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近这些年无论是从产业升级,还是环保的角度上考虑,整个能源行业都在积极地改善能耗,提高效率以便降低运营和维护成本。说到i阀哥所在的行业,就要说到主蒸汽减温器控制阀。主蒸汽减温器控制阀能够控制输送到汽轮机的蒸汽温度,对蒸汽温度的精确控制能够改善整个生产过程的效率。
在这方面,IMI关键流体技术事业部就有话要说了,我们通过获取的数据样本和周期性的性能评估,发现改善效率主要取决于余热锅炉主蒸汽减温器喷水阀的性能。
上面所说的改善,主要是降低阀门动作循环、优化阀门,在基本负荷时的开启位置,以及理想的汽轮机进入温度控制。之前我们有一个典型案例,工厂大幅提升了效率,15年里节省了逾600万人民币。
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这接下来的三期中,我们将细致地讲述升级后的阀芯设计特点、改善后的阀门性能和运营效率。讲述如何设计和确定减温喷水阀的选型,来确保在该应用中选择合适的控制阀产品。
案例背景透视
在美国东南部地区,某能源中心有三个新建的先进燃气联合发电机组。一号机组和二号机组在2009年底投入商业运营,三号机组则在2011年投入运营。每个机组由三台燃气轮机、三台余热锅炉、一台汽轮机和若干泵、阀组成,每台机组可以发电1150 MW。
案情现场还原
该电厂的机组调试后,稳定运行了一段时间,基本负荷下主蒸汽减温器喷水阀在相当低的开启位置,以高循环次数运行。不过在评估数据后,我们发现了被隐藏在表面之下的问题隐患:
阀门开启位置在3%的区间内,且阀门每天的开关循环次数超过1000次;
阀门在如此低的提升位置时,无法控制温度;
阀芯提前开始受到侵蚀(这引起了我们的重视,因为这是由过低的阀门提升位置和过度的阀门循环引起)。
同时,受到损坏的喷水阀阀芯引起泄漏,可能导致减温器和主蒸汽管道发生热疲劳断裂。
上图显示了从2011年6月到12月阀门提升位置的数据
看到这些问题后,阀门工程师立刻通过分析过程性能参数,来寻找高循环的原因。并觉得需要对阀门尺寸进行更细致的分析。所以,一个由设备工程师、建筑工程公司和阀门制造商组成的团队立刻组建而成,对该装置进行了系统的综合评估。
这次评估主要着重原始热平衡计算、原始阀门尺寸参数、目前机组运行环境和阀门设计(阀芯尺寸计算、阀芯材质选择等),最终发现导致水阀低开度和高循环的原因:
1. 喷水阀选型加入了过多余量
原始热平衡计算,决定水流量需求的最大值,但阀门尺寸规格在设计时,加入了50%的余量,这导致了阀门尺寸过大。
2. 蒸汽减温器控制精度极高
水阀的原本设计为控制减温器温度范围为2.8℃以内,但运行数据和热平衡计算显示,减温器有时需要控制0.6℃范围内的温度。这相当于每小时1-200磅水流量(100kg/h),导致阀门持续在起始点抖动。为了解决目前联合循环电厂的问题,减温器至少需要2.8 ~ 5.5℃的温差。
那么我们到底是怎么解决客户的问题呢?下一期的推送中我们将继续层层为你揭开。
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