给水泵再循环调节阀的设计与控制
阎志敏
(中国联合工程公司,浙江杭州310022)
摘 要:介绍了给水泵再循环阀的种类和特点,提出了调节阀型式的选择原则,分析了不同形式给水泵再循环阀的控制策略,并给出了最小流量的确定和控制方法。 关键词:能源与动力工程;给水泵;再循环阀;特点;调节
中图分类号:TK223.526 文献标识码:A 文章编号:1671 086X(2008)04 0332 03
DesignandControloftheRecirculationControl
ValveforFeedWaterPumps
YANZhi min
(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou310022,China)
Abstract:Anintroductionisbeingpresentedtothecategoryandfeaturesofcommonlyusedrecirculationcontrolvalvesforfeedwaterpumpswhilethetypeselectionprinciplesproposed.Controlstrategiesfordifferenttypesofrecirculationcontrolvalvesareanalyzed,withsuitablewaysformeasurementandcontrolofminimumflowratesrecommended.
Keywords:energyandpowerengineering;feedwaterpump;recirculatingvalve;feature;control
给水泵是火电机组重要辅机之一,其安全经济运行对整个机组至关重要。给水泵的出水量是
随锅炉负荷而变化的。在启动或在负荷很低时,给水泵很可能在给水量较小的情况下运行,水泵体摩擦发热不能被给水及时带走,从而使水温升高。水温升高到一定程度后,会发生汽化,形成汽蚀,造成给水泵的损坏。为防止上述现象的发生,在给水泵出口至除氧器水箱之间设置再循环系统,在给水泵刚启动或在给水量小到一定程度时,可打开再循环系统,将一部分水返回除氧器水箱,以保证有一定的水量(一般约为额定流量的30%)通过水泵,而不致使泵内水温升高而造成汽化。而当给水量处于正常条件下时,再循环系统关闭。
再循环系统一般由最小流量阀、止回阀、流量测量(自力式再循环阀无流量测量装置)系统等
收稿日期:2008 01 29
组成(见图1)
。
(a)
设置再循环调节阀的流程(b)带自力式再循环阀的流程
图1 给水泵的再循环系统
系统中流量计是用来测量给水泵运行时的实际流量,再循环阀的开启或关闭是根据给水泵最
小流量给定值而确定的。
作者简介:阎志敏(1973-),男,工程师,主要从事电站自动化系统的设计工作。
最小流量阀用以保证在再循环系统处于开启状态时,使阀出口压力与除氧器(或冷凝器)水箱
压力接近,而不致造成除氧器(或冷凝器)水箱压力震荡和发生汽蚀。
关闭,将再循环系统的流量认定为常值。这种再循环阀在结构上布置了多级减压降噪装置,高压给水进入减压装置后,被分散成多股动压较小的流体,从而使流体对阀内降压元件的冲刷力降低;其次设计时要考虑每级降压装置后的流体压力要大于其温度下的饱和压力,达到防汽蚀的目的。
为了达到快速启闭的功能,其执行机构一般选择气动执行机构。
开关式最小流量阀系统相对简单,开关阀值一般设为额定流量的30%,只要主给水流量低于额定流量的30%,再循环系统就将开启。这样,就可能会有大量的高压水流回水箱,造成电厂整体经济效益的降低。目前这类系统主要应用在中小型机组上。
1.3 调节式再循环调节阀
为解决能量损失问题,很多电厂采用流量调节型再循环系统。即将再循环系统的流量设定为额定流量的0~30%,可连续进行调节。目前这类调节阀主要有:迷宫式最小流量调节阀、阀杆式多级减压最小流量调节阀、多级笼式套筒减压最小流量阀。多级笼式套筒减压最小流量阀特性最好,最大可承受50MPa的压差。
1 最小流量(再循环)阀的种类和技
术特性
1.1 自力式再循环阀
自力式再循环阀是专门为液体输送系统中泵的再循环系统而设计的自动循环阀。这种阀在电站中运用在一些压力和流量较小的给水系统上,整个结构简单,投资少,没有流量测量装置及再循环阀所需的执行机构,将再循环所要求的功能集成在阀门内,替代了传统的泵再循环系统(见图2)
。
2 最小流量阀的选择
图2 自力式再循环阀结构图
自力式再循环阀是三通流开式阀门,高压给水经过阀门入口进入阀体,阀芯利用浮子流量计原理测量主流量的大小。阀芯在高压给水推动下发生位移,并带动旁路阀杆同向移动,开启或关闭旁路。当主流量小于设定值时,在弹簧的作用下,旁路方向处于开启状态,给水回到除氧器,完成旁路循环过程。
