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[摘 要]一般情况下，电站阀门能够稳定运行的压差较小。如在正常的运转情况下，再热器的减温水调节阀或者是过热器一般都较低。但是仍有可能出现一些不可避免的情况，如在电站不能正常运转的情况，减温水调节阀、旁路调节阀、锅炉启停过程或者是主给水调节阀。本研究结合了几种较为典型的结构，从高压差阀门的设计出发，探讨了设计方法，进而对于阀门的内部结构以及材料和控制提出了一些建议，希望有所裨益。
[关键词]高压差阀门；内部结构；设计研究
中图分类号：TS737+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0378-01
在运行的过程中，如果是条件较为恶劣，这是介质会对阀体内部的器件有很大的破坏作用，甚至有些阀门在很短的时间内就出现损坏的现象，进而出现失效。器件的损坏会严重影响到电机组工作的正常运行，同时也会有较大的安全隐患出现。因此，设计并制造出非常耐高压差的电站阀门是非常有意义的。对于相关用户的需求分析以及对国内外目前高压差阀门的详细分析，高压差阀门的设计主要应该从压差的控制、阀门内部结构以及阀瓣材料等方面进行深入的研究。
1 电站高压差阀门内部结构分析
高压差的介质在通过阀门的过程中，会经过节流处的位置，在节流处将会产生较为复杂的涡流与扰动现象。由于调节阀的结构变化比较多，在此也将作为重点探讨。有时锅炉对空排汽以及循环泵运行变化等会有类似的情况出现，而且对空排汽阀及循环泵最小流量调节阀等都需要承受较高压差。而且，由此还极有可能出现汽蚀、机械振动以及噪声等工作干扰。在此按照截止类与调节类阀门进行分析，通常采取以下策略可以有效减轻或消除这些现象。
1.1 电站使用的截止类阀门
正常情况下，在运作的过程中，需要承受高压差的主要是疏水阀、事故放水阀或者是对空排汽阀等，在这些阀门开启之后，其压差有的达到非常高，有的甚至更高。所以，必须采用合理的抗冲刷、耐汽蚀和防振动结构。大致可以分为两种，其一是，将阀芯部件设计成特殊的耐冲刷和抗汽蚀逆流角式结构，在出口的地方加装耐冲刷的长衬管，再以笼式群孔分散和相互抵消介质的直接冲击来完成，这样既能够降低噪声同时还能够消除振动。其二是，可以采用较为普通的结构来实现，主要是利用导向控制阀瓣，这样能够减少振动，对于阀座钎焊硬质合金环，以增强其抗冲刷能力，来有效提高其使用寿命。
1.2 电站使用的调节类阀门
现阶段，较为常见的调节类阀门主要有柱塞式、窗口式以及双座式等几种结构。但是，在使用的过程中会发现，这些结构都不适用于高压差的调节阀。在实际应用的过程中，由单级以及多级的笼式群孔调节阀或者是迷宫式的调节阀等，来进行调节能够实现承受高压差。只有这样才能使其对射流产生在节流套的中间，进而相互冲击，这样既能够相互抵消由于节流套内壁的直接冲刷，还能够确保闪蒸与汽蚀现象发生在笼套中间，进而进一步有效地保护了节流套和密封面。从理论上，要从流体力学的理论来具体分析，在高压差的情况下，液体压力低于自身饱和压力时会出现汽化，采用厚壁孔既可以增大沿程阻力，这样能够起到降压作用，还能够有效地增强小孔内壁的抗冲刷与耐汽蚀能力。在这种情况下，若是采用薄壁孔进行设计，由于高速流动的介一定会将孔壁冲坏，这将会有很可能破坏阀门的调节性能，缩短其使用寿命。因此，需要充分的考虑到由于小流量调节阀设计中此两者的间隙是非常必要的。正常情况下，一定要将出现损坏的流量指标严格的控制在用户要求的或是技术条件规定的泄漏等级范围之内。另外，对于介质是水，而且没有发生闪蒸或者是汽蚀的情况下介质为液体时采用逆流，即高进低出，这样有助于介质碰撞后抵消其能量，达到缓冲的目的。与此同时，若是介质作为蒸汽时，需要采用正流设计，也就是低进高出的手段，又由于阀门出口面积以及中腔空间非常大，因此，这能够有助于压缩气体膨胀降压。虽然上述的方法能够有效的减小或消除由于介质在高压差时出现的负面影响，但是，还要考虑到在使用一段时间后，阀芯部件具有可换性，这一情况不仅有利于维修，而且还有利于保证阀门更新后的长期使用性能。
2 电站用高压差阀门的有效控制研究
2.1 高压差阀门单级节流的实现
单级节流结构的实现会用于汽蚀的发生，会出现可能性较小的场合。在介质通过单级节流套的过程中，在节流套上损失的压力是非常有限的，主要是在通过介质的过程中，通过小孔时喷射的对流会有相互冲击，还会使流体自身降低或者消耗其动能，能够有效避免介质对于阀芯部件的直接冲击过程，进而使阀门承受非常高的压差。另外，在实际使用的过程中，这一结构阀门在锅炉启动的过程中能够承受较大的压差。
2.2 高压差阀门多级节流的实现
