超超临界火电机组调节阀361空蚀特性分析.pdf

6 0 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g nMa n u f a c l ur e 第 1 0期 2 0 I 5年 1 【 川 超超临界火电机组调节阀 3 6 1空蚀特性分析 郭斌， 何庆 中， 赵献丹， 陈雪峰 四川理工学院 机械工程学院， 四川 白贡6 4 3 0 0 0 摘要 针对某火力发电站调节阀3 6 1出现的严重空蚀现象， 基于F l u e n t 的两相完全空化模型控制方程， 加载 ⋯ p ’ 进 i - 空蚀特性分析 ， 得到了阀门的流场特性。 数值模拟的结果和 阀门失效的状况基本一致 ， 表明该 方法的实际合理性同时结 合分析的结果和实际出现的失效情况 ，提 出了阀门结构的改进意见 ，并采用相同的手段 对改进后的结构 井 行 了模拟分 析， 得出的结果表明改进的方案是有效的。该分析手段对于同类阀门的理论设计有一定的指导意义， 对于促进超超临界 阀门的 国产化也有积极的意 义 关键词 电站阀f - 3 ； 数值模拟 F l u e n t ； 空蚀 ； U DF 中图分类号 T H1 6 ； T H1 3 8 ．5 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 5 1 0 0 0 6 0 0 4 Ca v i t a t i o n An a l y s i s o f R e g u l a t i n g Va l v e 3 6 1 Us e d i n t h e S y s t e m o f Th e r ma l Ul t r a Su p e r c r i t i c a l G U O B i n ， HE Q i n g z h o n g ， Z H A O X i a n d a n ， C H E N X u e f n g I n s t i t u g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， S i c h u a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c eE n g i n e e r i n g ， S i c h u a n Z i g o n g 6 4 3 0 0 0 ， } 1 _ 『 l d Ab s t r a c t B a s e d o n s o m e r e s p o n d i n g c a v i t a t i n g flo w e q u a t i o r s i n F l u e n t ． U D F i s u s e d t o a n al y z e t h e S C t i o ． s t m i t a t i o n t i t ； t l W O S c ct u s e d i n t h e mg u l at i n g v a l v e u s e d i n t h e s y s t e m o f t h e r m a l u l t r a s u p e r c r i t i c o 1 ． T h e r e s u l t s n ， n u m e r i c al s i mu l a t i o n ． b asi c a l l y i n a c c o r d a n c e w i t h t h e a c t u a l f a i l u r e c a s e ，t h e r e ali t y of t h e n u m e r i c al a n a 1 i ． m e t h o d i s ll e t ’i fi e d ．Wh i l e i m pr o v e me n t a l me a s u r e s Was p u t a c c o r d i n g t o t h e n u me r i c a l r e s u h．a n d t h e s a me me t h o d t S alS 0 a s e d t o n I f l i y z e { I } r r s t r u c t u r e w h i c h p r o v e s t h a t t h e me asu r e i s e f f e c t i v e ． The m e t h o d u s e d h e r e h as s o m e c e r t a i n g T d d i n g s i g ．m i [ i c a n c e O 0 e d e ． i n o ft h e s i m i l a r v al v e a n d h a s s o m e p o s i t i v e me a n i n g t o p r o m o t e t h e c o l l e c t i v i z tr t i o n art d n a t i o n aliz ati o n ’ t h i s k i n d f ‘ f Ke y W o r d s P o we r Pl a n t Va l v e ； Nu me r i c a l S i m u l a t i o n ； Fl u e n t ；Ca v i t a t i o n； UDF 1 引言 超超临界火电站机组高温高压的高端调节阀门，主要集巾 应用在锅炉岛、 汽机岛和四大管路系统上 主蒸汽管道、 主给水管 道、 再热器冷段与热段管道、 汽机各段抽汽管道 、 另包括高低压旁 路系统管道 。 2 0 0 6 年底我国首批 1 0 0 0 M W超超临界燃煤机组在 华能玉环发电厂和华电邹县发电厂成功投入运行 ， 标志着我国对 6 0 0 MW 超临界到 1 0 0 0 MW 超超 临界燃煤机组 已完成对 主机 引 进技术的消化吸收， 进人了自主创新研制的阶段。 目前， 国内在对 超临界和超超临界高温高压高端阀门的研发、 制造和T业应用等 方面已取得了长足的进步和重要的突破， 尤其是锅炉主机用高温 高压截止阀、 闸阀、 止回阀、 疏水阀、 水压试验堵阀、 储水罐水及减 温减压调节阀等产品， 在技术和质量上已经能够替代国外相应的 进口产品。近年来， 在推进超超临界火电机组关键阀门国产化的 推广应用， 存各类减压调节阀国产化研制与应用中， 针对不同的 调节阀门如何合理设计结构 ， 已成为超超临界火 电机组高温高压 高端关键阀门自主开发设计、 实现国产化的新课题之一。空化现 象在减压阀工作运行中是一种常见的有害现象， 是引起该类阀门 失效 的一个重要原 ，它 的 刈 J ‘ 『 j l j0 没 盐 川 “ I _J f I _ 度。目前针对类似阀门的 j L 什已有 应方 的分析， f I I 刈 温高压下 的超超临界阀门还未有系统的分忻 、 针对某 电厂 I O 0 0 M W 超超临界 火力发 } I J L 绀运什时 3 6 I 出现的严重气蚀现象， 基于两相流动控制方程 ， 应j f I F l u e n t J J 1 1 找 U D F 对该阀门内部的流场进{ i - V 数值分析。荇重研究 r高温舟 压下流体的卒化现象对阀门流场的影响， 分析了造成阀门 币火 效的原闪 ， 并提 了相应的改进方案。这 所采用的分析 手段埘 于该类阀门的没计有一定的参考价倩， 对促进高 舟乐下的⋯类 调节 阀集团化 、 国产化具有 { 檄的意 义 、 2阀门失效分析及模型的建立 该 阀门在机组 试车运行 l 1 O h后 通底饭被 穿 ， 榆 其它部件， 阀芯和阀座都尤冲刷 、 睹损小象， 密埘7 I 无损坏 i 通底板被蚀穿主要发生存升负荷罕肖流负倚阶段， 此时li j cJ 杆的 程为整个行程的 1 3 ． 5 ％。对该 的结构分析 ， 阀门 r 为开 度的 1 3 ．5 ％的情况下 ， 阀门此时的流通 丽干 } 较 小 ， 根槲流体流动 规律可知此时流速急剧增加 ， 压力急剧下降， 这会导致阀 F V ,J 来稿 日期 2 0 1 5 0 4 3 0 基金项 目 过控装备与控制工程 四川省高校重点实验室开放基金科研项 目 G K2 01 3 0 2 作者简介 郭斌 ， 1 9 9 0 一 ， 男， 四川广安人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方向 电站锅炉关键li j I 门技术； 何庆中， 1 9 6 2 一 ， 男 ， 四川 自贡人， 硕士研究生 ， 教授 ， 主要研究方向 机械设 计制造及其 [ I 动化