管道及附件的壓力等級，低壓設備的收購成本比運用高壓蒸汽的設備要低得多，壽命也更長。
     ⒌壓力越低，蒸汽的熱焓值越高，1.6MPa時熱焓值為1922.64kJ/kg，0.8MPa時熱焓值為2030.31kJ/kg，0.3MPa時熱焓值為2133.33kJ/kg。

     因而運用低壓蒸汽能夠減少鍋爐的蒸汽負荷，能夠節(jié)約能源（如附件一闡明）。為減小鍋爐的尺寸，大多數蒸汽鍋爐的設計壓力都相對較高，且不應運行在較低的壓力下，那樣會導致蒸汽“帶水”，干度下降。