1緒論

3電廠減壓閥節(jié)流件結(jié)構(gòu)

高參數(shù)減壓閥在使用過(guò)程中，大開(kāi)度時(shí)壓差小，隨著開(kāi)度降低，壓差會(huì)愈來(lái)愈大。本文所設(shè)計(jì)的組合式套筒在大開(kāi)度時(shí)，流體經(jīng)過(guò)的套筒級(jí)數(shù)少，此刻對(duì)應(yīng)壓差也小，隨著開(kāi)度降低，流體經(jīng)過(guò)的套筒逐漸增多，可以挺好地滿足大開(kāi)度壓差小，小開(kāi)度壓差大的要求。

管件的組合式節(jié)流結(jié)構(gòu)如圖3所示，選用高精密度配合解決多級(jí)照耀的層面隔離，各個(gè)層面之間產(chǎn)生了不同折邊的節(jié)流通道，可以減小流阻，有助于消耗動(dòng)能。通過(guò)軸向閥瓣升降、徑向多級(jí)折邊流道，實(shí)現(xiàn)減壓過(guò)程的平緩可調(diào)。

隨著現(xiàn)代工業(yè)手動(dòng)化程度的不斷發(fā)展，蒸氣參數(shù)愈來(lái)愈高，怎么滿足高參數(shù)蒸氣減壓已成為研究者的關(guān)注重點(diǎn)。減壓閥作為流體控制設(shè)備在石油、化工、電力、軍事等行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的作用。減壓閥根據(jù)控制單元反饋的訊號(hào)，通過(guò)電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)、電-液聯(lián)動(dòng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)球閥的開(kāi)度，改變其節(jié)流面積，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的控制，滿足用戶的不同還要。設(shè)計(jì)球閥時(shí)應(yīng)考慮到，蒸氣控制閥在使用過(guò)程中，大開(kāi)度時(shí)壓差小，隨著開(kāi)度的降低，壓差愈來(lái)愈大；對(duì)于低溫、高壓載荷，中腔密封要求較高；套筒與閥瓣間隙應(yīng)設(shè)計(jì)合理。

2結(jié)構(gòu)特征

2.1低參數(shù)減壓閥

對(duì)于低參數(shù)減壓閥（通常指蒸氣工作壓力≤5.4MPa，工作氣溫≤510℃），其蒸氣壓力不高，減壓升幅小，因此通常選用如圖1所示的減壓結(jié)構(gòu)型式。低參數(shù)減壓閥由閥門(mén)、閥座、密封墊、導(dǎo)向環(huán)、閥瓣組合件、套筒、閥蓋密封墊、套筒密封墊、閥蓋、閥桿、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和托架組成。閥門(mén)選用合金剛坯料，平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫x用澆鑄式閥門(mén)，殼體內(nèi)部設(shè)計(jì)成從進(jìn)口到管件出口的S形流道。介質(zhì)從閥體進(jìn)口流入，流經(jīng)管件組合式套筒上的節(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。管件節(jié)流部份與閥蓋選用法蘭式密封結(jié)構(gòu)。

1.閥門(mén)2.汽缸3.密封墊4.導(dǎo)向環(huán)5.閥瓣組合件6.套筒7.閥蓋密封墊8.套筒密封墊9.閥蓋10.襯套11.執(zhí)行機(jī)構(gòu)12.托架

圖1低參數(shù)減壓閥

2.2高參數(shù)減壓閥

本文所指的高參數(shù)為蒸氣工作壓力≥9.81MPa，蒸氣工作氣溫≥540℃。高參數(shù)減壓閥結(jié)構(gòu)如圖2所示，球閥由閥門(mén)、閥座、閥瓣、套筒、導(dǎo)向環(huán)、下定位環(huán)、下四開(kāi)環(huán)、自密封閥蓋、自密封圈、墊環(huán)、上四開(kāi)環(huán)、支撐板和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。閥門(mén)選用合金剛整體殼體，呈平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，在殼體內(nèi)部產(chǎn)生從進(jìn)口到管件出口的內(nèi)部通道。

