锅炉给水旁路系统调节阀的改进方法与设计原则

                                  0 引言
                                 
                              对于一般调节阀，国内大多采用的是回转式结构的调节阀，极易产生汽蚀、振动、噪音、阀门的主要部件遭到严重破坏，致使锅炉不能正常运行。对于回转式调节阀在运行中由于高压差给电厂带来的运行问题，我公司对国内外的知名公司的调节阀技术进行了探讨和研究。新研制了采用国际上流行的小孔笼罩式结构，配以直行程电动执行器，阀体与一般直通单座阀相似，法办和套筒靠侧面导向，因此不平衡力小，稳定性好，不易震荡，主要特点是允许压差大，并有降低噪音的作用，维修方便，加工容易，通用性强，从根本上解决了漏流量大，寿命短及调节性能不好的问题。
                                 
                              对于调节阀来说，节流套是整个阀门的主要零件，它在执行机构的驱动下，使被控流体的流量得到相应的变化。这样，因用于各种不同用途而设计的的节流套流量特性，被阀门设计者设计成不同的型线，而适应不同系统的特性要求。但是，由于不同系统参数在其各自的工况运行中的变化，根据理论设计的阀门的固有流量特性是否能够满足其要求，达到系统运行的要求，这是每一个设计者在设计过程中首先考虑的问题。
                                  下面就给水系统上的阀门在设计思路和方法做一介绍，仅供参考。
                                  1 系统
                                 
                              该系统为100MW锅炉给水系统，主要是由主给水调节阀（DN175;PN20）;副给水调节阀（DN100;PN20）;给水旁路调节阀（DN50;PN20）组成。
                                 
                              阀门公称通径；DN50，mm;阀门公称压力；PN20，MPa;阀前压力；15，MPa;阀后压力；2，MPa;介质温度；215℃;阀门最大流量；50t/h（按最大负荷30%考虑）。
                                  2 设计原则与方法
                                 
                              DN50;PN20给水旁路调节阀阀前后压差在低负荷时最大达到13MPa，属于高压差调节阀，众所周知，高压差调节阀在运行时极易产生汽蚀，振动和噪音，使阀门在运行后几个小时遭到破坏。这主要是由于在节流过程中，根据液体的流动性质主要为通过阀门的压力梯度的变化，既；介质在节流部位稍后一点的缩口处，介质流速达到最大值，但在缩口处介质静压力则最小，当介质压力低于阀门入口温度下的饱和压力时，介质气化成气体，形成气泡，这就叫闪蒸。当在缩口的下流道由于流道面积加大，介质流动速度开始下降，若压力并未保持在饱和蒸汽压力以下，而是急剧上升，对闪蒸时形成的汽泡产生挤压，造成汽泡破裂，破裂时可产生高达每cm3几百公斤大的冲击力，严重损伤阀瓣和节流套表面，这就是汽蚀。根据试验证明，汽蚀是引起调节阀发生上述缺陷的主要根源之一。
                                 
                              若压力再进一步降低，则随着气体容积的增加，液体流量也增加，等到阀内流道全部被气泡堵塞时，即使再增加压差，流量也不再增加，我们称这一现象为阻塞流。
                                  （1）对不可压缩流体，发生阻塞流的条件是下式成立；
                                  
                                  式中；ΔP阀门出入口压差MPa
                                  FL———压力恢复系数
                                  对于直通阀
                                  FL在0.8～0.9之间
                                  对于蝶阀
                                  FL在0.5～0.68之间
                                  P1———阀门入口压力MPa
                                  P2———阀门出口压力MPa
                                  PV———阀门入口温度下的饱和压力MPa