汽輪機(jī)調(diào)流調(diào)壓閥壓力損失

  之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹汽輪機(jī)調(diào)流調(diào)壓閥壓力損失隨著我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平得到提高，汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)提高，機(jī)組功率增加，硬件成本投資增長迅速，業(yè)主對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性要求和安全性要求不斷提高。本實(shí)用新型公開了一種汽輪機(jī)用調(diào)節(jié)閥，包括閥套和閥桿，所述閥套為圓柱狀結(jié)構(gòu)，且閥套的一端封閉，所述閥套的中部設(shè)有進(jìn)蒸汽孔，所述閥桿貫穿設(shè)置在閥套中，且閥桿的中心軸線與閥套的中心軸線位于同一直線上，所述閥芯包括閥碟、第二閥碟和連接桿，且閥碟、第二閥碟的開口端均朝向閥套的開口端，所述第二閥碟中部設(shè)有定位凸起，定位凸起上設(shè)有定位凹槽，所述定位凹槽內(nèi)設(shè)有定位螺母將閥芯與閥桿固定連接。本實(shí)用新型閥芯為雙座式閥碟，閥芯置于閥套中，并精密裝配，閥桿與閥碟通過定位螺母連接，主要起導(dǎo)向作用，一方面簡化了結(jié)構(gòu)，檢修方便快捷，另一方面調(diào)節(jié)性能好，相同精度下控制精度高，變工況節(jié)流損失小?！　?br />　　1汽輪機(jī)調(diào)流調(diào)壓閥壓力損失調(diào)節(jié)閥通流和損失特征　
　　在經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，汽輪機(jī)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(jī)研究開發(fā)的過程中，應(yīng)該不斷降低調(diào)節(jié)閥的壓損，在安全性角度出發(fā)，雖然系統(tǒng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化水平不斷提高，但是配汽系統(tǒng)并沒有隨之大幅度提高，在管理閥門的過程中，雖然從業(yè)者提出了相關(guān)建議和意見，但是在實(shí)際操作的過程中，沒有有效的實(shí)施?！　?br />　　配汽系統(tǒng)的事故和壓力損失無法得到有效抑制，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(fù)荷波動(dòng)，甚至導(dǎo)致汽輪機(jī)超速飛車，在研究其涉及因素的過程中，很難對(duì)機(jī)理性進(jìn)行準(zhǔn)確的定量界限，導(dǎo)致基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)研究的發(fā)展十分患難，調(diào)節(jié)閥事故在調(diào)查的過程中，過于重視定性判斷。但是發(fā)電行業(yè)和汽輪機(jī)制造行業(yè)的操作人員都清楚的認(rèn)識(shí)到，調(diào)節(jié)閥的安全性和工作效率具有較大的發(fā)展?jié)撃?，本文針?duì)我國某企業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)調(diào)節(jié)閥的三維流場性能進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)流動(dòng)損失的分布規(guī)律進(jìn)行研究，闡述對(duì)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(duì)調(diào)節(jié)閥的損失特征進(jìn)行研究，具有較高的準(zhǔn)確性。　　

　　2汽輪機(jī)調(diào)流調(diào)壓閥壓力損失調(diào)節(jié)閥通流和損失特性計(jì)算方式及結(jié)果分析　　
　　我國目前電廠中所使用GX-1型調(diào)節(jié)閥，基本結(jié)構(gòu)由以下幾部分構(gòu)成：閥座、閥碟、閥腔、進(jìn)口和出口等，三維坐標(biāo)中，水平軸對(duì)應(yīng)進(jìn)口方向，垂直軸對(duì)應(yīng)出口的逆方向，通過右手定則對(duì)Z軸方向進(jìn)行確定。調(diào)節(jié)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(duì)其進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥腔結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性特征，本文使用分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，由于閥門結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，在計(jì)算的過程中計(jì)算一半即可得出準(zhǔn)確結(jié)論?！　?br />　　上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,在保證通流性的前提下，不斷降低在閥門內(nèi)部氣流的流動(dòng)損失，使機(jī)組的熱效率不斷提高，在出口壓力條件相同的情況下，流量通過的越多，氣流調(diào)節(jié)閥的出口壓力水平越高，在我國目前施工中使用的調(diào)節(jié)閥，額定工況下，相對(duì)升程保持在百分之三十以下，針對(duì)降低氣流損失的角度，為了保證整個(gè)機(jī)組在額定工況中的正常運(yùn)行，應(yīng)該保證相對(duì)升程在百分之四十以上。調(diào)節(jié)閥內(nèi)部通道形狀十分復(fù)雜，為雙喉噴灌，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(diào)節(jié)閥流場面積小的部分，但是伴隨升程的增加，環(huán)形通道的喉部面積增加，會(huì)對(duì)整個(gè)閥座喉部的通流水平造成影響。
　　汽輪機(jī)，存在調(diào)節(jié)級(jí)，而對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)是有“部分進(jìn)汽度”的，因此，就會(huì)出現(xiàn)進(jìn)汽的不對(duì)稱性，導(dǎo)致汽輪機(jī)的金屬受熱不均與汽流激振這種危害。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，在一定負(fù)荷范圍內(nèi)，可以采用“單閥”這種控制模式，其實(shí)質(zhì)就是節(jié)流調(diào)節(jié)，幾個(gè)調(diào)節(jié)閥同時(shí)開關(guān)，四周均勻進(jìn)汽，來進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。對(duì)于大型噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，有“單閥”與“順序閥”兩種固有的調(diào)節(jié)方式。同時(shí)，噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，各調(diào)節(jié)閥有多種靈活的組合方式，但是節(jié)流調(diào)節(jié)并對(duì)應(yīng)于全周進(jìn)汽，由于調(diào)節(jié)級(jí)的進(jìn)汽隔板按照噴嘴被分隔為若干個(gè)進(jìn)汽弧段，總是存在部分不進(jìn)汽的弧段，所以，噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)始終存在“部分進(jìn)汽度”。

