汽机旁路调节阀的结构设计.pdf

作者简介:黄冲()女高级工程师主要从事泵阀技术管理工作文章编号:()汽机旁路调节阀的结构设计黄 冲郑红丽张 博韩佳琦(.中广核工程有限公司广东 深圳.哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司黑龙江 哈尔滨)摘要 阐述了核电机组配套汽机旁路调节阀的技术参数和工作原理不同运行工况下的流通能力计算及调节特性的设计对该调节阀进行特殊的结构设计及选材并对样机进行了性能试验结果表明该阀各项性能均达到机组运行要求关键词 核电汽机旁路调节阀结构设计材料性能试验中图分类号:文献标志码:(.):.:概述核电机组汽机旁路调节阀安装在旁路排放蒸汽管道上旁路排放蒸汽管道的入口端为主蒸汽联箱出口端为凝汽器旁排蒸汽通过四组汽机旁路调节阀(共 个)排至凝汽器 第一、二和四组阀门采用调制开启或快速开启两种方式其中第一组阀门主要用于反应堆冷却第四组阀门采用快开方式开启用于参与较大幅度的甩负荷或堆的加热冷却过程 汽机旁路调节阀是核电机组的重要阀门而国内核电机组汽机旁路调节阀全部采用进口产品为了尽快实现国产化核电机组配套汽机旁路调节阀的研制是非常有必要的 本文以“华龙一号”百万千瓦核电机组为例阐述汽机旁路调节阀的结构设计、计算、选材及性能试验 调节阀技术参数及工作原理 技术参数及主要技术要求“华龙一号”核电机组汽机旁路调节阀包含两种阀门规格:/和/调节阀技术参数如表 所示其中介质为湿蒸汽阀门类型为直通进出口管道材质为 设计压力为 执行机构为气动(弹簧关)设计温度为 主要技术条件:()阀座泄漏等级满足/级()汽机旁路调节阀最小可控流量应小于或等于 /()汽机旁路调节阀的最大排放容量应小于或等于 /工作原理()蒸汽压力和流量调节通过控制阀芯相对套筒/阀座的位置来实现:将压力控制器信号送到执行阀 门 年第 期机构然后对阀杆的位置进行调整与定位阀芯和阀座上设有多个规则排列的小孔控制小孔连通数量以增加或减小流通面积从而控制实际流道面积变化表 汽机旁路调节阀技术参数运行参数 组 组最大允许流量/(/)最小可控流量/(/)阀后压力/连接管尺寸/入口温度/额定流量/(/)额定入口压力/出口压力/快开时间/快关时间/()减压原理:蒸汽先流经均流套筒稳流然后流经阀芯及阀座的二级节流套筒实现两级可调降压并经过阀座孔板降噪后再经逐级扩容流向出口最后经过出口端的节流孔板进一步消音降噪汽机旁路调节阀的结构如图 所示 额定流量系数及调节特性的确定按/标准计算 及调节阀在各工况下对应的流量系数计算结果如表 所示 阀体 节流孔板 阀座组件 阀芯组件 套筒 补偿碟簧 阀杆 阀盖 执行机构图 汽机旁路调节阀结构简图表 各工况下流量系数口径工况流量/(/)阀前压力/阀后压力/压差/工作温度/流体状态计算 最小工况 阻塞流 额定工况 阻塞流最大事故工况 阻塞流额定工况 阻塞流 汽机旁路调节阀不仅有最小可控流量的要求同时也有最大排量的限制要求 根据不同工况下计算的流量系数阀门额定流量系数 设计规定值为 小于最大事故工况时的 值 为保证在各工况下具有良好的可调节性采用修正线性流量特性通过调整小开度时节流孔的分布方式并设计合理的先导阀芯行程及阀芯与套筒的间隙使最小工况时阀门开度约为、额定工况时阀门开度约为 设计规定流量特性曲线如图 所示 与 汽机旁路调节阀的调节特性保持一致同样采用修正直线流量特性根据计算结果额定流量系数 设计规定值为 额定工况时阀门开度约为 此开度在理想的调节范围内 设计规定流量系数曲线如图 所示 主要零部件结构设计阀体:采用整体铸造直通形式内部采用出口逐级扩大的变径方式 介质由阀体上部进入阀体经过节流副减压后压力下降比容增大此时需要更大的扩容空间降低介质流速通过在阀体出口支管设计成逐级扩容的结构可以很好地控制出口流速减少高流速引起的阀门振动 年第 期阀 门图 汽机旁路调节阀流量特性曲线图 汽机旁路调节阀流量特性曲线阀盖:采用整体锻造结构通过合理的壁厚设计保证阀盖的强度和刚度套筒:套筒采用小孔式结构起到稳流的作用且在阀门动作过程中对阀芯全程导向提高阀门的稳定性 套筒上部与阀盖之间设有热应力补偿的碟簧在运行过程中温度变化时起到应力补偿的作用保证中法兰垫片与阀座垫片始终处于同时压紧状态阀芯:阀芯组件采用级联先导式结构主要由阀芯、先导阀芯、弹簧、压盖等零件组成 既能保证阀门泄漏等级又可以大大减少阀门操作力降低执行机构成本阀座:阀座采用可拆卸形式便于维修与阀体下端采用缠绕垫压紧形式密封 密封面采用堆焊 合金方式提高密封面的硬度增强密封面的耐冲蚀能力节流孔板:阀体出口处设有节流孔板孔板外形设计成锥形起到降压、整流、汇聚喷射的作用从而达到稳压、降噪、抑制振动的目的 主要零部件材料汽机旁路调节阀的主要零件材料如表 所示表 主要零件及材料零件名称材料阀体 节流孔板 阀座 阀芯 先导阀芯 弹簧 套筒 碟簧 阀杆 阀盖 性能试验汽机旁路调节阀样机在制造厂内做鉴定试验阀门快开、快关时间及动作性能均满足技术要求 全开流量系数为、全开流量系数为 与设计规定额定流量系数偏差小于 且流量特性满足/对修正线性的要求耐工作振动及全开、全关 次寿命试验后阀座泄漏等级满足/级填料函及其他连接处均无泄漏运行均平稳、无卡涩 结语通过对核电机组配套汽机旁路调节阀的系统运行特点进行分析采取合理的结构设计及选材并经过性能试验验证汽机旁路调节阀的各项性能均符合机组运行工况要求参 考 文 献/气动调节阀./控制阀阀座泄漏率./.工业过程控制阀 流通能力 安装条件下流体流量的计算公式.(收稿日期:)阀 门 年第 期