锅炉母管制给水系统单阀调节的应用分析

　　锅炉母管制给水系统单阀调节的应用分析刘湘林（洞庭氮肥厂热电厂，湖南岳阳对高压定速给水泵在母管制给水系统内并联运行，其主给水操作台双给水调节阀运行特性，以及采用抗汽蚀高压差调节阀单独供水特点进行了论述比较，阐明单阀调节的可行性。

　　主给水；母管制给水系统；节流调节；压差；气蚀；单阀调节1锅炉给水节流调节1.1给水节流调节母管制并联运行的给水泵，其给水泵扬程特性曲线与总扬程曲线L都固定不变。当系统满负荷运行时，压头为泵的额定扬程Ph流量为2台水泵的额定流量之和2Gh运行工况点在理想管阻曲线I相交的点A锅炉给水调节阀处于对应负荷开度状况。每台泵均运行于额定工况B点（重合），流量为Gh，压头为Ph（如）。

　　假如系统负荷需要调整为1.5Gh，只能通过关小给水调节阀开度，改变管阻曲线至来进行。调整后运行工况点在总扬程线Ai点，压头为Pi，此时每台给水泵的运行工况为Bi，流量为0.75GH，压头为P1.这种以改变给水调节阀的开度来实现调节流量的方法，称为节流调节。运行调节时，给水调节阀的开度由蒸汽流量信号、给水流量信号和汽包水位信号3个冲量信号综合平衡后，输入调节器以控制给水调节阀开度。由此产生的富裕压头（P1?Ph）要由给水调节阀消耗掉。

　　1.2主给水双调阀的汽蚀为主给水操作平台管路系统的一种典型设计，其主路上串联2个调节阀（前为压差，后为流量调节阀）。

　　K1是电动调节阀，亦称粗调门，K2为气动调节阀，也称细调门。

　　在运行中，由于高压给水富裕扬程较大，作为调节负荷的粗、细调门承受压差显著。为保证细调门调整，粗调门常处于50开度位置，这样整个主给水操作台前后压差损失在4.0MPa以上。

　　给水调节实为节流调节，调节阀相当于节流孔板。

　　当压力为P1、流速为V1的液体通过普通的调节阀的喉部通径时，流速V2达到高，压力P2降至低，若该压力低于液体入口温度下的饱和蒸汽压力Pv时，技术交流液体就会汽化，形成汽泡。随着下游通道面积增大，流速V3减慢，压力P3上升，当P3大于PV时，气体液化，汽泡破裂，释放能量，对阀内件产生严重的汽蚀。

　　伴随着汽泡破裂的还有噪声和振动（）汽蚀与压差有关。当阀两端压差Ap大于产生汽化的临界压差Apm（=Pi*Pv），而出口压力P3大于液体的饱和蒸汽压力Pv时，就会产生汽化和汽蚀。

　　一般常用调节阀只有一级压降，由于锅炉给水调节阀为变压差运行，故该阀要进行十分频繁的调节。当进出口大压差超过1.5MPa时，就容易产生汽蚀现象。

　　2抗汽蚀高压差调节阀工作原理因为汽蚀与阀前后压差有关，如果将阀两端的压差分成多级，逐级降压，使每一级压差都低于汽化临界压差APm，就可避免汽化汽蚀产生。多级降压是以改变流体在阀内的流动状态，从阀的结构上保证高压液体在节流降压过程中不产生汽蚀。

　　抗汽蚀高压差调节阀的阀内件即节流组件是根据多级降压防汽蚀原理设计的。它采用多级分流叠板集成块式节流组件，可将阀的全开度分成若干组相互独立的空间，每个独立空间都设有径向流道、节流孔和缓冲室，按一定规律分布于若干环形板上，经加工成型的环形板组装制成集成块式结构。经过数级降压，逐渐加大流通面积，可有效地消除产生汽化的根源。如所示。

