Использование дроссельных клапанов для продувки и других применений на электростанциях

Понимание того, какой клапан использовать в каком применении, необходимо для максимально эффективной и экономичной эксплуатации паровой электростанции. Например, критическим этапом в производстве паровой энергии является продувка, модуляция или «дроссельное регулирование» скорости потока воды, превращающейся в пар. Традиционно многие проектировщики и операторы электростанций используют стандартные седельные клапаны для достижения такого дросселирующего действия, но реальность такова, что стандартные седельные клапаны не проектируются и не производятся для работы в экстремальных условиях дросселирования.

1. Круто, но не в хорошем смысле. Со временем высокая скорость на седле образует канавки на стандартных шаровых клапанах, называемые «протяжка проволоки» — термин, полученный из-за того, что они выглядят как проволока. В результате натяжения проволоки шаровые клапаны не герметично закрываются, что приводит к утечкам. С разрешения: Конвал

Чем меньше зазор между седлом и диском, тем быстрее износ. Со временем высокая скорость на седле образует канавки, называемые «вытягиванием проволоки» — термин, полученный из-за того, что они выглядят как проволоки (рис. 1). В результате натяжения проволоки шаровой клапан не герметично закрывается, что приводит к утечкам. В крайнем случае, натяжение проволоки может фактически разъесть диск, как раздвоенный язычок, и вызвать еще более серьезные повреждения и проблемы с контролем потока (рис. 2).

2. Проблемный. В крайнем случае натяжение проволоки может фактически разъесть диск, вызывая еще более серьезные повреждения и проблемы с контролем потока. С разрешения: Конвал

Чтобы попытаться компенсировать ограничения стандартных проходных клапанов, некоторые операторы предприятий устанавливают два проходных клапана или шаровой клапан и проходной клапан в линию, один из которых обеспечивает положительную изоляцию, а другой действует как «жертвенный» дроссельный клапан ( Рисунок 3). Однако этот подход является неудобным и дорогостоящим способом добиться дросселирования с помощью стандартных шаровых клапанов. Это импровизированное решение, которое требует больше материалов, сварки, ремонта, замены и больших затрат, чем необходимо.

3. Громоздко и дорого. Установка двух проходных клапанов в линию, один из которых обеспечивает положительную изоляцию, а другой действует как «жертвенный» дроссельный клапан, является дорогостоящим способом добиться дросселирования с помощью стандартных проходных клапанов. С разрешения: Конвал

При использовании стандартных проходных клапанов, если реальные условия неправильно рассчитаны или изменяются, размер клапана изменить невозможно. Напротив, дроссельный клапан специально разработан и изготовлен для работы в экстремальных условиях процесса дросселирования, обеспечивая тем самым повторяемое управление потоком и надежное перекрытие (рис. 4). Уникальная конструкция игольчатого диска гарантирует, что граница давления герметизируется при минимально возможном диаметре, что обеспечивает максимальную герметизирующую способность.

4. Внутренняя работа. Слева — высокоэффективный дроссельный клапан Conval. Справа показана схема клапана в разрезе, показывающая его внутренние компоненты. С разрешения: Конвал

Размер отверстия позволяет поддерживать скорость жидкости через седло ниже опасного уровня. В результате сиденье изнашивается гораздо реже; если и когда это произойдет, его можно будет легко заменить. Натяжение проволоки устраняется более эффективно. Узел штока соединен с отверстием для обеспечения надлежащего управления. Угол выходного отверстия спроектирован таким образом, чтобы минимизировать эрозию и шум выходного трубопровода. Если реальные условия рассчитаны неверно или изменяются, размеры дроссельного клапана Вентури и узла штока могут быть изменены в соответствии с новыми условиями.

Обычно дроссельные клапаны изготавливаются из углеродистой стали SA 105, кованой легированной стали SA 182-F22, SA 182-F91 и F92, SA 182-F316 и других материалов с классами давления от ASME 900 до 4500. Могут быть изготовлены автоматические дроссельные клапаны. с пневматическим, моторным или гидравлическим приводом.

Последние достижения в области химического состава питательной воды еще раз подчеркивают увеличение срока службы благодаря возможности сменного отверстия Вентури с возможностью изменения размера. Вообще говоря, если продувочный клапан открыт менее чем на 30%, размер отверстия можно изменить для увеличения срока службы клапана.

Концепция двойного отверстия и материалы, использованные в конструкции, делают дроссельный клапан практически неразрушимым даже в самых суровых условиях. Дозирующая головка диска остается в сменном картридже с седлом и блокирует разрушительные высокоскоростные потоки до тех пор, пока клапан не откроется настолько, что скорости не повредят поверхность седла. Следовательно, дроссельные клапаны все чаще используются и устанавливаются на многих типах паровых электростанций, от атомных до угольных и газовых, включая парогенераторы с комбинированным циклом. Помимо продувки, следуют и некоторые другие распространенные применения.