[發(fā)明專利]帶熱補(bǔ)償和彈性補(bǔ)償密封面的高溫高壓彈簧安全閥

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410755838.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104482261A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 章華
• 主分類號(hào): F16K17/04
• 分類號(hào): F16K17/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種閥門結(jié)構(gòu)，具體涉及一種電站用高溫高壓彈簧安全閥的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

高溫高壓彈簧安全閥是火力發(fā)電機(jī)組配套閥門中的關(guān)鍵閥門之一，在火電機(jī)組的過(guò)熱汽系統(tǒng)、再熱汽系統(tǒng)以及汽包、除氧器、高低加汽側(cè)和水側(cè)等部位，都安裝有數(shù)量不等的安全閥。按照相關(guān)的鍋爐及壓力容器安全規(guī)范的要求，亞臨界、超臨界和超超臨界等大容量的電站機(jī)組應(yīng)配用直接作用式的全啟式或全量型彈簧安全閥；國(guó)內(nèi)早期投產(chǎn)的高壓和超高壓機(jī)組按照前蘇聯(lián)火電機(jī)組的配套習(xí)慣多采用脈沖式安全閥，即依靠小口徑的沖量閥啟跳后帶動(dòng)主安全閥動(dòng)作，隨著機(jī)組維修和機(jī)組的改造升級(jí)許多原來(lái)安裝脈沖式安全閥的機(jī)組也逐步改為安裝全啟式或全量型的彈簧式安全閥。高溫高壓彈簧安全閥作為電站機(jī)組的重要的安全泄壓閥門，對(duì)保證機(jī)組的安全可靠運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。

電站用高溫高壓彈簧安全閥由于下述幾個(gè)方面的原因，其閥瓣密封面的結(jié)構(gòu)往往會(huì)采用帶有熱補(bǔ)償功能和彈性補(bǔ)償功能的密封面結(jié)構(gòu)而較少采用通常的整體式的密封面結(jié)構(gòu)：1、閥門在工作狀態(tài)時(shí)，閥瓣密封面的內(nèi)側(cè)為主蒸汽，溫度較高(540℃～610℃)，而密封面的外側(cè)因與大氣相通因而溫度會(huì)低于閥瓣密封面的內(nèi)側(cè)，內(nèi)外側(cè)溫差較大易導(dǎo)致密封面部位產(chǎn)生變形、密封面的平面度改變而影響閥門的密封。2、當(dāng)密封面某處出現(xiàn)泄漏時(shí)，泄漏出的介質(zhì)因體積急劇膨脹吸熱會(huì)使密封面泄漏點(diǎn)附近的溫度下降，不均衡的溫度變化又會(huì)導(dǎo)致密封面產(chǎn)生不均勻變形從而加劇泄漏。3、閥門進(jìn)入排汽狀態(tài)時(shí)以及排汽結(jié)束閥瓣關(guān)閉后，閥瓣下部都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較顯著的溫度改變和溫度分布的變化，也易導(dǎo)致密封面產(chǎn)生變形。4、高溫高壓蒸汽由于其水分子具有很高的平均動(dòng)能和內(nèi)能因而具有較強(qiáng)的逸出能力，同時(shí)安全閥的密封面在工作狀態(tài)時(shí)又需要以較小的密封比壓來(lái)保證密封，這就要求高溫高壓安全閥的密封面需要采用不同于常規(guī)安全閥的密封面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以使密封面具有能夠滿足密封需要的較強(qiáng)的密封能力；此外更為重要的一點(diǎn)是，當(dāng)介質(zhì)壓力接近閥門的整定壓力(啟跳壓力)時(shí)，閥瓣、閥座的密封力是很小的，分?jǐn)傇诿芊饷鎴A環(huán)面積上的實(shí)際比壓要比保證密封的必需密封比壓小很多，因而此時(shí)如果閥瓣密封面是常規(guī)的整體剛性密封面或密封面雖帶有補(bǔ)償設(shè)計(jì)但補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)不恰當(dāng)則無(wú)法阻止介質(zhì)外泄而會(huì)產(chǎn)生較為明顯的前泄現(xiàn)象。