　　与一般锅炉给水调节阀相比，该阀具有在小流量（开度30以下）时采用多级降压能承受很高的压差而不产生汽蚀；在大流量时（超出30开度）采用套筒结构，阀阻力较小，可减少给水泵的能量损耗。流量特性为修正等百分比，适应于锅炉给水工况。由此可知，在主给水操作台上将粗、细调门更新为抗汽蚀高压差调节阀，既可减小因原粗调门节流造成的压差损失，为给水泵压力联动定值降低提供了技术保障，也消除了因汽蚀冲刷损坏调节阀而无法实现调节控制的问题。

　　3单阀调节的应用与效益3.1单阀调节投运洞庭氮肥厂热电厂于1998年12月在1、2号高压锅炉（220t/h）安装投用了上述抗汽蚀高压差调节阀。

　　为了稳妥起见，没有立即取消粗调门，而是确定新装调节阀在粗调门处于节流状态时能投入自动。其控制调节灵活，汽包水位稳定。然后，全开粗调门（100开度）将该阀投入自动，检验调节特性依然稳定。后，在停炉时去掉粗调门。

　　安装投试中应注意2点：（1）管内应无机械杂物，避免铁屑、焊渣进入阀体内，否则会因阀内件装配间隙小导致卡死。

　　（2）汽动执行机构调节器PID参数整定应恰当，以利调节跟踪。

　　3.2给水泵压力联动定值调整给水母管的低压力由下式确定：Pb锅炉汽包压力，MPaPi开启锅炉安全阀所需的多余压力，MPa；Py给水泵出口至锅炉汽包水面线的水柱静压力，MPa；技术交流*给水泵出口至锅炉的管路阻九MPa.因取消主给水管路的粗调门，上Pgz值减小，即给水母管的低压力将进一步降低，故给水泵压力联动定值可适当下调。经过此次改造，已将压力联动定值修改调整至13.0MPa.通过修改，使备用泵联动次数明显减少，而运行泵可在较高负荷或接近满负荷下运行，使泵效率处于高状态。

　　3.3给水系统节能分析定速泵功率消耗可用下式计算：Y给水泵中水的平均比容，m3/t；vd、n电动机、水泵效率，％；*给水泵扬程，MPa.除氧器的工作压力差和给水系统设备、管道与附件阻力所必须的扬程，即有效扬程；Ht为调节阀处的压力降（节流损失）。由于双阀调节的压力降和单阀调节压力降的变化，由式（2）可得出，给水泵的功率消耗将减少约2.另外，因备用泵联动次数减少，给水泵电耗也会下降，因此有较好的安全效益和经济效益。

　　4结语高压差调节阀在主给水系统上的应用证明，其完全可以代替锅炉主给水操作平台的双阀调节，并具有以下优点：（1）消除了调节阀因汽蚀冲刷损坏的状况，管路无噪声、无振动。

　　（2）减少主给水管路阻力损失，进而减少了给水泵的功率损耗。

　　（3）在管路阻力损失降低后，可降低给水泵压力联动定值，使备用泵联动次数减少，实现泵高效运行。

　　孟铁锬，邵和春汽轮机运行|M卜中国电力出版社，1997.。水利电力出版社陶幼聊。火电厂给水系统设计和给水泵的经济运行。汽轮机技术，1990（4）。

　　成福龙。调速泵在母管给水系统内的应用特点ParinekUMlec：zkoL.电站锅炉煤清洁燃烧国家工程研究中心工作，主要从事循环流化床锅炉的研究和开发。

　　（上接第17页）炉参数和容量的增加，水冷壁壁温波动造成水冷壁炉管横向裂纹失效的问题会更多。国内锅炉设计、制造和使用单位应引起重视。

　　王德智。姚孟电厂锅炉水冷壁裂纹泄漏的分析与改进岑可法。锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算M.科学技术出版社，1995.（美）J.G.辛格。锅炉与燃烧。机械工业出版社，1989.障诊断方面的研究。