旁路阀在结构上设计成具有减压、流量调节的通道,经过减压后基本达到除氧器的压力,从而保护了除氧器的正常运行。当给水泵流量大于最小流量时,阀芯完全向左移动,带动阀杆关闭旁路。当给水泵突然停止时,高压给水倒流强迫阀芯向左移动,起到了逆止阀功能。
1.2 开关式再循环阀
开关式再循环阀用于非流量调节型再循环系统。设定开、关阀值用以控制最小流量阀的开启、
(1)最小流量阀的选择应至少考虑调节性能良好、使用寿命长、维护方便、性能价格比高等条
件。因此,介质流速应控制在2~5m/s范围内,
选择耐冲蚀性的阀门材料。
(2)对于容量小的机组,由于给水量较小,系统要求简单,且投资低,一般选择自力式或开关式最小流量阀。对于大型机组,由于给水流量及泵出口与除氧器之间的压差大,一般选用调节式再循环最小流量调节阀。对于通过给水泵上水的系统,选择最小流量阀时要考虑与锅炉上水调节阀的匹配,否则会出现上水时压力和流量大幅度波动。
3 最小流量调节阀的控制
(1)对于自力式最小流量阀的控制是由阀门自身完成,最小流量值在阀门出厂前已由制造厂设定,但在调试时阀体上有一个调节螺栓可以在
333
适当范围内调节其最小流量值。
(2)开关式最小流量阀是开环控制,若给水泵出口实测流量比给水泵转速所对应流量的A倍(给定值A一般选为1.2~1.4)小,控制系统输出信号打开控制阀。若给水泵出口实测流量比给水泵转速所对应流量小,且时间超过10s,应发出保护动作信号跳给水泵。控制逻辑见图3
。
图5为调节式再循环阀的控制逻辑图。给水泵最小流量的单冲量、闭环反馈控制系统通过控
制最小流量阀的开度来实现。给水泵入口流量经过逻辑运算作为测量值,与通过特性曲线运算后的给定值比较,其偏差送入PI调节器。调节器输出信号用以改变最小流量阀的开度。最小流量阀也可进行手动操作。给水泵最小流量是由2个流量变送器输出信号取平均后得到的,当2个流量变送器的测量值偏差过大时,系统会发出报警信号,提醒运行人员及时检查;调节器为反作用,当入口流量高于给定值时,控制器输出减小,使给水泵最小流量调节阀关小,减小再循环的水量,从而实现当给水泵入口流量逐渐增大时,最小流量调
节阀逐渐关小。
图3 开关式再循环阀的控制逻辑图
(3)连续式最小流量调节阀的控制
最小流量给定值的确定
给水泵的最小流量值可根据制造厂提供的特性曲线来确定。图4为给水泵在不同转速和压力
下给水流量曲线。
图5 调节式再循环阀的控制逻辑图
4 结 语
最小流量阀的运行功能虽然简单,但它是各
图4 给水泵流量 压力 转速特性曲线
种调节阀中运行工况最为严酷的、也是对其要求最为严格的调节阀之一。目前在电厂运行中经常发生由于给水再循环阀的故障和选用不当造成停
泵。所以不仅要选择一个在工艺条件方面满足要求的调节阀,而且还要对其在系统中的控制性能进行分析研究。设计出正确的控制逻辑,对调节阀的运行是至关重要的。
给水泵在定速情况下运行,可以根据泵的出口压力来确定泵的最小流量。但如果是变速运行(采用变频器或汽动泵),最小流量在不同转速下其值是变化的,这时要根据变频器及汽轮机的转速来决定此台泵的最小流量Qmin。 最小流量调节阀的控制
给水泵再循环调节阀的设计与控制
阎志敏
(中国联合工程公司,浙江杭州310022)
摘 要:介绍了给水泵再循环阀的种类和特点,提出了调节阀型式的选择原则,分析了不同形式给水泵再循环阀的控制策略,并给出了最小流量的确定和控制方法。 关键词:能源与动力工程;给水泵;再循环阀;特点;调节
中图分类号:TK223.526 文献标识码:A 文章编号:1671 086X(2008)04 0332 03
DesignandControloftheRecirculationControl
ValveforFeedWaterPumps
YANZhi min
(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou310022,China)
Abstract:Anintroductionisbeingpresentedtothecategoryandfeaturesofcommonlyusedrecirculationcontrolvalvesforfeedwaterpumpswhilethetypeselectionprinciplesproposed.Controlstrategiesfordifferenttypesofrecirculationcontrolvalvesareanalyzed,withsuitablewaysformeasurementandcontrolofminimumflowratesrecommended.
