第五代減溫減壓裝置的研究

1、,標(biāo)準分享網(wǎng) www.bzfxw.com,第五代減溫減壓裝置的研究杭州華惠閥門有限公司陳立龍 陳衛(wèi)平 劉儒亞 陳榮斌 張明 虞聞斌摘要 針對傳統(tǒng)減溫減壓裝置中的減溫減壓閥只能實現(xiàn)一次可調(diào)減壓，減溫調(diào)節(jié)僅通過給水減溫調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)一次調(diào)節(jié)存在的問題，分析了減溫減壓裝置的工作原理，提出了新的設(shè)計思路、技術(shù)措施，設(shè)計了滿足大變工況條件下的第五代減溫減壓裝置，很好地解決了減溫和減壓難題。關(guān)鍵詞：第五代減溫減壓裝置 工作原

2、理 設(shè)計計算,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,1、前言 減溫減壓裝置廣泛用于電力、石化、冶金、機械、輕紡、造紙、供熱和制冷等工業(yè)領(lǐng)域。在這些工業(yè)領(lǐng)域都是以蒸汽、熱水作為動力能源，但各行各業(yè)由于制造工藝的需要其參數(shù)往往與鍋爐蒸汽參數(shù)或汽輪機抽汽參數(shù)不匹配。減溫減壓裝置可對電站或工業(yè)鍋爐以及熱電廠等處輸送來的蒸汽進行減溫和減壓，使蒸汽溫度和壓力達到生產(chǎn)工藝所需的要

3、求。 隨著現(xiàn)代電站機組的迅速發(fā)展，大流量高參數(shù)機組大量使用，各種大變工況條件隨處發(fā)生，尤其是流量變化范圍大，減溫和減壓幅度變化大，傳統(tǒng)減溫減壓已不能滿足現(xiàn)代機組變工況的需要。,,,減溫減壓閥是減溫減壓裝置中的關(guān)鍵部件，減溫減壓閥的性能直接影響整個減溫減壓裝置的性能。 國內(nèi)現(xiàn)役減溫減壓閥基本上是雙座平衡式結(jié)構(gòu)的第三代減溫減壓閥和單座套筒式結(jié)構(gòu)的第四代減溫減壓閥，第三代減溫減壓閥是雙座結(jié)構(gòu)，不易密封，泄漏量大，第三代減溫

4、減壓閥的減溫是在閥瓣上開小孔，減溫水的噴嘴流通面積不變，當(dāng)流量變化較大時，減溫水的霧化效果不能達到使用要求。 第四代減溫減壓閥為單座套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用霧化噴嘴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)腔容積較大，并且采用雙球結(jié)構(gòu)，進出口不在同一水平線上，體型偏大、成本較高。第三代和第四代減溫減壓裝置都是單調(diào)節(jié)式，不能滿足復(fù)雜工藝參數(shù)的使用要求。 所謂“第一代”就是減溫與減壓分體式，噴水減溫閥門采用給水分配閥（有回水），噴嘴采用固定式（流

5、通面積不變），執(zhí)行機構(gòu)采用角行程形式。 所謂“第二代”就是減溫與減壓合體式（減溫減壓在同一閥內(nèi)完成），噴水減溫閥門采用給水分配閥（有回水），噴嘴采用固定式（流通面積不變），執(zhí)行機構(gòu)采用角行程形式。,,,2、工作原理 2.1減溫 減溫的基本原理是將減溫水直接噴入過熱蒸汽，經(jīng)噴嘴霧化的減溫水從蒸汽中吸收熱量、升溫、汽化與蒸汽混合，從而達到降低蒸汽溫度的作用。為了提高蒸汽品質(zhì)，一般減溫后的蒸汽溫度應(yīng)控制在高于飽

6、和蒸汽溫度5℃以上。 2.2減壓 減壓的工作原理是蒸汽通過減溫減壓閥（減壓閥）或節(jié)流孔板（節(jié)流罩），流通面積減少，使蒸汽動能增加造成壓力損失，蒸汽的壓力能隨之減少而達到減壓的目的。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3、結(jié)構(gòu)特點和控制措施3.1 裝置的結(jié)構(gòu)特點 第五代減溫減壓裝置由第五代減溫減壓閥及節(jié)流孔板組成的減壓系統(tǒng)；給水調(diào)節(jié)閥與節(jié)流閥、止

