Главные паровые запорные клапаны на электростанциях следует выбирать с учетом фактического режима изоляции, давления и температуры пара, температурных циклов, требуемого запорного режима, линейного соединения, рабочего перепада давления, рабочей частоты клапана и любых установленных требований к автоматическому закрытию. Задвижки обычно рассматриваются для полнопроходной изоляции, поскольку они обеспечивают низкое сопротивление потоку в полностью открытом положении, но в окончательной конструкции может использоваться конструкция с герметичным уплотнением или крышкой с болтовым соединением, гибкое клиновое или параллельно-скользящее затвор, приварные встык или фланцевые концы, а также ручное, зубчатое или приводное управление в зависимости от проекта. Изоляция основного пара не является функцией дросселирования, и регулирующий клапан не следует заменять запорным клапаном просто потому, что оба работают с паром.
Электроэнергия и пар · Карта выбора главного паропровода
Выбор главного парового запорного клапана для электростанций
Изоляция главного пара представляет собой режим отключения при высоких энергиях. Инженерный вопрос заключается не просто в том, «Какая задвижка выдержит такое давление?» но может ли весь клапан, конструкция закрытия, соединение крышки, концевое соединение, привод и трубопроводная система надежно изолировать паропровод при запуске, нормальной работе, останове и вероятных переходных условиях.
Карта выбора главного паропровода
Герметичное уплотнение или крышка на болтах
Гибкий клин или параллельные направляющие
Стыковая сварка или фланцевая
Ручной, редуктор или привод
1. Определите режим изоляции перед выбором клапана.
Нормальная изоляция процесса
Клапан используется для изоляции котла, коллектора или последующей паровой секции для запуска, остановки, технического обслуживания или разделения оборудования. В проекте следует определить максимальный перепад давления, при котором клапан может открыться или закрыться.
Защитная или автоматическая изоляция
Если клапан считается частью функции автоматического отключения или защитной изоляции, покупатель должен определить необходимую логику срабатывания, время закрытия, поведение при отказе, источник питания, контрольно-измерительные приборы и применимую классификацию безопасности. Эти требования не следует выводить только из слов «главный паровой запорный клапан».
Примечание по объему: В данной статье рассматривается общая изоляция главного пара тепловых, парогазовых и промышленных электростанций. Приложения MSIV класса ядерной безопасности могут включать дополнительные требования к нормам, квалификации и испытаниям и должны рассматриваться в соответствии с ядерной спецификацией конкретного проекта.
2. Почему задвижки обычно используются для изоляции основного пара
Задвижка обеспечивает относительно прямой путь потока, когда она полностью открыта, и в основном предназначена для изоляции включения/выключения, а не для постоянного дросселирования. Это делает его логичным кандидатом на роль главного паропровода, где важны низкие потери давления в открытом положении и надежная изоляция.
Используйте задвижку полностью открытой или полностью закрытой.
Не рассматривайте главную пароизоляционную задвижку как регулирующий клапан. Эксплуатация ворот с постоянным дросселированием может подвергнуть шибер и седла воздействию высокоскоростного пара, вибрации и локальной эрозии.
Не выбирайте только по размеру линии.
Номинальный размер паропровода – это только один вход. Номинальное давление-температура, требуемый внутренний диаметр, геометрия клапана, торцевое соединение, конструкция затвора, усилие привода и стандарт проекта — все это остается частью выбора.
3. Герметичное уплотнение или крышка на болтах?
Выбор крышки должен соответствовать проектному диапазону, а не одному пороговому значению давления. Конструкция с герметичным уплотнением широко используется в силовых установках, работающих при высоком давлении и высоких температурах, поскольку в соединении корпуса с крышкой используется внутреннее давление для увеличения нагрузки на прокладку. Конструкции с крышкой на болтах остаются применимыми во многих паровых системах, если это позволяют выбранная конструкция, номинальное давление-температура и технические условия проекта.
| Вопрос выбора | Инженерное направление |
|---|---|
| Высокоэнергетический главный пар ВД/ВТ? | Герметичный капот заслуживает отдельного обзора из-за его компактного соединения корпуса с крышкой. |
| Умеренное давление в одобренной конструкции с крышкой на болтах? | Крышка с болтовым креплением может оставаться пригодной, если номинальное давление-температура соответствует требованиям проекта. |
| Частые термические переходные процессы? | Ознакомьтесь с поведением шарниров крышки, системой прокладок, динамической нагрузкой, если таковая имеется, а также рекомендациями производителя по техническому обслуживанию. |
| Заводской стандарт уже определяет конструкцию капота? | Следуйте утвержденным спецификациям проекта, если не принято инженерное отклонение. |
Подробную информацию о конструкции и выборе уровня продукта см. Задвижка с уплотнением под давлением страницу, а не повторять здесь механизм герметичного уплотнения.
4. Гибкий клин или параллельный салазок?