Keywords:energyandpowerengineering;feedwaterpump;recirculatingvalve;feature;control
给水泵是火电机组重要辅机之一,其安全经济运行对整个机组至关重要。给水泵的出水量是
随锅炉负荷而变化的。在启动或在负荷很低时,给水泵很可能在给水量较小的情况下运行,水泵体摩擦发热不能被给水及时带走,从而使水温升高。水温升高到一定程度后,会发生汽化,形成汽蚀,造成给水泵的损坏。为防止上述现象的发生,在给水泵出口至除氧器水箱之间设置再循环系统,在给水泵刚启动或在给水量小到一定程度时,可打开再循环系统,将一部分水返回除氧器水箱,以保证有一定的水量(一般约为额定流量的30%)通过水泵,而不致使泵内水温升高而造成汽化。而当给水量处于正常条件下时,再循环系统关闭。
再循环系统一般由最小流量阀、止回阀、流量测量(自力式再循环阀无流量测量装置)系统等
收稿日期:2008 01 29
组成(见图1)
。
(a)
设置再循环调节阀的流程(b)带自力式再循环阀的流程
图1 给水泵的再循环系统
系统中流量计是用来测量给水泵运行时的实际流量,再循环阀的开启或关闭是根据给水泵最
小流量给定值而确定的。
作者简介:阎志敏(1973-),男,工程师,主要从事电站自动化系统的设计工作。
最小流量阀用以保证在再循环系统处于开启状态时,使阀出口压力与除氧器(或冷凝器)水箱
压力接近,而不致造成除氧器(或冷凝器)水箱压力震荡和发生汽蚀。
关闭,将再循环系统的流量认定为常值。这种再循环阀在结构上布置了多级减压降噪装置,高压给水进入减压装置后,被分散成多股动压较小的流体,从而使流体对阀内降压元件的冲刷力降低;其次设计时要考虑每级降压装置后的流体压力要大于其温度下的饱和压力,达到防汽蚀的目的。
为了达到快速启闭的功能,其执行机构一般选择气动执行机构。
开关式最小流量阀系统相对简单,开关阀值一般设为额定流量的30%,只要主给水流量低于额定流量的30%,再循环系统就将开启。这样,就可能会有大量的高压水流回水箱,造成电厂整体经济效益的降低。目前这类系统主要应用在中小型机组上。
1.3 调节式再循环调节阀
为解决能量损失问题,很多电厂采用流量调节型再循环系统。即将再循环系统的流量设定为额定流量的0~30%,可连续进行调节。目前这类调节阀主要有:迷宫式最小流量调节阀、阀杆式多级减压最小流量调节阀、多级笼式套筒减压最小流量阀。多级笼式套筒减压最小流量阀特性最好,最大可承受50MPa的压差。
1 最小流量(再循环)阀的种类和技
术特性
1.1 自力式再循环阀
自力式再循环阀是专门为液体输送系统中泵的再循环系统而设计的自动循环阀。这种阀在电站中运用在一些压力和流量较小的给水系统上,整个结构简单,投资少,没有流量测量装置及再循环阀所需的执行机构,将再循环所要求的功能集成在阀门内,替代了传统的泵再循环系统(见图2)
。
2 最小流量阀的选择
图2 自力式再循环阀结构图
自力式再循环阀是三通流开式阀门,高压给水经过阀门入口进入阀体,阀芯利用浮子流量计原理测量主流量的大小。阀芯在高压给水推动下发生位移,并带动旁路阀杆同向移动,开启或关闭旁路。当主流量小于设定值时,在弹簧的作用下,旁路方向处于开启状态,给水回到除氧器,完成旁路循环过程。
