在电力生产过程中,阀门如同发电厂庞大系统的 “血管开关”,控制着蒸汽、水、燃气等各类介质的流向、压力与流量,对保障机组安全稳定运行、提高能源转换效率起着关键作用。不同的发电工艺和系统对阀门的需求各异,同时也有着严格的性能要求。
一、发电厂常用阀门类型
(一)闸阀
闸阀是发电厂中较为常见的一种截断类阀门。其工作原理是通过闸板的升降来实现阀门的开启和关闭,闸板与阀座密封面贴合时,阀门关闭,截断介质流动;闸板升起时,通道开启,介质可顺利通过。闸阀具有流体阻力小、开闭所需力矩较小的优点,适合在全开或全关状态下工作,常用于主蒸汽管道、给水管道等需要完全截断介质的部位。例如在火电厂的主蒸汽系统中,闸阀安装在锅炉与汽轮机之间的主蒸汽管道上,在机组启动前关闭,防止蒸汽泄漏;机组正常运行时保持全开状态,减少蒸汽流动阻力。
(二)截止阀
截止阀依靠阀瓣的升降来控制介质流动,阀瓣沿阀座中心线作直线运动。当阀瓣与阀座贴合时,阀门关闭,阻止介质通过;阀瓣升起时,介质可从阀座与阀瓣之间的间隙流过。与闸阀相比,截止阀的密封性能更好,调节性能也相对较强,能够较为精确地控制介质流量。在发电厂的热力系统中,截止阀常用于需要精确调节流量和压力的场合,如加热器的疏水管道、锅炉的排污管道等。在加热器疏水管道上,截止阀可根据加热器内水位情况,调节疏水量,保证加热器正常运行。
(三)止回阀
止回阀又称单向阀,其作用是防止介质倒流,保证介质只能沿一个方向流动。止回阀的工作原理基于介质的压力差,当介质正向流动时,压力推动阀瓣开启,介质顺利通过;当介质出现倒流趋势时,阀瓣在自身重力或弹簧力以及介质压力的作用下迅速关闭,阻止介质回流。在发电厂中,止回阀广泛应用于给水泵出口、汽轮机抽汽管道等部位。在给水泵出口安装止回阀,可防止当给水泵故障停运时,给水在压力作用下倒流回水箱,避免给水泵倒转,保护设备安全。
(四)调节阀
调节阀主要用于调节介质的流量、压力和温度,以满足不同工况下的生产需求。它通过执行机构接收控制系统的信号,驱动阀芯动作,改变阀芯与阀座之间的流通面积,从而实现对介质参数的精确调节。调节阀的类型多样,包括气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀等。在发电厂的锅炉燃烧系统中,调节阀用于调节燃料供应量和空气量,保证燃烧过程稳定,提高燃烧效率;在汽轮机的蒸汽调节系统中,调节阀可根据机组负荷变化,精确调节进入汽轮机的蒸汽流量,控制汽轮机的转速和功率。
(五)安全阀
安全阀是保障发电厂设备和人员安全的重要装置,当系统内压力超过规定值时,安全阀自动开启,迅速排出部分介质,降低系统压力,当压力降至规定值后,安全阀自动关闭,使系统恢复正常运行。在发电厂中,安全阀主要安装在锅炉、压力容器等设备上,防止因压力过高导致设备破裂、爆炸等严重事故。例如,锅炉汽包上安装的安全阀,是锅炉安全运行的最后一道防线,一旦锅炉内部压力超过设定的安全压力,安全阀立即开启泄压,确保锅炉安全。
(六)蝶阀
蝶阀的启闭件为圆盘形蝶板,通过围绕阀轴旋转来实现阀门的开启和关闭。蝶阀具有结构简单、体积小、重量轻、操作灵活、启闭迅速等优点,且流通能力较大,适用于大口径、大流量的管道系统。在发电厂的循环水系统、冷却水管路中,蝶阀被广泛应用。在循环水系统中,蝶阀用于控制循环水的流量和流向,保证凝汽器等设备的冷却效果;在冷却水管路中,蝶阀可快速开启和关闭,便于设备的检修和维护。
二、发电厂对阀门的要求
(一)可靠性要求
