湛江電廠一期1號機組是國產(chǎn)300 MW汽輪發(fā)電機組,其電動給水泵型號為沈陽水泵廠50 CHTA/6型。 就電動給水泵而論,正常運行時,給水泵流量不允許低于160m3/h。為了保證給水泵在給水流量小于160m3/h時也能**運行,設(shè)置了一套再循環(huán)系統(tǒng),由*小流量閥控制。*小流量閥設(shè)計選型為FCU80-180/260型電動節(jié)流控制閥,由國內(nèi)某公司研制。該鍋爐給水泵*小流量閥的主要作用是:當(dāng)給水泵流量小于一定值時,保證給水泵再循環(huán)及時打開,防止給水泵內(nèi)部由于局部過熱汽化產(chǎn)生汽蝕。投運以來,*小流量閥存在壽命短、漏流量大的問題。
1 *小流量閥壽命短、漏流量大的原因
湛江電廠1號機組的這套*小流量控制裝置由5部分組成,主要包括堵轉(zhuǎn)力矩電機、齒輪減速箱、杠桿彈簧傳動機構(gòu)、節(jié)流控制閥和控制系統(tǒng)。該裝置存在的主要問題是:*小流量閥及閥內(nèi)件(圖1)使用壽命太短,運行中漏流量太大。該閥在運行中,長期處于漏流狀態(tài),閥芯與閥座腐蝕很快,閥體經(jīng)常外漏。把損壞的*小流量閥進行解體,發(fā)現(xiàn)閥體受到嚴重沖刷腐蝕,節(jié)流件在閥體內(nèi)的密封面和定位面被沖壞,給水在節(jié)流件外短路,使節(jié)流件失去節(jié)流作用。

分析認為,造成*小流量閥壽命短、漏流量大的主要原因是:
a)*小流量閥的閥內(nèi)節(jié)流組件由兩部分組成,即三節(jié)合一的節(jié)流閥座和節(jié)流孔軸,兩部分間由柔性石墨盤根連接和密封。由于當(dāng)閥座上部密封面發(fā)生汽蝕損壞后,隨著腐蝕加重,閥座將失去定位,閥座在閥內(nèi)松動,造成連接密封盤根松動和泄漏,柔性石墨盤根在高壓水的作用下,很快被給水沖掉,閥座等節(jié)流件失去固定,給水在節(jié)流件外短路,造成*小流量閥大量泄漏無法控制。同時閥體受到短路高壓水的沖刷,閥體內(nèi)表面被沖壞,由于閥體腔深尺寸小,無法焊補修復(fù),隨著時間的推移,閥體減薄,造成外漏流量大。
b)*小流量閥的工作介質(zhì)為高壓給水,閥體工作在大壓差的節(jié)流環(huán)境下,工作條件惡劣,易汽蝕沖刷,對閥門部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料要求較高。在設(shè)計上要同時兼顧處理極高壓降、閃蒸,防止汽蝕,降低沖刷和嘈音等問題比較困難。
c)由于該閥是下進上出結(jié)構(gòu),閥芯和閥座的密封面位于節(jié)流的末端,處于*易產(chǎn)生汽蝕的部位,工作條件*差。該閥的閥座與閥芯采用剛性密封,由于閥芯靠盤根導(dǎo)向,自動對中能力較差。當(dāng)閥桿受力不均發(fā)生輕微偏移,密封面局部研磨不好或閥座安裝不同心,造成閥門在關(guān)閉狀態(tài)下,密封面局部發(fā)生微漏。開始時因泄漏量較小,節(jié)流孔通流面積相對泄漏間隙大得多,節(jié)流孔基本無節(jié)流作用,整個節(jié)流壓差幾乎全部作用在密封面上,使得此處流體的流速很大。從流體力學(xué)中的伯努利方程得知,流體在節(jié)流的縮徑處靜壓達到*低。當(dāng)靜壓低于給水溫度的飽和壓力時,給水汽化,產(chǎn)生汽蝕,密封面受到破壞。因此,這種結(jié)構(gòu)設(shè)計,不僅使閥座(密封面)受到高壓水的沖刷,而且還受到汽蝕的破壞,使泄漏越來越大,閥座很快損壞。
綜上所述,F(xiàn)CU*小流量閥在設(shè)計上有嚴重缺陷,而造成設(shè)置鍋爐給水泵*小流量系統(tǒng)的設(shè)計意圖很難實現(xiàn)。
2 DRAG再循環(huán)閥
國外有一種新型的再循環(huán)閥,由CCI制造,稱為“DRAG鍋爐給水泵再循環(huán)閥”。筆者在此作一介紹。
2.1 控制介質(zhì)流速的設(shè)計
2.1.1 迷宮盤片層疊式設(shè)計
該閥為迷宮盤片層疊式閥門,具有特殊、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的盤片,閥體結(jié)構(gòu)見圖2。它利用多個盤片上的少通道、多級90度拐彎進行續(xù)步降壓,每一個盤片通道都固定在閥芯內(nèi),無論閥門開度多少,高壓給水通過每個通道都是限制在30m/s以下。

2.1.2 閥塞與閥芯間隙的流量速度控制
a)迷宮盤片交替式層疊,下層盤片出口給水把上層向下流動介質(zhì)速度相互降低,見圖3。
b)每一盤片內(nèi)圓周出口處都有堰,使四周壓力平均,下層盤片出口給水不會把介質(zhì)直接沖擊在閥座上,如圖3、圖4。
c)為了避免在低流量(低閥門開度)時產(chǎn)生線切割現(xiàn)象,損壞閥座及閥塞,執(zhí)行器裝備一套快關(guān)控制裝置,當(dāng)開度低于10%時馬上把閥門迅速關(guān)緊。


2.2加壓閥座設(shè)計
a)在關(guān)閥時,閥塞上的壓力平衡通道給堵塞,而閥蓋有小通道讓閥前壓力貫通閥塞上腔,大大增加金屬閥塞在閥座上的力量,再加上原來的執(zhí)行器力量,便把閥門關(guān)得很嚴密。
b)當(dāng)閥桿往上升,打開閥塞上的平衡通道,它便變成平衡式,根據(jù)信號要求調(diào)節(jié)閥門開度。
c)閥座及閥塞接合面之間有3°表面角度差,關(guān)閉時,二者為線接觸,把閥門關(guān)得更加嚴密,見圖5。

3 結(jié)束語
通過分析比較,筆者認為在鍋爐給水泵*小流量閥的選型上,如選用迷宮盤片層疊式閥門,能克服FCU型*小流量閥的不足,真正很好地實現(xiàn)鍋爐給水泵*小流量系統(tǒng)的設(shè)計意圖。