抗沖蝕調(diào)節(jié)閥流量特性分析與測試
 調(diào)節(jié)閥又稱為控制閥，是控制系統(tǒng)的重要組成部分。根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號改變汽輪機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥開度以及汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)功率的調(diào)整。為滿足汽輪機(jī)調(diào)節(jié)特性要求，閥門通流面積與開度之間應(yīng)保持一定的變化規(guī)律。
    汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥長期處于高溫、高壓狀態(tài)，工作條件十分惡劣，特別在低負(fù)荷工況下調(diào)節(jié)閥承受的壓差巨大，極易造成閥門零部件的沖蝕。為改善調(diào)節(jié)閥工作狀態(tài)，減小汽流帶來的沖擊，通常可采用多級降壓式的結(jié)構(gòu)，如多層套筒式、多級閥芯式等，以提高調(diào)節(jié)閥的抗沖蝕性能，延長設(shè)備的使用壽命。
    1 抗沖蝕調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與工作原理
    某汽輪機(jī)采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式，蒸汽調(diào)節(jié)閥為套筒式結(jié)構(gòu)，由于長期處于低負(fù)荷工況運(yùn)行，滑閥沖蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
    根據(jù)汽輪機(jī)使用要求，蒸汽調(diào)節(jié)閥應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)：
    （1）在高壓差、小流量工況時(shí)具有良好的抗沖蝕性能。
    （2）在大流量工況下具有較小的壓降，減小汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力損失。
    （3）調(diào)節(jié)閥流量特性曲線光滑連續(xù)，滿足機(jī)組調(diào)節(jié)需求。
    為使蒸汽調(diào)節(jié)閥滿足上述功能要求，對其采用了分段設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 改進(jìn)的蒸汽調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖
    調(diào)節(jié)閥采用套筒式結(jié)構(gòu)，蒸汽由閥體底部進(jìn)入，經(jīng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流后由側(cè)面流出。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由鼠籠和套筒組成：鼠籠結(jié)構(gòu)用于閥門小開度時(shí)（30%流量以下）高壓差工況的調(diào)節(jié)；套筒采用一定型線的窗口，用于大流量工況（30%流量以上）的調(diào)節(jié)。
    鼠籠結(jié)構(gòu)采用小孔多級節(jié)流形式，共分為五級，各級小孔的直徑和數(shù)量均有不同，通流面積從*級至zui后一級逐漸增大。 高壓蒸汽從閥體進(jìn)入鼠籠后，由內(nèi)圈向外圈逐級膨脹，zui后流出調(diào)節(jié)閥；*級鼠籠小孔布置于滑閥底部，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開啟時(shí)，可使*級與第二級鼠籠通流面積同時(shí)變化；為滿足汽輪機(jī)調(diào)節(jié)需求，*級鼠籠小孔分多排布置，數(shù)量由上至下逐漸增多，使調(diào)節(jié)閥通流面積與開度呈等百分比變化。
    2 調(diào)節(jié)閥流量特性計(jì)算
    2.1 調(diào)節(jié)閥流量特性的計(jì)算
    蒸汽調(diào)節(jié)閥流量特性計(jì)算參數(shù)主要包括：
    （1）不同開度下套筒及鼠籠結(jié)構(gòu)總通流面積：
        （1）
    （2）調(diào)節(jié)閥流量公式：
        （2）
    式中：p0為調(diào)節(jié)閥閥前壓力；υ0為調(diào)節(jié)閥閥前蒸汽質(zhì)量體積；Φ為閥門流量系數(shù)βυ為彭臺門系數(shù)。
    （3）彭臺門系數(shù)公式：
        （3）
    式中：ε為調(diào)節(jié)閥前后蒸汽壓比；εc為蒸汽的臨界壓比。