泵再循环系统中调节阀应用工艺_仪器仪表读写器

泵再循环系统中调节阀应用工艺

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一、综述
在火电厂，作功的过程是依靠水的循环（即水由给水泵加压送到锅炉，在锅炉内受热产生蒸汽，蒸汽在气轮机内膨胀作功后经冷凝器冷凝为水，并如此循环往复。）来实现的。在整个循环过程中，给水泵的安全运行是实现这个循环的关键。
给水泵的出水量是随锅炉负荷而变化的。在启动时或在负荷很低时，给水泵很可能在给水量很小或给水量为零的情况下运行，水在泵体内长期受叶轮的摩擦发热，而使水温升高，水温升高到一定程度后，会发生汽化，形成汽蚀。造成给水泵的损坏。为防止上述现象的发生，在给水泵出口至除氧器（或冷凝器）水箱之间安装再循环系统，在给水泵刚启动或在给水量小到一定程度时，可打开再循环系统。将一部分水返回除氧器水箱，以保证有一定的水量（一般约为额定流量的30%）通过水泵，而不致使泵内水温升高而汽化。而当给水量处于正常条件下时，再循环系统关闭。
再循环系统由最小流量阀、止回阀、流量测量系统组成。
系统中流量测量系统确定何时开启或关闭再循环系统；
止回阀的目的是只允许水泵往外送水，而不允许水反向流回水泵。防止水泵突然停止运转时，高压水反向流回水泵造成水泵倒转；
最小流量阀保证在再循环系统处于开启状态时高压水经过减压使阀出口压力与除氧器（或冷凝器）水箱压力接近而不致造成除氧器（或冷凝器）水箱压力震荡和发生汽蚀。在再循环系统中很明显最主要的、工作条件最恶劣的无疑是最小流量阀。二、最小流量阀的运行工况及其对最小流量阀可能产生的破坏
最小流量阀是火电厂中运行工况最为恶劣的几种调节阀之一。因其安装位置处于给水泵出口与除氧器水箱（或冷凝器）之间，两者间巨大的压差由该阀门承受。无论在开启或关闭状态下，再循环系统最小流量阀始终是在高压差下工作。在最小流量阀处于开启状态时，将高压水通过逐级减压后排至除氧器水箱（或冷凝器），并且在减压过程中不能发生气蚀；而当其处于关闭状态时，应能承受高达350bar甚至更高的静压差，并做到关闭紧密。众所周知，液态介质在高压差下会产生空化。有研究表明，空化产生于液态区的气泡，生成气泡的必要条件是液态介质所处的绝对压力低于该液体的饱和蒸汽压力。当高压液体流经节流元件，静压能与动压能相互转换，流速增加导致压力降低，其压力降低至低于该流体在入口温度下的饱和蒸汽压力时，液体中形成气泡发生空化现象。流过节流面之后，在相对宽敞的下游流道中流速下降，压力回升，当压力高于该流体在入口温度下的饱和蒸汽压力时，汽泡溃裂释放出巨大的能量，对阀座、阀芯等节流元件产生破坏，即汽蚀。据测算，气泡破裂时的瞬时压力高达3000bar，现有的工程材料均难以抵抗其破坏力。而当流体流过节流面之后，在相对宽敞的下游流道中流速下降，压力回升不高于该流体在入口温度下的饱和蒸汽压力时，在节流降压过程中产生的气泡不会破裂，而是夹在液体中成为“二相”流，通常称此为“闪蒸”。“闪蒸”一般不会对节流元件产生破坏，但会产生阻塞流。使调节阀流量减小，与此同时还会产生强烈的噪声和震动。在电厂中除氧器（冷凝器）水箱的压力高于或等于该温度下的饱和蒸汽压力，所以“闪蒸”现象在此不会发生。
汽蚀与压差直接相关。因此，如果将高压液体经过节流元件的压力始终控制在高于该流体在入口温度下的饱和蒸汽压力时，就不产生“空化”，当然也就不会发生“汽蚀”。这既是现今各种多级降压防汽蚀高压差调节阀的理论基础。
三、HORA公司提出的解决方案
HORA公司成立于1967年，经过30余年的发展已经成长为一家具有独立研发能力、拥有15项国际专利的能够生产全系列电厂调节阀并享誉欧洲的电站供应商。
调节阀是生产过程自动化系统中的一种执行器。电厂所用的汽、水调节阀常常在高温、高压状态下运行，工作环境是相当严酷的。为此，设计师在满足控制性能要求的前提下，还应满足以下的要求：
调节性能良好
长使用寿命
维护方便
性能价格比高。
HORA综合数十年的设计、使用经验，提出下面的设计原则供公司的设计人员遵守，理想地解决了这些矛盾。
流速控制工质在阀内的流速，是影响阀门使用寿命的重要因素。同时也影响到阀门的流量特性和控制。
HORA 控制阀内工质流速为：2~8米/秒；推荐流速为：2~5米/秒。并根据流速确定阀门的通径。工质流速低，可最大程度地减小工质对节流元件的冲刷，延长阀门的使用寿命。而且使得阀门理想流量特性曲线尽量接近实际的工作流量特性曲线，提供良好的调节性能。
材料选择众所周知，阀门材料是决定阀门寿命与成本的主要因素之一。
HORA 根据给出的工况，在阀门的不同部位采用不同的材料，并对关键的部位进行硬化处理，有效地延长关键节流元件的寿命。成功地解决了阀门寿命与成本的矛盾。
结构设计
结构设计是实现过程控制、保证阀门安全、正常运行、提高阀门使用寿命和性能价格比最根本的工作。HORA 可根据不同的控制要求和工况条件采用笼式、针式、曲线等阀芯结构形式，提供快开结构、直线结构、抛物线结构、等百分比流量特性的各种调节阀。并在阀体内部结构设计时，运用了如下方案以解决阀门使用中的各种问题。
环流板：防止工质对节流元件的冲刷，调节性能良好。
    ● 平衡阀室：避免小流量高压差时阀门开启困难。开启灵活，调节性能良好。
    ● 多级减压：防止气蚀发生。提高阀门寿命。
    ● 阀门予起：密封面不参与节流，防止高流速对密封面的冲蚀。
    ● 在线维护： HORA 生产的所有阀门须进行维护、维修时，均不必自管道上拆下即可将阀门解体进行维护工作。
HORA公司根据上述防汽蚀理论、遵循公司的设计原则并结合几十年阀门生产的实际经验，对于泵再循环系统提出三种最小流量阀的方案，并且在九十年代初创造性的推出了自力式泵自动循环保护系统，用以替代传统的再循环系统。
Conventional System----传统型的最小流量再循环系统
Automatic recirculation valve泵自动再循环系统
                    Conventional System----传统型的最小流量再循环系统