7、回閥等組成的給水系統(tǒng)；安全閥與蒸汽管道等組成的安全保護系統(tǒng)等三部分組成，并由熱力控制裝置進行自動控制。見圖1第五代減溫減壓裝置系統(tǒng)圖。 蒸汽的減壓過程是由減溫減壓閥和節(jié)流孔板來實現(xiàn)；蒸汽的減溫過程是將減溫水由噴嘴噴入閥腔內(nèi)和蒸汽在閥內(nèi)直接混合來實現(xiàn)。安全保護系統(tǒng)的作用是當(dāng)蒸汽管道內(nèi)的壓力超出允許值時，將蒸汽排向安全地點，使管道內(nèi)蒸汽壓力保持在允許值內(nèi)，以保證減溫減壓裝置及用汽設(shè)備的安全運行。減溫減壓閥的壓力調(diào)節(jié)是通過壓力變送器和

8、調(diào)節(jié)器，再由電動（氣動）執(zhí)行機,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,構(gòu)操縱，帶動與減溫減壓閥閥瓣相連的閥桿，使閥瓣在套筒內(nèi)上下運動，以改變介質(zhì)流通面積來達到節(jié)流減壓的目的；減溫減壓閥的溫度調(diào)節(jié)是減溫水經(jīng)調(diào)節(jié)閥粗調(diào)后由噴嘴（閥瓣上噴嘴孔的相對流通面積與減壓實現(xiàn)同步可調(diào)）噴入閥腔內(nèi)，與高速蒸汽混合霧化，使蒸汽溫度降到工藝要求。 第五代減溫減壓閥閥體采用球形，上下腔均為半

9、球形流線型結(jié)構(gòu)，有利于流體的無阻塞流動。減壓通過閥座及套筒實現(xiàn)多級減壓。在執(zhí)行機構(gòu)的推動下，改變閥瓣與閥座之間的流道面積，從而達到第一次可調(diào)節(jié)減壓，以及調(diào)節(jié)減溫的目的。同時改變套筒與閥瓣之間的流通面積，實現(xiàn)同步的第二次減壓。如圖2，閥桿（件號5）上下移動，帶動閥瓣（件號8）上下移動，從而改變閥瓣與閥座（件號7）之間的流通面積，同時改變套筒（件號6）的流通面積，實現(xiàn)兩級減壓同步調(diào)節(jié)。通過閥瓣上下移動，同時改變噴嘴活塞與閥瓣上噴嘴孔的相對流

10、通面積，從而改變減溫水的流通面積，達到減溫可調(diào)的目的。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,1、第五代減溫減壓閥 2、蒸汽管道 3、主安全閥 4、沖量安全閥 5、壓力表 6、溫度計 7、截止閥 8、節(jié)流閥 9、給水調(diào)節(jié)閥 10、止回閥圖1 ：第五代減溫減壓裝置,,http：/

11、/www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,1、執(zhí)行機構(gòu) 2、散熱架 3、閥蓋 4、閥桿填料 5、閥桿 6、套筒 7、閥座 8、閥體 9、噴嘴活塞 10、閥瓣填料 11、閥瓣 12、下閥蓋 圖2： 第五代減溫減壓閥,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有

12、限公司（杭州閥門廠）,,3.2 裝置的儀表監(jiān)控系統(tǒng) 第五代減溫減壓裝置還設(shè)有儀表監(jiān)控系統(tǒng)。儀表與監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是對減溫減壓裝置的壓力、溫度、流量等熱工參數(shù)進行監(jiān)測、顯示、報警、控制，確保裝置安全、可靠、穩(wěn)定運行，主要由監(jiān)控微機、現(xiàn)場監(jiān)控柜、一次儀表、監(jiān)測傳感器、流量計及控制執(zhí)行機構(gòu)等部件組成，實現(xiàn)可以在現(xiàn)場監(jiān)控柜自動或者手動調(diào)節(jié)設(shè)備運行，在集控室監(jiān)視設(shè)備運行情況。3.2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 監(jiān)控系統(tǒng)原理圖如圖3所示

13、，監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)二級監(jiān)控,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,圖3 監(jiān)控系統(tǒng)原理圖 每套現(xiàn)場監(jiān)控柜通過兩個以太網(wǎng)口連接到動力監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)，將相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到集控室相關(guān)微機。,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3.2.2 監(jiān)測功能 減溫減壓裝置監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)工藝流程與自動調(diào)節(jié)、控制要求

14、來實施，主要監(jiān)測、報警、指示參數(shù)包括： 一次蒸汽入口壓力指示、壓力高報警； 二次蒸汽出口壓力指示、壓力高低報警； 減溫水入口壓力指示、壓力低報警； 新蒸汽壓力指示、高報警； 一次蒸汽入口溫度指示、溫度高報警； 二次蒸汽出口溫度指示、溫度高低報警； 減溫水入口溫度指示； 二次蒸汽出口流量指示； 上述參數(shù)在現(xiàn)場監(jiān)控柜內(nèi)采集顯示和報警，同時可以將數(shù)據(jù)傳送到集控室。