為了實(shí)現(xiàn)多次可調(diào)減壓，結(jié)合蒸氣流動(dòng)特征和減壓成因，對(duì)高參數(shù)減壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計(jì)。介質(zhì)從閥體進(jìn)口流入法蘭減壓閥，流經(jīng)球閥組合式套筒上的節(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。節(jié)流減壓過(guò)程主要運(yùn)用流道的多次折邊，將大量的動(dòng)能耗損在節(jié)流套筒之間，私自限制偏低的介質(zhì)流速和動(dòng)力，以便增加動(dòng)能。球閥節(jié)流部份結(jié)構(gòu)與閥蓋自密封結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立互不干擾，確保了密封與行程互不影響。

1.閥門(mén)2.噴嘴3.閥瓣4.套筒5.導(dǎo)向環(huán)6.下定位環(huán)7.下四開(kāi)環(huán)8.自密封閥蓋9.自密封圈10.墊環(huán)11.上四開(kāi)環(huán)12.支撐板13.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖2高參數(shù)減壓閥

圖3組合式節(jié)流結(jié)構(gòu)

管件選用帶主副閥瓣結(jié)構(gòu)的組合式閥瓣結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)減壓閥關(guān)掉時(shí)的自緊式密封，同時(shí)減少了蝶閥啟閉時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主閥瓣的力。在減壓閥打開(kāi)過(guò)程中法蘭減壓閥，副閥瓣先開(kāi)啟，介質(zhì)通過(guò)副閥瓣上方的平衡孔步入主閥瓣組合件的上腔內(nèi)，平衡了閥瓣組合件的蒸氣壓力，增加了主閥瓣后續(xù)開(kāi)啟所需的力。當(dāng)管件關(guān)掉時(shí)，主閥瓣先行關(guān)掉，副閥瓣在閥瓣組合件上腔內(nèi)蒸氣的作用下向上壓緊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自緊式密封。另外與普通副閥瓣不同，選用了碟簧組合結(jié)構(gòu)的主副閥瓣組合結(jié)構(gòu)，碟簧組合安裝在副閥瓣和主閥瓣的后邊部位，運(yùn)用碟簧的預(yù)緊力清除了管件的空行程，又可以防止管件死區(qū)，球閥的控制精度可達(dá)±0.1%，與普通副閥瓣結(jié)構(gòu)的閥體相比起碼可減少30%的推力。

4電廠減壓閥中腔密封結(jié)構(gòu)

在低溫高壓或更嚴(yán)格的載荷下，中腔密封是研究的重點(diǎn)。一般截?cái)囝?lèi)管件如閥門(mén)、截止閥，多選用耐低溫的非金屬材料或金屬與非金屬組合的自密切封件結(jié)構(gòu)，但隨著壓力變化，閥蓋位置也會(huì)有所改變。行程變化對(duì)于截?cái)囝?lèi)管件來(lái)說(shuō)，影響較小，但對(duì)于調(diào)節(jié)類(lèi)管件來(lái)說(shuō)卻是大問(wèn)題。為此，設(shè)計(jì)了一種通過(guò)自密切封螺栓與墊環(huán)實(shí)現(xiàn)中法蘭密封的結(jié)構(gòu)，該密封圈選用彈性金屬密封件。對(duì)新型中法蘭自密切封結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力剖析，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)規(guī)格，保證在低溫下密封靠譜。通過(guò)大量密封件實(shí)驗(yàn)，選用撓度為23°的滑塊制成自密切封件，在一定的軸向斥力下滑塊出現(xiàn)了彈性變型，如圖4、圖5所示。該密封結(jié)構(gòu)就是運(yùn)用了微小彈性變型的位移量，形成寶貴的密封比壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)密封。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的自密切封圈的密封功耗如表1所示。

圖4自密封結(jié)構(gòu)

圖5彈性金屬密封件

表1自密切封圈密封功耗

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