1 概述

    电站锅炉给水调节阀用于调节锅炉给水流量。该阀应具有良好的调节特性和耐用性能，还应操作方便，维修简单。我国200MW以下火电机组（670t/h锅炉）大部分是通过给水调节阀来满足流量调节。这种调节通常采用冲量给水自动调节系统，即锅炉炉筒的水位、蒸汽流量和给水流量自动控制主给水调节阀开度的3个冲量。只要蒸汽流量和给水流量信号（即输出信号和输入信号）准确配合，就可以使水位保持在所需要的范围以内。

    2 工作原理

    流量自动调节系统原理如图1所示。介质自给水泵经高压加热器、高压给水总门和主给水调节阀前电动门，将给水流量送到给水调节阀前。而在给水调节阀前可借助于流量变送器测量后，将其标准输出讯号传送给调节器，由调节器的输出电流通过电动执行器作用在给水调节阀上，改变给水流量。流量变送器所发出的讯号，以控制电动执行器的动作，达到控制给水的目的。这种讯号可准确迅速地将阀门调整并控制在一定的开度。当停电或发生其他电气故障时，也可用手动控制开度，暂时满足流量变动的供给。

    通过对给水调节阀工作状况的分析，可知其工作时是频繁运动的。调节动力是由执行器克服各种阻力后供给的，常用的DKJ型角式电动执行器的结构形式见图2。执行器的回转角度α和输出臂长L决定了阀门的可调行程，输出扭矩决定阀门的操作力。为保证阀门在频繁的运动状态下工作，应随时克服运动部件与静止部件之间的摩擦阻力，即阀杆与填料之间的摩擦阻力。随着大流量机组的应用，给水调节阀的规格加大，开启阀门所需的操作力也就增大。于是执行器的参数加大。这样无形之中增加了电厂用电负荷。柔性石墨的使用是降低摩擦阻力的有效措施。

    柔性石墨具有耐高温，自润滑，耐化学腐蚀，柔韧性好，回弹性好，对气体、液体及蒸汽具有良好的不渗透性，对热和电的传导有明显的各向异性等特点，使用寿命长，可延长填料的更换周期，减少维修工作，摩擦系数低。

    3 摩擦力计算

    3.1 密封填料压紧力

    为保证阀杆密封，必须使填料径向压力Px大于介质工作压力P， 即P_x>P。取填料与阀杆之间的摩擦系数为u₁，填料与填料函之间的摩擦系数为u₂。已知柔性石墨对钢的静摩擦系数u′=0.05~0.15 （取），石棉填料对钢的静摩擦系数u″=0.07~0.43（取）。由u₁和u₂的关系可知，u₂=1.3u₁，由此关系可推出阀杆表面和填料表面上的静摩擦系数平均值为

    取，则u=0.115。由填料环形部分的受力分析（图3）得

        （1）

    式中D－－ 填料函直径，m
    dy－－ 单元填料厚度，m
    P_y－－ 填料承受轴向压力，N

    在填料压盖传递的力作用下，在填料内产生轴向压力P_y，由于存在摩擦力，此轴向压力随填料的高度而变化，而填料本身的弹性产生径向压力P_x，该径向压力亦随高度而变化，所以P_y值应大于P_x值，取P_y=nP_x，式（1）简化成

    为保证密封性，当y=h时，必须满足P_x=P，则

    设计给定，n=1.4，u=0.115，P=25MPa，S=0.008m，h=0.065m，当y=0时得压紧力P_压为

    P_压=1.4×25e^1.33=132. 3（MPa）

    设计给定，D=0.048m，d=0.032m，则压紧填料所需的力

    3.2 填料与阀杆之间的摩擦力

    填料与阀杆之间的单元摩擦力dt为

    则摩擦力为

    若用石棉盘根，其摩擦力为

    4 结语

    阀门的阀杆密封采用柔性石墨填料，可减小阀杆与密封填料之间的摩擦力，降低操作扭矩，缩小执行器的参数和尺寸，是节约能源的一项主要措施。

原创作者：浙江金锋自动化仪表有限公司