广东联塑科技实业有限公司528318
摘要：电能是人类社会的主要能源，因此，保证供电质量非常重要。电站设备关系着电力系统运行质量，影响着供电质量。电站设备对高压差阀门要求较高，尤其是防腐、抗压等方面，常规阀门不适用于电站特殊专用场合，甚至无法使用。因此，在具体设计中，应针对电站设备运行的特点和规律，对阀门结构、阀芯进行设计优化，以提升阀门性能，并通过对内部结构进行改造来降低压差，实现节流。
关键词：电站；高压差阀门；设计要点
1.电站用高压差阀门功能和设计现状
电站用高压差阀门属于电站专用阀门，主要适用于电站各种系统的管道上，是切断和连接管路的主要部件。由于其运行环境特殊，所以对阀门耐高温耐高压性能有一定要求。因此，在设计上也与普通阀门产品有所不同，通常会采用独特的自密封设计，其结构紧密可靠，且维护简单，操作方便。阀杆经防腐防氧化处理，全开或全闭时阀芯和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时不会引起阀门密封面的侵蚀。而且启闭无摩擦，能避免因摩擦引起的安全问题和密封不严问题。电站用高压差阀门主要类型有疏水阀、放水阀、空排汽阀、调节阀等。但当前很多电站阀门设计方面存在问题，存在阀芯脆弱、耐腐蚀性差、易变形、瓣脱落现象，易堵塞阀门口等问题，甚至会诱发安全事故，所以加强电站阀门设计非常重要。
2.电站用高压差阀门设计要点
由于电站设备运作环境复杂，长期处于高压、高负荷状态，一些设备内有腐蚀性气体和液体，所以常规阀门无法满足要求。因此，在设计方面不能沿袭传统设计思路，要考虑电站设备运行的特殊性。
2.1改善阀门内部结构、提高阀门抗压差性能
进行高压差阀门的设计可从三个方向入手：改进阀门内部结构，从而优化阀门内气体走向，减少气体对阀门的侵蚀、控制阀门内部节流、减少压差；选择其它阀门材料，提高阀门性能；改善阀门结构是高压差阀门设计中最常用的方式，该方法成本低廉、且效果良好。目前电站阀门阀芯常用阀瓣式结构，这种阀门只能起到一次导向作用，且内部缺少对阀瓣保护措施，阀瓣直接受到高压、高温气体的侵蚀，容易损坏。因此，在进行高压差阀门设计时，可将阀门阀瓣改装为硬质合金环（即导向环），将高压气体分流导压，降低气体对阀门的直接冲击，对于超高压气体（10MPa以上）阀门，可设计多个导向环起到多层缓冲作用。但需要注意的是，多层导压环中起到主导向作用的只有第一导向环，故第一导向环需要加固设计。导向环的设计是从“分压”的角度考虑，除了分压以外，还可以从“导流”的角度进行考虑，即将阀芯部件设计成特殊的耐冲刷和抗汽蚀逆流角式结构，出口处加装耐冲刷的长衬管，加长高压气体在阀门内的流程，减少气体对阀门管壁的压强，从而提高阀门的寿命。
2.2控制阀门内部节流、降低阀门压差
改善阀门设计是从源头入手，通过提高阀门的抗压差性能来达到要求的。而我们也可以通过控制阀门内部节流，通过多级节流阀来降低阀门内部的压差，以达到要求。常用的控制阀门内部节流设计有单级多节流和多级多节流两种，单级多节流设计常用于最高压低于8MPa以下的阀门，而多级多节流设计的适用面就比较广，适用于各类阀门。多级节流结构适用于极易出现闪蒸与汽蚀或介质为蒸汽且需要降低噪声的情况下。通过多级节流，降压系数R逐级增大，流通面积依次增加，介质依次膨胀，达到分段逐级降压的目的，以便减轻或消除汽蚀现象。
