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关于火力发电厂汽机旁路阀的研究
作者：李毅 李大为
来源：《电子技术与软件工程》2016年第24期
汽机的旁路系统对于调整蒸汽参数、改善机组启动性能和防止再热器干烧有重要作用，旁路系统中的旁路阀是其中的核心部件。本文分析汽机旁路系统的结构和功能，对旁路阀的结构和主要零部件材料进行了研究。针对旁路阀存在的问题提出了改善措施，有助于提升旁路阀的性能，促进火力发电厂机组安全经济运行。 【关键词】旁路系统 旁路阀 性能改进
随着国民对电的需求越来越高，火力发电厂为了提高发电效率，在机组中设计采用了中间再热系统。在机组中设置汽机旁路系统，旁路阀是汽机旁路系统的核心组成。因此，对汽机旁路阀进行研究，明确旁路阀的结构和功能，并针对现存问题提出改进措施，对于改善旁路阀的性能、提升旁路系统的功能和保证火力发电厂安全经济运行有重要意义。 1 汽机旁路系统的结构和功能 1.1 汽机旁路系统的结构
汽机旁路系统，是在基础汽机管路系统外并联的蒸汽减压减温装置，从而使高压高温蒸汽不从汽机的通流部分。汽机旁路系统的形式主要有三种：一级大旁路系统、两级串联旁路系统和三级旁路系统，具体采用何种形式的旁路系统要根据火电机组的实际需要而定。 高低压两级串联旁路是目前广泛采用的形式，其组成如图 1 所示。 1.2 汽机旁路系统的功能
1.2.1 满足机组在冷态、热态、事故投运下启动的需求
当机组冷态启动时，旁路系统在主蒸汽未达到汽机冲转参数前，组成蒸汽通路；当机组热态启动时，蒸汽先在旁路系统中多次循环再才进入汽机；当事故投运时，减压减温阀迅速开始工作。
1.2.2 改善机组起动性能
在机组起动初始，蒸汽参数还没有达到汽机冲转条件时，蒸汽经旁路系统流到凝汽器，达到系统储能和暖管的目的。 1.2.3 保护作用
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旁路系统的保护作用主要体现在两个方面，一是保护再热器不干烧；二是在蒸汽压力超过规定值时，旁路阀迅速排放介质，实施超压保护。 2 汽机旁路阀研究 2.1 旁路阀的结构
旁路阀的结构如图 2所示，主要包括控制系统、蒸汽减压系统和喷水减温系统。 2.1.1 阀体
阀体作为旁路阀的一个主要受压部件，由三部分组成，上部阀体（即入口阀体）、中部阀体和下部阀体（即出口阀体）。为了保证阀门有足够的强度，实现和蒸汽管道的对接焊，采用高温高强度材料。上部阀体采用 SA182-F92，中部阀体采用SA182-F91，下部阀体采用 SA182-F22 CL3。 2.1.2 阀盖
作为旁路阀的另一个主要受压部件，为了满足高温强度和低重量的要求，旁路阀阀盖采用的材料为高温高强度SA182-F92。 2.1.3 阀瓣
当阀门打开的时候，阀瓣和节流套筒配合以调节介质压力；当阀门关闭的时候，阀瓣和阀座配合以切断介质。阀瓣的材料为耐高温不锈钢材料X19CrMoVNbN111。 2.2 旁路阀的原理
旁路阀工作的基本原理为：先进行蒸汽减压，再进行蒸汽减温。
蒸汽减压过程如下：利用执行机构调节阀体内阀瓣的开度，将介质压力调整到指定值；高压旁路阀返回阀后的压力信号，并传到控制系统；控制系统将获取的压力信号与设定值对比，对应给执行机构发送控制指令。
蒸汽减温过程：利用阀后压力的作用调节阀瓣的开度，喷入冷却水，把介质的温度降到指定值；低压旁路阀的返回温度信号，并传入控制系统；控制系统将获取的温度信号与设定值对比，对应给执行机构发送控制指令。 3 汽机旁路阀的性能改进
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汽机旁路阀在汽机旁路系统中起着重要作用，而目前汽机旁路阀在应用时还会产生很多问题，针对这些问题需要采取改进措施以完善汽机旁路阀的性能。 3.1 减小噪声，改善振动
设计时，使阀门进出口尺寸和管道尺寸相匹配，降低介质流速。 3.2 增强抗热冲击能力
各关键零部件采用抗高温强度的锻造材料，阀体内外精密加工、厚薄均匀。 3.3 提高响应速度和调节比
采用可调节的辅助蒸汽设计；加入内置减温水比例调节设计；执行机构采用双作用气动或液动。 4 结语
为提高火电机组的发电效率，火电机组往往采用中间再热系统。由于中间再热时，机组启动和低负荷下锅炉会产生过剩蒸汽，机组中间再热器容易发生干烧现象。本文通过分析汽机旁路系统的结构和功能，对旁路阀的结构和主要零部件材料进行了研究，分析了旁路阀蒸汽减压和蒸汽减温的工作原理。最后，针对旁路阀需要改善的问题提出了控制措施，对于改善旁路阀的性能、提升旁路系统的功能、保证火力发电厂安全经济运行有重要作用。 参考文献
[1]仲学兰.火力发电厂汽机旁路阀的探讨与研究[J].中国水运：下半月，2009（07）： 137-138.
[2]陈宇.汽轮机旁路系统与阀门选用[J].阀门，2009（03）. 作者简介
李毅（1985-），女，贵州省大方县人。大学本科学历。现为西北电力设计院有限公司工程师，主要从火力发电厂设计工作。
李大为（1981-），男，内蒙古自治区通辽市人。大学本科学历。现为西安协力能源科技有限公司工程师，主要从事火力发电厂设计工作。 作者单位
1.西北电力设计院有限公司 陕西省西安市 710075