第五代減溫減壓裝置的研究

1、,標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) www.bzfxw.com,第五代減溫減壓裝置的研究杭州華惠閥門有限公司陳立龍 陳衛(wèi)平 劉儒亞 陳榮斌 張明 虞聞斌摘要 針對(duì)傳統(tǒng)減溫減壓裝置中的減溫減壓閥只能實(shí)現(xiàn)一次可調(diào)減壓，減溫調(diào)節(jié)僅通過給水減溫調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)一次調(diào)節(jié)存在的問題，分析了減溫減壓裝置的工作原理，提出了新的設(shè)計(jì)思路、技術(shù)措施，設(shè)計(jì)了滿足大變工況條件下的第五代減溫減壓裝置，很好地解決了減溫和減壓難題。關(guān)鍵詞：第五代減溫減壓裝置 工作原

2、理 設(shè)計(jì)計(jì)算,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,1、前言 減溫減壓裝置廣泛用于電力、石化、冶金、機(jī)械、輕紡、造紙、供熱和制冷等工業(yè)領(lǐng)域。在這些工業(yè)領(lǐng)域都是以蒸汽、熱水作為動(dòng)力能源，但各行各業(yè)由于制造工藝的需要其參數(shù)往往與鍋爐蒸汽參數(shù)或汽輪機(jī)抽汽參數(shù)不匹配。減溫減壓裝置可對(duì)電站或工業(yè)鍋爐以及熱電廠等處輸送來的蒸汽進(jìn)行減溫和減壓，使蒸汽溫度和壓力達(dá)到生產(chǎn)工藝所需的要

3、求。 隨著現(xiàn)代電站機(jī)組的迅速發(fā)展，大流量高參數(shù)機(jī)組大量使用，各種大變工況條件隨處發(fā)生，尤其是流量變化范圍大，減溫和減壓幅度變化大，傳統(tǒng)減溫減壓已不能滿足現(xiàn)代機(jī)組變工況的需要。,,,減溫減壓閥是減溫減壓裝置中的關(guān)鍵部件，減溫減壓閥的性能直接影響整個(gè)減溫減壓裝置的性能。 國內(nèi)現(xiàn)役減溫減壓閥基本上是雙座平衡式結(jié)構(gòu)的第三代減溫減壓閥和單座套筒式結(jié)構(gòu)的第四代減溫減壓閥，第三代減溫減壓閥是雙座結(jié)構(gòu)，不易密封，泄漏量大，第三代減溫

4、減壓閥的減溫是在閥瓣上開小孔，減溫水的噴嘴流通面積不變，當(dāng)流量變化較大時(shí)，減溫水的霧化效果不能達(dá)到使用要求。 第四代減溫減壓閥為單座套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用霧化噴嘴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)腔容積較大，并且采用雙球結(jié)構(gòu)，進(jìn)出口不在同一水平線上，體型偏大、成本較高。第三代和第四代減溫減壓裝置都是單調(diào)節(jié)式，不能滿足復(fù)雜工藝參數(shù)的使用要求。 所謂“第一代”就是減溫與減壓分體式，噴水減溫閥門采用給水分配閥（有回水），噴嘴采用固定式（流

5、通面積不變），執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用角行程形式。 所謂“第二代”就是減溫與減壓合體式（減溫減壓在同一閥內(nèi)完成），噴水減溫閥門采用給水分配閥（有回水），噴嘴采用固定式（流通面積不變），執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用角行程形式。,,,2、工作原理 2.1減溫 減溫的基本原理是將減溫水直接噴入過熱蒸汽，經(jīng)噴嘴霧化的減溫水從蒸汽中吸收熱量、升溫、汽化與蒸汽混合，從而達(dá)到降低蒸汽溫度的作用。為了提高蒸汽品質(zhì)，一般減溫后的蒸汽溫度應(yīng)控制在高于飽

6、和蒸汽溫度5℃以上。 2.2減壓 減壓的工作原理是蒸汽通過減溫減壓閥（減壓閥）或節(jié)流孔板（節(jié)流罩），流通面積減少，使蒸汽動(dòng)能增加造成壓力損失，蒸汽的壓力能隨之減少而達(dá)到減壓的目的。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制措施3.1 裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 第五代減溫減壓裝置由第五代減溫減壓閥及節(jié)流孔板組成的減壓系統(tǒng)；給水調(diào)節(jié)閥與節(jié)流閥、止

7、回閥等組成的給水系統(tǒng)；安全閥與蒸汽管道等組成的安全保護(hù)系統(tǒng)等三部分組成，并由熱力控制裝置進(jìn)行自動(dòng)控制。見圖1第五代減溫減壓裝置系統(tǒng)圖。 蒸汽的減壓過程是由減溫減壓閥和節(jié)流孔板來實(shí)現(xiàn)；蒸汽的減溫過程是將減溫水由噴嘴噴入閥腔內(nèi)和蒸汽在閥內(nèi)直接混合來實(shí)現(xiàn)。安全保護(hù)系統(tǒng)的作用是當(dāng)蒸汽管道內(nèi)的壓力超出允許值時(shí)，將蒸汽排向安全地點(diǎn)，使管道內(nèi)蒸汽壓力保持在允許值內(nèi)，以保證減溫減壓裝置及用汽設(shè)備的安全運(yùn)行。減溫減壓閥的壓力調(diào)節(jié)是通過壓力變送器和

