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(xiàn)代工業(yè)自動化程度的不斷發(fā)展，蒸汽參數(shù)愈來愈高，如何滿足高參數(shù)蒸汽減壓已成為研究者的關(guān)注重點。減壓閥作為流體控制設(shè)備在石油、化工、電力、軍事等行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。減壓閥依據(jù)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(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥門的開度，改變其節(jié)流面積，從而實現(xiàn)對壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的控制，滿足用戶的不同需要。設(shè)計閥門時應(yīng)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(yīng)設(shè)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(gòu)件組成。

當(dāng)彈簧彎管受到介質(zhì)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(jīng)過杠桿、扇形齒輪、小齒輪的傳動，使指針偏轉(zhuǎn)一個角度，在刻度盤上指示出壓力高低。當(dāng)被測介質(zhì)壓力降低時，彈簧管要恢復(fù)原狀，指針退回到相應(yīng)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(shù)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(gòu)成的。它不但能隨時測量介質(zhì)壓力變化情況，而且還能將被測介質(zhì)保持在一定范圍內(nèi)，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(jī)構(gòu)，使被測介質(zhì)的壓力自動保持在上下限給定值的范圍內(nèi)。

　　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(zhuǎn)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(zhì)三種方式來改變電容量。在結(jié)構(gòu)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(shù)性能。電容式壓力傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗沖擊振動、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。

　　膜盒式壓力傳感器

被測量介質(zhì)的壓力從接頭進(jìn)入膜盒內(nèi)腔，膜盒自由端受壓而產(chǎn)生位移，通過連桿機(jī)構(gòu)帶動機(jī)芯齒輪旋轉(zhuǎn)，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(fēng)和氣體管道等設(shè)備上微小壓力測量，膜盒壓力表可以就地安裝并現(xiàn)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(xì)管和彈簧管的內(nèi)腔構(gòu)成密閉容易，其中充滿了工作物質(zhì)，當(dāng)溫包受熱后，內(nèi)部工作物質(zhì)由于溫度升高而壓力增大，此變化了的壓力經(jīng)過毛細(xì)管傳到彈簧管內(nèi)，這時候就使得彈簧管產(chǎn)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(zhuǎn)一定的角度，在標(biāo)度盤上指出被測介質(zhì)的溫度值。

壓力式溫度計的溫包內(nèi)的工作物質(zhì)可以使用液體、氣體或蒸汽。若選用氣體，通常選用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氮?dú)?。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(xiàn)溫度控制電路的自動通電或斷開。

　　應(yīng)變式壓力傳感器

電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)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(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU)顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

二、電站電動蒸汽減壓閥選型分析主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)：

 
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(shù)(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(biāo)：

2 電站電動蒸汽減壓閥選型分析結(jié)構(gòu)特性

2.1 電站電動蒸汽減壓閥選型分析低參數(shù)減壓閥

對于低參數(shù)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(jié)構(gòu)型式。低參數(shù)減壓閥由閥體、閥座、密封墊、導(dǎo)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(jī)構(gòu)和支架組成。閥體采用合金鋼鑄件，平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，由于采用鑄造式閥體，閥體內(nèi)部設(shè)計成從進(jìn)口到閥門出口的S形流道。介質(zhì)從閥門進(jìn)口流入，流經(jīng)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(jié)構(gòu)。

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(shù)為蒸汽工作壓力≥9.81MPa，蒸汽工作溫度≥540℃。高參數(shù)減壓閥結(jié)構(gòu)如圖2所示，閥門由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導(dǎo)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(jī)構(gòu)等組成。閥體采用合金鋼整體鍛件，呈平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，在閥體內(nèi)部形成從進(jìn)口到閥門出口的內(nèi)部通道。

為了實現(xiàn)多次可調(diào)減壓，結(jié)合蒸汽流動特性和減壓機(jī)理，對高參數(shù)減壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計。介質(zhì)從閥門進(jìn)口流入，流經(jīng)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(qiáng)行限制過高的介質(zhì)流速和動力，從而降低動能。閥門節(jié)流部分結(jié)構(gòu)與閥蓋自密封結(jié)構(gòu)相對獨(dú)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(jié)構(gòu)

高參數(shù)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(shè)計的組合式套筒在大開度時，流體經(jīng)過的套筒級數(shù)少，此時對應(yīng)壓差也小，隨著開度減小，流體經(jīng)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(jié)構(gòu)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(xiàn)減壓過程的平穩(wěn)可調(diào)。

閥門采用帶主副閥瓣結(jié)構(gòu)的組合式閥瓣結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)減壓閥關(guān)閉時的自緊式密封，同時減小了閥門啟閉時執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動主閥瓣的力。在減壓閥打開過程中，副閥瓣先開啟，介質(zhì)通過副閥瓣頂部的平衡孔進(jìn)入主閥瓣組合件的上腔內(nèi)，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(dāng)閥門關(guān)閉時，主閥瓣先行關(guān)閉，副閥瓣在閥瓣組合件上腔內(nèi)蒸汽的作用下向下壓緊，從而實現(xiàn)自緊式密封。另外與普通副閥瓣不同，采用了碟簧組合結(jié)構(gòu)的主副閥瓣組合結(jié)構(gòu)，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(yù)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(dá)±0.1%，與普通副閥瓣結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

在高溫高壓或更嚴(yán)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(jié)構(gòu)，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(diào)節(jié)類閥門來說卻是大問題。因此，設(shè)計了一種通過自緊密封墊圈與墊環(huán)實現(xiàn)中法蘭密封的結(jié)構(gòu)，該密封圈采用彈性金屬密封件。對新型中法蘭自緊密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)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(xiàn)了彈性變形。該密封結(jié)構(gòu)就是利用了微小彈性變形的位移量，產(chǎn)生寶貴的密封比壓，從而實現(xiàn)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(zhì)的、安穩(wěn)的低壓飽滿蒸汽，能夠更有效的確保出產(chǎn)制品的質(zhì)量。因而，出產(chǎn)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(yùn)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(xiàn)在越來越多的工廠，被要求運(yùn)用熱電廠會集供給的蒸汽，由于用汽單位數(shù)量很多，我們的出產(chǎn)時間或許都會集在白天，一到晚上很少廠運(yùn)用，因而晚上一般壓力都很高，達(dá)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(jīng)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(zhì)是，壓力和溫度是一一對應(yīng)的，在某些制程中，能夠經(jīng)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(jī)、壓延機(jī)上比較普遍，由于這些設(shè)備的表面溫度很難經(jīng)過溫度感應(yīng)器丈量。所以說壓力操控，也是換熱器溫度操控的基礎(chǔ)。
     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(yīng)下降了。
     ⒋蒸汽減壓閥的蒸汽壓力越低，越適合于設(shè)備運(yùn)用，能夠下降下流管道中的閥門、設(shè)備、管道及附件的壓力等級，低壓設(shè)備的收購成本比運(yùn)用高壓蒸汽的設(shè)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(yùn)用低壓蒸汽能夠減少鍋爐的蒸汽負(fù)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(shù)蒸汽鍋爐的設(shè)計壓力都相對較高，且不應(yīng)運(yùn)行在較低的壓力下，那樣會導(dǎo)致蒸汽“帶水”，干度下降。