高溫高壓的蒸汽安全閥產(chǎn)品在蒸汽排放時(shí)容易有蒸汽從閥瓣上端的零件配合間隙處逸出，當(dāng)閥門有一定泄漏時(shí)也會(huì)有蒸汽逸出。如果逸出的蒸汽較多且時(shí)間又較長(zhǎng)的話，安全閥的彈簧容易受高溫影響而使彈簧的剛度有所降低，使閥門密封面在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的壓緊比壓下降而產(chǎn)生泄漏或進(jìn)一步加劇泄漏。同時(shí)，高溫蒸汽的逸出也會(huì)給生產(chǎn)環(huán)境帶來(lái)一定影響。

為了改善閥門在高溫高壓工況時(shí)的密封性能，現(xiàn)行的高溫高壓彈簧安全閥產(chǎn)品的閥瓣密封面多采用如圖3所示的帶有一定的熱補(bǔ)償和彈性補(bǔ)償能力的“柔性閥瓣”結(jié)構(gòu)，典型產(chǎn)品如美國(guó)德萊賽-康索里德(Dresser-Consolidated)和克羅斯比(Crosby)等公司的全啟式高溫高壓彈簧安全閥產(chǎn)品。如圖1和圖2所示為采用了這種柔性閥瓣結(jié)構(gòu)的美國(guó)德萊賽-康索里德公司的全啟式彈簧安全閥的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，其柔性閥瓣結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)壓力導(dǎo)入閥瓣密封面背側(cè)的環(huán)形凹槽并作用在密封面背側(cè)的環(huán)形斜面上，由于密封面內(nèi)側(cè)舌部具有一定的彈性，隨著運(yùn)行壓力的升高閥瓣密封面內(nèi)側(cè)舌部被系統(tǒng)壓力向下推壓產(chǎn)生微小變形，與噴嘴密封面呈接近線接觸狀態(tài)使密封面接觸比壓升高，從而使閥門的前泄點(diǎn)推遲。閥門在正常工作狀態(tài)時(shí)，密封面內(nèi)側(cè)舌部在介質(zhì)壓力作用下具有一定的彈性補(bǔ)償作用也有助于改善閥門的密封狀況；此外，閥瓣密封面背側(cè)的環(huán)形凹槽增加了密封面內(nèi)側(cè)與高溫介質(zhì)的接觸面積，也能夠使更多的熱量傳遞到密封面外側(cè)，使密封面內(nèi)外側(cè)的溫差減小，也有助于減小密封面因溫差而產(chǎn)生的不均勻變形。

上述的這種柔性閥瓣結(jié)構(gòu)從產(chǎn)品的實(shí)際使用情況來(lái)看，其彈性補(bǔ)償和熱補(bǔ)償功能在一定程度上改善了閥門密封面的密封效果，但由于受結(jié)構(gòu)和尺寸的制約-密封面內(nèi)側(cè)舌部尺寸較小、密封面背側(cè)環(huán)形空間與密封面外側(cè)尚有一段間距，因而其彈性補(bǔ)償和熱補(bǔ)償功能所能發(fā)揮的作用也受到限制，并不能完全滿足大容量高參數(shù)的火電機(jī)組尤其是超(超)臨界火電機(jī)組在苛刻工況下的密封和可靠性要求。此外，產(chǎn)品在實(shí)際使用中也發(fā)現(xiàn)，機(jī)械強(qiáng)度較為薄弱的密封面內(nèi)側(cè)舌部因?yàn)槠趶?qiáng)度不足和回座沖擊的影響而出現(xiàn)裂紋和斷裂的現(xiàn)象也并不鮮見(jiàn)。