專利名稱：火力發(fā)電廠用的一種閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閘門閥，尤其是一種閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥。
背景技術(shù)：
在火力發(fā)電過程中，維護(hù)過熱蒸汽溫度的穩(wěn)定是確保機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運行所必須的，過高的汽溫會引起管壁超溫而出事故；過低的汽溫又將影響火力電廠的循環(huán)熱效率。一般汽溫降低10℃，要多消耗0.2％的燃料。對于汽壓為10MPa的、汽溫為540℃的鍋爐機(jī)組，汽溫降低10℃，不但降低了熱效率，還會使汽輪機(jī)出口蒸汽濕度增加0.7％，從而影響汽輪機(jī)末級葉片的工作安全。為此，發(fā)電過程要求負(fù)荷在0.7-1.0之間時，蒸汽溫度與額定值的偏差應(yīng)在+5℃～-10℃內(nèi)。對于現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)組中的鍋爐，保持額定汽溫，采用的主要手段是利用噴水式減溫器將母管中的給水經(jīng)減溫噴水調(diào)節(jié)閥直接噴入蒸汽中來達(dá)到。改變噴水量即可調(diào)節(jié)汽溫。
現(xiàn)有大型火力電廠所使用的閘門式減溫噴水調(diào)節(jié)閥的流量特性如圖3所示，它的流通面積是在壓降比ΔPR為1.0設(shè)計，結(jié)果獲得如圖4中所示的閥流通面積分布形狀。而實際上，閥是在ΔPR＝0.15左右工作。顯然，閥的工作狀況與設(shè)計條件不符，結(jié)果獲得的閥實際(工作)流量特性如圖4所示。噴水量的大小是由減溫噴水調(diào)節(jié)閥操作控制，它的流量特性直接關(guān)系噴水量的適度與適時性，決定氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用，影響過熱蒸汽汽溫的平穩(wěn)性。
現(xiàn)行大型火力發(fā)電廠所使用的減溫噴水調(diào)節(jié)閥，其流量特性(工作)普遍呈快開型的非線性，如圖4所示。由實際工作特性所見，存在線性工作區(qū)窄，約為行程的15％，這區(qū)間的流量隨行程變化的速率太大，易引起過調(diào)。
飽和工作區(qū)寬，約為50％～60％(其余為死區(qū))，這區(qū)間的流量隨行程變化的速率太小，調(diào)節(jié)十分不靈。
這樣的閥工作特性難以使過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，投入自控運行。發(fā)揮自動調(diào)節(jié)作用，以保證過熱汽溫的平穩(wěn)，實際情況是很多火力發(fā)電廠的汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于手操狀態(tài)，有的還深感這樣的閥特性連手操也很困難。為此，研制一種能滿足大型鍋爐汽溫調(diào)節(jié)所需的新型流量特性的減溫噴水調(diào)節(jié)閥是符合實際需要、具有相當(dāng)?shù)纳鐣?jīng)濟(jì)價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供火力發(fā)電廠用的一種閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥，使閥的實際工作流量特性，增大線性工作區(qū)，符合使用要求。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下它包括裝在閥體和閥蓋內(nèi)的閥桿，閥桿下端裝有閥瓣，閥體兩側(cè)裝有能與閥瓣孔相連通的閥座，閥瓣上開有上小下大的“錨”形孔。
所說的閥瓣上開有上小下大的“錨”形孔的形成1)按調(diào)節(jié)閥工作原理，工作流量特性F(h)，固有(理論)流量特性f(h)與壓降比ΔPR間有關(guān)系如F(h)=f(h)1(1-ΔPR)f(h)+ΔPR]]>其中 在流體輸送控制的管路系統(tǒng)中，按ΔPR定義，其值是1.0＞ΔPR＞0的某一個值；h＝閥的行程l對閥的全行程L之比，即h＝1/L，h在0.0～1.0之間。
由此町知，調(diào)節(jié)閥的固有(理論)流量特性f(h)是指ΔPR等于1.0時的流量特性，并在保持調(diào)節(jié)閥前后壓差恒定下標(biāo)定?，F(xiàn)有調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品所提供的特性就是這樣得到的。