ВАРИАНТ А
Гибкий клин
Гибкий клин установлен с крутящим моментом между наклонными седлами. Геометрия клина разработана таким образом, чтобы компенсировать некоторую деформацию седла и тепловые перемещения, сохраняя при этом закрытие.
Обзор: риск термического заедания, поведение при горячем закрытии/охлаждении, наплавка седла и клина, требуемый крутящий момент, нагрузка на шток и размер оператора.
ВАРИАНТ Б
Параллельный слайд
В конструкции с параллельными салазками используются параллельные запирающие элементы, а не клиновидный механизм. Давление в системе способствует уплотнению седла после него, а конструкция может снизить чувствительность к тепловому связыванию при работе при высоких температурах.
Обзор: поведение при отключении при низком перепаде давления, износ диска и седла, управление давлением в полости, перепускное/уравнительное устройство и усилие оператора.
Универсального победителя не существует. Тип затвора должен определяться проектными условиями, температурными переходами, требуемым поведением при отключении, принципами технического обслуживания и одобренной конструкцией производителя.
5. Приварные или фланцевые соединения?
Концы под сварку встык
Концы под приварку встык обычно используются в трубопроводах для пара высоких энергий, поскольку они удаляют большое фланцевое соединение линии и создают непрерывную сварную границу давления. Их использование требует правильной процедуры сварки, совместимых материалов труб и клапанов, термообработки, где это применимо, неразрушающего контроля и достаточного места для установки для изготовления на месте.
Фланцевые концы
Фланцевые соединения могут упростить снятие или замену, но система фланцев, прокладок и болтов становится еще одним пределом высокотемпературного давления, который должен соответствовать фактическому номинальному давлению и температуре и спецификациям трубопровода.
Не указывайте, что каждый главный паровой запорный клапан должен быть приварен встык. Класс трубопровода проекта и философия обслуживания установки определяют соединение.
6. Выбор материала: используйте фактический диапазон давления и температуры.
Температура основного пара может привести к тому, что клапан попадет в режимы материала, в которых важны прочность при повышенных температурах, ползучесть, тепловое расширение, совместимость со сваркой и долговечность седла. Углеродистая сталь, хромомолибденовые легированные стали и марки жаропрочных сплавов могут использоваться в энергетических проектах, но изделие или поставщик не должны назначать универсальную марку кузова без фактических условий проекта.
| Кузов/капот | Подтвердите номинальное давление и температуру, прочность при повышенных температурах, характеристики литья или поковки и совместимость материалов трубопроводов. |
| Ворота/диски и сиденья | Проверьте наплавку, стойкость к эрозии, истиранию, твердость при нагревании и совместимость с термоциклированием. |
| Стебель | Проверьте прочность, коррозионную стойкость, риск истирания, конструкцию резьбы/штока-гайки и рабочую нагрузку. |
| Упаковка/прокладка | Выберите конструкцию клапана, максимальную температуру, требования к выбросам и философию обслуживания. |
Для более широкой структуры давления-температуры и материала используйте Руководство по номинальным давлениям и температурам клапана и Руководство по высокотемпературным клапанам высокого давления.
7. Термическое связывание, блокировка под давлением и избыточное давление в полости.
Высокотемпературные задвижки могут столкнуться с рядом проблем в работе, которые часто неправильно группируют. Клапан и система трубопроводов должны проверяться каждый механизм отдельно.
Обходную или уравнительную линию не следует добавлять по привычке. Его направление, расположение клапана и порядок работы должны соответствовать фактической конструкции затвора и соотношению давления в системе.
8. Выберите оператора из наихудшего требуемого рабочего сценария.
Оператор должен преодолеть требуемую нагрузку или крутящий момент штока клапана при указанном перепаде давления открытия и закрытия, трении уплотнения, нагрузке на седло и любых динамических требованиях. Оператор выбирается не только по размеру клапана.
| Оператор | Типичная причина задуматься | Проверка проекта |
|---|---|---|
| Маховик | Клапаны меньшего размера или редко эксплуатируемые, где ручное усилие остается практичным. | Максимальное тяговое усилие на ободе/рабочее усилие, перепад давления доступа и открытия. |
| Оператор редуктора | Клапаны большего размера, где требуется механическое преимущество, но нет необходимости в работе с электроприводом. | Передаточное число, нагрузка на шток, обороты, доступ и обслуживание. |
| Электрический привод | Дистанционное управление, последовательность или автоматическая изоляция, если указано электрическое приведение в действие. | Усилие/крутящий момент, рабочий цикл, мощность, элементы управления, концевые/моментные выключатели и необходимое время закрытия. |
| Пневматический/гидравлический привод | Быстрая или защитная изоляция для конкретного проекта, если этого требует философия предприятия. | Доступное питание, действие при отказе, запасенная энергия, профиль закрытия и динамическая нагрузка на клапан. |
9. Данные запроса цен на главный паровой запорный клапан
Для котировок минимальная ценная информация: размер, расчетное давление, расчетная температура, требования к материалу, торцевое соединение, класс/стандарт давления и требования оператора. Если клапан должен открываться или закрываться при определенном перепаде давления или соответствовать времени автоматического закрытия, также обеспечьте эти условия.
