电站止回阀的选型及应用

1、文章编号:100225855(20060320026203作者简介:罗小龙(1979-,男,湖北武汉人,工程师,从事阀门的设计及开发工作。电站止回阀的选型及应用罗小龙,朱欣涓(武汉锅炉集团阀门有限责任公司,湖北武汉430070摘要介绍了几种典型电站止回阀的主要性能、结构形式及工作原理,分析了影响止回阀密封性能及稳定工作的不利因素,提出了止回阀选型的一般要求。关键词发电站用阀;止回阀;流阻;选型中图分类号:TH 134文献标识码:B The model and application of check valve in pow er plantL UO Xiao 2long ,ZHU Xin 2

2、juan(Wuhan boiler group valve co.,ltd.,Wuhan 430070,China Abstract :The paper gives some typical examples ,and introduces main performances ,structures and operation principia of check valves in power plant.It analyses the disadvantage factors which affect the sealing and stabilization ,and brings f

3、orward common requests for choosing.K ey w ords :power plant valve ;check valve ;flow resistance ;selection 1概述在管路中,止回阀的功能是允许介质单向流动,防止其倒流。通常,这种阀门是自动工作的。在一个方向流动的介质压力作用下阀瓣打开。介质反方向流动时,由于介质压力和阀瓣自重合力的作用,阀瓣回座,从而切断介质流动。在锅炉和工业管道上使用的止回阀种类很多,其工作过程中常常会因出现噪声、振动、严重的压力波动和密封件磨损等情况而造成内漏,严重的会导致外泄漏并且损坏其他设备。正确的选用止回阀可以

4、预防阀门内漏,减少阀门故障,保证系统安全运行。因此掌握各种止回阀的使用性能和用途,有助于设计者和用户正确选择止回阀的类型和规格。2分类211升降式止回阀升降式止回阀(图1的阀瓣沿着阀座中心线作升降式运动,其阀体与截止阀阀体类似,甚至可以通用。在阀盖导向套筒侧部(图1b 或阀瓣导向筒侧部(图1c 加工有泄压孔。当阀瓣上升时,通过泄压孔排出套筒内的介质,以减小阀瓣开启时的阻力。升降式止回阀靠介质的压力顶开阀瓣而导通,无介质压力作用时或介质反向流动时,阀瓣迅速回座与阀座紧密吻合而实现密封。虽然升降式止回阀低进高出的密封性能很好,但介质通过升降式止回阀的通道很狭窄,因此介质通过升降式止回阀的压力降比旋

5、启式止回阀的压力降要大。根据阀瓣结构,止回阀可分为球形升降式和活塞升降式。球形阀瓣式止回阀通常是DN 50mm 的锻造阀,在球形阀瓣上部设置辅助弹簧(弹簧材料选用1Cr18Ni9Ti 或50CrVA ,这两种材料经过调质,有良好的综合机械性能,能防止介质的侵蚀,阀瓣在弹簧预紧力的作用下关闭。由于弹簧预紧力涉及到流量、压差和阀瓣开启力的大小,因此弹簧应正确计算和选择。弹簧预紧力计算公式为Q M T =F 1G 8d 4nD 32式中Q M T 弹簧预紧力,NF 1弹簧预加变形量,mmG 材料切变模量(按G B/T 1239选取,MPad 弹簧直径,mm D 2弹簧中径,mmn 弹簧有效圈数球形阀

6、瓣材料常选用Co103,因为其使用工况为压力PN 60MPa ,温度t 670,硬度4046HRC ,可用于粘性较大的流体或系统内有水垢62阀门2006年第3期的场合。由于球形关闭件可以自由旋转,使球和阀座的磨损相对均匀。另外,球形关闭件密封可靠,结构简单,拆装方便,工艺性好,有良好的互换性,工作平稳,噪声小,从而延长了阀门使用寿命。如介质粘度较低(如水等,则可以采用阀瓣为活塞式的止回阀,以减小流体介质通过阀体时对阀瓣产生的激烈震动 。(a 球形阀瓣(b 活塞式阀瓣(c 弹簧活塞式图1升降式止回阀212旋启式止回阀旋启式止回阀(图2的阀座是焊在阀体内的,阀瓣呈圆盘状、靠阀座上某一支点旋转来实现

