摘要：本文重点分析锅炉再热器减温水调节阀实际运行中出现的零开度内漏、小开度线性调节差、汽蚀冲刷严重等问题制定进口设备备件国产优化改进方案，通过改造调节阀的结构将原调节阀一级节流升级为多级节流，并优化阀门流量调节特性曲线保证小开度下精细调节，改进后成功消除了阀门零开度内漏现象，阀门实际流量调节线性良好，为同类减温水调节阀性能优化提供了可借鉴的经验。
关键词：再热器减温水；调节阀；内漏；汽蚀；多级节流
1 情况简介
河北国华定州电厂1、2号锅炉再热器左右侧进口管道分别安装事故喷水减温器，采用莫诺克喷嘴，通过调节阀在紧急事故状态下控制减温水量调节再热蒸汽进口汽温。该气动调节阀为美国COPES-VULCAN调节阀，压力等级1500LB。
由于再热汽减温水系统调节阀前后压差大，且实际运行中需经常小流量调节而造成汽蚀冲刷严重，导致阀门阀芯、阀座等密封面冲刷造成内漏。该阀门备件更换需隔离再热汽减温水，因此机组运行期间不能更换备件，且运行中投入大量的减温水和长期内漏会直接影响机组运行经济性，流量的大幅变化也对氧化皮剥落产生很大影响。
2 原因分析
定州电厂1、2号锅炉再热汽减温水调节阀结构为阀芯调节式一级节流（如图1所示），采用窗口形式节流套，只起导向作用，不能进行节流降压，阀门流量仅能通过阀芯开度进行调节，流量特性为直线特性，运行中节流降压效果较差；调节阀前后运行压差大，调节频率高，且经常会在小开度下运行调节，阀芯、阀座密封面间的流速较高，对阀芯、阀座密封面的汽蚀冲刷严重，易造成阀门内漏。
图1 原调节阀内部结构及流量特性曲线（优化前）
通过该调节阀流量特性曲线可以看出，流量直线特性曲线介质的重量流量与阀芯的位移成正比关系。
（1）流量特性方程式为：G=ch+Gm，
式中：c——常数，与阀门的结构和尺寸以及介质和压力降有关；
h——阀门行程；
Gm——介质的最小流量；
（2）流速方程式为：Ua=3.537*105*W*ν/di2
式中：Ua——流速m/s；
W——流量T/s；
ν——阀门比容：m3/g；
di——节流部位内径mm2；
其中：W＝[1.896Kv*（△P*10.2/ν）0.5]/1000
Kv——阀门必要流量系数 L/min；
△P——阀门压差 MPa；
因此该调节阀特性曲线对要求小流量调节的运行工况较难达到再热汽汽温精细化调节要求，当阀门开启后阀门的流量随着行程成正比增加，对密封面的汽蚀冲刷严重；此外通过调节阀内部结构图可以发现阀座与节流套之间配合无定位，导致阀芯、阀座、节流套同轴度精度不高，阀门全关状态下可能会存在密封面接触不均匀的状况，易出现阀门密封面内漏情况。
3 改造方案
针对原再热汽减温水调节阀结构存在的问题，现采用多级减压调节阀技术的方案同时优化调节阀流量调节特性，提高再热汽减温水精细化调节能力。本次改造仅对调节阀阀杆阀芯组件、阀座、节流套结构进行优化，原阀门执行器及改造后的备件安装尺寸不变，改进方案措施如下：
（1）优化阀门调节部件结构，将原阀座与节流套间加一定位止口，保证阀门的阀芯与阀座密封面安装后有较好的同轴度，并将原一级节流改为多级节流（如图2所示）；通过减小每一级运行压差，从而减小介质通过密封面时的流速，减小对密封面的冲蚀。
（2）提升阀门调节部件材质，原阀门采用的是马氏体沉淀硬化型不锈钢，密封面采用的是固溶时效硬化处理，硬度大于HRC40。而该调节阀长期处于频繁调节状态，为提高材质的抗冲刷性，优化后的阀芯、阀座采用镍基高合金材料，密封面进行堆焊硬质合金并保证堆焊层有足够的厚度，可进行多次研磨，密封面硬度达到HRC45，提高阀芯部分的使用寿命。
（3）将节流套结构优化为小窗口缩放式结构，流量特性曲线采用等百分比特性曲线，阀芯的行程与介质流量成正比例增加，即
关系，通过调节阀改进前后特性曲线对比图（如图3所示）可见，阀门小开度下调节性能优秀，可精细调节减温水流量，介质通过小窗口缩放式节流套时可将介质分角为多个小水柱降耗减压，从而减小阀门密封面冲刷力。
图2 调节阀内部结构图及流量特性曲线（优化后）
图3 调节阀改进前后特性曲线对比图
4 实施效果
图4 减温水调节阀运行参数（改进前、后）
定州电厂在检修期间对1、2号锅炉再热器左右侧减温水调节阀改进方案进行了实施，将调节阀阀芯、阀座、节流套进口备件进行国产结构优化并应用于系统运行，通过PI系统中减温水调节阀开度与流量参数曲线，可以看出改进前后线性对比明显（如图4所示）改进前调节阀内漏时流量可达6t/h，改进后实现了零内漏，保证了再热汽减温水小开度精细化调节，目前运行效果良好，成功消除了零开度内漏、小开度线性调节差、汽蚀冲刷严重等问题，提高了再热器减温水调节性能，提高了再热汽系统安全运行可靠性。
5 结束语
河北国华定州电厂针对锅炉再热器减温水调节阀实际运行中出现的零开度内漏、小开度线性调节差、汽蚀冲刷严重等问题，制定进口设备备件国产优化改进方案，将原调节阀一级节流升级为多级节流并优化阀门流量调节特性曲线，为同类减温水调节阀性能优化提供了可借鉴的经验。
参考文献：
[1]袁佩玉.管阀及其检修.北京：中国电力出版社，2007.
[2]陆培文.调节阀实用技术.北京：机械工业出版社，2006.
[3]孔珑.工程流体力学（第4版）.北京：机械工业出版社，2014.
作者简介：
于凌浩、男、（1985年－），研究生，现为河北国华定州发电有限责任公司维护部锅炉本体技术员。
论文作者:于凌浩,王东华,刘宝满,裴江,李宗耀,李云飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：调节阀论文; 阀门论文; 温水论文; 流量论文; 定州论文; 特性论文; 曲线论文; 《电力设备》2018年第34期论文;