给水泵最小流量阀选型探讨

On 五月 14th, 2015, posted in: 新闻中心 by 评论关闭

20150320-10
就电动给水泵最小流量阀而论,正常运行时,给水泵流量不允许低于160 m3/h。为了保证给水泵在给水流量小于160 m3/h时也能安全运行,设置了一套再循环系统,由最小流量阀控制。最小流量阀设计选型为FCU80-180/260型电动节流控制阀,由国内某公司研制。该锅炉给水泵最小流量阀的主要作用是:当给水泵流量小于一定值时,保证给水泵再循环及时打开,防止给水泵内部由于局部过热汽化产生汽蚀。投运以来,最小流量阀存在寿命短、漏流量大的问题。

1最小流量阀寿命短、漏流量大的原因

湛江电厂1号机组的这套最小流量控制装置由5部分组成,主要包括堵转力矩电机、齿轮减速箱、杠杆弹簧传动机构、节流控制阀和控制系统。该装置存在的主要问题是:最小流量阀及阀内件(图1)使用寿命太短,运行中漏流量太大。该阀在运行中,长期处于漏流状态,阀芯与阀座腐蚀很快,阀体经常外漏。把损坏的最小流量阀进行解体,发现阀体受到严重冲刷腐蚀,节流件在阀体内的密封面和定位面被冲坏,给水在节流件外短路,使节流件失去节流作用。
分析认为,造成最小流量阀寿命短、漏流量大的主要原因是:
a)最小流量阀的阀内节流组件由两部分组成,即三节合一的节流阀座和节流孔轴,两部分间由柔性石墨盘根连接和密封。由于当阀座上部密封面发生汽蚀损坏后,随着腐蚀加重,阀座将失去定位,阀座在阀内松动,造成连接密封盘根松动和泄漏,柔性石墨盘根在高压水的作用下,很快被给水冲掉,阀座等节流件失去固定,给水在节流件外短路,造成最小流量阀大量泄漏无法控制。同时阀体受到短路高压水的冲刷,阀体内表面被冲坏,由于阀体腔深尺寸小,无法焊补修复,随着时间的推移,阀体减薄,造成外漏流量大。
b)最小流量阀的工作介质为高压给水,阀体工作在大压差的节流环境下,工作条件恶劣,易汽蚀冲刷,对阀门部件的结构设计和材料要求较高。在设计上要同时兼顾处理极高压降、闪蒸,防止汽蚀,降低冲刷和嘈音等问题比较困难。
c)由于该阀是下进上出结构,阀芯和阀座的密封面位于节流的末端,处于最易产生汽蚀的部位,工作条件最差。该阀的阀座与阀芯采用刚性密封,由于阀芯靠盘根导向,自动对中能力较差。当阀杆受力不均发生轻微偏移,密封面局部研磨不好或阀座安装不同心,造成阀门在关闭状态下,密封面局部发生微漏。开始时因泄漏量较小,节流孔通流面积相对泄漏间隙大得多,节流孔基本无节流作用,整个节流压差几乎全部作用在密封面上,使得此处流体的流速很大。从流体力学中的伯努利方程得知,流体在节流的缩径处静压达到最低。当静压低于给水温度的饱和压力时,给水汽化,产生汽蚀,密封面受到破坏。因此,这种结构设计,不仅使阀座(密封面)受到高压水的冲刷,而且还受到汽蚀的破坏,使泄漏越来越大,阀座很快损坏。
综上所述,FCU最小流量阀在设计上有严重缺陷,而造成设置锅炉给水泵最小流量系统的设计意图很难实现。

2DRAG再循环阀

国外有一种新型的再循环阀,由CCI制造,称为“DRAG锅炉给水泵再循环阀”。笔者在此作一介绍。
2.1 控制介质流速的设计
2.1.1 迷宫盘片层叠式设计
该阀为迷宫盘片层叠式阀门,具有特殊、复杂结构的盘片,阀体结构见图2。它利用多个盘片上的少通道、多级90度拐弯进行续步降压,每一个盘片通道都固定在阀芯内,无论阀门开度多少,高压给水通过每个通道都是限制在30 m/s以下。
2.1.2 阀塞与阀芯间隙的流量速度控制
a)迷宫盘片交替式层叠,下层盘片出口给水把上层向下流动介质速度相互降低,见图3。
b)每一盘片内圆周出口处都有堰,使四周压力平均,下层盘片出口给水不会把介质直接冲击在阀座上,如图3、图4。
c)为了避免在低流量(低阀门开度)时产生线切割现象,损坏阀座及阀塞,执行器装备一套快关控制装置,当开度低于10%时马上把阀门迅速关紧。
2.2 加压阀座设计
a)在关阀时,阀塞上的压力平衡通道给堵塞,而阀盖有小通道让阀前压力贯通阀塞上腔,大大增加金属阀塞在阀座上的力量,再加上原来的执行器力量,便把阀门关得很严密。
b)当阀杆往上升,打开阀塞上的平衡通道,它便变成平衡式,根据信号要求调节阀门开度。
c)阀座及阀塞接合面之间有3°表面角度差,关闭时,二者为线接触,把阀门关得更加严密,见图5。

3 结束语

通过分析比较,笔者认为在锅炉给水泵最小流量阀的选型上,如选用迷宫盘片层叠式阀门,能克服FCU型最小流量阀的不足,真正很好地实现锅炉给水泵最小流量系统的设计意图。