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两极真空除氧器喷雾阀结构和工作原理安装使用情况分析
发布时间:2023/4/12 点击次数:565

两极真空除氧器喷雾阀结构和工作原理安装使用情况分析
 

喷雾阀是两极真空除氧器进水系统的重要元件,在结构上分为外壳和阀芯两部分。其中,阀盘、阀座、阀杆和弹簧是喷雾阀的核心零件,它们的加工和装配质量决定着喷雾阀的性能。喷雾阀的装配检验分为装配试验、注水密封性试验和冷态性能试验三部分。主要阐述了对喷雾阀制造技术问题分析研究的结果。

两极真空除氧器是汽轮机发电机组回热系统的一个混合式加热设备。热力法除氧的压力式两极真空除氧器主要用于30万千瓦以上的大容量发电机组。它用汽轮机抽汽将凝结水加热到对应于两极真空除氧器运行压力的饱和温度,除去溶于水中的氧气等气体,防止或减轻其对发电设备系统的腐蚀。同时,通过本级回热,使热能得到充分利用,提高发电效率。

喷雾阀,又称喷嘴,是压力式两极真空除氧器进水系统的重要元件,联接着给水母管和两极真空除氧器本体。我公司设计制造的单筒式两极真空除氧器用喷雾阀布置于两极真空除氧器外壳的顶部,按外壳长度方向排列,火电两极真空除氧器为单列布置,大功率核电两极真空除氧器为双列布置。喷嘴在各种负荷下均有高质量的喷雾效果及良好的传热传质性能。它的性能如何,将直接影响到设备的出力、岀水的温度及含氧量乃至设备运行的安全与稳定。

1喷雾阀的结构和工作原理

喷雾阀在结构上分为外壳和阀芯两大组件。

喷雾阀的外壳由侧壁母管、支管、衬管、底密封环和顶法兰、封盖、密封螺栓等零件组成,材质为碳钢,通常作为两极真空除氧器壳体的一部分,随两极真空除氧器本体设计制造并运输到电厂,其具体结构如图1所示。

1外壳组件

阀芯(如图2所示)主要由一套不锈钢组件及石棉垫圈、铜垫、顶紧螺柱、螺母等附件组成。阀芯通常由制造厂单独制造并发货到电厂。在两极真空除氧器水压试验前,打开喷雾阀外壳的封盖,装入阀芯。安装前需注意阀芯主体及附件的保管和检査,避免零件缺失。

螺母顶紧螺栓

2阀心组件

喷雾阀的工作原理是将凝结水在两极真空除氧器的给水母管中均匀分配后进入每个喷雾阀,喷雾阀的密封面打开,凝结水以膜状喷入两极真空除氧器内部,在与内件除氧盘底部上升来的热蒸汽接触后,被加热到对应于两极真空除氧器运行压力的饱和温度以实现除氧。喷雾阀用弹簧调节使水在各种负荷情况下都能保证水成膜良好,以适应两极真空除氧器设备工作状况变化的需要。喷雾阀也是一个逆止阀,能防止蒸汽倒流进入给水母管的凝结水中。

2零件的制造

喷雾阀的零件,分为外购成品件和厂内加工件两类。外购成品件主要为弹簧和紧固件、密封垫等,其余均为厂内加工件。其中,阀盘、阀座、阀杆和弹簧是喷雾阀的核心零件,它们的加工和装配质量决定着喷雾阀的使用性能。

阀盘和阀座的材质为不锈钢铸件,它们之间的密封面是喷雾阀密封性能的关键。所以需用外圆磨床对其密封面进行磨削加工,并进行手工研磨,对其他表面也要进行适当的车削加工以提高表面粗糙度,并严格控制垂直度等公差要求。阀杆的公差和粗糙度要求也很重要,可用磨床对其外表面及与阀盘间的定位端面进行磨削加工。为保证弹簧的外购质量,需对其逐件进行严格的入厂复验,用游标卡尺、宽座角尺、平台等检验其圈数、节距、直径、高度、垂直度等参数,还需用弹簧压力试验机检验其弹簧常数和变形量等指标。

