電站止回閥的選型及應(yīng)用

1、文章編號:100225855(20060320026203作者簡介:羅小龍(1979-,男,湖北武漢人,工程師,從事閥門的設(shè)計(jì)及開發(fā)工作。電站止回閥的選型及應(yīng)用羅小龍,朱欣涓(武漢鍋爐集團(tuán)閥門有限責(zé)任公司,湖北武漢430070摘要介紹了幾種典型電站止回閥的主要性能、結(jié)構(gòu)形式及工作原理,分析了影響止回閥密封性能及穩(wěn)定工作的不利因素,提出了止回閥選型的一般要求。關(guān)鍵詞發(fā)電站用閥;止回閥;流阻;選型中圖分類號:TH 134文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B The model and application of check valve in pow er plantL UO Xiao 2long ,ZHU Xin 2

2、juan(Wuhan boiler group valve co.,ltd.,Wuhan 430070,China Abstract :The paper gives some typical examples ,and introduces main performances ,structures and operation principia of check valves in power plant.It analyses the disadvantage factors which affect the sealing and stabilization ,and brings f

3、orward common requests for choosing.K ey w ords :power plant valve ;check valve ;flow resistance ;selection 1概述在管路中,止回閥的功能是允許介質(zhì)單向流動,防止其倒流。通常,這種閥門是自動工作的。在一個方向流動的介質(zhì)壓力作用下閥瓣打開。介質(zhì)反方向流動時,由于介質(zhì)壓力和閥瓣自重合力的作用,閥瓣回座,從而切斷介質(zhì)流動。在鍋爐和工業(yè)管道上使用的止回閥種類很多,其工作過程中常常會因出現(xiàn)噪聲、振動、嚴(yán)重的壓力波動和密封件磨損等情況而造成內(nèi)漏,嚴(yán)重的會導(dǎo)致外泄漏并且損壞其他設(shè)備。正確的選用止回閥可以

4、預(yù)防閥門內(nèi)漏,減少閥門故障,保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。因此掌握各種止回閥的使用性能和用途,有助于設(shè)計(jì)者和用戶正確選擇止回閥的類型和規(guī)格。2分類211升降式止回閥升降式止回閥(圖1的閥瓣沿著閥座中心線作升降式運(yùn)動,其閥體與截止閥閥體類似,甚至可以通用。在閥蓋導(dǎo)向套筒側(cè)部(圖1b 或閥瓣導(dǎo)向筒側(cè)部(圖1c 加工有泄壓孔。當(dāng)閥瓣上升時,通過泄壓孔排出套筒內(nèi)的介質(zhì),以減小閥瓣開啟時的阻力。升降式止回閥靠介質(zhì)的壓力頂開閥瓣而導(dǎo)通,無介質(zhì)壓力作用時或介質(zhì)反向流動時,閥瓣迅速回座與閥座緊密吻合而實(shí)現(xiàn)密封。雖然升降式止回閥低進(jìn)高出的密封性能很好,但介質(zhì)通過升降式止回閥的通道很狹窄,因此介質(zhì)通過升降式止回閥的壓力降比旋

5、啟式止回閥的壓力降要大。根據(jù)閥瓣結(jié)構(gòu),止回閥可分為球形升降式和活塞升降式。球形閥瓣式止回閥通常是DN 50mm 的鍛造閥,在球形閥瓣上部設(shè)置輔助彈簧(彈簧材料選用1Cr18Ni9Ti 或50CrVA ,這兩種材料經(jīng)過調(diào)質(zhì),有良好的綜合機(jī)械性能,能防止介質(zhì)的侵蝕,閥瓣在彈簧預(yù)緊力的作用下關(guān)閉。由于彈簧預(yù)緊力涉及到流量、壓差和閥瓣開啟力的大小,因此彈簧應(yīng)正確計(jì)算和選擇。彈簧預(yù)緊力計(jì)算公式為Q M T =F 1G 8d 4nD 32式中Q M T 彈簧預(yù)緊力,NF 1彈簧預(yù)加變形量,mmG 材料切變模量(按G B/T 1239選取,MPad 彈簧直徑,mm D 2彈簧中徑,mmn 彈簧有效圈數(shù)球形閥

6、瓣材料常選用Co103,因?yàn)槠涫褂霉r為壓力PN 60MPa ,溫度t 670,硬度4046HRC ,可用于粘性較大的流體或系統(tǒng)內(nèi)有水垢62閥門2006年第3期的場合。由于球形關(guān)閉件可以自由旋轉(zhuǎn),使球和閥座的磨損相對均勻。另外,球形關(guān)閉件密封可靠,結(jié)構(gòu)簡單,拆裝方便,工藝性好,有良好的互換性,工作平穩(wěn),噪聲小,從而延長了閥門使用壽命。如介質(zhì)粘度較低(如水等,則可以采用閥瓣為活塞式的止回閥,以減小流體介質(zhì)通過閥體時對閥瓣產(chǎn)生的激烈震動 。(a 球形閥瓣(b 活塞式閥瓣(c 彈簧活塞式圖1升降式止回閥212旋啟式止回閥旋啟式止回閥(圖2的閥座是焊在閥體內(nèi)的,閥瓣呈圓盤狀、靠閥座上某一支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)

