改進型凝結水再循環調節閥的應用探究

周軍江蘇華電儀征熱電有限公司

改進型凝結水再循環調節閥的應用探究

周軍
江蘇華電儀征熱電有限公司

本文通過對發電廠凝結水再循環調節閥在機組運行過程中發生的噪音和振動原因進行分析，剖析其產生機理及常采用結構形式，提出一種改進型結構調節閥，有效解決了調節閥運行過程中存在的問題，可為優化和改進調節閥的調節特性提供借鑒。

凝結水再循環調節閥；噪音和振動；改進

一、引言

在發電廠機組運行過程中，其凝結水系統中再循環調節閥常出現強烈的汽蝕噪音和管道振動，最大噪音超過100dB，閥門本體振動振幅超過0.50mm，甚至造成執行機構元器件脫落導致閥門運行異常，給機組的安全運行造成嚴重影響，本文針對存在問題對凝結水再循環調節閥的結構進行改造并給出設計方案。

二、凝結水再循環調節閥運行分析

在汽輪機組啟動和低負荷運行期間，由于凝結水系統流量較少，需要用調節閥調節凝結水再循環流量，保證有一定流量凝結水經過凝結水泵和軸封加熱器，帶走凝結水泵機械功轉化的熱量，防止凝結水泵內發生汽化而引發泵水中斷故障，使軸封漏汽在軸封加熱器內正常凝結。機組正常運行時，凝結水流量不低于最小流量，凝結水不通過再循環管路，凝結水再循環調節閥處于全關狀態。由于凝結水泵在低流量工作時的出口壓力較高，而凝汽器工作處于負壓狀態，凝結水經過再循環調節閥從高壓到負壓，容易出現汽化閃蒸現象，引發凝結水再循環管道強烈振動，使凝結水再循環管路噪音和振動成為發電廠常見缺陷。

（一）原因分析

現場凝結水再循環調節閥的噪音主要來源于液體動力產生的噪聲，機械部分的振動也是由于液體動力產生噪聲的受激產生；通過現場測量閥門的振動分布狀況，主要集中在調節閥后的漸擴噴嘴位置，所產生噪音源也發生在漸擴噴嘴位置。由于調節閥前后壓差較大，流體經過調節閥后，節流部位面積急劇變化，流速升高，壓力下降，調節閥內的流體開始出現氣、液兩相流混合體，流體的減速和膨脹作用產生噪聲，且調節閥后的漸擴噴嘴位置由于流道面積的急劇變化，閥門出口的流體在高速射流狀態下引起流動速度不均勻，產生噪音。

（二）常用解決措施

解決調節閥后的噪音主要解決流體的流動狀態，主要是控制流體的壓降、限制閥內流速，使閥內壓力不低于飽和壓力。以下為一些常用處理方式：

1.優化系統。在調節閥后加裝節流孔優化和完善凝結水再循環系統，使流體的流動狀態盡量保持平穩，不產生強烈的射流狀態，調節閥后的壓力增加可使調節閥后的管路充盈流體，在流體經過調節閥后產生射流時，依靠水的緩沖作用使節流孔后水流平緩，降低調節閥后的噪音和振動。該方式簡單易行、成本低廉，可有效降低調節閥的汽蝕噪音和振動。在運用時要選擇合理的節流孔徑、節流孔后直管段及調節閥后出口端保持適當的水位高度[1]。

2.利用多級降壓。通常有兩種方式：其一是采用一級或多級閥籠。多級閥籠基于流體逐級降壓的原理，使流體經過多閥籠串聯再流過閥座密封區，把壓差分解，每一級都不超過臨界壓差，因此形成連續階梯狀分布的壓力降。改變籠罩進水孔眼形狀和布局可以實現不同程度的降壓效果。為了防止高壓差下的空化，提高閥芯閥座使用壽命，根據多級降壓的原理，使每級閥籠上分擔一部分壓差，以改善壓差對閥芯閥座的沖刷和空化現象。該結構價格便宜，但減壓效果和防汽蝕能力差，閥門泄漏大，使用壽命短。

其二是采用迷宮式閥籠[2]。迷宮式閥籠由多個同軸圓柱盤（層）疊合組成，多層、多孔結構，曲折的流路迫使流體連續不斷地改變流向，增大摩擦，形成高絮流，速度、壓力梯次遞減，消耗能量，降低了傳播聲路—節流通路聲功率，從而降低每個流路的噪音能量級。除降噪音外，還可以預防閃蒸和汽蝕的發生。迷宮式結構具有減壓、防汽蝕效果好，流量特性基本為近似直線，但大開度超過50%以后，流量響應時間長，價格昂貴和維護不方便。

三、改進型調節閥結構

通過以上分析，設計一種改進型調節閥結構，使凝結水再循環調節閥具有很好的減壓和防汽蝕效果，小開度小流量精確調節，大開度大流量快速響應，零泄漏，使用壽命長，維護方便。設計技術方案如下：

設計一個帶迷宮+多級小孔給合的節流下套筒，使調節閥在小開度小流量時使用多級迷宮減壓，大開度時多級小孔減壓，大流量快速響應；上套設置雙U型彈簧預緊密封環，即保證密封，又使閥芯固定導向，不產生振動；閥芯頭部增加曲線設計，大大提高了小流量的調節精度，配合下套筒的節流件設計，整機流量曲線為近似等百分比；閥芯密封面、整個曲面和閥座的密封面、內流道面整體都焊硬質合金，調節閥的泄漏等級為VI級；無螺紋式模塊化的內件設計，使更換易損件更加方便，且檢修周期長。

改進型調節閥與現有的普通凝結水再循環調節閥對比，有以下特點：

1.設計了一個帶迷宮+多級小孔給合式的節流下套筒；

2.設計了雙U型彈簧預緊密封環，雙密封，雙導向,現有技術的為閥芯上、下雙密封面或者單密封的結構；

3.閥芯增加了帶曲線的柱塞頭，進行小流量精確調節，現有技術的籠式調節閥均不帶柱塞式閥芯，采用籠套小孔進行調節流量；

4.密封面、閥座流道及閥芯曲線進行整體的堆焊。現有技術的再循環調節閥，都只對密封面進行部份堆焊。

目前，該改進型調節閥已經在多家火電廠凝結水系統中加以應用，取得了很好的運行效果。

四、結束語

在電廠熱力系統中，通過凝結水再循環調節閥流量來調節凝結水壓力在正常范圍，保證軸封加熱器所需要的最小流量和凝結水泵最小流量。凝結水再循環調節閥工作背壓低，流量調節范圍大（20～260t/h），極易產生汽蝕和閃蒸現象，造成閥體和管道振動，其工作性能是否穩定，直接影響機組的安全運行。本文所設計的調節閥在電廠的實際應用有效解決了上述存在的問題，打破國外進口調節閥價格昂貴的局面，具有極高性價比，可為進一步完善和優化調節閥的調節特性提供參考。

[1]黃妙莊.凝結水再循環調節閥的降噪音處理措施[J].廣東科技,2013（16）：61-61.

[2]劉奇洪.調節閥改型解決凝結水再循環管路振動的實踐[J].浙江電力,2010，29（5）：39-42.

周軍（1970-），男，江蘇省揚州市人，就職于江蘇華電儀征熱電有限公司，高級技師及高級工程師，碩士學位，從事電力基建和生產技術的管理和研究。