疏水擴容器減溫水調節(jié)閥減振優(yōu)化改造

朱君

摘?要：針對某電廠600MW汽輪機組所用的疏水擴容器減溫水調節(jié)閥振動大的問題進行分析和結構改進優(yōu)化，以達到減振的目的。通過分析發(fā)現，原有的調節(jié)閥是單座調節(jié)閥，閥塞的上部和下部存在較大的壓力差，使得閥塞造成很大的振動，并帶動整個閥體劇烈振動，多次將調節(jié)閥前后的管道振裂。因此，本文通過在閥塞上開設平衡孔，減小閥塞上下部壓差，同時在閥塞外部加裝套筒，增大閥塞導向接觸面積，從而降低了閥塞和整個閥體的振動，減振效果明顯。

關鍵詞：調節(jié)閥;振動;結構優(yōu)化;振動烈度

中圖分類號：TH113;O242

本文針對某電廠600MW汽輪機組所用的疏水擴容器減溫水調節(jié)閥振動很大的問題進行分析和結構改進優(yōu)化，以達到減振的目的。疏水擴容器的作用是將汽輪機熱力系統(tǒng)中的疏水收集起來，進行降壓擴容，疏水被減溫水冷凝后進入凝汽器。而減溫水經過調節(jié)閥給疏水進行噴灑減溫，通過改變調節(jié)閥的開度調整減溫水的噴灑量。

1 調節(jié)閥振動問題分析

本文所分析的疏水擴容器減溫水調節(jié)閥在汽輪機組開機時，需要通過改變調節(jié)閥的開度，調整減溫水的噴灑量來對疏水進行降溫。但是在調節(jié)閥運行過程中，調節(jié)閥會發(fā)生劇烈振動，特別是調節(jié)閥不全開的時候，振動越發(fā)劇烈，多次將與閥門連接的管道振裂。為解決這一問題，檢修人員將調節(jié)閥前后管道和旁路管道都使用支架進行了固定。但是這樣會使得調節(jié)閥自身開始劇烈振動，且固定管道的支架經常損壞，需要頻繁更換。

通過分析發(fā)現，調節(jié)閥的入口接的是凝結水泵出口減溫水母管，其壓力為2.3～3.5MPa，而調節(jié)閥出口壓力和疏水擴容器內的壓力相當，約為6.1kPa，調節(jié)閥進出口存在很大的壓力差，結合圖1調節(jié)閥結構圖可知：調節(jié)閥進出口的大壓差造成調節(jié)閥的閥塞上部與下部存在很大的不平衡力。這種不平衡力使得閥塞出現反復的上下振動，同時此類閥門的閥塞導向接觸面積比較小，當閥塞上下振動的過程中，還會發(fā)生圓周方向的小位移擺動，這兩種振動的疊加最終造成調節(jié)閥發(fā)生劇烈振動，甚至導致管道和支架振壞的情況發(fā)生。

2 調節(jié)閥結構優(yōu)化改進

通過上述分析可知，調節(jié)閥的劇烈振動時由于閥塞的上部和下部存在很大的不平衡力，且閥塞的導向接觸面積較小所造成的。為此，本文將對調節(jié)閥內部結構作出改進。

首先，為降低閥塞上部和下部的不平衡力，在閥塞上沿軸向開設若干個平衡孔，使閥塞上部和下部的流體通過平衡孔連通，從而大大降低兩者之間的壓力差，減小不平衡力?？紤]到平衡孔的數量不能開的太小和太少，否則會影響減小不平衡力的效果;同時為了保證閥塞的強度和使用壽命，平衡孔的數量也不能太多和太大。通過查閱閥門手冊，確定平衡孔的數量為6個，平衡孔的直徑為八分之一閥塞直徑，改進后的閥塞如圖2所示。

其次，調節(jié)閥的閥塞導向接觸面積較小也是造成閥門劇烈振動的原因之一，本文采用在閥塞外部加裝套筒的方式來增大閥塞的導向接觸面積，此時減溫水需流經套筒之后才能流向出口，所以套筒四周需開設導流孔，且保證改造前后閥門的總通流面積保持不變。

調節(jié)閥原通流直徑D=75mm，因此，調節(jié)閥的通流面積為：

S原=πD?24=π×75?24=4417.86mm?2

本文選擇在套筒上開設直徑分別為24mm與19mm的孔各6個，通過計算可知：

S改=6×πd?124+πd?224=6×π×24?24+π×19?24=4416.51mm2

δ=S原?S?改S原×100%=4417.86?4416.514417.86×100%≈0.03%

結構更改之后，調節(jié)閥的通流面積跟原來相比，誤差在003%之內，符合閥門設計要求，不會影響閥門的正常使用。套筒的結構如圖3所示。

調節(jié)閥改造完成后，將其重新安裝，在汽輪機組開機時投入使用，改變調節(jié)閥在不同開度下運行，均無明顯振動現象，經測定結構改進后的調節(jié)閥在25%、50%、75%和100%的開度下，振動烈度值分別為1.58mm/s、1.52mm/s、1.46mm/s和137mm/s，均在合理的振動范圍內，減振效果明顯。

3 結論

本文通過對某電廠600MW汽輪機組所用的疏水擴容器減溫水調節(jié)閥振動大的問題進行分析和結構改進，得出以下結論：

（1）調節(jié)閥劇烈振動的原因是調節(jié)閥進出口的大壓差導致調節(jié)閥的閥塞上部和下部存在很大的不平衡力和閥塞導向接觸面積較小，造成調節(jié)閥發(fā)生劇烈振動。

（2）通過采取在閥塞上開設平衡孔、在閥塞外部加裝套筒以增大導向位移的方法對調節(jié)閥進行結構改進后，調節(jié)閥在不同開度下運行均無明顯振動，振動烈度值均在合理的振動范圍內，減振效果明顯。

參考文獻：

[1]張漢林，張清雙，胡遠銀.閥門手冊——使用與維修[M].北京：化學工業(yè)出版社，2018：129?134.

[2]黃先平.氣動調節(jié)閥常見故障原因及處理分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2016，3：109.

[3]謝玉東，王勇，劉延俊.調節(jié)閥技術研究綜述[J].化工自動化及儀表，2012，39：1111?1114.