7、阀门的开启与关闭。该阀体中腔采用内压自紧式密封结构,在介质压力作用下,能达到可靠密封。自密封填料选用密封性能良好的柔性石墨。近年来,由于超临界火电机组、超超临界火电机组的大量投产运行,电站锅炉对管道中止回阀的密封性、可靠性和安全性的要求越来越高,以确保发电机组安全稳定的运作。高参数及高性能的止回阀采用铸钢阀体已远不能满足生产的要求,因此采用了强度更高,可靠性更好的锻焊结构阀体(图2b 。锻焊结构式止回阀阀体是由中阀体与两端支管焊接组成的三片式阀体。中阀体按常规锻造工艺,在普通锻压设备上采取自由锻锤进行粗锻终锻切边热模锻,最后锻件接近成品零件的形状和尺寸。锻造中阀体精度高,机加工余量少,材料利用

8、率可达70%78%。中阀体锻件可达到API 602-1998紧凑型碳钢闸阀门和JB/T 7746-1995缩径锻钢阀的技术要求。两端支管采用厚壁无缝结构钢管,最后焊接三部分阀体组装成型。锻焊结构止回阀加工工序为锻造中阀体和两端支管毛坯粗加工焊前中阀体热处理中阀体与支管焊接消除热处理应力焊缝X 光射线探伤及着色检查精加工组装成套试压出厂。对于临界工况使用的止回阀,采用可靠性高,锻造工艺好的三片式锻焊阀体可以避免铸钢件阀体铸造时存在的缩孔、夹渣和疏松等固有缺陷,增强了阀门的抗变形能力及阀体耐腐蚀能力,阀门的承压能力和使用的可靠性及安全性都有极大的提高,从而确保阀门的稳定工作。其该阀门系列产品应用在

9、国内电站锅炉管道上,运行平稳,性能优良。锻钢结构阀门壳体承压材料通常采用碳钢、合金钢和不锈钢等材料,对于塑性材料制造的阀门,其壁厚按第四强度理论计算,即S B =PD213L -112P+C式中S B 计算壁厚,mm P 计算压力,MPa D 阀体内径,mm L 许用拉应力,MPa 焊缝系数C 附加腐蚀余量(根据壁厚选取,mm 当S B -C 10mm ,C =6mm 。S B -C 20mm ,C =4mm 。S B -C 30mm ,C =3mm 。S B -C 40mm ,C =2mm 。最小阀体壁厚应符合API 600-2001石油和天然气工业用阀盖螺栓连接的钢制闸阀标准要求,还应进行

10、阀体强度校核。阀体壁厚的计算除考虑强度之外,还应考虑其刚度及耐磨性,所以其最小壁厚6mm 较合适。锻焊结构止回阀结构长度为1300mm ,其中中阀体长630mm ,符合API 6D -2002管线阀门标准。焊接阀门的阀体与两端支管采用单面搭接焊,焊缝系数100mm ,一般选用旋启式止回阀。它启闭速度快,其关闭滞后角度小,减少了关闭冲击和回流损失。介质流通时压力几乎不受阻碍,流阻小。4结语在电站锅炉管道系统中正确合理地选用止回阀是保证安全生产的重要环节,具体选型时要依据阀门的工作温度、介质、压力和环境,考虑其分类和应用范围来选取。随着电站阀门的深入开发,高消能工况将会越来越多,对止回阀的性能要求也会越来越高,而与此相关的许多项目试验和研究也会不断深入,并将在已有的研究基础上不断地改进和完善现有产品,开发出适合不同高消能工况的止回阀,以满足电站锅炉发展的需求。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.业出版社,1991.3王秀清.止回阀水锤分析J .核动力工程,1986,7(4.4C 耶格尔.水力不稳定流M .辽宁:大连工学院