8、調(diào)節(jié)器，再由電動(dòng)（氣動(dòng)）執(zhí)行機(jī),,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,構(gòu)操縱，帶動(dòng)與減溫減壓閥閥瓣相連的閥桿，使閥瓣在套筒內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，以改變介質(zhì)流通面積來達(dá)到節(jié)流減壓的目的；減溫減壓閥的溫度調(diào)節(jié)是減溫水經(jīng)調(diào)節(jié)閥粗調(diào)后由噴嘴（閥瓣上噴嘴孔的相對(duì)流通面積與減壓實(shí)現(xiàn)同步可調(diào)）噴入閥腔內(nèi)，與高速蒸汽混合霧化，使蒸汽溫度降到工藝要求。 第五代減溫減壓閥閥體采用球形，上下腔均為半

9、球形流線型結(jié)構(gòu)，有利于流體的無阻塞流動(dòng)。減壓通過閥座及套筒實(shí)現(xiàn)多級(jí)減壓。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，改變閥瓣與閥座之間的流道面積，從而達(dá)到第一次可調(diào)節(jié)減壓，以及調(diào)節(jié)減溫的目的。同時(shí)改變套筒與閥瓣之間的流通面積，實(shí)現(xiàn)同步的第二次減壓。如圖2，閥桿（件號(hào)5）上下移動(dòng)，帶動(dòng)閥瓣（件號(hào)8）上下移動(dòng)，從而改變閥瓣與閥座（件號(hào)7）之間的流通面積，同時(shí)改變套筒（件號(hào)6）的流通面積，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)減壓同步調(diào)節(jié)。通過閥瓣上下移動(dòng)，同時(shí)改變噴嘴活塞與閥瓣上噴嘴孔的相對(duì)流

10、通面積，從而改變減溫水的流通面積，達(dá)到減溫可調(diào)的目的。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,1、第五代減溫減壓閥 2、蒸汽管道 3、主安全閥 4、沖量安全閥 5、壓力表 6、溫度計(jì) 7、截止閥 8、節(jié)流閥 9、給水調(diào)節(jié)閥 10、止回閥圖1 ：第五代減溫減壓裝置,,http：/

11、/www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,1、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2、散熱架 3、閥蓋 4、閥桿填料 5、閥桿 6、套筒 7、閥座 8、閥體 9、噴嘴活塞 10、閥瓣填料 11、閥瓣 12、下閥蓋 圖2： 第五代減溫減壓閥,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有

12、限公司（杭州閥門廠）,,3.2 裝置的儀表監(jiān)控系統(tǒng) 第五代減溫減壓裝置還設(shè)有儀表監(jiān)控系統(tǒng)。儀表與監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是對(duì)減溫減壓裝置的壓力、溫度、流量等熱工參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、顯示、報(bào)警、控制，確保裝置安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，主要由監(jiān)控微機(jī)、現(xiàn)場監(jiān)控柜、一次儀表、監(jiān)測傳感器、流量計(jì)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部件組成，實(shí)現(xiàn)可以在現(xiàn)場監(jiān)控柜自動(dòng)或者手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行，在集控室監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況。3.2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 監(jiān)控系統(tǒng)原理圖如圖3所示

13、，監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)二級(jí)監(jiān)控,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,圖3 監(jiān)控系統(tǒng)原理圖 每套現(xiàn)場監(jiān)控柜通過兩個(gè)以太網(wǎng)口連接到動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)，將相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到集控室相關(guān)微機(jī)。,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3.2.2 監(jiān)測功能 減溫減壓裝置監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)工藝流程與自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制要求

14、來實(shí)施，主要監(jiān)測、報(bào)警、指示參數(shù)包括： 一次蒸汽入口壓力指示、壓力高報(bào)警； 二次蒸汽出口壓力指示、壓力高低報(bào)警； 減溫水入口壓力指示、壓力低報(bào)警； 新蒸汽壓力指示、高報(bào)警； 一次蒸汽入口溫度指示、溫度高報(bào)警； 二次蒸汽出口溫度指示、溫度高低報(bào)警； 減溫水入口溫度指示； 二次蒸汽出口流量指示； 上述參數(shù)在現(xiàn)場監(jiān)控柜內(nèi)采集顯示和報(bào)警，同時(shí)可以將數(shù)據(jù)傳送到集控室。

15、 監(jiān)測系統(tǒng)具有傳感器故障和通訊故障自檢功能，其常溫下監(jiān)測精度不大于1.0%。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3.2.3 控制功能 監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)裝置中入口（新）蒸汽壓力、出口（二次）蒸汽的壓力和溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)熱源蒸汽和減溫水的流量，保證減溫減壓裝置工作的穩(wěn)定和安全。具體包括以下控制：3.2.3.1 二次蒸汽出口壓力控制 當(dāng)二次蒸汽出口壓力偏離設(shè)定參數(shù)

