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鍋爐給水泵迷宮式最小流量調節閥流動性能的試驗研究

鍋爐給水泵迷宮式最小流量調節閥流動性能的試驗研究

2011/5/14 17:47:00

                                  1 概述
                                 
                              電站鍋爐給水泵再循環系統最小流量調節閥安裝在給水泵出口,高壓水經逐級減壓并排放至與閥門相連接的除氧器水箱(或冷凝器)。在系統開啟和關閉時,閥門應具有良好的密封性(系統壓力為35MPa以上),并且沒有氣蝕和噪聲現象。目前,一些熱電廠所用的給水泵最小流量控制閥為多級孔板式最小流量閥,該閥門采用多級孔板節流,逐級降壓(其阻力系數為10),從而解決了壓差不高時閥門的汽蝕問題。在實際運行中,閥門的噪聲也小于周圍其他設備運行的噪聲。但是,在300MW以上超臨界機組里,由于介質的高速流動,使閥門出現沖蝕、振動和噪聲等問題。因此,該類閥門不得不采用更高強度和耐磨性能的材料制造,這不僅提高了成本,而且流量隨行程的變化增大,調節特性也沒有得到明顯改善。此外,因閥門在高壓、高溫及高流速下持續工作,其使用壽命大大降低。DRAG迷宮式最小流量調節閥(以下稱迷宮式調節閥)采用迷宮式曲折流道(圖1)和多級平穩降壓,提高了節流件的阻力系數,增大了阻力系數的可調幅度,降低了流速,有效地改善了高壓差調節閥的流量調節性能。由于流道復雜,需對其流動阻力特性進行測試,以便獲得準確的閥門阻力系數。通過測試,一方面驗證理論計算,另一方面為該閥更深入的內特性試驗、流場顯示試驗提供了重要依據。
                                  2 測試系統
                                  2.1 流量特性
                                  調節閥的固有流量特性,就是流過閥門的相對流量系數和對應的相對行程之間的固有關系,即

                                  式中Cv———某一開度下的流量
                                  Ccmax———全開時的額定流量
                                  l———某一開度下的閥芯相對行程
                                  L———閥芯額定行程
                                 
                              調節閥的固有流量特性與運行安全、生產效益、耗能等十分有關,在實際的使用過程中調節閥的工作流量特性常常偏離設計的理想流量特性,使控制系統得不到按設置所需要的閥門特性,影響了流量調節質量,甚至引起安全隱患。因此,按需要正確選取具有更為優異的流量特性的最小流量調節閥和對其流量特性的測試是極為重要的。

                                  2.2 阻力特性
                                 
                              調節閥的阻力特性,即閥門阻力系數隨其開度的變化特征,是描述調節閥運行特性的重要參數。閥門阻力系數是閥門的固有特性,與測試所用介質無關。對于阻力件其流阻系數為

                                  式中△p———閥門進出口之間的壓差,Pa
                                  ρ———運行介質密度,kg/m3
                                  V———流體流動速度,m/s
                                  A———閥門內流道面積或進出口管道面積,m2
                                  Q———流體流量,m3/s
                                  2.3 測試系統
                                 
                              根據GB/T10869-1989電站調節閥技術要求條件、GB/T4213-1992氣動調節閥和實驗室的具體情況,設計此試驗系統(圖2),水槽中的水由多級離心泵升壓,流過流量測量段進行流量計量,然后進入迷宮式調節閥,最后經回水管返回水箱。在設計的試驗管段前后,分別裝上壓力傳感器及溫度傳感器,在保證試驗管段保持紊流,即保證閥雷諾數Re>105的前提下,分別測出閥前和閥后的壓力,從而得出閥前后的壓差,可得出流量系數Cv

                                  式中Q———液體流量,m3/h
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