　　調(diào)節(jié)閥流道結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)閥腔中較大空間的時(shí)候，氣流的流動(dòng)參數(shù)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(kuò)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(qū)域，是流場中具有大流動(dòng)損失的地區(qū)，閥腔和閥座擴(kuò)壓段，氣流的總壓損失降低，在小升程的時(shí)候，閥門流場的損失系數(shù)很大，尤其在p1和p0的比值小于0.8的時(shí)候，此區(qū)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汽輪機(jī)調(diào)流調(diào)壓閥壓力損失調(diào)節(jié)閥通流和損失特性改善措施　　
　　應(yīng)該提高調(diào)節(jié)閥在額定工況下相對(duì)升程的大值，有助于顯著增加流動(dòng)效率，在調(diào)節(jié)閥全開的時(shí)候，將相對(duì)升程保持在百分之四十以上，例如，如果壓比是0.98，相對(duì)升程能夠從31.2%提高到54.2%，總壓損失系數(shù)能夠從1.896降低到0.873，下降幅度保持在51%。
反動(dòng)式、節(jié)流調(diào)節(jié)與全周進(jìn)汽方式，我廠汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)在國內(nèi)具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)性。盡管設(shè)備較為，但并不意味著我們對(duì)技術(shù)能力的要求就要下降，對(duì)于汽輪機(jī)的閥門特性就是必須要了解的。
這是一個(gè)經(jīng)典的問題，所以，只有從原始的小汽輪機(jī)低壓調(diào)節(jié)閥講起。
所有的單個(gè)汽輪機(jī)閥門特性曲線不外乎以下兩種：

這不是一個(gè)比例曲線，無法適應(yīng)功率正比例調(diào)節(jié)，是由于閥門的機(jī)械結(jié)構(gòu)本身決定的，不可避免，但可以優(yōu)化。對(duì)于大多數(shù)噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)來說，如果采用按順序開啟方式（順序閥調(diào)節(jié)模式下），多個(gè)這樣的曲線簡單疊加，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，功率突變，汽輪機(jī)的運(yùn)行也不穩(wěn)定。因此，必須讓閥門特性曲線進(jìn)行線性化，于是就出現(xiàn)了閥門開啟的重疊度。然后就出現(xiàn)了下面這樣的一條曲線，重疊后近似直線的曲線：　　

　　閥碟下部的空穴區(qū)會(huì)對(duì)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。閥門流場內(nèi)部接近閥碟的部門是氣動(dòng)損失大的地區(qū)，占整個(gè)損失的67%左右，小升程的時(shí)候，達(dá)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，帶來十分嚴(yán)重的總壓損失?！　?/p>

　　4汽輪機(jī)調(diào)流調(diào)壓閥壓力損失結(jié)語　　
　　總之，本文針對(duì)我國某企業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)調(diào)價(jià)發(fā)的三維流場性能進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)流動(dòng)損失的分布規(guī)律進(jìn)行研究，闡述對(duì)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(duì)調(diào)節(jié)閥的損失特征進(jìn)行研究，具有較高的準(zhǔn)確性。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組?