抗沖蝕調節(jié)閥流量特性分析

抗沖蝕調節(jié)閥流量特性分析與測試
 調節(jié)閥又稱為控制閥，是控制系統(tǒng)的重要組成部分。根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號改變汽輪機蒸汽調節(jié)閥開度以及汽輪機的進汽量，從而實現(xiàn)汽輪機功率的調整。為滿足汽輪機調節(jié)特性要求，閥門通流面積與開度之間應保持一定的變化規(guī)律。
    汽輪機調節(jié)閥長期處于高溫、高壓狀態(tài)，工作條件十分惡劣，特別在低負荷工況下調節(jié)閥承受的壓差巨大，極易造成閥門零部件的沖蝕。為改善調節(jié)閥工作狀態(tài)，減小汽流帶來的沖擊，通常可采用多級降壓式的結構，如多層套筒式、多級閥芯式等，以提高調節(jié)閥的抗沖蝕性能，延長設備的使用壽命。
    1 抗沖蝕調節(jié)閥的結構與工作原理
    某汽輪機采用節(jié)流調節(jié)方式，蒸汽調節(jié)閥為套筒式結構，由于長期處于低負荷工況運行，滑閥沖蝕現(xiàn)象較為嚴重。
    根據(jù)汽輪機使用要求，蒸汽調節(jié)閥應能夠實現(xiàn)：
    （1）在高壓差、小流量工況時具有良好的抗沖蝕性能。
    （2）在大流量工況下具有較小的壓降，減小汽輪機進汽壓力損失。
    （3）調節(jié)閥流量特性曲線光滑連續(xù)，滿足機組調節(jié)需求。
    為使蒸汽調節(jié)閥滿足上述功能要求，對其采用了分段設計，結構見圖1。

圖1 改進的蒸汽調節(jié)閥結構示意圖
    調節(jié)閥采用套筒式結構，蒸汽由閥體底部進入，經調節(jié)閥節(jié)流后由側面流出。調節(jié)機構由鼠籠和套筒組成：鼠籠結構用于閥門小開度時（30%流量以下）高壓差工況的調節(jié)；套筒采用一定型線的窗口，用于大流量工況（30%流量以上）的調節(jié)。
    鼠籠結構采用小孔多級節(jié)流形式，共分為五級，各級小孔的直徑和數(shù)量均有不同，通流面積從*級至zui后一級逐漸增大。 高壓蒸汽從閥體進入鼠籠后，由內圈向外圈逐級膨脹，zui后流出調節(jié)閥；*級鼠籠小孔布置于滑閥底部，當調節(jié)閥開啟時，可使*級與第二級鼠籠通流面積同時變化；為滿足汽輪機調節(jié)需求，*級鼠籠小孔分多排布置，數(shù)量由上至下逐漸增多，使調節(jié)閥通流面積與開度呈等百分比變化。
    2 調節(jié)閥流量特性計算
    2.1 調節(jié)閥流量特性的計算
    蒸汽調節(jié)閥流量特性計算參數(shù)主要包括：
    （1）不同開度下套筒及鼠籠結構總通流面積：
        （1）
    （2）調節(jié)閥流量公式：
        （2）
    式中：p0為調節(jié)閥閥前壓力；υ0為調節(jié)閥閥前蒸汽質量體積；Φ為閥門流量系數(shù)βυ為彭臺門系數(shù)。
    （3）彭臺門系數(shù)公式：
        （3）
    式中：ε為調節(jié)閥前后蒸汽壓比；εc為蒸汽的臨界壓比。