大唐呼圖壁熱電廠選擇氣動調節閥

                            上海申弘閥門有限公司

1 氣動調節閥的選擇
之前介紹解決電廠閥門常見問題，現在介紹氣動調節閥是流量調節系統中非常重要的環節，其結構型式、口徑和流量特征等選擇是否適當，直接影響自動調節系統的調節品質和工作安全可靠性。大唐呼圖壁能源開發有限公司熱電廠（以下簡稱大唐呼圖壁熱電廠）前身為大唐呼圖壁熱電項目籌建處，于2008年12月經中國大唐集團公司批復成立。2012年2月，更名為大唐呼圖壁能源開發有限公司熱電廠。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，是大唐新疆發電有限公司投資建設的*個火力發電廠，規劃容量：2×300MW+2×660MW。

大唐呼圖壁熱電廠一期2×300兆瓦工程是自治區“十一五"重點建設項目，是大唐集團公司在疆建設的*個火電項目。該項目是全國*個采用輔機單列布置的熱電聯產項目，是全國30萬機組中*家采用玻璃鋼內筒煙囪的機組；也是全疆*個同步建設煙氣脫硫、脫硝及布袋除塵的環保發電機組；同時還是大唐集團公司*個在寒冷地區采用間接空冷技術的機組，*家采用EPC總承包管理模式建設的熱電項目；項目應用了等離子無油點火、變頻調速、干式除灰和除渣等成熟節能技術。較直接空冷機組能耗小、冷卻效率高，較常規機組節水70％以上。工程于2011年11月獲得國家發改委核準，2011年年底開工建設。工程投資概算為26.3億元，計劃2013年底實現雙投。

二期擴建2×660MW工程，于2012年初啟動前期工作，目前已取得呼圖壁縣、昌吉州各項支持性文件，2013年1月25日通過西北電網公司組織的初可研報告審查。大唐呼圖壁熱電廠自成立以來，以打造大唐集團公司“精品工程"和打造大唐新疆公司發展基地、人才基地為目標，堅持以科學發展觀為指導，通過深化“三力"（執行力、創新力、凝聚力）建設，認真踐行新疆公司“3E"理念和“四抓"思路，全力以赴抓好在建工程、發展工程、安居工程“三大工程"建設，不斷提升規范管理、風險預控、創優管控和生產經營四個能力，努力把熱電廠建設成為具有可持續發展能力和市場競爭能力的現代化*火電企業。

1.1 電動調節閥結構型式的選擇

本文僅就國產電動調節閥結構型式的選擇，提出如下參考意見：

1) 當工藝系統要求調節閥泄漏量小（<額定容量的 0.01%）時，單座調節閥，因其嚴密性能好。

2) 當調節閥兩端差壓大時，建議選擇雙座調節閥，使之在壓差大時比單座調節閥容易開啟，但缺點是泄漏量大。

1.2 電動調節閥流量特性的選擇

調節閥的流量特性是指流過調節閥介質的流量與調節閥開度的關系。制造廠提供的是調節閥的理想流量特性，即在整個開度范圍內閥門前后差壓不變時的流量特性，它表征調節閥的特性。

目前生產的調節閥，按理想流量特性分為以下四種：

直線流量特性，調節閥的流量與開度成線性關系；
等百分比（對數）流量特性，調節閥單位行程的變化所引起的流量變化與此點的流量成正比關系；
快開流量特性，這種流量特性在小開度時流量已很大，開度增大時流量很快達到大；
拋物線流量特性，調節閥單位行程的變化所引起的流量變化與此點的流量平方根成正比關系。
由于拋物線很接近于等百分比，而快開只用于開/關控制，所以實際上作為節流調節的只有直線特性和等百分比特性的兩種調節閥。對于一般調節系統，希望在小負荷時調節閥放大系數小一些，以免過調和振蕩，而在大負荷時調節閥放大系數大一些，所以對于負荷波動較大的系統宜選擇具有等百分比特性的調節閥。

2 調節閥口徑的計算
調節閥口徑的選擇，首先根據生產過程需要的流量 Q 和調節閥前后壓差 ΔP 計算出調節閥的公稱流通能力 C（或 Kv）。然后從產品系列中選擇相應口徑的調節閥。所謂公稱流通能力 C 就是當電動調節閥全開，閥前后壓差為 0.1MPa，流體重度為 1g/cm3 時，每小時流過調節閥的流量，以 m3/h 或 t/h 計。流通能力的計算公式參見圖 1。對于高粘度液體應根據雷諾數修正粘度系數，因中小型電廠極少碰到，本文從略。