旁路阀在结构上设计成具有减压、流量调节的通道,经过减压后基本达到除氧器的压力,从而保护了除氧器的正常运行。当给水泵流量大于最小流量时,阀芯完全向左移动,带动阀杆关闭旁路。当给水泵突然停止时,高压给水倒流强迫阀芯向左移动,起到了逆止阀功能。
1.2 开关式再循环阀
开关式再循环阀用于非流量调节型再循环系统。设定开、关阀值用以控制最小流量阀的开启、
(1)最小流量阀的选择应至少考虑调节性能良好、使用寿命长、维护方便、性能价格比高等条
件。因此,介质流速应控制在2~5m/s范围内,
选择耐冲蚀性的阀门材料。
(2)对于容量小的机组,由于给水量较小,系统要求简单,且投资低,一般选择自力式或开关式最小流量阀。对于大型机组,由于给水流量及泵出口与除氧器之间的压差大,一般选用调节式再循环最小流量调节阀。对于通过给水泵上水的系统,选择最小流量阀时要考虑与锅炉上水调节阀的匹配,否则会出现上水时压力和流量大幅度波动。
3 最小流量调节阀的控制
(1)对于自力式最小流量阀的控制是由阀门自身完成,最小流量值在阀门出厂前已由制造厂设定,但在调试时阀体上有一个调节螺栓可以在
333
适当范围内调节其最小流量值。
(2)开关式最小流量阀是开环控制,若给水泵出口实测流量比给水泵转速所对应流量的A倍(给定值A一般选为1.2~1.4)小,控制系统输出信号打开控制阀。若给水泵出口实测流量比给水泵转速所对应流量小,且时间超过10s,应发出保护动作信号跳给水泵。控制逻辑见图3
。
图5为调节式再循环阀的控制逻辑图。给水泵最小流量的单冲量、闭环反馈控制系统通过控
制最小流量阀的开度来实现。给水泵入口流量经过逻辑运算作为测量值,与通过特性曲线运算后的给定值比较,其偏差送入PI调节器。调节器输出信号用以改变最小流量阀的开度。最小流量阀也可进行手动操作。给水泵最小流量是由2个流量变送器输出信号取平均后得到的,当2个流量变送器的测量值偏差过大时,系统会发出报警信号,提醒运行人员及时检查;调节器为反作用,当入口流量高于给定值时,控制器输出减小,使给水泵最小流量调节阀关小,减小再循环的水量,从而实现当给水泵入口流量逐渐增大时,最小流量调
节阀逐渐关小。
图3 开关式再循环阀的控制逻辑图
(3)连续式最小流量调节阀的控制
最小流量给定值的确定
给水泵的最小流量值可根据制造厂提供的特性曲线来确定。图4为给水泵在不同转速和压力
下给水流量曲线。
图5 调节式再循环阀的控制逻辑图
4 结 语
最小流量阀的运行功能虽然简单,但它是各
图4 给水泵流量 压力 转速特性曲线
种调节阀中运行工况最为严酷的、也是对其要求最为严格的调节阀之一。目前在电厂运行中经常发生由于给水再循环阀的故障和选用不当造成停
泵。所以不仅要选择一个在工艺条件方面满足要求的调节阀,而且还要对其在系统中的控制性能进行分析研究。设计出正确的控制逻辑,对调节阀的运行是至关重要的。
给水泵在定速情况下运行,可以根据泵的出口压力来确定泵的最小流量。但如果是变速运行(采用变频器或汽动泵),最小流量在不同转速下其值是变化的,这时要根据变频器及汽轮机的转速来决定此台泵的最小流量Qmin。 最小流量调节阀的控制