大唐呼圖壁熱電廠選擇氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥

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1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇
之前介紹解決電廠閥門常見問題，現(xiàn)在介紹氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)型式、口徑和流量特征等選擇是否適當(dāng)，直接影響自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)和工作安全可靠性。大唐呼圖壁能源開發(fā)有限公司熱電廠（以下簡(jiǎn)稱大唐呼圖壁熱電廠）前身為大唐呼圖壁熱電項(xiàng)目籌建處，于2008年12月經(jīng)中國(guó)大唐集團(tuán)公司批復(fù)成立。2012年2月，更名為大唐呼圖壁能源開發(fā)有限公司熱電廠。大唐呼圖壁熱電廠位于新疆昌吉州呼圖壁縣城南9.5公里，是大唐新疆發(fā)電有限公司投資建設(shè)的*個(gè)火力發(fā)電廠，規(guī)劃容量：2×300MW+2×660MW。

大唐呼圖壁熱電廠一期2×300兆瓦工程是自治區(qū)“十一五"重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是大唐集團(tuán)公司在疆建設(shè)的*個(gè)火電項(xiàng)目。該項(xiàng)目是全國(guó)*個(gè)采用輔機(jī)單列布置的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，是全國(guó)30萬機(jī)組中*家采用玻璃鋼內(nèi)筒煙囪的機(jī)組；也是全疆*個(gè)同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝及布袋除塵的環(huán)保發(fā)電機(jī)組；同時(shí)還是大唐集團(tuán)公司*個(gè)在寒冷地區(qū)采用間接空冷技術(shù)的機(jī)組，*家采用EPC總承包管理模式建設(shè)的熱電項(xiàng)目；項(xiàng)目應(yīng)用了等離子無油點(diǎn)火、變頻調(diào)速、干式除灰和除渣等成熟節(jié)能技術(shù)。較直接空冷機(jī)組能耗小、冷卻效率高，較常規(guī)機(jī)組節(jié)水70％以上。工程于2011年11月獲得國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)，2011年年底開工建設(shè)。工程投資概算為26.3億元，計(jì)劃2013年底實(shí)現(xiàn)雙投。

二期擴(kuò)建2×660MW工程，于2012年初啟動(dòng)前期工作，目前已取得呼圖壁縣、昌吉州各項(xiàng)支持性文件，2013年1月25日通過西北電網(wǎng)公司組織的初可研報(bào)告審查。大唐呼圖壁熱電廠自成立以來，以打造大唐集團(tuán)公司“精品工程"和打造大唐新疆公司發(fā)展基地、人才基地為目標(biāo)，堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，通過深化“三力"（執(zhí)行力、創(chuàng)新力、凝聚力）建設(shè)，認(rèn)真踐行新疆公司“3E"理念和“四抓"思路，全力以赴抓好在建工程、發(fā)展工程、安居工程“三大工程"建設(shè)，不斷提升規(guī)范管理、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控、創(chuàng)優(yōu)管控和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)四個(gè)能力，努力把熱電廠建設(shè)成為具有可持續(xù)發(fā)展能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的現(xiàn)代化*火電企業(yè)。

1.1 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇

本文僅就國(guó)產(chǎn)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇，提出如下參考意見：

1) 當(dāng)工藝系統(tǒng)要求調(diào)節(jié)閥泄漏量?。?lt;額定容量的 0.01%）時(shí)，單座調(diào)節(jié)閥，因其嚴(yán)密性能好。

2) 當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端差壓大時(shí)，建議選擇雙座調(diào)節(jié)閥，使之在壓差大時(shí)比單座調(diào)節(jié)閥容易開啟，但缺點(diǎn)是泄漏量大。

1.2 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇

調(diào)節(jié)閥的流量特性是指流過調(diào)節(jié)閥介質(zhì)的流量與調(diào)節(jié)閥開度的關(guān)系。制造廠提供的是調(diào)節(jié)閥的理想流量特性，即在整個(gè)開度范圍內(nèi)閥門前后差壓不變時(shí)的流量特性，它表征調(diào)節(jié)閥的特性。

