给水泵最小流量调节阀低开度吹损原因及应对分析

摘 要：文章针对某厂给水泵最小流量调节阀低开度运行容易内漏现象，从结构上分析迷宫式阀门很难克服低开度运行的汽蚀问题。通过改进阀芯结构和优化流道设计，改用串级涡流降压结构的最小流量阀芯，解决低开度汽蚀问题，提高最小流量调节阀的使用寿命。

关键词：最小流量调节阀；串级涡流降压；汽蚀

中图分类号：TK225.52 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）11-0095-02

1 工程概述

某厂1、2号机组为上海汽轮机厂生产的125 MW汽轮机，机组型号为机组型号：N125-13.24/535/535型。给水泵采用上海电力修造厂生产的DG480-180型电动给水泵，一用一备，每台给水泵设有再循环管路，在逆止门前接出，经过最小流量阀节流后，流回除氧器水箱。当给水流量低于120 t/h时，最小流量阀打开。

该厂最小流量阀原选用进口产品，其设计参数见表1，运行人员为满足低负荷时方便调节锅炉汽包水位，最小流量阀在机组低负荷运行时保持打开一定开度，通过一段时间运行，发现给水泵最小量阀内漏较为严重。现场关闭手动隔离门，电动给水泵电流能降10 A，严重影响经济性。停机时解体发现该阀阀芯密封面严重吹损。

2 泄漏原因分析

2.1 工况恶劣

最小流量调节阀是火电厂中运行工况最为恶劣的几种调节阀之一，系统图如图1所示。

给水泵出厂时标定一个额定最小流量值，给水泵在低负荷下工作需要最起码的流量防止过热和气蚀。当锅炉给水需求在低于给水泵的额定最小流量时为了保护泵的正常运行需要安装一套再循环系统（最小流量调节阀）把一部分高压给水由泵出口回流到除氧器内。因最小流量阀安装在给水泵出口与除氧器水箱之间，压差大约在17 MPa，无论阀门在关闭状态还是在开启状态，最小流量调节阀时刻在高压差下工作，如不能有效避免汽蚀发生，阀门很容易会被冲损，这样阀门寿命就很短，一年内需要对最小流量阀解体检修或更换。

2.2 阀门结构分析

该厂最小流量阀阀体使用锻钢件20，阀内件是镶装式，采用多级降压节流形式，阀内件使用高铬耐热不锈钢材料，符合国际上最新的调节阀结构要求，为延长阀芯使用寿命，阀芯、阀座密封面堆焊司钛立硬质合金，另外，高精度的加工设备和工艺也是提高产品质量的重要手段，以保证阀门无卡涩、无漏。

最小流量调节阀的核心技术在阀芯的减压方式，该厂最小流量阀采用迷宫盘片式减压套。迷宫式最小流量阀技术已经发展了数十年，经过不断创新，技术上不断得到完善，先后开发出多个流道设计方案。图2所示为迷宫式最小流量调节阀的阀芯盘片布置图，它由多个迷宫盘层叠而成，每个迷宫盘的正面有4个迷宫流道，背面也有4个迷宫流道。每一个流道都有一定数目的直角转折，高压流体通过这些转折流道时，由于流通面积不断变化，形成了多级节流降压。

最小流量调节阀类似于多级降压笼罩式调节阀，通过改变阀塞在笼罩中的位置改变阀门节流面积，达到调节流量的目的。为保证阀塞的灵活动作，阀塞与笼罩需要保持一定的缝隙，以防止卡涩或拉毛现象。通过阀塞缝隙的流量是不开控的，特别开度在5%以下时，节流喉部不是在迷宫盘片上，而是在密封面处。见图3，这样密封面两侧承担大部分压降，不可避免发生气蚀，造成密封面冲损。

3 优化解决方案

迷宫式最小流量调节阀由于采用模块化设计，为解决气蚀难题提供了不错的设计理念，但低开度下经常发生气蚀损坏的难题至今没能克服。由于该厂给水泵最小流量阀经常在低开度工况运行，显然迷宫盘片式最小流量阀不适合该工况连续运行。解决低开度气蚀问题的理想方式是最小流量阀在全开度包括开关瞬间，流量都是可控的，都是分级降压的。目前，高压差抗汽蚀调节阀降压设计有多级截流式、迷宫盘片式、串级涡流降压式（多级降压式），从成本、运行工况等综合考虑，该厂试用串级涡流降压式调整阀。

所谓串级涡流降压是指液体的静压是通过串联的多个节流级逐渐消耗的，结构如图4所示。这发生在流体被加速，随后因流道面积增加又降速的过程中。由于随着流道的收缩与扩张，流体发生剧烈的涡流和摩擦，压力能被逐级降低。通过改变串级阀塞的位置调节流道节流面积，达到调节流量的目的。由于多个节流级同时动作，这样在阀门的全开度过程中压力都是分级降低的。特别是开关瞬间，由于各个节流级同时到达关闭位置，所以减压效果明显，可有效防止汽蚀发生。

在第一级，流体经过节流斜槽后被分成多股流体。流体在节流槽的最小节流口流速达到最大。由于流速增加，伴随着摩擦损耗，压力被降低。

当流体通过最小可控节流口后，总压力降的大部分已经发生了，不过此时压力仍然高于汽化压力。随后的减压级由环形节流槽组成，通过改变串级阀塞的位置调节环形节流槽的面积。最后一级仅有轻微的减压，这样在接近汽化压力时不易发生气蚀现象。即使发生了汽蚀也不会损坏阀芯，这是特殊的流道设计决定的。阀座位于最后一级，因为此处流速和压力小，所以机械力为最小。这样使得开关阀门时产生的最大流速减至最小，是对密封面的保护，阀门密封更可靠。

该厂在2011年改用4台串级涡流降压式给水泵最小流量阀，已连续使用三年，目前未见大量泄漏现象。

4 结 语

串级涡流降压结构的给水泵最小流量调节能够解决阀门在小开度工况下的冲损问题。如机组低负荷运行时需要微开给水泵最小流量阀，可优先选用串级涡流降压结构。

参考文献：

[1] 陆培文.调节阀实用技术[M].北京：中国机械出版社，2006.

[2] 詹姆斯 W.哈奇森（美）.林秋鸿（译）.调节阀手册[M].北京：化学工业出版社，2010.