圖 1 調節閥流通能力計算公式
圖 1 調節閥流通能力計算公式
因此，針對氣動調節閥在核電廠的調試、運行、維護等實際應用中所出現的各種問題進行詳細分析。
    1 氣動調節閥及工作原理
    1.1 氣動調節閥的結構及類型
    氣動調節閥由氣動執行機構和閥體以及附件三部分組成。氣動執行機構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，按其結構分為直通單座閥、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，按調節形式分為兩位式、斷開型、調節型、切斷調節型，按安全失效模式分為故障開、故障關、故障保位；附件包括定位器、E/P電氣轉換器、過濾減壓閥、流量放大器、手輪機構等。
    1.2 氣動調節閥的工作原理
    氣動調節閥是以氣動執行機構與閥體組成的各類氣動控制閥門，它以干燥潔凈的壓縮空氣為動力源，以氣缸或薄膜氣室為執行器，并借助于電氣閥門轉換器/定位器、電磁閥、空氣過濾減壓閥、 限位開關等輔助部件，當轉換器或定位器接收來自控制器或控制系統中4mA～20mA弱電信號，輸出20kPa～100kPa氣壓信號來使氣動執行機構平衡 氣室氣體壓力與彈簧力，從而使閥桿帶動閥芯移動，改變閥芯與閥座的通流面積完成對閥門開度調節，通過改變介質流量終實現對壓力、溫度、流量、液位等工藝 參數的控制。
    2 氣動調節閥的調試
    氣動調節閥在使用之前，重點通過對彈簧預緊力、中性點、E/P轉換器、定位器等的調試來滿足閥門的行程、閥門位移線性、開關時間、泄漏量等 性能指標。調試前，（1）工藝管道必須嚴格的吹掃合格；（2）手輪機構應處于“釋放"位置；（3）檢查減壓閥供氣壓力是否達到供氣要求。
    2.1 預緊力（BenchSet）調整方法
    （1）為避免閥關不死或打不開，須在執行機構安裝到閥體之前進行調校。
    （2）根據閥門銘牌要求的預緊力上、下限值，采用簡單調整工具調整彈簧的初始彈簧力。
    （3）通過充氣排氣使閥門開關幾次以確定氣動頭移動順暢。
    （4）對氣動頭打壓，記錄氣動頭連桿剛剛移動的壓力值并與閥門銘牌上的下限預緊力對比，調整彈簧預緊力調整螺母，直到使氣動頭連桿剛好移動時的氣壓讀數為下限值。
    （5）繼續使氣壓增加到上限值，當氣動頭連桿向閥體方向移到盡頭時，在閥桿上做好參照標記。
    （6）緩慢地將氣動頭氣壓降回下限值，記錄閥桿標記到氣動頭連桿末端的距離，其與閥門銘牌行程一致，如果一致，彈簧預緊力調整完畢，證明閥門在自然狀態獲得足夠關閉或開啟力，否則需要更換彈簧，重新安裝并按照上述步驟重新進行預緊力的調整。

3 計算實例
以某高新區熱電廠高壓加熱器疏水調節閥為例，其工藝管徑為 D108×4，介質為水，大流量為 22t/h，介質溫度為 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；應選擇 DN32 的雙座調節閥。

流體流量調節機構是改變流體流量的工具，按其調節作用分成兩類：

變壓調節。用改變壓頭來調節流量，如變速水泵、變速風機等。
節流調節。用改變介質的流動阻力來調節流量，如調節閥、擋板等。
變壓式調節機構比較復雜，設備品種較少，因此使用范圍較少。在給水調節、風量調節等系統中，由于減少了動力損失，能夠獲得較大經濟效果，因而常采用變壓式調節機構；在大流量、高壓力的場合，節流式調節機構工作困難，常采用變壓式調節機構。

除此之外，大多數調節系統采用節流式調節機構，即調節閥。調節閥有氣動和電動兩種，在中小型電廠中，由于調節閥數量有限，如果采用氣動方式，則應配備一套儀用空壓站，投資高，因而通常采用電動調節閥。下面就電動調節閥的選擇和計算做簡單介紹。

4 結語
在中小型電廠設計中，常見的就是一般液體和過熱蒸汽的調節閥的選擇和口徑計算。主要運用于除氧器壓力與水位調節閥、高壓加熱器疏水調節閥和凝汽器補水調節閥的選擇上。當泄漏量要求很小時，應選用單座調節閥；而調節閥兩端差壓較大或嚴密性要求不高時，可選用雙座調節閥。通常計算后的調節閥通徑比管道的通徑小，因而需要在調節閥兩端配上大小頭。上海申弘閥門有限公司生產相關的產品有：減壓閥(氣體減壓閥,