控制节流来降低压差可以有效的提高阀门的抗压差性能，该方法简单、使用，仅通过多级阀门就可以降低压差。但是，多级节流也有自己的缺点。比如阀门结构过于复杂，检修的难度很大、关键点容易反复出现漏水、阀门反应较慢等，这些问题可能会影响电站的工作效率，故在采取多级节流设计来降低阀门高压差问题时，还需要根据情况仔细斟酌。
2.3选择优秀的阀门材料
通过改善阀门内部结构、控制阀门内部节流等方法来提高阀门的抗压差性能是比较常用的方法，实践证明其效果很不错，但是一些电站的高压设备的压差实在过高，通过改进设计、控制节流等方法设计的阀门也难以满足要求，这时，就要从源头入手，通过改变阀门的材料来提高阀门性能。高压差阀门常用的材料有铬合金、铬钼合金、铬钨合金等，这几类材料设计的阀门抗压差能力可达到10～15MPa[3]，经过热处理和氮化来提高表面硬度可继续提高其抗压差性能。一些抗压差要求比较高的阀门可采用钛、钛合金、铬钼钨钢等材料来提高阀门自身的抗腐蚀性能与抗压差性能。
3.电站用高压差阀门的有效控制分析
3.1高压差阀门单级节流的实现
单级节流结构的实现会用于汽蚀的发生，会出现可能性较小的场合。在介质通过单级节流套的过程中，在节流套上损失的压力是非常有限的，主要是在通过介质的过程中，通过小孔时喷射的对流会有相互冲击，还会使流体自身降低或者消耗其动能，能够有效避免介质对于阀芯部件的直接冲击过程，进而使阀门承受非常高的压差。另外，在实际使用的过程中，这一结构阀门在锅炉启动的过程中能够承受较大的压差。
3.2高压差阀门多级节流的实现
多级节流结构的实现，主要适用于非常容易出现闪蒸或者是汽蚀、介质为蒸汽，同时还需要有效的降低噪声。结构能够有效地控制流体运动的速率及减轻流体对阀芯部件的直接冲撞，延长阀门的寿命。另外，通过多级节流，能够实现降压系数R的逐级增大，而且流通面积也在依次的增加，其介质会依次的膨胀，进而能够达到分段逐级降压的目的。还能够有效减轻或这是消除汽蚀现象的出现。在进行多级节流设计的过程中，应使第一级承受较大部分的压差，在后面的部分进行逐减操作。当介质是液体或者蒸汽的时候，在原则上要压降，不需要分别低于其饱和压力或者是临界压力。
3.3高压差阀门迷宫式的实现
通常情况下，迷宫式的结构主要用于压差非常高的情况，也就是由多片迷宫芯片叠加而成的。在芯片的表面刻有沟槽，当介质流经弯曲的沟槽时会出现阻尼逐级增加的可能，这样一来，能够有效地控制了介质的流速，从而起到多级降压的作用。沟槽可以通过电腐蚀或微雕加工制造，后者制造费用较高。在这一过程中，压力控制的关键在于如何设计沟槽的数与面积，进而能够最有效地实现不断的扩容降压，使压力由高压平稳过渡至低压状态。
结束语：总之，电站用高压差阀门具有一定特殊性，不仅运行环境恶劣，且对阀体内部器件质量和性能都有较高要求。若阀门很短时间内就出现损坏现象，必然影响电机组工作状态，甚至带来安全问题，影响电力生产。因此，电站用高压差阀门设计中要根据电站对高压差阀门的要求，结合相关设计标准，选择阀门材料，对压差控制、阀体内部结构分析，设计耐高压差的电站阀门，提升阀门抗压性能和寿命，减少阀门损坏率，确保电站的安全生产。
参考文献
[1]周子健.紫寒.简述电站高压差阀门的使用意义与使用要点[J].北京工业设计.2013.
[2]陈卓如.电站常用阀门设计与力学模型分析[J].山西工业.2014.
[3]李大猛.电站阀门多学科优化设计系统的开发[D].哈尔滨理工大学.2012.