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自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)規(guī)范介紹了自力式背壓調(diào)節(jié)閥的特性,分析了國(guó)內(nèi)某核電站用輔助給水儲(chǔ)罐直接作用式背壓調(diào)節(jié)閥排量不足的原因,提出了將閥門更換為指揮器操作型背壓調(diào)節(jié)閥的解決措施,并通過(guò)開(kāi)啟行程和流量系數(shù)試驗(yàn),證明指揮器操作型背壓調(diào)節(jié)閥滿足工況要求。與介質(zhì)接觸部分均為F46內(nèi)襯,膜片為PTEE,可耐強(qiáng)腐蝕,較多應(yīng)用于反應(yīng)釜腐蝕氣體的排氣系統(tǒng)。
1、自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)規(guī)范概述
自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一種無(wú)需外來(lái)能源,依靠被測(cè)介質(zhì)自身壓力,按預(yù)先設(shè)定值,進(jìn)行自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的控制裝置,自力式壓力調(diào)節(jié)閥在石化和電力輔助給水儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)使用較為普遍。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某核電輔助給水儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)的自力式背壓調(diào)節(jié)閥排量不足問(wèn)題進(jìn)行了分析,并提出了閥門換型的解決措施。利用被控介質(zhì)自身能量作為動(dòng)力源,引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置來(lái)改變截流面積,從而改變兩端的壓差和流量,達(dá)到控制閥后壓力穩(wěn)定(閥后型)或泄壓(閥前型)的目的。具有動(dòng)作靈敏,密封性好,壓力波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。襯氟自力式調(diào)節(jié)閥廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中氣體的微壓力控制。
襯氟自式調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品特點(diǎn)
1、壓力設(shè)定點(diǎn)可在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié);
2、可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求的變化更換彈簧,實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)范圍在一定范圍內(nèi)快速更改;
3、ZPL630P型自力式微壓?jiǎn)巫{(diào)節(jié)閥一般采用橡膠膜片作為壓力平衡元件,閥前壓力變化不影響閥芯的受力情況,大大加快閥門的 響應(yīng)速度,從而提高閥門的調(diào)節(jié)精度;
4、閥桿密封處采用無(wú)填料設(shè)計(jì),大大減小摩擦力,上密封可靠;
5、ZPL630N自力式微壓雙座調(diào)節(jié)閥采用了自平衡型雙密封雙座閥芯作為節(jié)流件,適用于閥門口徑較大的場(chǎng)合;
6、執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用橡膠膜片作為檢測(cè)元件,阻力小,反應(yīng)迅速,調(diào)節(jié)精度高,極微小的壓力變化經(jīng)膜片放大都會(huì)被感測(cè)出來(lái);
7、截止閥作為附件,閥門在工作前關(guān)閉,防止雜質(zhì)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu),以保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的膜片和密封件及系統(tǒng)超壓力而產(chǎn)生閥門整體打壞現(xiàn)象;
8、當(dāng)閥前壓力>0.1 MPa,或介質(zhì)對(duì)橡膠有腐蝕性,或高溫介質(zhì),壓力平衡元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)元件可采用金屬波紋管。
2、自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)規(guī)范工作原理
核電輔助給水系統(tǒng)的給水儲(chǔ)罐儲(chǔ)存除鹽除氧水,水上部采用氮?dú)夥忾]以保護(hù)水不受空氣的污染。儲(chǔ)罐的氮封系統(tǒng)(圖1) 包括進(jìn)氣和排氣兩部分。進(jìn)氣部分主要裝置包括1個(gè)自力式減壓閥和1個(gè)手動(dòng)隔離閥,排氣部分主要裝置包括1 個(gè)自力式背壓調(diào)節(jié)閥和1個(gè)手動(dòng)隔離閥。正常運(yùn)行時(shí),進(jìn)氣和排氣管道的手動(dòng)隔離閥保持開(kāi)啟,氮?dú)鈴墓┙o系統(tǒng)引入,經(jīng)減壓閥減壓后供給儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐氮?dú)鈮毫σ蠓€(wěn)定在10kPa(g) 左右。
當(dāng)儲(chǔ)罐充水或氮封系統(tǒng)減壓閥失效時(shí),儲(chǔ)罐的壓力會(huì)異常升高。為了防止儲(chǔ)罐因超壓而損壞,背壓調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟排放多余的氮?dú)?。背壓調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟設(shè)定壓力為12kPa(g) ,要求的大排量為316Nm3/h。在核電廠試驗(yàn)過(guò)程中,當(dāng)儲(chǔ)罐的充水速度為40t/h 時(shí),儲(chǔ)罐的高壓報(bào)警裝置( 報(bào)警設(shè)定值為13kPa(g) ) 被觸發(fā),這表明背壓調(diào)節(jié)閥的排量達(dá)不到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