按ΔPR定義大型發(fā)電機(jī)組鍋爐減溫噴水調(diào)節(jié)閥的ΔPR不可能為1.0，而且一定小于1.0的某一個值?？刂葡到y(tǒng)實際需要的是閥工作流量特性F(h)，而非固有特性f(h)。
2)由1(式)可知，當(dāng)F(h)、ΔPR已知時，則f(h)可確定；f(h)=F(h)ΔPR1-(1-ΔPR)F(h2).......(2)]]>恥)是由閥的流通面積隨閥行程的分布來實現(xiàn)；F(h)為線性，既有F(h)=Kh+F(h0) K為系數(shù)，(0.0～1.0)，F(xiàn)(h0)為初始值，F(xiàn)(h0)＝1/R’R’為可調(diào)比；ΔPR應(yīng)是實際工藝過程最能代表的值，實際得出的是0.15～0.25。
3)從提升式閘門形調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量的過程可知，直徑為D的圓形管路內(nèi)連續(xù)被閘門開孔的流通面積切割的過程，欲使閘門形調(diào)節(jié)閥的工作流量特性滿足實際需要，其閘門上的開孔流通面積分布必須滿足(2)式要求；閘門開孔的兩邊線±y＝f(x)與圓形流路的交點坐標(biāo)[b，f(x)]應(yīng)滿足方程[X-(1-L/2)]2+y2=L24]]>L閥額定行程(3)按圓參數(shù)關(guān)系得到f(b)=rsinθ2......(4)]]>b=L2cosθ2+1-L2]]>(4)式為y＝f(x)的參數(shù)方程，即開孔邊線在圓中坐標(biāo)。綜合上述各式得θ=bL/2ΔPR1-(1-ΔPR)(0.9h+0.1)2[1+(1-ΔPR)(0.9L+0.1)21-(1-ΔPR)(0.9L+0.1)2]...(5)]]>在求得θ后，f(b)就確定，開孔邊線±y＝f(x)(b，f(b))的坐標(biāo)確定。在閥行程1＝0～1分別代入上述(5)式，新的開孔邊線坐標(biāo)就確定，新的流通面積分布就獲得。
以新的閘門配以原有閘門減溫噴水調(diào)節(jié)閥的其余部件，再配以電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則火力發(fā)電新型流量特性減溫噴水調(diào)節(jié)閥就組成。
本發(fā)明具有的有益的效果是采用上述方式得到閥瓣孔的流通面積，其線性工作區(qū)為65％左右，閥的線性度顯著提高，使蒸汽汽溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入正常運行，發(fā)電機(jī)組運行安全和熱效率得到提高，同時不需進(jìn)口，節(jié)約外匯。


圖l是閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥閥瓣開孔形狀示意圖；圖3是傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥流通面積分布曲線與固有流量特性曲線圖；圖4是傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥實測工作流量特性圖；圖5是本發(fā)明的調(diào)節(jié)閥的圓形流路隨閥行程1切割閥瓣開孔形成的流通面積及分布圖；圖6是本發(fā)明的調(diào)節(jié)閥閥瓣開孔形狀示意圖；
圖7是本發(fā)明的調(diào)節(jié)閥實測工作流量特性圖。
具體實施例方式
按照大型發(fā)電機(jī)組鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)對減溫噴水調(diào)節(jié)閥的工作流量特性[F(h)]的要求(h閥的相對行程)，具F(h)～h應(yīng)為線性。現(xiàn)行發(fā)電機(jī)組大型鍋爐中使用閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥是常見的一種，占有相應(yīng)的數(shù)量，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。制造廠提供的該閥理論流量特性f(h)如圖3所示。該閥在某發(fā)電廠200MW發(fā)電機(jī)組的大型鍋爐使用中實測得到的如圖4所示工作流量特性。顯然這樣的閥工作特性不能滿足實際需要。該系統(tǒng)只能長期處于手動操作狀態(tài)。
按照調(diào)節(jié)閥工作原理，工作流量特性F(h)，固有(理論)流量特性f(h)與壓降比△PR間有關(guān)系如F(h)=f(h)1(1-ΔPR)f(h)+ΔPR]]>其中 在流體輸送控制的管路系統(tǒng)中，按ΔPR定義，其值是1.0＞ΔPR＞0的某一個值；h＝閥的行程1對閥的全行程L之比，即h＝1/L，h在0.0～1.0之間。