16、時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)將通過調(diào)節(jié)減溫減壓閥的開度（即調(diào)節(jié)蒸汽流通面積），確保二次蒸汽的出口壓力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。 具體措施：根據(jù)二次蒸汽壓力信號(hào)，調(diào)節(jié)減溫減壓閥開度，從而確保穩(wěn)定二次蒸汽出口壓力。圖4是二次蒸汽出口壓力控制系統(tǒng)方框圖。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,圖4 二次蒸汽出口壓力控制系統(tǒng)方框圖3.2.3.2 二次蒸汽出口溫度控制 當(dāng)二次蒸汽出口溫

17、度偏離設(shè)定參數(shù)時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)將通過調(diào)整減溫水流量對(duì)二次蒸汽出口溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保二次蒸汽的出口溫度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,具體措施：根據(jù)二次蒸汽出口溫度信號(hào)，調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥開度，從而穩(wěn)定二次蒸汽出口溫度。圖5是二次蒸汽出口溫度控制系統(tǒng)方框圖。圖5 二次蒸汽出口溫度控制系統(tǒng)方框圖,,,http：//www.hangzh

18、ou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,3.2.4安全保護(hù) 減溫減壓裝置監(jiān)控系統(tǒng)的另一個(gè)重要任務(wù)是對(duì)裝置進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，自動(dòng)保護(hù)包括安全保護(hù)和自動(dòng)連鎖。對(duì)于自動(dòng)化裝置，為達(dá)到其安全、可靠的運(yùn)行和無人管理的目的，在正常運(yùn)行過程中產(chǎn)生異常情況，要求相應(yīng)的元件能監(jiān)測到故障產(chǎn)生的原因，并自動(dòng)停止裝置的運(yùn)行和發(fā)出聲光報(bào)警，這就是安全保護(hù)的目的。減溫減壓裝置的安全保護(hù)包括二次蒸汽壓力過高、溫度過高自動(dòng)保護(hù)。自動(dòng)

19、連鎖包括啟動(dòng)、停機(jī)等功能的連鎖。4、裝置熱力計(jì)算 根據(jù)下列減溫減壓熱力系統(tǒng)簡圖流程，以物質(zhì)平衡和絕熱等焓計(jì)算為原則進(jìn)行各工況及負(fù)荷的熱力計(jì)算。,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,圖6 減溫減壓熱力系統(tǒng)簡圖 熱力計(jì)算的主要目的是確定進(jìn)入減溫減壓裝置的一次蒸汽流量和減溫水量。根據(jù)上述熱力系統(tǒng)簡圖，列出其物質(zhì)平衡式和熱平衡式如下：

20、 (1) (2),,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,聯(lián)立（1）和（2）兩式可求得減溫水量和蒸汽流量： (3)

21、 (4)DPS———減溫水耗量，kg/h;DZP——一次蒸汽耗量， kg/h;DjWY———二次蒸汽產(chǎn)量， kg/h ；φ——減溫水中未蒸發(fā)部分所占份額，一般按霧化率選取0.85～1.0；h0——一次蒸汽焓， kJ/kg；hjWY——二次蒸汽焓，kJ/kg；hps——減溫水焓，kJ/kg；h′jWY——減溫減壓后的飽和水焓，kJ/kg。 根據(jù)上述計(jì)算式，按二次蒸汽的產(chǎn)汽量，對(duì)熱源蒸汽工況進(jìn)行計(jì)算，

22、可,,,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,計(jì)算出一次蒸汽消耗量、減溫水消耗量與二次蒸汽中的含水量，同時(shí)按設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸，得到一次蒸汽流速、新蒸汽流速、二次蒸汽減壓閥出口管道流速、二次蒸汽出口流速和減溫水管道流速等參數(shù)。5、減壓的壓力分配原則 考慮到蒸汽在喉部的高速?zèng)_刷和噪聲，減溫減壓閥壓降不宜選取過大，一次可調(diào)減壓按0.546～0.6選取，二次可調(diào)減壓按0

23、.546～0.8選取。節(jié)流孔板（孔罩）壓力降按0.5～0.9選取，第一級(jí)可選小些，后面幾級(jí)可選大些。6、結(jié)束語 通過對(duì)傳統(tǒng)減溫減壓裝置（一次可調(diào)減壓和一次可調(diào)減溫）的分析比較，第五代減溫減壓裝置結(jié)構(gòu)合理緊湊，在大變工況等極端條件下具有優(yōu)良,,http：//www.hangzhou-valve.com,杭州華惠閥門有限公司（杭州閥門廠）,,的調(diào)節(jié)性能。流量調(diào)節(jié)比可達(dá)1：20以上，減溫和減壓幅度也有很大提高，減低噪聲方面也有