高温高压电站平板闸阀的设计与计算.doc

高温高压电站平板闸阀设计与计算南通市电站阀门有限企业张建华徐相兰王曙光关键词楔式闸阀平板闸阀设计计算摘要：通过对现行楔式双闸板（弹性）构造电站闸阀存在问题分析，提出采用平板闸阀构造改善替代方案，并给出设计计算措施，供广大顾客及同行参照Designandcalculationonhigh-temperatureandhigh-pressureparallelslidegatevalveZHANGJian-huaXUXiang-lanWANGShu-guang(Nantongpower-stationvalveCo.,Ltd,Nantong226572,China)Abstract:Thearticleintroducedthestructuraldefectsofexistingwedgegatevalve,andintroducedtheimprovementprogramofparallelslidegatevalvereplacethewedgegatevalve.Inaddition,italsoexpatiatethecalculationmethodsofmainparts.Keywords:wedgegatevalveparallelslidegatevalvedesignandcalculation序言现行600MW超临界机组主汽参数已达24．2MPa、温度538／566℃，1000MW超超临界机组主汽参数已达31Mpa、593℃，主给水系统压力则更高。如此高参数自然对与之配套电站阀门提出更高参数、更高可靠性规定。闸阀以其承压高、工作温度高、双向密封、口径大、规格范围宽、密封可靠等一系列长处在此类机组得到广泛应用。此类阀门在火力发电站一般用于主蒸汽截止和隔离、主给水泵隔离、高压加热器隔离、汽轮机疏水系统等关键管线，控制高温高压汽水介质有效切断或启动，其承压性能、密封性能、动作性能、使用寿命、维修周期等直接影响机组可靠性、安全性，一旦发生故障，常常导致重大事故，严重威胁机组安全运行。由于阀门故障停机事故几乎每家电厂都曾发生。二、产品现实状况及其存在问题长期以来，国产电站闸阀仍然沿用七十年代“三化”设计楔式双闸板或弹性闸板构造，如图1及图2所示为其经典设计构造。目前许多亚临界机组还在使用，不少阀门厂家主流设计也是此类构造。但数年运行实践暴露出许多问题，详细归纳如下：1．启闭力矩较大楔式闸板虽具有强制密封特点，然而启动瞬间存在很大静摩擦力，使得启动力矩很大，必须配置较大功率电动执行装置，才能保证正常启闭，无形中增长制造及运行成本；同步过大关闭力矩极易导致密封面或阀门承载零件损坏，缩短阀门使用寿命。2．高温楔死高温状态下，材料强度大大减少，密封面硬度下降后密封副处在胶合粘滞状态，此时如关闭力矩调试不妥，加上阀杆热膨胀，会使密封面比压急剧增长，极易导致所谓闸板与阀座“咬死”。此时如强制启动动作，密封面极易被拉伤引起泄漏，甚至拉断阀杆或闸板T形槽。3．电装调试规定极为苛刻对老式楔式闸阀，无论是手动阀门还是电动阀门，一般均未考虑开关指示装置，也无法精确设置开关位置点，顾客操作与调试只能凭经验与手感进行，不是过紧就是过松，过紧会导致咬死或擦伤密封面，过松则易引起内漏。很难精确调正位置，为阀门故障埋下先天隐患。4．下游侧密封面极易擦伤此类阀门经典故障是闸板下游侧密封面极易擦伤，引起初期内漏。此现象在大口径或高压差阀门中最为普遍。重要原因有：密封面高温胶合粘滞导致比压下降、高压差不平衡力作用于单侧密封面、启闭瞬间摩擦力擦伤等多重原因。5．铸造壳体，内在缺陷诸多，外漏隐患严重壳体材料一般采用WCB、WC6、ZG20CrMoV类材料制造，铸件工艺水平限制，其内在缺陷极多，一般拍片检查很难面面俱到。砂眼、缩孔、裂纹等缺陷大量存在，为外漏、爆管等事故埋下隐患；6．闸板零件较多，闸板易脱落，构造可靠性不强闸板组件由上下托板、左右闸板、闸板架、顶心等十余个零件构成，构造松散，运行中发现问题有：阀杆根部退刀槽或销子孔处断裂、闸板脱落、闸板架断裂等故障；7．中腔超压隐患中腔超压（文献1，2）问题原设计未采用任何措施，虽然目前仍有许多电厂或阀门生产厂仍未引起重视。发生时虽然具有偶尔性，但它不以我们忽视而隐退，也许就在你眼皮底下发生。电厂许多工况均构成产生“中腔异常超压”要件，采用措施消除隐患已责无旁贷。8．加工制造精度规定较高尤其是Z60Y类弹性闸板，两侧密封面角度规定极高，一般企业只能配作，产品无互换性，使得电厂无法现场更换，维修技术工艺性规定极高。一旦密封面损伤，现场无从处理，顾客颇有微词。三、平板闸阀产品特点针对楔式闸板阀缺陷，结合国内外闸阀设计进展，我企业改善老式楔式闸板构造为平行闸板构造，近年来运用于主蒸汽及主给水工况获得了满意效果。图3为