7、閥門的開啟與關(guān)閉。該閥體中腔采用內(nèi)壓自緊式密封結(jié)構(gòu),在介質(zhì)壓力作用下,能達(dá)到可靠密封。自密封填料選用密封性能良好的柔性石墨。近年來,由于超臨界火電機(jī)組、超超臨界火電機(jī)組的大量投產(chǎn)運(yùn)行,電站鍋爐對管道中止回閥的密封性、可靠性和安全性的要求越來越高,以確保發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)作。高參數(shù)及高性能的止回閥采用鑄鋼閥體已遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的要求,因此采用了強(qiáng)度更高,可靠性更好的鍛焊結(jié)構(gòu)閥體(圖2b 。鍛焊結(jié)構(gòu)式止回閥閥體是由中閥體與兩端支管焊接組成的三片式閥體。中閥體按常規(guī)鍛造工藝,在普通鍛壓設(shè)備上采取自由鍛錘進(jìn)行粗鍛終鍛切邊熱模鍛,最后鍛件接近成品零件的形狀和尺寸。鍛造中閥體精度高,機(jī)加工余量少,材料利用

8、率可達(dá)70%78%。中閥體鍛件可達(dá)到API 602-1998緊湊型碳鋼閘閥門和JB/T 7746-1995縮徑鍛鋼閥的技術(shù)要求。兩端支管采用厚壁無縫結(jié)構(gòu)鋼管,最后焊接三部分閥體組裝成型。鍛焊結(jié)構(gòu)止回閥加工工序?yàn)殄懺熘虚y體和兩端支管毛坯粗加工焊前中閥體熱處理中閥體與支管焊接消除熱處理應(yīng)力焊縫X 光射線探傷及著色檢查精加工組裝成套試壓出廠。對于臨界工況使用的止回閥,采用可靠性高,鍛造工藝好的三片式鍛焊閥體可以避免鑄鋼件閥體鑄造時存在的縮孔、夾渣和疏松等固有缺陷,增強(qiáng)了閥門的抗變形能力及閥體耐腐蝕能力,閥門的承壓能力和使用的可靠性及安全性都有極大的提高,從而確保閥門的穩(wěn)定工作。其該閥門系列產(chǎn)品應(yīng)用在

9、國內(nèi)電站鍋爐管道上,運(yùn)行平穩(wěn),性能優(yōu)良。鍛鋼結(jié)構(gòu)閥門殼體承壓材料通常采用碳鋼、合金鋼和不銹鋼等材料,對于塑性材料制造的閥門,其壁厚按第四強(qiáng)度理論計(jì)算,即S B =PD213L -112P+C式中S B 計(jì)算壁厚,mm P 計(jì)算壓力,MPa D 閥體內(nèi)徑,mm L 許用拉應(yīng)力,MPa 焊縫系數(shù)C 附加腐蝕余量(根據(jù)壁厚選取,mm 當(dāng)S B -C 10mm ,C =6mm 。S B -C 20mm ,C =4mm 。S B -C 30mm ,C =3mm 。S B -C 40mm ,C =2mm 。最小閥體壁厚應(yīng)符合API 600-2001石油和天然氣工業(yè)用閥蓋螺栓連接的鋼制閘閥標(biāo)準(zhǔn)要求,還應(yīng)進(jìn)行

10、閥體強(qiáng)度校核。閥體壁厚的計(jì)算除考慮強(qiáng)度之外,還應(yīng)考慮其剛度及耐磨性,所以其最小壁厚6mm 較合適。鍛焊結(jié)構(gòu)止回閥結(jié)構(gòu)長度為1300mm ,其中中閥體長630mm ,符合API 6D -2002管線閥門標(biāo)準(zhǔn)。焊接閥門的閥體與兩端支管采用單面搭接焊,焊縫系數(shù)100mm ,一般選用旋啟式止回閥。它啟閉速度快,其關(guān)閉滯后角度小,減少了關(guān)閉沖擊和回流損失。介質(zhì)流通時壓力幾乎不受阻礙,流阻小。4結(jié)語在電站鍋爐管道系統(tǒng)中正確合理地選用止回閥是保證安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),具體選型時要依據(jù)閥門的工作溫度、介質(zhì)、壓力和環(huán)境,考慮其分類和應(yīng)用范圍來選取。隨著電站閥門的深入開發(fā),高消能工況將會越來越多,對止回閥的性能要求也會越來越高,而與此相關(guān)的許多項(xiàng)目試驗(yàn)和研究也會不斷深入,并將在已有的研究基礎(chǔ)上不斷地改進(jìn)和完善現(xiàn)有產(chǎn)品,開發(fā)出適合不同高消能工況的止回閥,以滿足電站鍋爐發(fā)展的需求。參考文獻(xiàn)1楊源泉.閥門設(shè)計(jì)手冊M .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.業(yè)出版社,1991.3王秀清.止回閥水錘分析J .核動力工程,1986,7(4.4C 耶格爾.水力不穩(wěn)定流M .遼寧:大連工學(xué)院