10. Проверка, тестирование и документация
Спецификация на закупку должна определять применимый стандарт клапана, стандарт испытания под давлением, документацию на материалы, неразрушающий контроль, испытания привода и любые требования к проверке для конкретного проекта. ASME B16.34 охватывает номинальные значения давления и температуры, материалы, размеры/допуски, неразрушающий контроль, испытания и маркировку применимых конструкций клапанов, но полная спецификация покупки может включать дополнительные стандарты и требования EPC.
| Проверка | Цель |
|---|---|
| Документация на материалы | Подтвердите указанные материалы, выдерживающие давление, материалы отделки и болтов, где это необходимо. |
| Проверка размеров | Проверьте подготовку торца, параллельную/сквозную стыковку, расположение штока/хомута и утвержденные размеры чертежа. |
| Оболочка/испытание на границе давления | Проверьте целостность системы, выдерживающей давление, в соответствии с применимой процедурой испытаний. |
| Проверка седла на герметичность | Убедитесь, что характеристики запирания соответствуют указанному стандарту клапана/испытаний. |
| Функциональный тест оператора | Проверьте полный ход, пределы, настройки крутящего момента/осевого усилия и автоматические функции, если они входят в комплект поставки. |
| Окончательная защита | Защищайте сварные концы или поверхности фланцев, шток, зону сиденья, привод и аксессуары во время транспортировки и хранения. |
Контрольный список выбора главного парового запорного клапана
- Определите, является ли клапан нормальной изоляцией, изоляцией для технического обслуживания или защитным автоматическим изолирующим устройством.
- Подтвердите рабочее и расчетное давление и температуру.
- Подтвердите требования к изоляции полного открытия/полного закрытия и любой критерий утечки через седло.
- Выберите конструкцию родительской задвижки и применимый стандарт.
- Оцените герметичную конструкцию по сравнению с конструкцией с крышкой на болтах.
- Оцените застежку на гибком клине и на параллельно-скользящей застежке.
- Подтвердите концы под сварку встык или фланцевые концы из класса трубопровода.
- Проверьте сценарии термического связывания, блокировки давления и избыточного давления в полости.
- Подберите маховик, редуктор или привод с учетом наихудшего требуемого рабочего перепада давления.
- Перед покупкой определите испытания под давлением, записи материалов, неразрушающие испытания и проектную документацию.
Сопутствующие технические ресурсы
Технические ссылки
Часто задаваемые вопросы
Какой клапан обычно используется для изоляции главного пара?
Задвижки обычно рассматриваются, поскольку они предназначены для изоляции при полном открытии/полном закрытии и обеспечивают относительно прямой путь потока в открытом состоянии. Окончательная конструкция клапана по-прежнему зависит от давления, температуры, требований к отключению, температурных циклов, соединения, оператора и спецификаций проекта.
Всегда ли для главного парозапорного клапана требуется герметичная крышка?
Нет. Конструкция с герметичным уплотнением широко используется в силовых установках, работающих при высоком давлении и высоких температурах, но конструкцию крышки следует выбирать на основе фактического диапазона давления и температуры и спецификаций проекта, а не только на основе названия службы.
Является ли параллельно-шиберная задвижка лучше, чем задвижка с гибким клином для основного пара?
Не повсеместно. Конструкции с параллельными направляющими уменьшают проблемы, связанные с тепловым защемлением клина, в то время как конструкции с гибкими клиньями могут компенсировать некоторую деформацию седла и обеспечивать другой механизм отключения. Правильный выбор зависит от конкретной паровой нагрузки и утвержденной конструкции клапана.
Должен ли главный паровой запорный клапан использовать концы под приварку встык?
Концы под сварку встык широко распространены в трубопроводах пара высоких энергий, поскольку они исключают большое фланцевое соединение, но они не являются обязательными для каждого проекта. Соединение должно определяться классом трубопровода, конструкцией клапана, требованиями к сварке и принципами технического обслуживания.
Можно ли использовать главный паровой затвор для дросселирования?
Задвижки обычно предназначены для изоляции. Постоянное дросселирование может подвергнуть шибер и седла воздействию высокоскоростного пара и локальному износу. Проходной или регулирующий клапан следует оценить для выполнения функций регулирования.
Какая информация необходима для расчета стоимости главного парового запорного клапана?
Как минимум укажите размер клапана, расчетное давление, расчетную температуру, требования к материалу корпуса, класс давления или стандарт конструкции, торцевое соединение и требования оператора. Также укажите максимальный рабочий перепад давления и необходимое время закрытия, если они влияют на работу или размер привода.
Является ли каждый главный паровой запорный клапан ядерным MSIV?
Нет. Этот термин может широко использоваться для изоляции основного пара, но приложения MSIV класса ядерной безопасности могут иметь дополнительные требования к нормам, квалификации, испытаниям и безопасности. Эти требования должны исходить из ядерной спецификации конкретного проекта.
