疏水擴容器減溫水調節閥減振優化改造

朱君

摘?要：針對某電廠600MW汽輪機組所用的疏水擴容器減溫水調節閥振動大的問題進行分析和結構改進優化，以達到減振的目的。通過分析發現，原有的調節閥是單座調節閥，閥塞的上部和下部存在較大的壓力差，使得閥塞造成很大的振動，并帶動整個閥體劇烈振動，多次將調節閥前后的管道振裂。因此，本文通過在閥塞上開設平衡孔，減小閥塞上下部壓差，同時在閥塞外部加裝套筒，增大閥塞導向接觸面積，從而降低了閥塞和整個閥體的振動，減振效果明顯。

關鍵詞：調節閥;振動;結構優化;振動烈度

中圖分類號：TH113;O242

本文針對某電廠600MW汽輪機組所用的疏水擴容器減溫水調節閥振動很大的問題進行分析和結構改進優化，以達到減振的目的。疏水擴容器的作用是將汽輪機熱力系統中的疏水收集起來，進行降壓擴容，疏水被減溫水冷凝后進入凝汽器。而減溫水經過調節閥給疏水進行噴灑減溫，通過改變調節閥的開度調整減溫水的噴灑量。

1 調節閥振動問題分析

本文所分析的疏水擴容器減溫水調節閥在汽輪機組開機時，需要通過改變調節閥的開度，調整減溫水的噴灑量來對疏水進行降溫。但是在調節閥運行過程中，調節閥會發生劇烈振動，特別是調節閥不全開的時候，振動越發劇烈，多次將與閥門連接的管道振裂。為解決這一問題，檢修人員將調節閥前后管道和旁路管道都使用支架進行了固定。但是這樣會使得調節閥自身開始劇烈振動，且固定管道的支架經常損壞，需要頻繁更換。

通過分析發現，調節閥的入口接的是凝結水泵出口減溫水母管，其壓力為2.3～3.5MPa，而調節閥出口壓力和疏水擴容器內的壓力相當，約為6.1kPa，調節閥進出口存在很大的壓力差，結合圖1調節閥結構圖可知：調節閥進出口的大壓差造成調節閥的閥塞上部與下部存在很大的不平衡力。這種不平衡力使得閥塞出現反復的上下振動，同時此類閥門的閥塞導向接觸面積比較小，當閥塞上下振動的過程中，還會發生圓周方向的小位移擺動，這兩種振動的疊加最終造成調節閥發生劇烈振動，甚至導致管道和支架振壞的情況發生。

2 調節閥結構優化改進

通過上述分析可知，調節閥的劇烈振動時由于閥塞的上部和下部存在很大的不平衡力，且閥塞的導向接觸面積較小所造成的。為此，本文將對調節閥內部結構作出改進。

首先，為降低閥塞上部和下部的不平衡力，在閥塞上沿軸向開設若干個平衡孔，使閥塞上部和下部的流體通過平衡孔連通，從而大大降低兩者之間的壓力差，減小不平衡力。考慮到平衡孔的數量不能開的太小和太少，否則會影響減小不平衡力的效果;同時為了保證閥塞的強度和使用壽命，平衡孔的數量也不能太多和太大。通過查閱閥門手冊，確定平衡孔的數量為6個，平衡孔的直徑為八分之一閥塞直徑，改進后的閥塞如圖2所示。

其次，調節閥的閥塞導向接觸面積較小也是造成閥門劇烈振動的原因之一，本文采用在閥塞外部加裝套筒的方式來增大閥塞的導向接觸面積，此時減溫水需流經套筒之后才能流向出口，所以套筒四周需開設導流孔，且保證改造前后閥門的總通流面積保持不變。

調節閥原通流直徑D=75mm，因此，調節閥的通流面積為：

S原=πD?24=π×75?24=4417.86mm?2

本文選擇在套筒上開設直徑分別為24mm與19mm的孔各6個，通過計算可知：

S改=6×πd?124+πd?224=6×π×24?24+π×19?24=4416.51mm2

δ=S原?S?改S原×100%=4417.86?4416.514417.86×100%≈0.03%

結構更改之后，調節閥的通流面積跟原來相比，誤差在003%之內，符合閥門設計要求，不會影響閥門的正常使用。套筒的結構如圖3所示。

調節閥改造完成后，將其重新安裝，在汽輪機組開機時投入使用，改變調節閥在不同開度下運行，均無明顯振動現象，經測定結構改進后的調節閥在25%、50%、75%和100%的開度下，振動烈度值分別為1.58mm/s、1.52mm/s、1.46mm/s和137mm/s，均在合理的振動范圍內，減振效果明顯。

3 結論

本文通過對某電廠600MW汽輪機組所用的疏水擴容器減溫水調節閥振動大的問題進行分析和結構改進，得出以下結論：

（1）調節閥劇烈振動的原因是調節閥進出口的大壓差導致調節閥的閥塞上部和下部存在很大的不平衡力和閥塞導向接觸面積較小，造成調節閥發生劇烈振動。

（2）通過采取在閥塞上開設平衡孔、在閥塞外部加裝套筒以增大導向位移的方法對調節閥進行結構改進后，調節閥在不同開度下運行均無明顯振動，振動烈度值均在合理的振動范圍內，減振效果明顯。

參考文獻：

[1]張漢林，張清雙，胡遠銀.閥門手冊——使用與維修[M].北京：化學工業出版社，2018：129?134.

[2]黃先平.氣動調節閥常見故障原因及處理分析[J].科技創新與應用，2016，3：109.

[3]謝玉東，王勇，劉延俊.調節閥技術研究綜述[J].化工自動化及儀表，2012，39：1111?1114.