1 概述

    電站鍋爐給水調節(jié)閥用于調節(jié)鍋爐給水流量。該閥應具有良好的調節(jié)特性和耐用性能，還應操作方便，維修簡單。我國200MW以下火電機組（670t/h鍋爐）大部分是通過給水調節(jié)閥來滿足流量調節(jié)。這種調節(jié)通常采用沖量給水自動調節(jié)系統(tǒng)，即鍋爐爐筒的水位、蒸汽流量和給水流量自動控制主給水調節(jié)閥開度的3個沖量。只要蒸汽流量和給水流量信號（即輸出信號和輸入信號）準確配合，就可以使水位保持在所需要的范圍以內。

    2 工作原理

    流量自動調節(jié)系統(tǒng)原理如圖1所示。介質自給水泵經高壓加熱器、高壓給水總門和主給水調節(jié)閥前電動門，將給水流量送到給水調節(jié)閥前。而在給水調節(jié)閥前可借助于流量變送器測量后，將其標準輸出訊號傳送給調節(jié)器，由調節(jié)器的輸出電流通過電動執(zhí)行器作用在給水調節(jié)閥上，改變給水流量。流量變送器所發(fā)出的訊號，以控制電動執(zhí)行器的動作，達到控制給水的目的。這種訊號可準確迅速地將閥門調整并控制在一定的開度。當停電或發(fā)生其他電氣故障時，也可用手動控制開度，暫時滿足流量變動的供給。

    通過對給水調節(jié)閥工作狀況的分析，可知其工作時是頻繁運動的。調節(jié)動力是由執(zhí)行器克服各種阻力后供給的，常用的DKJ型角式電動執(zhí)行器的結構形式見圖2。執(zhí)行器的回轉角度α和輸出臂長L決定了閥門的可調行程，輸出扭矩決定閥門的操作力。為保證閥門在頻繁的運動狀態(tài)下工作，應隨時克服運動部件與靜止部件之間的摩擦阻力，即閥桿與填料之間的摩擦阻力。隨著大流量機組的應用，給水調節(jié)閥的規(guī)格加大，開啟閥門所需的操作力也就增大。于是執(zhí)行器的參數(shù)加大。這樣無形之中增加了電廠用電負荷。柔性石墨的使用是降低摩擦阻力的有效措施。

    柔性石墨具有耐高溫，自潤滑，耐化學腐蝕，柔韌性好，回彈性好，對氣體、液體及蒸汽具有良好的不滲透性，對熱和電的傳導有明顯的各向異性等特點，使用壽命長，可延長填料的更換周期，減少維修工作，摩擦系數(shù)低。

    3 摩擦力計算

    3.1 密封填料壓緊力

    為保證閥桿密封，必須使填料徑向壓力Px大于介質工作壓力P， 即P_x>P。取填料與閥桿之間的摩擦系數(shù)為u₁，填料與填料函之間的摩擦系數(shù)為u₂。已知柔性石墨對鋼的靜摩擦系數(shù)u′=0.05~0.15 （取），石棉填料對鋼的靜摩擦系數(shù)u″=0.07~0.43（取）。由u₁和u₂的關系可知，u₂=1.3u₁，由此關系可推出閥桿表面和填料表面上的靜摩擦系數(shù)平均值為

    取，則u=0.115。由填料環(huán)形部分的受力分析（圖3）得

        （1）

    式中D－－ 填料函直徑，m
    dy－－ 單元填料厚度，m
    P_y－－ 填料承受軸向壓力，N

    在填料壓蓋傳遞的力作用下，在填料內產生軸向壓力P_y，由于存在摩擦力，此軸向壓力隨填料的高度而變化，而填料本身的彈性產生徑向壓力P_x，該徑向壓力亦隨高度而變化，所以P_y值應大于P_x值，取P_y=nP_x，式（1）簡化成

    為保證密封性，當y=h時，必須滿足P_x=P，則

    設計給定，n=1.4，u=0.115，P=25MPa，S=0.008m，h=0.065m，當y=0時得壓緊力P_壓為

    P_壓=1.4×25e^1.33=132. 3（MPa）

    設計給定，D=0.048m，d=0.032m，則壓緊填料所需的力

    3.2 填料與閥桿之間的摩擦力

    填料與閥桿之間的單元摩擦力dt為

    則摩擦力為

    若用石棉盤根，其摩擦力為

    4 結語

    閥門的閥桿密封采用柔性石墨填料，可減小閥桿與密封填料之間的摩擦力，降低操作扭矩，縮小執(zhí)行器的參數(shù)和尺寸，是節(jié)約能源的一項主要措施。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司