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            上海申弘閥門(mén)有限公司

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            大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案

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             大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案介紹了大型火電鍋爐機(jī)組用整體鍛制截止閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及性能,論述了截止閥的使用與維護(hù)方法,及主要零部件的材料選用。
              1、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案概述
              近年來(lái),隨著高參數(shù)、大機(jī)組及超臨界火電機(jī)組大量投產(chǎn)運(yùn)行,對(duì)發(fā)電機(jī)組的性能要求越來(lái)越高。截止閥是保證機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要配套裝置之一,其中主給水截止閥的作用是不間斷的向鍋爐給水管道輸送不飽和水,保證鍋爐正常運(yùn)行。由于主給水截止閥在高溫高壓下操作,根據(jù)工況系統(tǒng)的要求,設(shè)計(jì)了整體鍛造大口徑截止閥。 

            序號(hào)

            產(chǎn)品名稱(chēng)

            通徑

             mm

            壓力

            MPA

            材質(zhì)

            單位

            1

            先導(dǎo)活塞式減壓閥

            32

            25

            閥體為碳鋼(法蘭連接或焊接段為304不銹鋼)

            2

            先導(dǎo)活塞式減壓閥

            65

            16

            閥體為碳鋼(法蘭連接或焊接段為304不銹鋼)

            3

            手動(dòng)截止閥

            65

            16

            閥體為碳鋼(法蘭連接或焊接段為304不銹鋼)

            4

            電動(dòng)球閥

            100

            1.6

            閥體為碳鋼(法蘭連接或焊接段為304不銹鋼)

            5

            電動(dòng)調(diào)節(jié)型蝶閥

            100

            1.6

            閥體為碳鋼(法蘭連接或焊接段為304不銹鋼)

            6

            手動(dòng)球閥

            100

            1.6

            閥體為碳鋼(法蘭連接或焊接段為304不銹鋼)

            7

            安全閥

            100

            1.6

            閥體為碳鋼(法蘭連接或焊接段為304不銹鋼)

              2、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案工作原理
              截止閥( 圖1) 由閥體、大閥瓣、小閥瓣、閥蓋、均壓環(huán)、四分環(huán)和閥桿等組成。由于截止閥公稱(chēng)通徑較大,為減小閥門(mén)啟閉力矩,閥瓣采用大閥瓣與小閥瓣組合結(jié)構(gòu)。介質(zhì)流通方向?yàn)楦哌M(jìn)低出。閥門(mén)開(kāi)啟時(shí),先由閥桿提升小閥瓣,小閥瓣受力面積小,易于開(kāi)啟。在小閥瓣提升過(guò)程中,閥門(mén)兩端壓差逐漸減小,隨著閥桿的繼續(xù)上升,再帶動(dòng)大閥瓣的開(kāi)啟。這種結(jié)構(gòu)減輕了啟閉瞬間介質(zhì)對(duì)閥桿和閥瓣的損傷,避免了大口徑截止閥啟閉力矩大的缺點(diǎn),降低了執(zhí)行器的力矩和制造成本。為了保證小閥瓣和閥桿連接的可靠性、靈活性和萬(wàn)向性,又方便裝卸,小閥瓣采用T 形槽連接。

            3、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案主要技術(shù)參數(shù)
              公稱(chēng)尺寸:200mm
              公稱(chēng)壓力:32MPa
              設(shè)計(jì)溫度:250℃
              管道規(guī)格:Φ223 × 12. 7 mm
              適用介質(zhì):水、蒸汽
              連接形式:對(duì)焊連接
              驅(qū)動(dòng)方式:錐齒輪傳動(dòng)


            4、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案設(shè)計(jì)
              截止閥設(shè)計(jì)時(shí)采用ASME B16. 34 和GB /T12221 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于截止閥的壓力- 溫度額定值符合ASME B16. 34 的特殊級(jí),用插值法得出32MPa 對(duì)應(yīng)的壓力級(jí)為Class 2 000。閥體和閥蓋的連接采用內(nèi)壓自緊( 伍德) 密封結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)內(nèi)部壓力越高,閥蓋密封性能越好。截止閥受結(jié)構(gòu)因素影響,流阻大,壓降高,閥瓣與閥座密封面材料既要耐腐蝕、耐沖刷,又要保證在高溫時(shí)的硬度,因此,密封面堆焊硬質(zhì)合金( stellte No. 6) ,增強(qiáng)其耐磨性和抗擦傷性,提高密封面的使用壽命。截止閥通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)裝置帶動(dòng)閥桿升降運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉。在全開(kāi)狀態(tài)時(shí),閥瓣*提起,并略高于出口通道的中心線,使閥門(mén)的壓降小。
              按ASME B16.34 要求,閥體壁厚用內(nèi)插法選取為50mm。閥體頸部小壁厚( 圖2) t' = 75mm。各零部件尺寸確定后,對(duì)閥體頂部、閥桿和閥蓋等進(jìn)行強(qiáng)度校核。


