大型火电机组用中压蝶阀.pdf

文章编号 100225855 2008 0520011203 作者简介许文清1962 - ,女,工程师,从事阀门的产品设计和开发。 大型火电机组用中压蝶阀 许文清 上海阀门五厂,上海200062 摘要 介绍了大型火电机组精处理系统用中压蝶阀的工作原理、结构特点、流量特性及技术 参数,论述了蝶阀设计中强度和应力的计算方法,分析了检验测试结果。 关键词 发电站用阀;蝶阀;中压 中图分类号 TH134 文献标识码 A Butterfly valve of middle2pressure XU Wen2qing Shanghai NO. 5 valve factory , Shanghai 200062 , China Abstract This paper mainly introduces the structure characteristic , the flow characteristic and tech2 nique parameter of the power plant middle2pressure butterfly valve. Key words power plant valve ; butterfly valve ; middle2pressure 1 概述 大型火电机组均设置凝结水精处理系统,该系 统需要相当数量的高参数中压蝶阀。目前国内所需 中压蝶阀均依靠进口配套,费用高,交货期长,维 修更换不方便。根据需要,研制了高性能中压蝶 阀。 2 技术要求 中压蝶阀的主要技术参数如下。 型号 D373Fs - 40型 公称通径 DN80～400 工程压力 PN≤410MPa 使用温度 t≤150℃ 阀体材料 碳钢水、汽、不锈钢弱酸、 弱碱 连接形式 对夹式 3 工作原理和结构特点 中压蝶阀主要由阀体、蝶板、密封组件、阀杆 和传动装置等零部件组成图 1 。阀门由手轮驱 动,通过蜗轮副带动阀杆使蝶板转动。当阀门关闭 时,逆时针旋转手轮,蝶板转动90,阀门完全开 启。反之,阀门完全关闭。蝶阀的安装中心与旋转 11 手动装置 21 阀体 31 密封组件 41 蝶板 51 阀杆 图1 中压蝶阀 中心设计为双偏心,可以减小蝶板与密封面的摩擦 力矩。密封组件采用聚四氟烯体内嵌O形圈结构, 装在阀体的T型槽内,由密封压圈固定图 2 。 当蝶阀关闭时,蝶板与密封圈的凸面相接触,定向 112008年第5期 阀 门 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 的管路压力由蝶板传入密封槽内,这时依靠O形 圈的弹性产生压缩推力,使密封圈产生径向内移, 增加线性接触,而挤压蝶板,从而使其达到密封效 果。 阀门采用可拆换的聚四氟烯密封圈。如果阀门 长时间运行,密封面出现磨损泄漏,只需将阀门卸 下,打开阀门,将密封压圈的螺丝钉旋出,就可取 出密封圈和O形圈进行检修,十分方便。 11 密封压圈 21O形圈 31 阀体 41 蝶板 51 密封圈 图2 密封副结构 4 设计计算 蝶阀设计中要进行强度和应力计算,使得其数 值在选用材料的允许范围内,以便选择最佳的结构 尺寸和参数。 411 阀体壁厚 阀体壁厚SB为 SB DN 2 K0 - 1 式中 SB 阀体壁厚, mm DN 阀体内腔直径, mm K0 阀体外经与内径之比 K0 [σ] [σ]-3P P 设计压力取公称压力PN , MPa [σ] 材料的许用应力, MPa 412 阀杆强度 阀杆受扭应力τN作用。 