T968Y多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥
產(chǎn) 品 說(shuō) 明
T968Y多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥近年來(lái)在火力發(fā)電廠(chǎng)、石油化工等工業(yè)部門(mén),流體壓力向更高的壓降方向發(fā)展,許多場(chǎng)合需要高壓降調(diào)節(jié)閥。常規(guī)調(diào)節(jié)閥滿(mǎn)足不了這方面的要求,因?yàn)楦咚倭黧w通過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流面,使閥內(nèi)件迅速?zèng)_蝕,從而造成調(diào)節(jié)閥失效。雖然閥內(nèi)組件采用抗沖蝕鈷基硬質(zhì)合金,減輕了沖蝕,但是使用效果仍然不能令人滿(mǎn)意。如采用17-4PH、455、610FM、硬化鉻不銹鋼等材料,盡管它們?cè)谀蜎_刷、耐高溫方面具有較好的性能,但是仍不能解決閥內(nèi)組件的沖蝕問(wèn)題。
流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥,壓力降低到飽和蒸汽壓力以下,形成很多微小氣泡(稱(chēng)為閃蒸),接著壓力回升并高于此飽和蒸汽壓力時(shí),液體中的微小氣泡破裂(此過(guò)程稱(chēng)為空化),所有的能量集中在破裂點(diǎn)上,產(chǎn)生*的沖擊力,造成對(duì)調(diào)節(jié)閥的氣蝕,其結(jié)果造成調(diào)節(jié)閥報(bào)廢。在工作實(shí)踐中,管道設(shè)計(jì)師*知道空化的破壞作用,并且千方百計(jì)避免空化發(fā)生。但是實(shí)際系統(tǒng)或系統(tǒng)設(shè)備的變化會(huì)改變系統(tǒng)的壓力條件,而使液體發(fā)生空化,其中破壞zui嚴(yán)重的當(dāng)屬調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品。
如前所述,材料的選擇不能解決空化問(wèn)題,還得直接從調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)解決,這是顯而易見(jiàn)的。開(kāi)發(fā)一種新穎調(diào)節(jié)閥來(lái)滿(mǎn)足這些工況條件似乎是困難的,例如,消除高壓降調(diào)節(jié)閥的噪音本身是一項(xiàng)艱巨工作,不過(guò),下面介紹的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu),使用效果令人鼓舞,它是解決空化問(wèn)題的有效方法。
2 降壓調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)原理
實(shí)踐證明,不銹鋼經(jīng)受120m/s高速流體的沖刷,不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損,用壓力公式表示為:
h=v2/2g=1202/2×9.8=734.7m≈7.1MPa(水)
式中 h--水柱高度(m或MPa)
v--流體速度(m/s)
g--是重力加速度(9.8m/s2)
也就是說(shuō),壓力降等于7MPa左右。所以高壓流體的壓力必須逐級(jí)降低,每級(jí)限制在7MPa以?xún)?nèi)。圖1(a)和圖1(b)是兩種調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu),在調(diào)節(jié)閥壓降一定時(shí),每級(jí)限制的壓力降與級(jí)數(shù)成比例關(guān)系。
應(yīng)該指出,這兩種調(diào)節(jié)閥控制流體流動(dòng)的節(jié)流口與閥座表面是*分開(kāi)的,所以連續(xù)節(jié)流對(duì)零件的沖蝕不影響閥座的密封性。
在圖1(a)的調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體通過(guò)一級(jí)節(jié)流后,改變90°角度向下流動(dòng),而在圖1(b)的調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體通過(guò)一級(jí)節(jié)流后,改變60°角度向下流動(dòng)閥內(nèi)組件流出的液體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),水的密度增加,通過(guò)離心作用,迫使水沖擊管壁。重量較輕的氣泡仍保持在流體的中心,它們的破裂對(duì)管壁不造成破壞。在流體流動(dòng)過(guò)程中,流體以紊流的形式消耗高速流體的能量,防止空化產(chǎn)生。
為了保證流通能力、流量特性,本設(shè)計(jì)改變閥芯開(kāi)口槽在節(jié)流套筒中的位置并改變流體的流通面積,以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。流體流通面積的設(shè)計(jì)具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是把流體破壞性的邊界速度維持在zui小程度;二是設(shè)有一個(gè)zui大的間隙通道,讓液體中的固體顆粒通過(guò)節(jié)流區(qū)域,把磨損減少到zui小程度。
