分析汽輪機調節閥的通流與損失特性

　　本文針對設計數據，在多種壓比條件和升程條件下，對汽輪機調節閥的流場(chǎng)特性進(jìn)行數值模擬，閥碟下部空穴區占有通流面積，降低了通流面積，對汽輪機通流閥的通流水平造成影響，閥碟周?chē)�是全壓損失十分嚴重的部分，占總損失的百分之六十以上，閥腔的全壓損失較少，如果相對升程小于百分之六，壓比小于0.8，在環(huán)形通道的末端會(huì )形成激波，激波能夠造成嚴重的全壓損失，為了使通流水平得到提高，應該使相對升程有效提高。

　　隨著(zhù)我國社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平得到提高，汽輪機的進(jìn)汽參數提高，機組功率增加，硬件成本投資增長(cháng)迅速，業(yè)主對機組的經(jīng)濟性要求和安全性要求不斷提高。

1、調節閥通流和損失特征

　　在經(jīng)濟性角度出發(fā)，汽輪機的壓損上升百分之一，效率就會(huì )下降百分之0.4，因此，在汽輪機研究開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，應該不斷降低調節閥的壓損，在安全性角度出發(fā)，雖然系統調節的自動(dòng)化水平不斷提高，但是配汽系統并沒(méi)有隨之大幅度提高，在管理閥門(mén)的過(guò)程中，雖然從業(yè)者提出了相關(guān)建議和意見(jiàn)，但是在實(shí)際操作的過(guò)程中，沒(méi)有有效的實(shí)施。

　　配汽系統的事故和壓力損失無(wú)法得到有效抑制，會(huì )產(chǎn)生因閥桿斷裂、閥座拔起和閥桿震動(dòng)而產(chǎn)生的負荷波動(dòng)，甚至導致汽輪機超速飛車(chē)，在研究其涉及因素的過(guò)程中，很難對機理性進(jìn)行準確的定量界限，導致基礎研究和實(shí)驗研究的發(fā)展十分患難，調節閥事故在調查的過(guò)程中，過(guò)于重視定性判斷。但是發(fā)電行業(yè)和汽輪機制造行業(yè)的操作人員都清楚的認識到，調節閥的安全性和工作效率具有較大的發(fā)展潛能，本文針對我國某企業(yè)的設計數據，對調節閥的三維流場(chǎng)性能進(jìn)行數值模擬，對流動(dòng)損失的分布規律進(jìn)行研究，闡述對通流水平產(chǎn)生影響的因素，在局部和整體等多個(gè)方面對調節閥的損失特征進(jìn)行研究，具有較高的準確性。

2、調節閥通流和損失特性計算方式及結果分析

　　我國目前電廠(chǎng)中所使用GX-1型調節閥，基本結構由以下幾部分構成：閥座、閥碟、閥腔、進(jìn)口和出口等，三維坐標中，水平軸對應進(jìn)口方向，垂直軸對應出口的逆方向，通過(guò)右手定則對Z軸方向進(jìn)行確定。調節閥一般在高壓高溫蒸汽條件下進(jìn)行工作，為黏性湍流、可壓縮和三維流動(dòng)，使用平均守恒型方程對其進(jìn)行計算。因為調節閥腔結構具有復雜性特征，本文使用分塊結構化網(wǎng)絡(luò )，由于閥門(mén)結構具有對稱(chēng)性，在計算的過(guò)程中計算一半即可得出準確結論。

　　在保證通流性的前提下，不斷降低在閥門(mén)內部氣流的流動(dòng)損失，使機組的熱效率不斷提高，在出口壓力條件相同的情況下，流量通過(guò)的越多，氣流調節閥的出口壓力水平越高，在我國目前施工中使用的調節閥，額定工況下，相對升程保持在百分之三十以下，針對降低氣流損失的角度，為了保證整個(gè)機組在額定工況中的正常運行，應該保證相對升程在百分之四十以上。調節閥內部通道形狀十分復雜，為雙喉噴灌，第一喉部的通流面積不斷變化，第二喉部的通流面積不變，在中小升程的時(shí)候，環(huán)形通道喉部位置是調節閥流場(chǎng)面積最小的部分，但是伴隨升程的增加，環(huán)形通道的喉部面積增加，會(huì )對整個(gè)閥座喉部的通流水平造成影響。

　　調節閥流道結構主要分為以下幾個(gè)部分：閥腔、閥碟和閥座等，氣流在三個(gè)部分流動(dòng)的時(shí)候，具有不同的流動(dòng)特點(diǎn)，在進(jìn)入調節閥腔中較大空間的時(shí)候，氣流的流動(dòng)參數變化很小，例如靜壓的變化等，但是在氣流進(jìn)入環(huán)形通道后，在很短的行程中，蒸汽會(huì )產(chǎn)生劇烈的膨脹，靜壓水平會(huì )快速減少，在中小升程之中，氣流向閥座擴壓段流入，靜壓水平會(huì )不斷提高直到出口位置。環(huán)形通道進(jìn)口到閥座喉部的區域，是流場(chǎng)中具有最大流動(dòng)損失的地區，閥腔和閥座擴壓段，氣流的總壓損失降低，在小升程的時(shí)候，閥門(mén)流場(chǎng)的損失系數很大，尤其在p1和p0的比值小于0.8的時(shí)候，此區域的損失為總損失的百分之80，在p1和p0的比值小于0.7的時(shí)候，在環(huán)形通道尾端會(huì )形成激波，能量損失十分巨大。

3、調節閥通流和損失特性改善措施

　　應該提高調節閥在額定工況下相對升程的最大值，有助于顯著(zhù)增加流動(dòng)效率，在調節閥全開(kāi)的時(shí)候，將相對升程保持在百分之四十以上，例如，如果壓比是0.98，相對升程能夠從31.2%提高到54.2%，總壓損失系數能夠從1.896降低到0.873，下降幅度保持在51%。

　　閥碟下部的空穴區會(huì )對通流面積產(chǎn)生影響，使有效通流面積不斷下降，影響實(shí)際通流水平。閥門(mén)流場(chǎng)內部接近閥碟的部門(mén)是氣動(dòng)損失最大的地區，占整個(gè)損失的67%左右，小升程的時(shí)候，達到了82%以上，在小升程的時(shí)候，如果進(jìn)出口的壓比小于0.8，在環(huán)形通道的尾部會(huì )產(chǎn)生激波，帶來(lái)十分嚴重的總壓損失。

4、結語(yǔ)

　　總之，本文針對我國某企業(yè)的設計數據，對調價(jià)發(fā)的三維流場(chǎng)性能進(jìn)行數值模擬，對流動(dòng)損失的分布規律進(jìn)行研究，闡述對通流水平產(chǎn)生影響的因素，在局部和整體等多個(gè)方面對調節閥的損失特征進(jìn)行研究，具有較高的準確性。