電液控制快速關斷閥在汽輪機上的應用
熱電廠有兩臺C50－8.82/4.12型抽汽汽輪機組，其抽汽口位于汽輪機第二級之后，額定抽汽壓力為4.12MPa，溫度445℃，流量180t/h，抽汽管道的規(guī)格為φ426mm。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。汽輪機抽汽要求在汽輪機停機時能快速切斷，否則蒸汽將沿抽汽管道倒流回汽輪機內(nèi)，引發(fā)汽輪機超速等一系列惡性事故。
1采用水壓式逆止閥存在的問題
為了防止汽輪機抽汽管道蒸汽倒流，引發(fā)汽輪機事故的發(fā)生，我廠汽輪機抽汽管道上原安裝使用的是水壓式逆止閥，它主要由操縱座、逆止閥及相關控制管路三部分組成。
操縱座部分由操縱座殼體、活塞、閥桿、彈簧等組成；逆止閥與簡單的升降式逆止閥結(jié)構(gòu)相似。需要說明的是，操縱座的閥桿與逆止閥的閥芯并不相連，兩者是相互分離的。
當汽輪機開機后需要抽汽時，電磁球閥斷電關閉，操縱座活塞上部水壓消失，活塞在彈簧力的作用下向上頂起，同時帶動閥桿向上運動，這樣閥桿即與逆止閥閥芯脫離。此時，蒸汽作用力將閥芯向上托起，蒸汽便經(jīng)過逆止閥*地供給熱用戶。
當汽輪機停機時，電磁球閥得電開啟，壓力為1.5MPa的壓力水進入操縱座活塞上部空間，克服彈簧力，將活塞連同閥桿壓下，這樣閥桿即對閥芯產(chǎn)生一個向下作用力。同時，由于汽輪機停機后，汽輪機進汽閥已切斷，逆止閥前壓力降低，逆止閥后壓力大于逆止閥前壓力，此壓力差對閥芯產(chǎn)生一個向下作用力，這兩個力共同作用促使逆止閥關閉，切斷了蒸汽的倒流通道。
水壓式逆止閥在使用過程中發(fā)現(xiàn)以下問題：
(1)由于閥體密封面口徑大，制造精度不高，閥門在關閉時間芯與閥座密合不好，不能有效地密封，總有蒸汽通過閥門倒流回汽輪機。
(2)關閉時動作不靈敏，甚至卡澀不能關閉。閥門關閉時間大于2S。
(3)故障率高，可靠性差。使用表明，操縱座活塞易卡澀，彈簧疲勞斷裂，閥芯易卡澀等。
2電液聯(lián)動快速關斷閥
針對以上水壓逆止閥在使用過程中存在的問題，通過廣泛的考察論證，選用更為可靠的電液聯(lián)動快關蝶閥。此快速關閉閥是專為熱電廠汽輪機設計的安全設備，可以有效地防止抽汽管道蒸汽倒流，電液控制快關閥主要由兩部分組成，即閥門主體(三偏心金屬錐面密封蝶閥)和電液控制系統(tǒng)，電液控制系統(tǒng)通過液壓缸、齒輪齒條傳動機構(gòu)，使蝶閥在0～90°范圍內(nèi)完成快關、慢關、慢開等一系列功能。
2.1閥門主體閥門主體采用三偏心金屬錐面密封蝶閥，它主要由閥體、閥板、閥軸三部分構(gòu)成，它的大特點是采用了斜錐形橢圓密封機構(gòu)，使密封副在360°圓周面上各密封點正壓力趨于均勻分布，實現(xiàn)了蝶閥在開啟瞬間密封面即分離，關閉時接觸即密封的效果，所以達到了零泄漏。由于采用了上述斜錐形橢圓密封機構(gòu)，大大減輕了蝶閥啟閉瞬間磨擦扭矩力，閥門啟閉輕松，即使閥門在高低溫的工作情況下，密封面略有變形，也不會產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，延長了密封副的使用壽命。三偏心金屬錐面密封蝶閥的另一特點是采用了可浮動的多層復合密封結(jié)構(gòu)的金屬密封環(huán)座，這種密封環(huán)座可以順著閥板關閉時的推力適當調(diào)整其自身的位置，補償了機構(gòu)傳動機構(gòu)對密封面的影響，消除了對密封面的損壞因素，延長了密封副的使用壽命，提高了金屬硬密封蝶閥的密封效果和可靠性。
2.2電液控制系統(tǒng)
現(xiàn)對該電液控制系統(tǒng)及有關參數(shù)說明如下。
(1)該系統(tǒng)以L-HM46號抗磨液壓油作為非工作介質(zhì)，液壓泵采用齒輪泵，電動機功率0.75kW。為了防止液壓系統(tǒng)的故障，工作油液的清潔度不應低于NAS1638-9級，向油箱加油時需經(jīng)過過濾裝置，以避免油液污染。齒輪泵出口過濾器過濾精度為5μm，應定期進行清洗檢查。
