高温高压电站平板闸阀的设计与计算

目前,火力发电站600MW超临界机组主蒸汽压力已达24·2MPa、温度538/566℃, 1 000MW超超临界机组主蒸汽压力已达31MPa、温度593℃,主给水系统压力则更高。如此高参数自然对与之配套的电站阀门提出更高参数、更高可靠性的要求。由于闸阀具有承压高,工作温度高,双向密封,口径大,规格范围宽和密封可靠等优点,在火电机组的主蒸汽截止和隔离、主给水泵隔离、高压加热器隔离、汽轮机疏水等系统中得到广泛的应用,用于控制高温高压汽水介质的有效切断或开启。火电站闸阀有楔式和平板式两种,本文介绍一种新型平板锻钢闸阀。
2　结构特性
新型平板闸阀(图1)用于火电站的超临界和超超临界机组的主蒸汽及主给水系统取得了较好的效果。与楔式闸阀(图2)相比,平板闸阀具有许多优点。
(1)启闭力矩低
平行闸板以介质压力作为主要密封力。开启时先行开启旁路阀门,降低进出口压差,使得密封面摩擦力大大降低,既保护了密封面又降低了开启力矩,减小电装功率,降低制造成本。
(2)使用寿命长
旁路设计实现了无压差启闭,由单侧压差引起的密封面摩擦力得以消除,启闭阶段仅有弹簧预紧力作用于密封面,因而密封面得到有效的保护,避免了早期擦伤等破坏,有效地延长了使用寿命,提高了密封可靠性。
(3)适用于高温高压
平行闸板密封副不会发生高温楔死现象,对温差变化的适应性好,压力越高密封性越好,这些特点对高温高压的电站阀门尤其适用。
      (4)安全性高
阀门设有开关位置指示及限位装置,避免发生开关过位现象。旁路启闭装置能有效平衡启闭压差,降低阀座及闸板密封面的不平衡力。左侧闸板开设有泄压孔,中腔升压自动泄放至上游侧,使阀体自动处于正常受压态。阀体采用锻钢制造,高温高压无外漏隐患。
    

（5)易维护
阀杆驱动力小,易磨损的密封副及阀杆螺母螺纹副等零件受力小。密封面制造或现场维修方便,无苛刻的角度配作要求。闸板结构设计成旋插式,结构紧凑,零件较少,性能稳定,消除闸板脱落隐患。
    (6)电装调试简单
电动阀门发生的故障往往是由电装调试不当引起的,平板闸阀仅须控制行程,减少许多故障因素,降低用户使用的苛刻限制,方便现场操作,降低了产品的安装及运行维护要求。
3　设计计算
平行闸板依靠介质压力产生密封比压作用于下游侧密封面,因而必须考虑介质压力的大小设计阀座密封面宽度。阀杆主要受力为填料摩擦力和弹簧预紧力对阀座面的摩擦力,与楔式闸板相比阀杆直径可小一些。弹簧预紧力为辅助闸板贴合作用,不能太大,太大会增加阀座密封面摩擦力。阀门主要计算校核项目有壳体壁厚、阀座密封比压、闸板厚度、阀杆强度和阀杆螺母强度等。

5　旁路要求
启闭该类阀门应遵循严格的启闭规程。开启时旁路先行原则,旁路开启后才能降低阀门前后压差,进而降低开启力矩,保护密封面,延长阀门使用寿命。关闭时则反之,闸板关闭后再关闭旁路阀门。这样使闸板动作基本处于无压差状态,严禁带压差启闭闸板。
6　结语
平板闸阀具有闸板不受热应力变化影响,阀座磨损较均匀,操作力矩小,易维护等特点。适用于高温高压电站超临界、超超临界工况,具有广阔的应用前景。