研究分析电站锅炉给水调节阀的减摩

发布时间:2011-05-09  点击数:2450

    电站锅炉给水调节阀用于调节锅炉给水流量。该阀应具有良好的调节特性和耐用性能,还应操作方便、维修简单。我国200MW以下火电机组(670t/h锅炉)大部分是通过给水调节阀来满足流量调节。这种调节通常采用冲量给水自动调节系统,即锅炉炉筒的水位、蒸汽流量和给水流量自动控制主给水调节阀开度的3个冲量。只要蒸汽流量和给水流量信号(即输出信号和输入信号)准确配合,就可以使水位保持在所需要的范围以内。

一、工作原理

    流量自动调节系统原理如图1所示。介质自给水泵经高压加热器、高压给水总门和主给水调节阀前电动门,将给水流量送到给水调节阀前。而在给水调节阀前可借助于流量变送器测量后,将其标准输出讯号传送给调节器,由调节器的输出电流通过电动执行器作用在给水调节阀上,改变给水流量。流量变送器所发出的讯号,以控制电动执行器的动作,达到控制给水的目的。这种讯号可准确迅速地将调节阀调整并控制在一定的开度。当停电或发生其他电气故障时,也可用手动控制开度,暂时满足流量变动的供给。

    通过对给水调节阀工作状况的分析,可知其工作时是频繁运动的。调节动力是由执行器克服各种阻力后供给的,常用的DKJ型角式电动执行器的结构形式见图2。执行器的回转角度α和输出臂长L决定了阀门的可调行程,输出扭矩决定阀门的操作力。为保证阀门在频繁的运动状态下工作,应随时克服运动部件与静止部件之间的摩擦阻力,即阀杆与填料之间的摩擦阻力。随着大流量机组的应用,给水调节阀的规格加大,开启阀门所需的操作力也就增大。于是执行器的参数加大。这样无形之中增加了电厂用电负荷。柔性石墨的使用是降低摩擦阻力的有效措施。

    柔性石墨具有耐高温,自润滑,耐化学腐蚀,柔韧性好,回弹性好,对气体、液体及蒸汽具有良好的不渗透性,对热和电的传导有明显的各向异性等特点,使用寿命长,可延长填料的更换周期,减少维修工作,摩擦系数低。

二、摩擦力计算

    1、密封填料压紧力

    为保证阀杆密封,必须使填料径向压力Px大于介质工作压力P, 即Px>P。取填料与阀杆之间的摩擦系数为u1,填料与填料函之间的摩擦系数为u2。已知柔性石墨对钢的静摩擦系数u′=0.05~0.15 (取),石棉填料对钢的静摩擦系数u″=0.07~0.43(取)。由u1和u2的关系可知,u2=1.3u1,由此关系可推出阀杆表面和填料表面上的静摩擦系数平均值为

   

    取,则u=0.115。由填料环形部分的受力分析(图3)得

        (1)

    式中D-- 填料函直径,m
    dy-- 单元填料厚度,m
    Py-- 填料承受轴向压力,N

    在填料压盖传递的力作用下,在填料内产生轴向压力Py,由于存在摩擦力,此轴向压力随填料的高度而变化,而填料本身的弹性产生径向压力Px,该径向压力亦随高度而变化,所以Py值应大于Px值,取Py=nPx,式(1)简化成

   

    为保证密封性,当y=h时,必须满足Px=P,则

   

    设计给定,n=1.4,u=0.115,P=25MPa,S=0.008m,h=0.065m,当y=0时得压紧力P

    P=1.4×25e1.33=132. 3(MPa)

    设计给定,D=0.048m,d=0.032m,则压紧填料所需的力

   

    2、填料与阀杆之间的摩擦力

    填料与阀杆之间的单元摩擦力dt为

   

    则摩擦力为

   

    若用石棉盘根,其摩擦力为

   

三、结论

    阀门的阀杆密封采用柔性石墨填料,可减小阀杆与密封填料之间的摩擦力,降低操作扭矩,缩小执行器的参数和尺寸,是节约能源的一项主要措施。