(2)在齒輪泵出口裝有電接點壓力表，其壓力分別調(diào)整為上限16MPa，下限為14MPa，即當油壓低于14MPa時，電氣控制系統(tǒng)使液壓泵工作，當油壓升到16MPa時，電氣控制系統(tǒng)使液壓泵停止工作。保證了工作油壓在14～16MPa之間。溢流間采用直動式溢流閥，其調(diào)整壓力為16.5MPa，在此系統(tǒng)中作為安全閥使用。
(3)蓄能器采用皮囊式，所充氣體為氮氣，充氣壓力為6MPa。它的主要作用是存儲液壓能量，當閥門需要快關時，系統(tǒng)在短時間內(nèi)用油量很大，此時由蓄能器釋放液壓能，并通過液壓缸及傳動機構(gòu)迅速關閉閥門。為了保證快速關閉工作的可靠性，要定期檢查蓄能器氮氣的壓力和泄漏情況。
(4)閥門在快關至后3°時，依靠液壓缸內(nèi)部設置的液壓緩沖裝置減輕閥板對閥座的沖擊，延長了閥門使用壽命。
(5)該套液壓系統(tǒng)除具有正常慢開、慢關、快關功能以外，為了防止閥門因不動而發(fā)生卡澀等異?，F(xiàn)象，還專門設置了小行程范圍內(nèi)的閥門活動試驗。即當閥門處于全開位時，不影響蒸汽流量的前提下，閥門緩慢關閉，當關閉到試驗位置時，閥門停止關閉，又重新開啟至全開位置。
(6)為了保證控制閥有足夠的通流能力，保證快關時間，采用了兩個大通徑插裝間來實現(xiàn)閥門的快關功能，在系統(tǒng)中，電磁閥2用以控制兩個插裝閥的開啟與關閉，從而控制了蝶閥的快關動作。在電磁2失電情況下，電磁閥1通過開門電磁鐵YVI及關門電磁鐵YV2控制閥門的慢速開啟與關閉動作。當需要做閥門活動實驗時(此時閥門處于全開位置)，關門電磁鐵YV2得電，閥門慢速關閉，當關閉到達試驗位置時，YV2失電，同時，開門電磁鐵YV1得電閥門慢速開啟，直到全開。兩個液控單向閥構(gòu)成鎖緊回路，稱作一液壓鎖，其作用是鎖定液壓缸位置，防止閥門因外力作用而改變開度。
(7)其電氣控制系統(tǒng)即可以實現(xiàn)現(xiàn)場控制，又可以與汽輪機控制微機接口實現(xiàn)遠程控制。其快關功能還可與汽輪機停機信號聯(lián)鎖，即當汽輪機停機時，快關閥接受相應快關信號實現(xiàn)快關功能，避免了蒸汽倒流現(xiàn)象的發(fā)生。
慢開：三位四通電磁換向閥1的開閥電磁鐵YN1得電，電磁閥工作位置處于右位，壓力油經(jīng)電磁閥1、液控單向閥、進入液壓缸右腔，同時，液壓缸左腔的油經(jīng)液控單向閥、電磁閥1回油箱，閥門緩慢開啟，到達全開位置時，電磁鐵YN1失電，電磁閥工作狀態(tài)回復到中間位置，液壓鎖便鎖定閥門在全開狀態(tài)。
慢關：三位四通電磁換向閥1的關閥電磁鐵YN2得電，電磁閥的工作位置處于左位，壓力油經(jīng)電磁閥1、液控單向閥、進入液壓缸左腔，同時，液壓缸右腔的油經(jīng)液控單向閥、電磁閥1回油箱，閥門緩慢關閉，達到全關位置時，電磁鐵YN2失電，電磁閥回復到中間位置工作狀態(tài)，鎖壓鎖鎖定閥門在全關狀態(tài)?？礻P：正常運行時，電磁閥2的電磁鐵YV3處于失電狀態(tài)，二位四通電磁閥2工作狀態(tài)處于右位，壓力油經(jīng)電磁間作為控制油，使插裝閥3和插裝閥4處于關閉狀態(tài)。當需要快關時，電磁閥2的電磁鐵YV3得電，工作狀態(tài)為左位，插裝閥3和插裝閥4上部的控制油壓消失，從蓄能器來的大量壓力油打開插裝閥3進入液壓缸左腔，同時液壓缸右腔的油經(jīng)插裝閥4回油箱，閥門快速關閉?？礻P后，電磁鐵YN3失電。
閥門活動試驗：活動試驗只能在閥門處于全開位置時進行，按“活動試驗”按鈕，關門電磁鐵YN2得電，閥門緩慢關閉，待檢測開關檢測到試驗位置時，關門電磁鐵YN2失電，然后開門電磁鐵YN1得電，閥門開始緩慢開啟，直至全開。
3結(jié)論
該電液聯(lián)動快速關閉蝶閥使用一年多來，啟閉運行良好，關閉嚴密性好，無蒸汽泄漏，可靠性高，同時故障率極低。該閥關閉時間短，快關時動作迅速，經(jīng)實驗測定，用411型毫秒表計時，閥門快關時間為0.64s，達到了使用要求。
總之，電液聯(lián)動快關蝶閥由于蝶閥采用了偏心金屬錐形密封結(jié)構(gòu)，密封性能達到了零泄漏，特別是電液控制系統(tǒng)動作的靈敏、可靠，能有效地防止管道由蒸汽的倒流，使汽輪機組的安全得到保證。 |
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