目前生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥，按理想流量特性分為以下四種：

直線流量特性，調(diào)節(jié)閥的流量與開度成線性關(guān)系；
等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性，調(diào)節(jié)閥單位行程的變化所引起的流量變化與此點(diǎn)的流量成正比關(guān)系；
快開流量特性，這種流量特性在小開度時(shí)流量已很大，開度增大時(shí)流量很快達(dá)到大；
拋物線流量特性，調(diào)節(jié)閥單位行程的變化所引起的流量變化與此點(diǎn)的流量平方根成正比關(guān)系。
由于拋物線很接近于等百分比，而快開只用于開/關(guān)控制，所以實(shí)際上作為節(jié)流調(diào)節(jié)的只有直線特性和等百分比特性的兩種調(diào)節(jié)閥。對(duì)于一般調(diào)節(jié)系統(tǒng)，希望在小負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)小一些，以免過調(diào)和振蕩，而在大負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)大一些，所以對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)較大的系統(tǒng)宜選擇具有等百分比特性的調(diào)節(jié)閥。

2 調(diào)節(jié)閥口徑的計(jì)算
調(diào)節(jié)閥口徑的選擇，首先根據(jù)生產(chǎn)過程需要的流量 Q 和調(diào)節(jié)閥前后壓差 ΔP 計(jì)算出調(diào)節(jié)閥的公稱流通能力 C（或 Kv）。然后從產(chǎn)品系列中選擇相應(yīng)口徑的調(diào)節(jié)閥。所謂公稱流通能力 C 就是當(dāng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥全開，閥前后壓差為 0.1MPa，流體重度為 1g/cm3 時(shí)，每小時(shí)流過調(diào)節(jié)閥的流量，以 m3/h 或 t/h 計(jì)。流通能力的計(jì)算公式參見圖 1。對(duì)于高粘度液體應(yīng)根據(jù)雷諾數(shù)修正粘度系數(shù)，因中小型電廠極少碰到，本文從略。

圖 1 調(diào)節(jié)閥流通能力計(jì)算公式
圖 1 調(diào)節(jié)閥流通能力計(jì)算公式
因此，針對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在核電廠的調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等實(shí)際應(yīng)用中所出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行詳細(xì)分析。
    1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥及工作原理
    1.1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及類型
    氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體以及附件三部分組成。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為薄膜式和活塞式；閥體按其行程可分為直行程和角行程兩種，按其結(jié)構(gòu)分為直通單座閥、直通雙座閥、套筒閥、角形閥、隔膜閥、蝶閥、球閥，按閥芯的流量特性分類有直線型、等百分比型、快開型、拋物線型等，按調(diào)節(jié)形式分為兩位式、斷開型、調(diào)節(jié)型、切斷調(diào)節(jié)型，按安全失效模式分為故障開、故障關(guān)、故障保位；附件包括定位器、E/P電氣轉(zhuǎn)換器、過濾減壓閥、流量放大器、手輪機(jī)構(gòu)等。
    1.2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理
    氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是以氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體組成的各類氣動(dòng)控制閥門，它以干燥潔凈的壓縮空氣為動(dòng)力源，以氣缸或薄膜氣室為執(zhí)行器，并借助于電氣閥門轉(zhuǎn)換器/定位器、電磁閥、空氣過濾減壓閥、 限位開關(guān)等輔助部件，當(dāng)轉(zhuǎn)換器或定位器接收來自控制器或控制系統(tǒng)中4mA～20mA弱電信號(hào)，輸出20kPa～100kPa氣壓信號(hào)來使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)平衡 氣室氣體壓力與彈簧力，從而使閥桿帶動(dòng)閥芯移動(dòng)，改變閥芯與閥座的通流面積完成對(duì)閥門開度調(diào)節(jié)，通過改變介質(zhì)流量終實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量、液位等工藝 參數(shù)的控制。
    2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)試
    氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在使用之前，重點(diǎn)通過對(duì)彈簧預(yù)緊力、中性點(diǎn)、E/P轉(zhuǎn)換器、定位器等的調(diào)試來滿足閥門的行程、閥門位移線性、開關(guān)時(shí)間、泄漏量等 性能指標(biāo)。調(diào)試前，（1）工藝管道必須嚴(yán)格的吹掃合格；（2）手輪機(jī)構(gòu)應(yīng)處于“釋放"位置；（3）檢查減壓閥供氣壓力是否達(dá)到供氣要求。
    2.1 預(yù)緊力（BenchSet）調(diào)整方法
    （1）為避免閥關(guān)不死或打不開，須在執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝到閥體之前進(jìn)行調(diào)校。
    （2）根據(jù)閥門銘牌要求的預(yù)緊力上、下限值，采用簡(jiǎn)單調(diào)整工具調(diào)整彈簧的初始彈簧力。
    （3）通過充氣排氣使閥門開關(guān)幾次以確定氣動(dòng)頭移動(dòng)順暢。
    （4）對(duì)氣動(dòng)頭打壓，記錄氣動(dòng)頭連桿剛剛移動(dòng)的壓力值并與閥門銘牌上的下限預(yù)緊力對(duì)比，調(diào)整彈簧預(yù)緊力調(diào)整螺母，直到使氣動(dòng)頭連桿剛好移動(dòng)時(shí)的氣壓讀數(shù)為下限值。
    （5）繼續(xù)使氣壓增加到上限值，當(dāng)氣動(dòng)頭連桿向閥體方向移到盡頭時(shí)，在閥桿上做好參照標(biāo)記。
    （6）緩慢地將氣動(dòng)頭氣壓降回下限值，記錄閥桿標(biāo)記到氣動(dòng)頭連桿末端的距離，其與閥門銘牌行程一致，如果一致，彈簧預(yù)緊力調(diào)整完畢，證明閥門在自然狀態(tài)獲得足夠關(guān)閉或開啟力，否則需要更換彈簧，重新安裝并按照上述步驟重新進(jìn)行預(yù)緊力的調(diào)整。

