超( 超) 臨界火電機組高排逆止閥的設計

　　論述了火電廠(chǎng)高排逆止閥的工作原理和結構特點(diǎn)，介紹了閥門(mén)材料選擇、設計計算及型式試驗等參照的標準，分析了閥門(mén)的性能。

1、概述

　　超( 超) 臨界火電機組建設是國家火電發(fā)展的方向。高排逆止閥是機組安全和經(jīng)濟運行的重要設備之一。高排逆止閥安裝在高壓缸與再熱器之間排汽管道上，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為這樣可以防止氣流不穩定而引起再熱器介質(zhì)倒流進(jìn)高壓缸，起到保護關(guān)鍵設備的作用。

2、主要技術(shù)參數

　　公稱(chēng)通徑：40in. ( DN1 000)

　　設計壓力：5.81MPa

　　設計溫度：375℃

　　主體材料：WCC

　　關(guān)閉時(shí)間：< 0. 5s

　　配管尺寸：1 016mm × 35mm

　　介質(zhì)類(lèi)型：蒸汽

　　驅動(dòng)形式：氣動(dòng)

　　安裝位置：高壓缸排汽管道

　　使用壽命：30a

3、結構特點(diǎn)

　　高排逆止閥主要由閥體、閥蓋、搖臂、閥瓣、強開(kāi)(關(guān)) 軸、強開(kāi)( 關(guān)) 氣缸等組成(圖1) 。閥體、閥座、閥瓣采用旋啟式止回閥結構，閥座密封面原來(lái)與垂直面傾斜5°，現在改變與垂直面傾斜18°，這樣更有利于密封，且閥瓣開(kāi)啟關(guān)閉角度小，利于閥門(mén)快速關(guān)閉。閥門(mén)設計成隨動(dòng)關(guān)閉和強制關(guān)閉兩套獨立的保護機構。

圖1 高排逆止閥

　　閥門(mén)主體部分為旋啟式止回閥，但是增加的強開(kāi)和強關(guān)兩只氣缸，使閥門(mén)具有強制開(kāi)啟和強制關(guān)閉的功能。當強關(guān)氣缸活塞桿提起時(shí)，此閥相當于止回閥，閥瓣隨介質(zhì)順流開(kāi)啟，逆流關(guān)閉。當系統流量小于等于105kg /s 時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入強開(kāi)氣缸推動(dòng)活塞上行，閥門(mén)閥瓣強行打開(kāi)。當接到緊急關(guān)閉信號時(shí)，強關(guān)氣缸活塞下腔迅速排氣，彈簧力瞬間釋放，帶動(dòng)活塞桿下行，用傳動(dòng)柄的扭矩力使強關(guān)軸旋轉，通過(guò)離合連接結構強制強開(kāi)軸旋轉，閥瓣關(guān)閉時(shí)間小于0.5s。

　　氣動(dòng)系統由強開(kāi)或強關(guān)氣缸、手動(dòng)試驗閥、快速排氣閥、電磁閥、減壓過(guò)濾器三元件等組成，雙氣缸中內置壓縮彈簧。氣缸設有手動(dòng)試驗閥，可以在閥門(mén)運行狀態(tài)下，定期做活塞運動(dòng)試驗，防止活塞因長(cháng)期不動(dòng)作造成卡澀。氣缸活塞下部設有緩沖螺母，當閥瓣落下與閥座閉合時(shí)，緩沖螺母進(jìn)入氣缸后蓋氣室壓縮氣體，使活塞運動(dòng)速度減慢，避免閥瓣對閥座密封面的沖擊(圖2) 。

圖2 氣動(dòng)原理

4、設計

　　閥門(mén)零件材料按ASME /ASTM /ANSI 技術(shù)規范及國家相關(guān)標準選擇( 表1) 。

表1 主要零件材料

　　閥門(mén)的設計、制造、檢驗及試驗執行ASMEB16.34 及JB/T 3595 標準，以滿(mǎn)足介質(zhì)壓力、溫度、流量、流向及密封性要求。氣動(dòng)閥動(dòng)作靈活，無(wú)卡澀，密封可靠。閥座和閥瓣均堆焊硬質(zhì)合金(Stellite)，堆焊層厚度不小于3mm，密封面均有較高的硬度，使其耐磨損，耐沖刷，耐腐蝕。兩密封面間存在50HB 的硬度差。閥瓣處于任何工作位置( 角度)時(shí)，都能安全穩定的工作，不會(huì )引起振動(dòng)和產(chǎn)生噪聲。閥門(mén)配置的強開(kāi)和強關(guān)氣缸，在小流量時(shí)具有強制開(kāi)啟功能。由于閥門(mén)口徑較大，內徑d =920mm，為保證其剛性要求，經(jīng)分析計算，閥體最小壁厚tm = 64.9mm，取閥體實(shí)際壁厚t = 90mm，閥頸處最小壁厚ta = 128. 8mm，閥體端部最小壁厚tc =91mm( 圖3) 。

圖3 閥體頸部最小壁厚

5、型式試驗

　　閥門(mén)裝配后進(jìn)行殼體強度試驗、閥座密封試驗及動(dòng)作性能試驗(表2) 。試驗漏率滿(mǎn)足MSS SP -61 的要求。在動(dòng)作性能試驗時(shí)，為驗證閥門(mén)強制關(guān)閉時(shí)間，在兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)之間安裝數字計時(shí)器，記錄了閥瓣從最大開(kāi)啟位置到關(guān)閉位置所用時(shí)間為0.26s，滿(mǎn)足技術(shù)要求。

表2 性能試驗要求及結果

6、結語(yǔ)

　　高排逆止閥按ASME B16.34 及JB/T3595 標準制造與檢驗，閥門(mén)動(dòng)作靈活，關(guān)閉迅速，密封可靠，性能穩定，滿(mǎn)足了工況要求，已廣泛使用在超( 超) 臨界大型火電機組管道上。