疏水扩容器减温水调节阀减振优化改造

2019-11-10朱君

科技风 2019年30期

朱君

摘要：针对某电厂600MW汽轮机组所用的疏水扩容器减温水调节阀振动大的问题进行分析和结构改进优化，以达到减振的目的。通过分析发现，原有的调节阀是单座调节阀，阀塞的上部和下部存在较大的压力差，使得阀塞造成很大的振动，并带动整个阀体剧烈振动，多次将调节阀前后的管道振裂。因此，本文通过在阀塞上开设平衡孔，减小阀塞上下部压差，同时在阀塞外部加装套筒，增大阀塞导向接触面积，从而降低了阀塞和整个阀体的振动，减振效果明显。

关键词：调节阀;振动;结构优化;振动烈度

中图分类号：TH113;O242

本文针对某电厂600MW汽轮机组所用的疏水扩容器减温水调节阀振动很大的问题进行分析和结构改进优化，以达到减振的目的。疏水扩容器的作用是将汽轮机热力系统中的疏水收集起来，进行降压扩容，疏水被减温水冷凝后进入凝汽器。而减温水经过调节阀给疏水进行喷洒减温，通过改变调节阀的开度调整减温水的喷洒量。

1 调节阀振动问题分析

本文所分析的疏水扩容器减温水调节阀在汽轮机组开机时，需要通过改变调节阀的开度，调整减温水的喷洒量来对疏水进行降温。但是在调节阀运行过程中，调节阀会发生剧烈振动，特别是调节阀不全开的时候，振动越发剧烈，多次将与阀门连接的管道振裂。为解决这一问题，检修人员将调节阀前后管道和旁路管道都使用支架进行了固定。但是这样会使得调节阀自身开始剧烈振动，且固定管道的支架经常损坏，需要频繁更换。

通过分析发现，调节阀的入口接的是凝结水泵出口减温水母管，其压力为2.3～3.5MPa，而调节阀出口压力和疏水扩容器内的压力相当，约为6.1kPa，调节阀进出口存在很大的压力差，结合图1调节阀结构图可知：调节阀进出口的大压差造成调节阀的阀塞上部与下部存在很大的不平衡力。这种不平衡力使得阀塞出现反复的上下振动，同时此类阀门的阀塞导向接触面积比较小，當阀塞上下振动的过程中，还会发生圆周方向的小位移摆动，这两种振动的叠加最终造成调节阀发生剧烈振动，甚至导致管道和支架振坏的情况发生。

2 调节阀结构优化改进

通过上述分析可知，调节阀的剧烈振动时由于阀塞的上部和下部存在很大的不平衡力，且阀塞的导向接触面积较小所造成的。为此，本文将对调节阀内部结构作出改进。

首先，为降低阀塞上部和下部的不平衡力，在阀塞上沿轴向开设若干个平衡孔，使阀塞上部和下部的流体通过平衡孔连通，从而大大降低两者之间的压力差，减小不平衡力。考虑到平衡孔的数量不能开的太小和太少，否则会影响减小不平衡力的效果;同时为了保证阀塞的强度和使用寿命，平衡孔的数量也不能太多和太大。通过查阅阀门手册，确定平衡孔的数量为6个，平衡孔的直径为八分之一阀塞直径，改进后的阀塞如图2所示。

其次，调节阀的阀塞导向接触面积较小也是造成阀门剧烈振动的原因之一，本文采用在阀塞外部加装套筒的方式来增大阀塞的导向接触面积，此时减温水需流经套筒之后才能流向出口，所以套筒四周需开设导流孔，且保证改造前后阀门的总通流面积保持不变。

调节阀原通流直径D=75mm，因此，调节阀的通流面积为：

S原=πD 24=π×75 24=4417.86mm 2

本文选择在套筒上开设直径分别为24mm与19mm的孔各6个，通过计算可知：

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%

结构更改之后，调节阀的通流面积跟原来相比，误差在003%之内，符合阀门设计要求，不会影响阀门的正常使用。套筒的结构如图3所示。

调节阀改造完成后，将其重新安装，在汽轮机组开机时投入使用，改变调节阀在不同开度下运行，均无明显振动现象，经测定结构改进后的调节阀在25%、50%、75%和100%的开度下，振动烈度值分别为1.58mm/s、1.52mm/s、1.46mm/s和137mm/s，均在合理的振动范围内，减振效果明显。

3 结论

本文通过对某电厂600MW汽轮机组所用的疏水扩容器减温水调节阀振动大的问题进行分析和结构改进，得出以下结论：

（1）调节阀剧烈振动的原因是调节阀进出口的大压差导致调节阀的阀塞上部和下部存在很大的不平衡力和阀塞导向接触面积较小，造成调节阀发生剧烈振动。

（2）通过采取在阀塞上开设平衡孔、在阀塞外部加装套筒以增大导向位移的方法对调节阀进行结构改进后，调节阀在不同开度下运行均无明显振动，振动烈度值均在合理的振动范围内，减振效果明显。