            5、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案材料
              閥體由毛坯鋼錠整體鍛造成型,閥門(mén)內(nèi)腔零部件采用鍛件或板料。閥體在大型鍛壓設(shè)備上采取自由鍛的形式,經(jīng)過(guò)鐓粗→拔長(zhǎng)→沖孔→擴(kuò)孔→壓肩→壓痕→倒棱→校直等,使鍛件外形接近長(zhǎng)方形。鍛造閥體經(jīng)粗加工→整體熱處理→消除熱處理應(yīng)力→閥體整體超聲波探傷→精加工→整體著色檢查合格后與其他零部件組裝。
              閥桿選用38CrMoAlA 氮化合金鋼,其有很好的氧化性能與力學(xué)性能,氮化處理后有高的表面硬度達(dá)1 100 ~ 1 200HV,并有較高的疲勞強(qiáng)度和高溫許用應(yīng)力,可以減小閥桿直徑,使截止閥整體結(jié)構(gòu)緊湊。截止閥主要零部件材料見(jiàn)表1。

             設(shè)計(jì)規(guī)范

            產(chǎn)品型號(hào)product type

            公稱(chēng)壓力PN(Mpa)Nominal pressure

            試驗(yàn)壓力(Mpa)Test pressure

            工作壓力(Mpa)Working pressure

            工作溫度(℃)Working temperature

            適用介質(zhì)Appicable medium

            殼體強(qiáng)度 Shellstrength test

            密封Sealing

            P54

            P55

            P57

            J61(H.Y)-100

            10

            15

            11

             

             

             

            ≤450

            水、蒸汽、油品Water,steam,oil goods

            J61(H.Y)-200

            20

            30

            22

             

             

             

            J61(H.Y)-250

            25

            38

            28

             

             

             

            J61(H.Y)-320

            32

            48

            36

             

             

             

            J61Y-P54/100V

             

            30

            22

            10

             

             

            ≤540

            蒸汽

            Steam

            J61Y-P54/140V

             

            38

            28

            14

             

             

            J61Y-P54/170V

             

            48

            36

            17

             

             

            J61Y-P55/100V

             

            38

            28

             

            10

             

            ≤555

            J61Y-P55/140V

             

            48

            36

             

            14

             

            J61Y-P55/170V

             

            53

            39

             

            17

             

            J61Y-P57/100V

             

            48

            36

             

             

            10

            ≤570

            J61Y-P57/140V

             

            55

            40

             

             

            14

            J61Y-P57/170V

             

            60

            44

             

             

            17

             主要材質(zhì)