3、自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)規(guī)范原因分析
3.1、功能和結(jié)構(gòu)
背壓調(diào)節(jié)閥為介質(zhì)直接作用型,氣室膜片的取壓孔設(shè)置在閥門內(nèi)部(圖2) 。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),閥門的氣室彈簧預(yù)緊力大于作用在膜片上的介質(zhì)壓力,使得閥瓣壓緊閥座,閥門保持關(guān)閉。當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到或超過(guò)設(shè)定壓力時(shí),膜片下方的介質(zhì)壓力能夠克服彈簧的預(yù)緊力,使閥門開(kāi)啟。閥門的開(kāi)度與閥門的超壓成正比。
自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)規(guī)范的選用
直接作用型背壓調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,外形尺寸小,不需要設(shè)置外部取壓口,安裝方便。但是,閥門設(shè)定壓力精度不高,且在超壓工況有頻跳的現(xiàn)象。由于閥門膜片的取壓孔位于閥腔內(nèi),當(dāng)閥門開(kāi)啟并排放流量時(shí),儲(chǔ)罐至閥門入口,以及閥門入口至閥門中腔都有流動(dòng)引起的壓力損失,此處所取的壓力低于儲(chǔ)罐的壓力,不利于閥門達(dá)到要求的開(kāi)度。另外閥門采用流關(guān)型結(jié)構(gòu),閥門開(kāi)啟后介質(zhì)的流動(dòng)不利于維持閥門的開(kāi)啟。當(dāng)閥門開(kāi)啟排放流量時(shí),閥腔內(nèi)部流動(dòng)紊亂,壓力脈動(dòng)較大,膜片經(jīng)受壓力脈動(dòng)會(huì)引起閥門顫振,容易引起膜片、閥桿及導(dǎo)向面損傷。閥門的閥瓣/閥座采用金屬密封(堆焊司太立合金) ,密封性能差。
3.2、水力計(jì)算
氮封系統(tǒng)中,背壓調(diào)節(jié)閥與給水儲(chǔ)罐中間安裝有1個(gè)手動(dòng)隔離閥、4 個(gè)彎頭(3 個(gè)90°,1 個(gè)30°) 和4.1m 長(zhǎng)的管道。經(jīng)管路水力計(jì)算,在大工作溫度(60℃) 下排放設(shè)計(jì)要求的大流量(316 Nm3/h)時(shí),閥門上游管道的氣體平均速度達(dá)到17.9m/s( 氣體動(dòng)壓0.18kPa) ,從儲(chǔ)罐到背壓調(diào)節(jié)閥入口有0.73kPa 的壓損,假定儲(chǔ)罐內(nèi)氮?dú)鈮毫_(dá)到報(bào)警壓力13.0kPa(g) ,減去閥門上游的壓損和氣體動(dòng)壓(該動(dòng)壓不能利用) ,閥門入口靜壓僅為12.09kPa(g) ,閥門出口靜壓為0.72kPa(g) ( 該出口靜壓是用于克服下游排放管道的壓損) 。
由于閥門入口至閥門中腔有一定壓損,閥門中腔取壓孔處的壓力會(huì)低于閥門入口靜壓,即氣室膜片接收到的壓力會(huì)低于閥門入口靜壓12. 09kPa(g) 。按閥門設(shè)定壓力12.0kPa(g) ,此時(shí)膜片接收到的超壓小于0.09kPa (g ) ,不到設(shè)定壓力的0.75%。經(jīng)分析,閥門在如此小的超壓下無(wú)法達(dá)到要求的排量。
調(diào)節(jié)閥安裝前的檢驗(yàn);在閥門操作的各個(gè)過(guò)程中,即安裝、試驗(yàn)、操作和維修過(guò)程中的人員和設(shè)備的安全;在控制回路中作為終控制元件的調(diào)節(jié)閥性能;若需手動(dòng)操作時(shí), 要滿足系統(tǒng)有效手動(dòng)操作的安裝要求;維修調(diào)節(jié)閥的可接近性;維修、操作和安裝費(fèi)用;由于機(jī)械或環(huán)境的需要,迫使閥門采取保護(hù)措施。
自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)規(guī)范安裝前的檢驗(yàn):
調(diào)節(jié)閥運(yùn)到場(chǎng)地時(shí),應(yīng)立即進(jìn)行檢查,以確定是否符合規(guī)定,特別是安裝尺寸、材質(zhì)、附件等。在此階段,凡是在裝運(yùn)和裝卸過(guò)程中造成的任何明顯機(jī)械損傷,應(yīng)及時(shí)處理,為保證調(diào)節(jié)閥在開(kāi)車時(shí)能正常動(dòng)作,使系統(tǒng)安全運(yùn)行,還應(yīng)檢查如下項(xiàng)目:
(1)外觀檢查 (2)始終點(diǎn)偏差
(3)全行程偏差 (4)基本誤差
(5)正反行程偏差 (6)泄漏量
(7)所有輔助設(shè)備如位開(kāi)關(guān)、閥門定位器等操作檢驗(yàn)。
4、自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)規(guī)范結(jié)語(yǔ)
相對(duì)于直接作用型背壓調(diào)節(jié)閥,指揮器操作型背壓調(diào)節(jié)閥具有控制精度高、密封性好、可防止頻跳等優(yōu)點(diǎn),其性能滿足核電廠的設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明公開(kāi)了一種自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥,實(shí)現(xiàn)了不使用外置取壓導(dǎo)管即可實(shí)現(xiàn)將壓力調(diào)節(jié)閥的出口/入口處的壓力傳遞給薄膜調(diào)節(jié)器。其技術(shù)方案要點(diǎn)是一種自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥,通過(guò)自調(diào)節(jié)組件的結(jié)構(gòu)設(shè)置,使得閥芯、拉桿、壓盤、閥芯和調(diào)節(jié)薄膜能夠同步升降,實(shí)現(xiàn)了未設(shè)置外置的取壓導(dǎo)管即實(shí)現(xiàn)了將閥后壓力傳遞給薄膜調(diào)節(jié)器,且相較于具有取壓導(dǎo)管的自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥而言,上述一種自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)緊湊,整個(gè)取壓通道較短,且受外界影響較小,自力式壓力調(diào)節(jié)的精度較高。
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