3 計(jì)算實(shí)例
以某高新區(qū)熱電廠高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥為例，其工藝管徑為 D108×4，介質(zhì)為水，大流量為 22t/h，介質(zhì)溫度為 200℃，工作壓力為 1.5MPa，閥前壓力為 1.5MPa，閥后壓力為 1.0MPa。

水為一般液體，其公稱流通能力為 C=9.84；應(yīng)選擇 DN32 的雙座調(diào)節(jié)閥。

流體流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是改變流體流量的工具，按其調(diào)節(jié)作用分成兩類：

變壓調(diào)節(jié)。用改變壓頭來調(diào)節(jié)流量，如變速水泵、變速風(fēng)機(jī)等。
節(jié)流調(diào)節(jié)。用改變介質(zhì)的流動(dòng)阻力來調(diào)節(jié)流量，如調(diào)節(jié)閥、擋板等。
變壓式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備品種較少，因此使用范圍較少。在給水調(diào)節(jié)、風(fēng)量調(diào)節(jié)等系統(tǒng)中，由于減少了動(dòng)力損失，能夠獲得較大經(jīng)濟(jì)效果，因而常采用變壓式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；在大流量、高壓力的場(chǎng)合，節(jié)流式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作困難，常采用變壓式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

除此之外，大多數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用節(jié)流式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，即調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥有氣動(dòng)和電動(dòng)兩種，在中小型電廠中，由于調(diào)節(jié)閥數(shù)量有限，如果采用氣動(dòng)方式，則應(yīng)配備一套儀用空壓站，投資高，因而通常采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。下面就電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇和計(jì)算做簡(jiǎn)單介紹。

4 結(jié)語(yǔ)
在中小型電廠設(shè)計(jì)中，常見的就是一般液體和過熱蒸汽的調(diào)節(jié)閥的選擇和口徑計(jì)算。主要運(yùn)用于除氧器壓力與水位調(diào)節(jié)閥、高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥和凝汽器補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的選擇上。當(dāng)泄漏量要求很小時(shí)，應(yīng)選用單座調(diào)節(jié)閥；而調(diào)節(jié)閥兩端差壓較大或嚴(yán)密性要求不高時(shí)，可選用雙座調(diào)節(jié)閥。通常計(jì)算后的調(diào)節(jié)閥通徑比管道的通徑小，因而需要在調(diào)節(jié)閥兩端配上大小頭。上海申弘閥門有限公司生產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)品有：減壓閥(氣體減壓閥,