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《技术传承志 | 锅炉应用控制阀的前世今生(三)》

《技术传承志 | 锅炉应用控制阀的前世今生(三)》 埃迈流体技术
2016-07-01
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导读:如此高的压差,到底设计多少级的降压级数合适?我们以国内某超超临界1000MW机组,单泵再循环阀为例试做分析。为了说明问题,我们特地对阀后的压力作了修改。
i阀哥
很高兴我们迎来了《技术传承志 | 锅炉应用控制阀的前世今生(三)》,第三期我们将为大家介绍锅炉给水泵再循环阀技术问题的常见解决方案。

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第三篇 
锅炉给水泵再循环阀技术问题的常见解决方案
降压级数设计解决高压差问题
如此高的压差,到底设计多少级的降压级数合适?我们以国内某超超临界1000MW机组,单泵再循环阀为例试做分析。

为了说明问题,我们特地对阀后的压力作了修改。工况一介质依然为水,而工况二由于压力降低已经发生闪蒸现象,变成了两相流(Flashing Water)。参见下表:

那么如此高的压差,又有可能发生闪蒸问题,那么设计多少级的降压级数才合适呢?让我们来进一步看看计算的结果:

上述计算表明,对于工况一,因为是单相流仅需要20级的降压级数即可,但是对于工况二,由于介质在阀内发生了闪蒸现象就需要多达22级的降压级数,来避免可能产生的闪蒸和气蚀,冲刷,振动等相关问题。

另外,噪音也是我们不得不考虑的一个问题。降压级数不足,同样也会引起噪音问题。噪音只是一个表面现象,我们能听到噪音的时候,就表明阀内发生了高流速,闪蒸或者气蚀问题。

对高流速的控制
如果我们把锅炉给水假想成理想流体,那么根据伯努利方程在同一流管中任一处,单位体积流体的动能、势能和该处的压强之和是一个恒量即:
因此当流体通过阀门的最小节流面时,由于该处的压强P急剧下降,从而导致对应的动能急剧增加,即高压头转换成了高速度头。而一旦该压头降到了流体的汽化压力以下时,流体就会发生闪蒸现象,产生气水两相流。当流体通过阀门的喉部即最小节流面后,流体的压头会逐渐恢复,闪蒸所差生的气泡受挤压而破裂,从而发生气蚀现象。(如下图左图所示)

冲刷和气蚀现象,都与流速有着密切的关系,冲刷的能量高达流速的2-4次方,而气蚀破坏的能量高达流速的5-6次方。 因此控制流速,从而防止因其引起的闪蒸和气蚀所造成的破坏,就显得至关重要。根据能量守恒的原则,只要将阀内的流速控制在一个合理的范围内,那么就可以控制流体的压头防止其冲到气化线一下,从而避免了高流速,闪蒸和气蚀给阀门带来的破坏。(如上图右图所示)

那么到底要把流速控制在一个什么样的合理范围呢?美国仪器仪表协会即ISA(Instrument Society of America)在其控制阀分册里面给出了指导意见,即对于单相流(非气蚀工况),阀芯出口流速不大于30m/s,而对于存在闪蒸、气蚀的工况两相流,阀芯的出口流速则应不大于22.5m/s。

锅炉再循环阀使用过程中需要注意的问题
  1. 防止小开度操作阀门:为了防止小开度造成的高流速对阀内件的损坏,最小流量阀厂家都会设置一段快开/快关区间,一般为阀门行程的20%左右。即不允许阀门在20%开度以下进行调节,以避免小开度对阀内件造成的损坏。此功能可在阀门的定位器上实现。

  2. 尽量采用角型阀门。

  3. 做好冷态调试,确保阀门关闭到位,对于电动执行机构要确保力矩关和限位关均到位。否则阀门一旦泄露,在高压差下,密封面就会很快损坏。

最后一期我们将为大家带来
IMI CCI在锅炉给水泵再循环阀的解决方案及未来发展方向,敬请期待!
i阀哥



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