15、 監(jiān)測系統(tǒng)具有傳感器故障和通訊故障自檢功能，其常溫下監(jiān)測精度不大于1.0%。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3.2.3 控制功能 監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)裝置中入口（新）蒸汽壓力、出口（二次）蒸汽的壓力和溫度，自動調(diào)節(jié)熱源蒸汽和減溫水的流量，保證減溫減壓裝置工作的穩(wěn)定和安全。具體包括以下控制：3.2.3.1 二次蒸汽出口壓力控制 當(dāng)二次蒸汽出口壓力偏離設(shè)定參數(shù)

16、時，自動控制系統(tǒng)將通過調(diào)節(jié)減溫減壓閥的開度（即調(diào)節(jié)蒸汽流通面積），確保二次蒸汽的出口壓力控制在標(biāo)準范圍內(nèi)。 具體措施：根據(jù)二次蒸汽壓力信號，調(diào)節(jié)減溫減壓閥開度，從而確保穩(wěn)定二次蒸汽出口壓力。圖4是二次蒸汽出口壓力控制系統(tǒng)方框圖。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,圖4 二次蒸汽出口壓力控制系統(tǒng)方框圖3.2.3.2 二次蒸汽出口溫度控制 當(dāng)二次蒸汽出口溫

17、度偏離設(shè)定參數(shù)時，自動控制系統(tǒng)將通過調(diào)整減溫水流量對二次蒸汽出口溫度進行調(diào)節(jié)，確保二次蒸汽的出口溫度控制在標(biāo)準范圍內(nèi)。,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,具體措施：根據(jù)二次蒸汽出口溫度信號，調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥開度，從而穩(wěn)定二次蒸汽出口溫度。圖5是二次蒸汽出口溫度控制系統(tǒng)方框圖。圖5 二次蒸汽出口溫度控制系統(tǒng)方框圖,,,http：//www.hangzh

18、ou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3.2.4安全保護 減溫減壓裝置監(jiān)控系統(tǒng)的另一個重要任務(wù)是對裝置進行自動保護，自動保護包括安全保護和自動連鎖。對于自動化裝置，為達到其安全、可靠的運行和無人管理的目的，在正常運行過程中產(chǎn)生異常情況，要求相應(yīng)的元件能監(jiān)測到故障產(chǎn)生的原因，并自動停止裝置的運行和發(fā)出聲光報警，這就是安全保護的目的。減溫減壓裝置的安全保護包括二次蒸汽壓力過高、溫度過高自動保護。自動

19、連鎖包括啟動、停機等功能的連鎖。4、裝置熱力計算 根據(jù)下列減溫減壓熱力系統(tǒng)簡圖流程，以物質(zhì)平衡和絕熱等焓計算為原則進行各工況及負荷的熱力計算。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,圖6 減溫減壓熱力系統(tǒng)簡圖 熱力計算的主要目的是確定進入減溫減壓裝置的一次蒸汽流量和減溫水量。根據(jù)上述熱力系統(tǒng)簡圖，列出其物質(zhì)平衡式和熱平衡式如下：

20、 (1) (2),,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,聯(lián)立（1）和（2）兩式可求得減溫水量和蒸汽流量： (3)

21、 (4)DPS———減溫水耗量，kg/h;DZP——一次蒸汽耗量， kg/h;DjWY———二次蒸汽產(chǎn)量， kg/h ；φ——減溫水中未蒸發(fā)部分所占份額，一般按霧化率選取0.85～1.0；h0——一次蒸汽焓， kJ/kg；hjWY——二次蒸汽焓，kJ/kg；hps——減溫水焓，kJ/kg；h′jWY——減溫減壓后的飽和水焓，kJ/kg。 根據(jù)上述計算式，按二次蒸汽的產(chǎn)汽量，對熱源蒸汽工況進行計算，

22、可,,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,計算出一次蒸汽消耗量、減溫水消耗量與二次蒸汽中的含水量，同時按設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸，得到一次蒸汽流速、新蒸汽流速、二次蒸汽減壓閥出口管道流速、二次蒸汽出口流速和減溫水管道流速等參數(shù)。5、減壓的壓力分配原則 考慮到蒸汽在喉部的高速沖刷和噪聲，減溫減壓閥壓降不宜選取過大，一次可調(diào)減壓按0.546～0.6選取，二次可調(diào)減壓按0

23、.546～0.8選取。節(jié)流孔板（孔罩）壓力降按0.5～0.9選取，第一級可選小些，后面幾級可選大些。6、結(jié)束語 通過對傳統(tǒng)減溫減壓裝置（一次可調(diào)減壓和一次可調(diào)減溫）的分析比較，第五代減溫減壓裝置結(jié)構(gòu)合理緊湊，在大變工況等極端條件下具有優(yōu)良,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,的調(diào)節(jié)性能。流量調(diào)節(jié)比可達1：20以上，減溫和減壓幅度也有很大提高，減低噪聲方面也有