高速流動(dòng)總是伴隨著巨大的噪音,流速低于120m/s,沒(méi)有噪音。所以設(shè)計(jì)上使液體通過(guò)調(diào)節(jié)閥的速度不超過(guò)120m/s,或者把壓降限制在7MPa以下,噪音不會(huì)很大。
3 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)
液體從閥芯上部流入閥內(nèi),分成2股或3股向下流動(dòng),方向改變90°或60°后逐級(jí)向下流動(dòng),并且流動(dòng)方向每經(jīng)過(guò)一級(jí)而改變一次。當(dāng)流體離開(kāi)出口時(shí),除了有向前運(yùn)動(dòng)的速度之外,還有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度。
節(jié)流級(jí)數(shù)的多少取決于閥上的總壓降。安全系數(shù)選擇大一點(diǎn)的話(huà),每個(gè)節(jié)流級(jí)的壓降不超過(guò)5MPa。甚至為了使閥芯的扭距達(dá)到平衡,也要多加幾個(gè)節(jié)流級(jí)。閥座密封面呈角型以提高密封性,閥芯與節(jié)流襯套之間間隙要保持zui小,這樣閥芯稍微打開(kāi),保證閥座密封面到節(jié)流級(jí)的壓降能有效地轉(zhuǎn)化成能量損失,閥芯再往上移動(dòng),同時(shí)打開(kāi)全部節(jié)流級(jí)的節(jié)流口,直到達(dá)到zui大流量為止。
設(shè)計(jì)這種調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)時(shí),zui主要是保證使用壽命長(zhǎng),但也要考慮到維修簡(jiǎn)單。采用閥座與節(jié)流襯套緊配合結(jié)構(gòu),并由套筒壓緊,實(shí)現(xiàn)拆卸方便。上閥蓋設(shè)有雙層填料結(jié)構(gòu),節(jié)流襯套和上閥蓋之間用纏繞墊片密封,只要機(jī)加工公差保持在規(guī)定的范圍內(nèi),就可保證密封嚴(yán)密。
調(diào)節(jié)閥配用薄膜彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),公稱(chēng)通徑DN25~DN80,采用非壓力平衡式的結(jié)構(gòu),閥座與閥桿面積幾乎相等,所以不需要很大的推力。
隨著現(xiàn)代機(jī)械加工方法的發(fā)展,任意形狀的開(kāi)口槽都可加工。我們?cè)芯窟^(guò)許多不同形狀的開(kāi)口槽,實(shí)踐表明,用常規(guī)的齒輪銑刀加工出的開(kāi)口槽,它的流量特性接近于等百分比流量特性。由于存在著許多阻力,所以特性曲線(xiàn)也稍有變化,圖2是這種調(diào)節(jié)閥典型的流量特性曲線(xiàn)。
4 應(yīng)用
的主要目的是滿(mǎn)足火力發(fā)電廠(chǎng)高壓降的需要,此外,給水泵再循環(huán)、再熱器和過(guò)熱器的噴水降溫都需要這種調(diào)節(jié)閥。給水泵再循環(huán)大部分需要二位式調(diào)節(jié)閥,即系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)調(diào)節(jié)閥全開(kāi),保證給水泵不受破壞,薄膜彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶上一臺(tái)三通電磁閥就能滿(mǎn)足這種工藝要求。在正常運(yùn)行情況下,工廠(chǎng)的供氣通過(guò)過(guò)濾減壓閥及電磁閥輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室。一旦氣源出現(xiàn)故障,執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的彈簧使閥迅速打開(kāi)。根據(jù)需要,也可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向相反的方向動(dòng)作,把調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。
5 結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明這種防空化多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥能有效地消除流體高壓降所引起的破壞作用。對(duì)于一個(gè)似乎難于解決的空化問(wèn)題,采用逐級(jí)降壓、不斷改變流體流動(dòng)方向來(lái)消耗能量的設(shè)計(jì)概念是一個(gè)簡(jiǎn)單而切實(shí)可行的方法。從調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)本身來(lái)解決高壓降調(diào)節(jié)閥的沖蝕、閃蒸、空化、氣蝕和噪音問(wèn)題是一個(gè)有效的方法,保證了高壓降調(diào)節(jié)閥的*使用及穩(wěn)定可靠的調(diào)節(jié)效果。