由此可知，調(diào)節(jié)閥的固有(理論)流量特性f(h)是指ΔPR等于1.0時的流量特性，是在保持調(diào)節(jié)閥前后壓差恒定下標(biāo)定?，F(xiàn)有調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品所提供的特性就是這樣得到的。
由上所知，圖4減溫噴水調(diào)節(jié)閥流量特性偏離圖3的(理論)固有特性是必然的，因為大型發(fā)電機(jī)組鍋爐減溫噴水調(diào)節(jié)閥的ΔPR不可能為1.0，而且一定小于1.0的某一個值。控制系統(tǒng)實際需要的是閥工作流量特性F(h)，而非固有特性f(h)。因此，現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥的流量特性是不可能滿足系統(tǒng)對閥工作特性要求。
由1(式)可知，當(dāng)F(h)、ΔPR已知時，則f(h)可確定。f(h)的實現(xiàn)是由閥的流通面積隨閥行程的分布來實現(xiàn)。
圖2傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥閥瓣開孔形狀示意圖，6是其開孔形狀；的流通面積隨行程的分布。而這樣的閥流通面積分布其實際工作流量特性是圖4所示，表明不符合使用要求，應(yīng)重新根據(jù)實際需要研制。
實際需要F(h)為線性，既有F(h)＝Kh+F(h0) K為系數(shù)，(0.0～1.0)，F(xiàn)(h0)為初始值，F(xiàn)(h0)＝1/R’R’為可調(diào)比。
ΔPR應(yīng)是實際工藝過程最能代表的值，實際得出的是0.15～0.25。則應(yīng)有的固有特性為f(h)=F(h)ΔPR1-(1-ΔPR)F(h2).........(2)]]>f(h)是反映閥相對流通面積隨閥相對行程改變的分布。
從提升式閘門形調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量的過程可知，直徑為D的圓形流路內(nèi)連續(xù)被閘門開孔的流通面積切割的過程，如圖5所示。欲使閘門形調(diào)節(jié)閥的工作流量特性滿足實際需要，其閘門上的開孔流通面積分布必須滿足(2)式要求。對照圖5，閘門丌孔的兩邊線±y＝f(x)與圓形流路的交點坐標(biāo)[b，f(x)]應(yīng)滿足方程[X-(1-L/2)]2+y2=L24]]>L閥額定行程(3)按圓參數(shù)關(guān)系得到f(b)=rsinθ2........(4)]]>b=L2cosθ2+1-L2]]>(4)式為y＝f(x)的參數(shù)方程，即開孔邊線坐標(biāo)。綜合上述各式得θ=bL/2ΔPR1-(1-ΔPR)(0.9h+0.1)2[1+(1-ΔPR)(0.9L+0.1)21-(1-ΔPR)(0.9L+0.1)2]...(5)]]>在求得。后，f(b)就確定，開孔邊線±y＝f(x)(b，f(b))的坐標(biāo)確定。在1＝0～1分別代入(5)式，新的開孔邊線座標(biāo)就確定，新的流通面積分布就獲得。
以新的閘門形閥瓣配以原有閘門減溫噴水調(diào)節(jié)閥的其余部件，再配以電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則火力發(fā)電新型流量特性減溫噴水調(diào)節(jié)閥就組成。
實施例采用本技術(shù)重新配置閘門。根據(jù)現(xiàn)場，管內(nèi)徑D為30mm，閥的額定行程L＝30mm，ΔPR為0.15，F(xiàn)(h)要求線性，即F(h)＝0.91/L十0.1，流量系數(shù)為5.6，由上述數(shù)據(jù)，按閘門開孔邊線計算的各式，得到相關(guān)參數(shù)如表1。
表1

按表1得到如圖6的閘門開孔流通面積分布，將該閘門裝于原閥，經(jīng)使用，實測得工作流量特性如圖7所示，其線性工作區(qū)為65％左右，線性度顯著提高，使蒸汽汽溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入正常運行，發(fā)電機(jī)組的運行安全和熱效率得到提高，同時不需進(jìn)口，節(jié)約外匯。
權(quán)利要求
