高性能高温高压蒸汽转换阀的设计

1．前言

高温高压蒸汽转换阀是电站高温高压减温减压装置的核心阀门，也是高压旁路的主要阀门，是“热电冷”三联产的重要配套设备。传统的高温高压减压装置在安全可靠及调节性能方面存在一定的问题。高性能高温高压蒸汽转换阀无论是从结构设计、降低噪声、可靠性和节约成本等方面都有很大的改进和完善。满足用户越来越高的要求。

2．工作原理

高性能高温高压蒸汽转换阀是在传统产品的基础上改进的更新换代产品，从结构设计、降低噪声、可靠性和节约成本等方面都有了很大的改进和完善，以满足用户复杂工况的需要。由于使用的蒸汽参数很高，工作温度达540℃以上，工作压力达10MPa以上。

高压蒸汽由上部进气管道进入上部高压汽室，当阀杆上下移动时，使蒸汽通过流线型通道向下部排出，进入下汽室，通过流道面积的变化实现一次减压。经减压的蒸汽通过曲线形多孔节流罩流出，实现二次减压同时可很好地降低噪声。蒸汽经减压扩容后的出口通道面积设计成比进口通道面积大，确保不产生大的噪音。

蒸汽转换阀的压力调节是通过压力变送器和调节器，再由电动(气动)执行机构操纵，带动与减温蒸汽转换阀阀瓣相连的阀杆，使阀瓣在套筒内上下运动，以改变介质流通面积来达到节流减压的目的。

3．主要结构特征

如图1所示，阀体采用双球形结构，上部小球形为高压进气腔，下部大球体为低压汽室。两室之间为阀的流通道。在此设置阀座6的密封面。阀座与阀体采用焊接连接结构，为防止焊接变形对阀座密封面的影响，在阀座上设置了焊接变形槽(图中的I放大图)。阀瓣与阀杆构成一体。阀座与阀瓣组成的流线型气流通道，可防止阀内出现强烈的振动。阀门的下部汽室内装有曲线多孔节流罩7，它可避免减压后的蒸汽直接喷刷阀体，同时也起减压至出口所要求的压力和减低噪音的作用。采用先减压后减温分体结构，避免材料的交变应力，提高安全可靠性。高温高压蒸汽转换阀采用单座和多孔网罩二级减压结构形式，既减少阀门泄漏量，增大减压幅度，又避免阀体内壁直接受喷刷，延长阀门使用寿命，同时降低噪声。蒸汽转换阀阀体采用双球形，耐压能力强。

(1)采用单座柱塞和多孔节流罩二级减压结构形式，既减少阀门泄漏量，又增大减压幅度，同时多孔节流罩还能降低噪声。

(2)多孔节流罩采用流线型(图中的曲线形)结构，避免在交变高温负荷的情况下，产生热应力的交变循环造成的疲劳破坏，减少材料的交变应力，提高安全可靠性。

(3)蒸汽转换阀阀体采用双球形，不仅可减少阀体壁厚，降低制造成本，同时耐压能力强，还可减少介质的高温高压冲刷而产生的材料交变应力。

(4)为了避免各种工况的水锤冲击，在阀门最低处设置疏水。

(5)为防止焊接变形对阀座密封面的影响，在阀座上设置了焊接变形槽(图中的I放大图)。

(6)出口通道面积设计成比进口通道面积大，确保不产生大的噪音。

(7)蒸汽转换阀和调节阀密封副采用高速喷涂stellite耐高温、冲刷和耐腐蚀的高硬度合金，硬度可达HRC52～58，实现阀门泄漏量少、使用寿命长的目的。

4．性能特点

高性能高温高压蒸汽转换阀采用单座柱塞和节流孔罩，与传统蒸汽转换阀比较有以下特点：

根据文献[1]，蒸汽流量同流通截面积关系为

式中：G——蒸汽流量，kg/s;

F——流通面积，m₂;

α——流量系数；

β——蒸汽通过阀座的减压比；

P1——减压前一次蒸汽压力，MPa；

V1——减压前一次蒸汽比容，m³/kg。

6．结束语

通过对传统蒸汽转换阀的分析比较，高性能高温高压蒸汽转换阀结构合理紧凑，在高温高压等极端条件下具有安全可靠性好和优良的调节性能。流量调节比可达1:20以上，减压幅度也有很大提高，减低噪声方面也有很大提高，根据实际运行考验从传统的减温减压装置的90dbA以上降低到85dbA以下。

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