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电站阀门面临的技术性问题

衡量阀门质量有以下几个指标:密封可靠性、动作响应能力、强度、刚度及寿命等,将阀门作为整个热力设备系统中的基本单元考虑,又存在流固耦合振动和振动控制的要求。要保证这些指标,首先需要解决如下几个主要问题。

1 控制(决定阀门动作的可靠性)

主汽阀和再热汽阀的控制系统故障是汽轮机五大事故之一,主要表现在阀门开度与设计不符,包括传动机构失灵、行程超前、滞后,这些影响到阀门的强度和振动。阀门的开度控制直接影响到汽机的工作状况,因此受到高度重视,已成为研究的核心问题之一。

近年来,在研究阀门的可靠性方面,智能型阀门是研究的主攻方向,智能型阀门具有自行判断工况,并实时地进行自我调节的功能。智能型阀门中的关键部件是数字定位器,数字定位器用微处理器使阀门的执行器准确定位,监视和记录阀门的有关数据。

2 强度(应满足寿命、刚性要求)

机组的频繁启动对阀门强度及阀门使用寿命的影响尤为突出,特别是用调节阀调速的汽轮机,以往研究的重点放在阀门的控制问题上,现在看来强度问题也不容忽视。《powerengineering》杂志副主编carolanngiovando撰写文章强调科研工作者不应把全部的注意力都集中在控制问题上,应注意加强对阀门强度、寿命、密封性的研究,因为它们是阀门工作最基本的条件。

(1)由于机组的频繁启动,原来的主汽阀有可能不能满足新的运行要求。因为一般的主蒸汽阀门是按基本负荷设计的,设计过程中只按静压、温度、蠕变考核其强度,不存在低周疲劳寿命问题。现在工况变化了,原设计就不一定满足要求。为此,设计过程中有必要考虑低周疲劳寿命设计,使设计工况与运行工况相一致,以达到延长寿命的目的。

(2)由于执行机构行程控制的不准确性,阀芯对阀座产生冲击载荷。有电厂曾经出现过阀座碎裂,裂块被冲进汽机,造成汽轮机出力急剧下降,转子严重受损的故障。

另外,对于高压阀门等,还有气蚀现象、阀体的原始铸造缺陷、阀体出现裂纹后的寿命分析与预测等课题都值得进一步研究。

3 振动

阀门开度变化、执行机构的动态性能不佳和阀体存在泄漏都是产生振动的原因,振动对阀门本身伤害很小,但对整个机组影响很大,表现在产生低频振荡。


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