上海申弘閥門有限公司
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自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計規(guī)范介紹了自力式背壓調(diào)節(jié)閥的特性，分析了國內(nèi)某核電站用輔助給水儲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，并通過開啟行程和流量系數(shù)試驗，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)計規(guī)范概述
自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一種無需外來能源，依靠被測介質(zhì)自身壓力，按預(yù)先設(shè)定值，進(jìn)行自動壓力調(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罐氮封系統(tǒng)使用較為普遍。本文針對國內(nèi)某核電輔助給水儲罐氮封系統(tǒng)的自力式背壓調(diào)節(jié)閥排量不足問題進(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)自身能量作為動力源，引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置來改變截流面積，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。具有動作靈敏，密封性好，壓力波動小等優(yōu)點。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
1、壓力設(shè)定點可在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)現(xiàn)場調(diào)節(jié)；
2、可根據(jù)現(xiàn)場要求的變化更換彈簧，實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)范圍在一定范圍內(nèi)快速更改；
3、ZPL630P型自力式微壓單座調(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、閥桿密封處采用無填料設(shè)計，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合；
6、執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用橡膠膜片作為檢測元件，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)膜片放大都會被感測出來；
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)計規(guī)范工作原理
核電輔助給水系統(tǒng)的給水儲罐儲存除鹽除氧水，水上部采用氮氣封閉以保護(hù)水不受空氣的污染。儲罐的氮封系統(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個自力式減壓閥和1個手動隔離閥，排氣部分主要裝置包括1 個自力式背壓調(diào)節(jié)閥和1個手動隔離閥。正常運(yùn)行時，進(jìn)氣和排氣管道的手動隔離閥保持開啟，氮氣從供給系統(tǒng)引入，經(jīng)減壓閥減壓后供給儲罐。儲罐氮氣壓力要求穩(wěn)定在10kPa(g) 左右。
當(dāng)儲罐充水或氮封系統(tǒng)減壓閥失效時，儲罐的壓力會異常升高。為了防止儲罐因超壓而損壞，背壓調(diào)節(jié)閥開啟排放多余的氮氣。背壓調(diào)節(jié)閥的開啟設(shè)定壓力為12kPa(g) ，要求的大排量為316Nm3/h。在核電廠試驗過程中，當(dāng)儲罐的充水速度為40t/h 時，儲罐的高壓報警裝置( 報警設(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)計要求。
3、自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計規(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，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)到或超過設(shè)定壓力時，膜片下方的介質(zhì)壓力能夠克服彈簧的預(yù)緊力，使閥門開啟。閥門的開度與閥門的超壓成正比。
自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計規(guī)范的選用
直接作用型背壓調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，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)閥門開啟并排放流量時，儲罐至閥門入口，以及閥門入口至閥門中腔都有流動引起的壓力損失，此處所取的壓力低于儲罐的壓力，不利于閥門達(dá)到要求的開度。另外閥門采用流關(guān)型結(jié)構(gòu)，閥門開啟后介質(zhì)的流動不利于維持閥門的開啟。當(dāng)閥門開啟排放流量時，閥腔內(nèi)部流動紊亂，壓力脈動較大，膜片經(jīng)受壓力脈動會引起閥門顫振，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、水力計算
氮封系統(tǒng)中，背壓調(diào)節(jié)閥與給水儲罐中間安裝有1個手動隔離閥、4 個彎頭(3 個90°，1 個30°) 和4.1m 長的管道。經(jīng)管路水力計算，在大工作溫度(60℃) 下排放設(shè)計要求的大流量(316 Nm3/h)時，閥門上游管道的氣體平均速度達(dá)到17.9m/s( 氣體動壓0.18kPa) ，從儲罐到背壓調(diào)節(jié)閥入口有0.73kPa 的壓損，假定儲罐內(nèi)氮氣壓力達(dá)到報警壓力13.0kPa(g) ，減去閥門上游的壓損和氣體動壓(該動壓不能利用) ，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低于閥門入口靜壓，即氣室膜片接收到的壓力會低于閥門入口靜壓12. 09kPa(g) 。按閥門設(shè)定壓力12.0kPa(g) ，此時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法達(dá)到要求的排量。
調(diào)節(jié)閥安裝前的檢驗；在閥門操作的各個過程中，即安裝、試驗、操作和維修過程中的人員和設(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；若需手動操作時， 要滿足系統(tǒng)有效手動操作的安裝要求；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)計規(guī)范安裝前的檢驗：
調(diào)節(jié)閥運(yùn)到場地時，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)和裝卸過程中造成的任何明顯機(jī)械損傷，應(yīng)及時處理，為保證調(diào)節(jié)閥在開車時能正常動作，使系統(tǒng)安全運(yùn)行，還應(yīng)檢查如下項目：
(1)外觀檢查 (2)始終點偏差
(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)備如位開關(guān)、閥門定位器等操作檢驗。
4、自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計規(guī)范結(jié)語
相對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，其性能滿足核電廠的設(shè)計要求。本發(fā)明公開了一種自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥,實現(xiàn)了不使用外置取壓導(dǎo)管即可實現(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)方案要點是一種自力式襯氟壓力調(diào)節(jié)閥,通過自調(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,實現(xiàn)了未設(shè)置外置的取壓導(dǎo)管即實現(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。