1.火力發(fā)電廠用的一種閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥，包括裝在閥體(3)和閥蓋(4)內(nèi)的閥桿(5)，閥桿(5)下端裝有閥瓣(1)，閥體(3)兩側(cè)裝有能與閥瓣(1)孔相連通的閥座(2)，其特征在于閥瓣(1)上開有上小下大的“錨”形孔(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火力發(fā)電廠用的一種閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的閥瓣(1)上開有上小下大的“錨”形孔的形成1)按調(diào)節(jié)閥工作原理，工作流量特性F(h)，固有(理論)流量特性f(h)與壓降比ΔPR間有關(guān)系如F(h)=f(h)1(1-ΔPR)f(h)+ΔPR]]>其中 在流體輸送控制的管路系統(tǒng)中，按ΔPR定義，其值是1.0＞ΔPR＞0的某一個值；h＝閥的行程l對閥的全行程L之比，即h＝1/L，h在0.0～1.0之間；調(diào)節(jié)閥的固有(理論)流量特性恥)是指ΔPR等于1.0時的流量特性，足在保持調(diào)節(jié)閥前后壓差恒定下標(biāo)定，現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品所提供的特性就是這樣得到的；按(1)式，大犁發(fā)電機(jī)組鍋爐所用的減溫噴水調(diào)節(jié)閥的ΔPR不可能為1.0，而且一定小于1.0的某一個值?？刂葡到y(tǒng)實際需要的是閥工作流量特性F(h)，而非固有特性f()；2)由1(式)可知，當(dāng)F(h)、ΔPR已知時，則f(h)可確定；f(h)=F(h)ΔPR1-(1-ΔPR)F(h2).........(2)]]>f(h)是由閥的流通面積隨閥行程的分布來實現(xiàn)；F(h)為線性，既有F(h)＝Kh+F(h0) K為系數(shù)，(0.0～1.0)，F(xiàn)(h0)為初始值，F(xiàn)(h0)＝1/R’R’為可調(diào)比；ΔPR應(yīng)是實際工藝過程最能代表的值，實際得出的是0.15～0.25；3)從提升式閘門形調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量的過程可知，直徑為D的圓形管路內(nèi)連續(xù)被閘門開孔的流通面積切割的過程，欲使閘門形調(diào)節(jié)閥的工作流量特性滿足實際需要，其閘門上的開孔流通面積分布必須滿足(2)式要求；閘門開孔的兩邊線±y＝f(x)與圓形流路的交點坐標(biāo)[b，f(x)]應(yīng)滿足方程[X-(1-L/2)]2+y2=L24]]>L閥額定行程(3)按圓參數(shù)關(guān)系得到f(b)=rsinθ2......(4)]]>b=L2cosθ2+1-L2]]>(4)式為y＝f(x)的參數(shù)方程，即開孔邊線在圓中坐標(biāo)，綜合上述各式得θ=bL/2ΔPR1-(1-ΔPR)(0.9h+0.1)2[1+(1-ΔPR)(0.9L+0.1)21-(1-ΔPR)(0.9L+0.1)2]...(5)]]>在求得0后，f(b)就確定，開孔邊線±y＝f(x)(b，f(b))的坐標(biāo)確定，在閥行程1＝0～1分別代入上述(5)式，新的開孔邊線坐標(biāo)就確定，新的流通面積分布就獲得；以新的閘門配以原有閘門減溫噴水調(diào)節(jié)閥的其余部件，再配以電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則火力發(fā)電新型流量特性減溫噴水調(diào)節(jié)閥就組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種火力發(fā)電廠用的一種閘門形減溫噴水調(diào)節(jié)閥。包括裝在閥體和閥蓋內(nèi)的閥桿，閥桿下端裝有閥瓣，閥體兩側(cè)裝有能與閥瓣孔相連通的閥座，閥瓣上開有上小下大的“錨”形孔。從調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量的過程，是用直徑為D的圓形管路內(nèi)連續(xù)被閘門開孔的流量面積切割，使閥的工作流量特性滿足實際需要。采用上述方式得到閥瓣孔的流通面積，其線性工作區(qū)為65％左右，閥的線性度顯著提高，使蒸汽汽溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入正常運行，發(fā)電機(jī)組運行安全和熱效率得到提高，同時不需進(jìn)口，節(jié)約外匯。
文檔編號F16K3/02GK1439829SQ0311585
公開日2003年9月3日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者張玉潤, 陳意秋 申請人:浙江大學(xué)