发电厂的运行工况复杂,阀门需要长期处于高温、高压、高腐蚀等恶劣环境中,因此对阀门的可靠性有着极高的要求。阀门的密封性能必须良好,确保在正常运行和异常工况下都不会出现介质泄漏,防止能源浪费和环境污染,同时避免因介质泄漏引发火灾、爆炸、中毒等安全事故。阀门的机械结构应坚固耐用,能够承受长时间的频繁启闭和介质冲刷,保证阀门在使用寿命周期内稳定可靠运行。例如,在超临界火电机组中,主蒸汽管道阀门长期处于高温(500℃以上)、高压(25MPa 以上)的蒸汽环境中,要求阀门的密封面材料具有良好的耐高温、耐磨损性能,阀门的阀体和阀杆等部件要有足够的强度和韧性,以防止出现破裂、变形等问题。
(二)密封性要求
良好的密封性是阀门正常工作的基础。对于截断类阀门,如闸阀、截止阀,在关闭状态下必须能够完全截断介质,其密封面的泄漏量应符合严格的标准要求,通常要求泄漏量极小甚至无泄漏。对于调节阀,在调节过程中也要保证良好的密封性,防止因泄漏导致调节精度下降,影响系统参数控制。止回阀则要求在介质倒流时能迅速、紧密关闭,阻止介质回流。阀门的密封性能不仅取决于密封面的加工精度和材料性能,还与阀门的结构设计、安装质量等因素密切相关。例如,采用金属硬密封结构的阀门,通过提高密封面的加工精度和表面硬度,可增强阀门的密封性能和耐磨性能;而采用软密封结构的阀门,选择合适的密封材料(如橡胶、聚四氟乙烯等),能在一定程度上提高密封效果。
(三)耐腐蚀性要求
发电厂中的介质成分复杂,部分介质具有较强的腐蚀性,如火力发电厂的脱硫系统中含有大量的酸性介质,核电站的冷却剂中含有各种化学物质,这些介质会对阀门产生腐蚀作用。因此,阀门的材料必须具备良好的耐腐蚀性能,能够抵抗介质的侵蚀,延长阀门的使用寿命。在选择阀门材料时,需要根据介质的性质、温度、压力等因素综合考虑。例如,在脱硫系统中,通常选用不锈钢、衬胶、衬氟等耐腐蚀材料制造阀门;在核电站中,会采用特殊的合金材料,如镍基合金等,以满足冷却剂环境下的耐腐蚀要求。
(四)耐高温高压要求
在火力发电厂和核电站中,许多阀门工作在高温高压环境下,如主蒸汽管道阀门、高温高压给水阀门等。这就要求阀门的材料具有良好的高温力学性能,在高温下仍能保持足够的强度、硬度和韧性,防止因高温导致阀门变形、损坏。同时,阀门的密封结构和连接部位也需要适应高温高压环境,保证在高温高压下不会出现泄漏和松动。例如,高温高压阀门的密封面通常采用堆焊硬质合金的方式,提高密封面的耐高温、耐磨损性能;阀门的连接螺栓会采用特殊的高温合金钢,并进行热紧处理,确保在高温工况下连接牢固。
(五)操作灵活性要求
为了便于运行人员操作和维护,阀门应具有良好的操作灵活性。无论是手动阀门还是电动、气动阀门,都应保证操作轻便、灵活,启闭过程平稳顺畅,无卡涩现象。对于电动和气动阀门,其执行机构应响应迅速、动作准确,能够根据控制系统的指令快速完成阀门的开启和关闭或调节动作。同时,阀门还应具备良好的远程控制性能,以便在控制室实现对阀门的集中监控和操作,提高生产自动化水平。例如,在发电厂的自动化控制系统中,电动调节阀可通过接收 DCS 系统的控制信号,精确调节阀门开度,实现对系统参数的自动控制。
(六)维护便捷性要求
发电厂的阀门数量众多,为了降低维护成本和减少停机时间,阀门应具备良好的维护便捷性。阀门的结构设计应便于拆卸和组装,零部件的通用性和互换性要好,方便更换损坏的部件。同时,阀门应具有清晰的标识和操作说明,便于运行人员和维护人员快速了解阀门的功能、操作方法和维护要点。对于一些关键部位的阀门,还应配备必要的监测装置,实时监测阀门的运行状态,提前发现故障隐患,以便及时进行维护和检修。例如,通过在阀门上安装温度传感器、振动传感器等,可实时监测阀门的温度、振动情况,判断阀门是否存在异常磨损、泄漏等问题。
发电厂的阀门种类繁多,每种阀门都在各自的工作岗位上发挥着重要作用,并且需要满足可靠性、密封性、耐腐蚀性、耐高温高压、操作灵活性和维护便捷性等多方面严格要求。随着发电技术的不断发展,对阀门的性能和质量也提出了更高的标准,只有不断创新和改进阀门技术,才能更好地满足发电厂安全、高效运行的需求。
联系传真:021-57233916