3装配检验

喷雾阀的装配检验分为装配试验、注水密封性试验和冷态性能试验三部分。

3.1装配试验

装配试验的检验要求是按图纸加载要求,调整加载到弹簧上的重量,使得阀座和阀盘的间隙在偏差范围内。此外,弹簧需严格按图纸要求的预紧力载荷装配。

为满足弹簧在预紧力载荷下的装配及阀盘、阀座间隙检验两项要求,需自行设计制造合适的压力检测装置(如图3)。可选择普通的弹簧试验机为基体,拆除其拉力试验吊架,延长机头立柱,将压盘与底盘的间距调节范围扩大至400毫米以上。这些改造可考虑委托弹簧试验机制造厂家进行。此外,还需自制压力微调装置及弹簧检测和阀盘、阀座间隙检验用的工装,并配备塞尺、游标卡尺等检具。为减少外界环境的振动干扰,准确的进行试验操作,需改善压力试验机的使用环境,好是独立的房间。

装配试验的检验标准是:塞尺测量阀盘和阀座的间隙,在要求的载荷(含螺母、压盖、阀杆和阀盘的重量)下,阀盘和阀座的间隙在0.5-1mm以内为合格。此外,阀杆能光滑的上下移动为合格。

3压力检测装置

3.2注水密封性试验

注水密封性试验的要求是固定喷雾阀以便进行可靠的正压密封检查,将水注满,检查泄漏情况。按此要求,需制作注水密封性试验装置。此装置的主体(如图4)为喷雾阀外壳及其支架。试验前要严格检查试验水质,并对喷雾阀和试验装置内部进行认真清理。杂质的存在,会损害阀盘和阀座间研磨好的密封面,影响试验的效果,降低喷雾阀的质量。

试验操作时,打开法兰盖,放入阀芯后进行密封,再把水从弯管中注入。水注满后观察喷雾阀的阀盘和阀座间的密封情况,稍有污渍是合格的,但通常情况下,没有泄漏为合格。在阀芯安装时需注意石棉密封垫的位置,若位置不当,会导致外壳与阀座间漏水,影响试验效果。

4注水密封性试验装置

试验过程中,阀盘和阀杆间的密封面有可能会轻微的漏水。我们尝试在阀杆与阀盘的接触面间增加垫圈,但密封效果不明显。研究发现,阀杆、阀盘及其紧固件间的结构是无法完全避免漏水的。但其轻微的漏水对喷雾阀的使用性能影响不大,所以不是注水密封性试验的检验项目。

3.3冷态性能试验

我公司单筒式两极真空除氧器用喷雾阀,其冷态性能指标为额定出力100t/h时大阻力损失不大于0.05Mp,大岀力110t/h时大阻力损失不大于0.055MPa,在不同流量下喷嘴有良好的雾化性能。根据此指标,需对喷雾阀进行冷态性能试验(如图5)。

5冷态性能试验

冷态性能试验的场所,需考虑有合适的水泵试验台的业科研机构或水泵制造厂。试验的必备设施有离心式水泵、流量计、压力表和适当的水管路、排水系统等。试验过程先启动试验系统,将阀门开到10t/h流量状态下,目测观察喷水状况。然后继续开大阀门流量,每增加10t/h观测一次,直至增加到100t/h,110t/h。然后关小阀门开度,每降低10t/h进行一次观测,现象与升流量时相同。根据观测数据,绘制压差-流量曲线图。分析曲线形状,有时会发现升流量时的曲线形状不如降流量时的平滑。原因是喷雾阀的弹簧在装配的过程中存在着局部残余应力,试验中喷雾阀工作一段时间后才逐渐得到释放后。建议在试验中,先让喷雾阀工作一段时间后再开始记录数据。此外,需考虑额定流量下的附加阻力对喷雾状态和阻力损失的影响。

两极真空除氧器喷雾阀的制造技术是我国电力工作者实践经验的总结,独立创造的结晶。代表了国内本行业的技术水平,在国际上也具有一定的先进性,并且为核电两极真空除氧器喷雾阀的设计制造提供了参考经验。此技术在我国的应用推广,将为我国电站设备制造业的发展和科技水平的提高做出贡献,还可创造一定的经济效益。

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