3电站减压阀节流件结构高参数蒸汽参数愈来愈高

1绪论

3电厂减压阀节流件结构

高参数减压阀在使用过程中，大开度时压差小，随着开度降低，压差会愈来愈大。本文所设计的组合式套筒在大开度时，流体经过的套筒级数少，此刻对应压差也小，随着开度降低，流体经过的套筒逐渐增多，可以挺好地满足大开度压差小，小开度压差大的要求。

管件的组合式节流结构如图3所示，选用高精密度配合解决多级照耀的层面隔离，各个层面之间产生了不同折边的节流通道，可以减小流阻，有助于消耗动能。通过轴向阀瓣升降、径向多级折边流道，实现减压过程的平缓可调。

随着现代工业手动化程度的不断发展，蒸气参数愈来愈高，怎么满足高参数蒸气减压已成为研究者的关注重点。减压阀作为流体控制设备在石油、化工、电力、军事等行业领域发挥着不可取代的作用。减压阀根据控制单元反馈的讯号，通过电动、液动、气动、电-液联动等执行机构调节球阀的开度，改变其节流面积，以便实现对压力、温度、流量等工艺参数的控制，满足用户的不同还要。设计球阀时应考虑到，蒸气控制阀在使用过程中，大开度时压差小，随着开度的降低，压差愈来愈大；对于低温、高压载荷，中腔密封要求较高；套筒与阀瓣间隙应设计合理。

2结构特征

2.1低参数减压阀

对于低参数减压阀（通常指蒸气工作压力≤5.4MPa，工作气温≤510℃），其蒸气压力不高，减压升幅小，因此通常选用如图1所示的减压结构型式。低参数减压阀由阀门、阀座、密封垫、导向环、阀瓣组合件、套筒、阀盖密封垫、套筒密封垫、阀盖、阀杆、执行机构和托架组成。阀门选用合金刚坯料，平进平出结构，因为选用浇铸式阀门，壳体内部设计成从进口到管件出口的S形流道。介质从阀体进口流入，流经管件组合式套筒上的节流口，从阀瓣节流口流出。管件节流部份与阀盖选用法兰式密封结构。

1.阀门2.汽缸3.密封垫4.导向环5.阀瓣组合件6.套筒7.阀盖密封垫8.套筒密封垫9.阀盖10.衬套11.执行机构12.托架

图1低参数减压阀

2.2高参数减压阀

本文所指的高参数为蒸气工作压力≥9.81MPa，蒸气工作气温≥540℃。高参数减压阀结构如图2所示，球阀由阀门、阀座、阀瓣、套筒、导向环、下定位环、下四开环、自密封阀盖、自密封圈、垫环、上四开环、支撑板和执行机构等组成。阀门选用合金刚整体壳体，呈平进平出结构，在壳体内部产生从进口到管件出口的内部通道。

为了实现多次可调减压，结合蒸气流动特征和减压成因，对高参数减压结构进行了结构优化与改进设计。介质从阀体进口流入法兰减压阀，流经球阀组合式套筒上的节流口，从阀瓣节流口流出。节流减压过程主要运用流道的多次折边，将大量的动能耗损在节流套筒之间，私自限制偏低的介质流速和动力，以便增加动能。球阀节流部份结构与阀盖自密封结构相对独立互不干扰，确保了密封与行程互不影响。

1.阀门2.喷嘴3.阀瓣4.套筒5.导向环6.下定位环7.下四开环8.自密封阀盖9.自密封圈10.垫环11.上四开环12.支撑板13.执行机构

图2高参数减压阀

图3组合式节流结构

管件选用带主副阀瓣结构的组合式阀瓣结构，可以实现减压阀关掉时的自紧式密封，同时减少了蝶阀启闭时执行机构带动主阀瓣的力。在减压阀打开过程中法兰减压阀，副阀瓣先开启，介质通过副阀瓣上方的平衡孔步入主阀瓣组合件的上腔内，平衡了阀瓣组合件的蒸气压力，增加了主阀瓣后续开启所需的力。当管件关掉时，主阀瓣先行关掉，副阀瓣在阀瓣组合件上腔内蒸气的作用下向上压紧，进而实现自紧式密封。另外与普通副阀瓣不同，选用了碟簧组合结构的主副阀瓣组合结构，碟簧组合安装在副阀瓣和主阀瓣的后边部位，运用碟簧的预紧力清除了管件的空行程，又可以防止管件死区，球阀的控制精度可达±0.1%，与普通副阀瓣结构的阀体相比起码可减少30%的推力。

4电厂减压阀中腔密封结构

在低温高压或更严格的载荷下，中腔密封是研究的重点。一般截断类管件如阀门、截止阀，多选用耐低温的非金属材料或金属与非金属组合的自密切封件结构，但随着压力变化，阀盖位置也会有所改变。行程变化对于截断类管件来说，影响较小，但对于调节类管件来说却是大问题。为此，设计了一种通过自密切封螺栓与垫环实现中法兰密封的结构，该密封圈选用弹性金属密封件。对新型中法兰自密切封结构进行静力剖析，优化其结构规格，保证在低温下密封靠谱。通过大量密封件实验，选用挠度为23°的滑块制成自密切封件，在一定的轴向斥力下滑块出现了弹性变型，如图4、图5所示。该密封结构就是运用了微小弹性变型的位移量，形成宝贵的密封比压，进而实现密封。通过实验得出的自密切封圈的密封功耗如表1所示。

图4自密封结构

图5弹性金属密封件

表1自密切封圈密封功耗

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