τN 113M∑ W τN[τN] 式中 τN 阀杆受扭应力, MPa MΣ 阀杆所受力矩之和, Nm MΣMMMCMTMj MM 密封面摩擦力矩, Nm MMQMR QM 密封面摩擦力, N QMπDbMqMFf bM 密封接触面宽度, mm f 摩擦系数f 01 8 D 阀门通径, mm qMF 密封比压, MPa qMF4 016P / bM PPNΔP ΔP 压力升值, MPa ΔP 01004Q/ At Q 流量, m3/ h Q 0136AV A 按公称通径计算的管路横截面面积, mm2 AπR2 V 管路流速V 3 , m/ s t 关闭时间, s R 力臂, cm R 0 17071RM 2 l2 RM 蝶板半径, mm l 偏心距, mm MC 阀杆轴承处的摩擦力矩, Nm MCπ 4 D2PQGμ dF 2 QG 蝶板机构重量, N μ 轴承摩擦系数 dF 阀杆直径, mm MT 阀杆与填料的摩擦力矩, Nm MTQTDF/ 2 QT 聚四氟乙烯成型填料的摩擦力, N QT π dFh1Z112PNf h1 单圈填料与阀杆接触的高度, mm Z 填料圈数 Mj 静水力矩, Nm Mj π 64 D4γ γ 介质密度, N/ m3 W 断面系数W 011dF3 , mm3 [τN] 材料的许用应力, MPa 5 检验 21 阀 门 2008年第5期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 511 密封试验 阀门关闭,并以密封压力111PN 414MPa 的水从一端引入,在另一端对阀门的密封性能进行 检查,在规定的持续时间内不得发现渗漏现象。 512 强度试验 阀门 开 启,两 端 密 封,以 强 度 试 验 压 力 115PN 610MPa的水压从一端引入,对阀门材 料的强度和紧密性进行检查,在规定的持续时间内 不得发现渗漏现象 513 流量特性试验 从阀门关闭状态即蝶板与管道中心线垂直, 定为0开始,然后缓慢开启。在0 ～40 范围内 每5 做一次稳定记录,在40 ～90 范围内每10 做 一次稳定记录图 3 。从记录图中可知, 0 ～5 蝶 板处在密封状态,阀门是关闭的。5 以上,随开度 增大,流量相应增加。5 ～45 范围内,该蝶阀具 有良好的线性流量调节特性,而且从关到开和从开 到关的流量特性非常接近,说明阀门的传动系统无 滞后现象。50 ～90 阀门开度增大,流量基本上不 再变化,说明在50 ～90 范围内蝶阀已无流量调节 作用。这一结果符合蝶阀的流量特性。 图3 流量特性试验曲线 514 阻力特性 根据实验的压差和流量,求出阻力系数ξ。 h ξW′ 2 2g 式中 h 蝶阀前后的压差水柱 , m ξ 蝶阀的阻力系数 W′ 介质流速, m/ s 在阀门各种开度下求得的阻力系数,最重要的 是蝶阀全开时的阻力系数。实验测得该蝶阀全开时 的阻力系数为1105。大多数低压蝶阀全开时的阻 力系数均 1。本次测定的是中压蝶阀,其蝶板较 厚,蝶板中心柱直径较大,在阀门全开时蝶板所占 的流道面积较大,因此阻力系数增大是合理的,与 其他各类电站阀门的阻力系数相比较截止阀为 415～7 ,升降式止回阀为7等 , 该蝶阀的阻力系 数为1105是合理的。 6 启闭力矩 蝶阀蝶板为非对称布置图4 ,蝶板中心线 与阀杆中心线相距115mm ,F2F1。若阀前后压 差为P,流体作用在蝶板上的开启力为PF2, 关闭力为PF1,PF2PF1。这样,该蝶阀 的关闭力矩要大于开启力矩。 图4 由于蝶阀从流体同时受到开启力PF2和关 闭力PF1,随着P增加,PF1和PF2同时 增加,因而流体压差对蝶板启闭力矩的直接影响不 大。另外,流体压差高时,蝶阀与密封圈之间需更 加紧密,启闭时蝶板与密封圈之间的摩擦力增大, 启闭力矩就相应地有所增加。试验结果,该蝶阀的 关闭力矩大于开启力矩。 7 结语 随着我国电力事业的迅速发展,大型火电机组 配套用中压蝶阀的需求量也在不断增加,开发高参 数中压蝶阀将有较大的企业效益和社会效益。 参考文献 〔1〕 杨源泉.阀门设计手册 〔M〕.北京机械工业出版社, 1992. 〔2〕 陆培文.实用阀门设计手册 〔M〕.北京机械工业出版社, 2002. 收稿日期 20081051 23 312008年第5期 阀 门 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.