            零件名稱(chēng)Part name

            閥體Body

            閥蓋Bonnet

            閥桿Stem

            閥瓣Disc

            密封面Sealing face

            填料Packing

            閥桿螺母Yoke nut

            手輪Hand wheel

            緊固件Fastener

            J61H型

            25

            WCB

            25

            40Cr

            鉻不銹鋼

            鉻鉬鋁鋼氮化Cr.stainless steel

            Cr.Mo.AI steel nitration

            鉻不銹鋼Cr.stainless steel

            鉻不銹鋼Cr.stainless steel

            柔性石墨Graphite

            鋁青銅AI bronze

            可鍛鑄鐵Forgeable cast-iron

            優(yōu)質(zhì)碳鋼 鉻鉬鋼High-grade carbon steel Cr.Mo steel

            J61Y型

            25

            WCB

            25

            40Cr

            鉻不銹鋼 鉻鉬鋁鋼氮化

            Cr.stainless steel

            Cr.Mo.AI steel nitration

            25

            硬質(zhì)合金Carbide alloy

            柔性石墨Graphite

            鋁青銅AI bronze

            可鍛鑄鐵Forgeable cast-iron

            優(yōu)質(zhì)碳鋼 鉻鉬鋼High-grade carbon steel Cr.Mo steel

            J61Y-P54型

            ZG20CrMoV

            12Cr1Mo1V

            12Cr1Mo1V

            20Cr1Mo1VA

            25Cr2Mo1VA

            12Cr1Mo1V

            硬質(zhì)合金Carbide alloy

            柔性石墨Graphite

            鋁青銅AI bronze

            可鍛鑄鐵Forgeable cast-iron

            鉻鉬鋼Cr.Mo steel

            J61Y-P55型

            ZG20CrMoV

            12Cr1Mo1V

            12Cr1Mo1V

            20Cr1Mo1VA

            25Cr2Mo1VA

            12Cr1Mo1V

            硬質(zhì)合金Carbide alloy

            柔性石墨Graphite

            鋁青銅AI bronze

            可鍛鑄鐵Forgeable cast-iron

            鉻鉬鋼Cr.Mo steel

            J61Y-P57型

            ZG20CrMoV

            12Cr1Mo1V

            12Cr1Mo1V

            20Cr1Mo1VA

            25Cr2Mo1VA

            12Cr1Mo1V

            硬質(zhì)合金Carbide alloy

            柔性石墨Graphite

            鋁青銅AI bronze

            可鍛鑄鐵Forgeable cast-iron

            鉻鉬鋼Cr.Mo steel

             

            6、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
              (1) 大閥瓣、小閥瓣分別與閥體中腔及大閥瓣內(nèi)孔間隙配合,方便導(dǎo)向??梢员苊庠诟邏翰钕麻y門(mén)啟閉時(shí),閥瓣被流體推向一側(cè),導(dǎo)致閥瓣與閥座密封失效,也可避免在條件下,閥桿彎曲。同時(shí)閥瓣在閥體內(nèi)導(dǎo)向,可保持閥瓣密封面和閥座的同軸度。由于利用了導(dǎo)向的功能,閥體與閥瓣的間隙較大,使閥瓣升降靈活無(wú)卡阻。
              (2) 由于閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)小閥瓣先開(kāi)啟,降低了閥門(mén)的開(kāi)啟力矩,既降低了錐齒輪傳動(dòng)裝置的力矩,減少了傳動(dòng)裝置的成本,又減小密封面的磨損。
              (3) 在閥體中腔與自密封填料接觸處堆焊Stellite合金,防止在高溫及自密封填料強(qiáng)烈腐蝕下,造成閥體中腔內(nèi)壁磨損,可有效的保證中腔的密封。
              (4) 閥桿密封采用柔性石墨編織填料和柔性石墨環(huán),其中首圈和底圈采用柔性石墨編織填料,中間圈填料采用柔性石墨環(huán),以防止石墨受壓后擠入閥體中腔。在填料安裝時(shí),應(yīng)對(duì)填料逐個(gè)預(yù)壓,以維持填料良好的密封性。
              (5) 閥桿與立柱之間加裝導(dǎo)向塊,保證閥桿只作升降運(yùn)行不做旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),減小對(duì)填料的磨損,保證填料的密封性能。


            7、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案使用及維護(hù)
              截止閥應(yīng)垂直安裝,閥體上所標(biāo)注的箭頭為介質(zhì)實(shí)際運(yùn)行流向。在安裝現(xiàn)場(chǎng)必須留出操作和維修的空間。閥蓋部位不宜包裹保溫層,以便填料部位盡可能充分自然冷卻,保證填料密封安全、可靠。閥門(mén)出廠時(shí),在閥體與管道連接的坡口處涂有防銹涂料,在與管道焊接前應(yīng)將防銹涂料、油污及灰塵清理和清洗干凈,注意不要損傷閥體坡口。閥門(mén)的錐齒輪傳動(dòng)裝置應(yīng)采取保護(hù)措施,防止損傷及誤操作。阻止大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)或潮濕氣體對(duì)閥桿螺紋及傳動(dòng)裝置的侵蝕而使其啟閉失效。螺紋、軸承或齒輪等的工作區(qū)域應(yīng)定期潤(rùn)滑。


            8、大口徑高溫高壓整體鍛造截止閥改進(jìn)方案結(jié)語(yǔ)
              大口徑高溫高壓整體鍛件截止閥啟閉件密封結(jié)構(gòu)可靠,小閥瓣的先開(kāi)啟,使得啟閉力得到了的減小,降低了執(zhí)行器的成本。經(jīng)過(guò)各項(xiàng)檢驗(yàn),性能良好,在長(zhǎng)期的工作狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)零泄漏,提高了閥門(mén)的使用壽命,對(duì)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和保障配套設(shè)施的安全運(yùn)行具有積極的作用。 

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