多级节流结构的实现，主要适用于非常容易出现闪蒸或者是汽蚀、介质为蒸汽，同时还需要有效的降低噪声。结构能够有效地控制流体运动的速率及减轻流体对阀芯部件的直接冲撞，延长阀门的寿命。另外，通过多级节流，能够实现降压系数R的逐级增大，而且流通面积也在依次的增加，其介质会依次的膨胀，进而能够达到分段逐级降压的目的。还能够有效减轻或这是消除汽蚀现象的出现。在进行多级节流设计的过程中，应使第一级承受较大部分的压差，在后面的部分进行逐减操作。当介质是液体或者蒸汽的时候，在原则上要压降，不需要分别低于其饱和压力或者是临界压力。
2.3 高压差阀门迷宫式的实现
通常情况下，迷宫式的结构主要用于压差非常高的情况，也就是由多片迷宫芯片叠加而成的。在芯片的表面刻有沟槽，当介质流经弯曲的沟槽时会出现阻尼逐级增加的可能，这样一来，能够有效地控制了介质的流速，从而起到多级降压的作用。沟槽可以通过电腐蚀或微雕加工制造，后者制造费用较高。在这一过程中，压力控制的关键在于如何设计沟槽的数与面积，进而能够最有效地实现不断的扩容降压，使压力由高压平稳过渡至低压状态。
3 电站阀门阀芯部件的材料使用研究
3.1 使用的材料要抗冲刷耐汽蚀
在选择材料的过程中，阀芯部件的材料选择要非常注意，不仅要考虑到材料本身的强度因素，而且一定要考虑到所用材料需要具有耐高温、抗冲刷或者是耐汽蚀能力强的材料。在常用的节流套则通过氮化来提高表面硬度。另外，由于迷宫套筒沟槽的间隙较小，因此，其材料一定要选用不锈耐蚀钢，而且要防止在长期运行中结垢堵塞或被冲刷掉情况的出现。
3.2 材料的膨胀系数
在高温高压的情况下，一定要考虑配合零件的材料膨胀系数。一定要防止由于内部零件材料膨胀量大于外部零件的膨胀量而出现的相互抱死现象。因此，原则上应当选择内部零件膨胀系数小于或等于外部零件膨胀系数的材料。
3.3 电站阀门的执行机构
阀门运行在大多数时间里正常工况下，压差不是非常高。但是，一定要考虑到非正常短时高压差出现的情况，否则，会因为执行机构力量不足，出现阀门不动作，阀杆振动，或逆流结构的气动阀门在小行程时，阀瓣被骤然拉向密封面造成意外關闭的现象。因此，高压差阀门选择执行器时必须要留有足够的推拉力或扭矩比较合适。
结语：在实际应用的过程中，高压差阀门的应用需求是非常广泛的，国内的产品在进行产品设计制造方面非常缺乏经验。如果在阀门内部结构、压差控制和阀芯件材料等方面获得成功突破后，一定可以满足电力用户的迫切需求。因此，较长时间以来，很多情况下用户都将进口产品为主。
参考文献
[1] 张卫东.王泽清. 电站用高压差阀门设计 [J].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 1987.
[2] 戴富林. DRAG高压差调节阀的设计特点[J]. 中国东方电站， 1991.
[3] 王泽清.沈阳阀门研究所.阀门设计[J].沈阳：沈阳阀门研究所， 1976.
[关键词]高压差阀门；内部结构；设计研究
中图分类号：TS737+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0378-01
在运行的过程中，如果是条件较为恶劣，这是介质会对阀体内部的器件有很大的破坏作用，甚至有些阀门在很短的时间内就出现损坏的现象，进而出现失效。器件的损坏会严重影响到电机组工作的正常运行，同时也会有较大的安全隐患出现。因此，设计并制造出非常耐高压差的电站阀门是非常有意义的。对于相关用户的需求分析以及对国内外目前高压差阀门的详细分析，高压差阀门的设计主要应该从压差的控制、阀门内部结构以及阀瓣材料等方面进行深入的研究。
1 电站高压差阀门内部结构分析
高压差的介质在通过阀门的过程中，会经过节流处的位置，在节流处将会产生较为复杂的涡流与扰动现象。由于调节阀的结构变化比较多，在此也将作为重点探讨。有时锅炉对空排汽以及循环泵运行变化等会有类似的情况出现，而且对空排汽阀及循环泵最小流量调节阀等都需要承受较高压差。而且，由此还极有可能出现汽蚀、机械振动以及噪声等工作干扰。在此按照截止类与调节类阀门进行分析，通常采取以下策略可以有效减轻或消除这些现象。
1.1 电站使用的截止类阀门
正常情况下，在运作的过程中，需要承受高压差的主要是疏水阀、事故放水阀或者是对空排汽阀等，在这些阀门开启之后，其压差有的达到非常高，有的甚至更高。所以，必须采用合理的抗冲刷、耐汽蚀和防振动结构。大致可以分为两种，其一是，将阀芯部件设计成特殊的耐冲刷和抗汽蚀逆流角式结构，在出口的地方加装耐冲刷的长衬管，再以笼式群孔分散和相互抵消介质的直接冲击来完成，这样既能够降低噪声同时还能够消除振动。其二是，可以采用较为普通的结构来实现，主要是利用导向控制阀瓣，这样能够减少振动，对于阀座钎焊硬质合金环，以增强其抗冲刷能力，来有效提高其使用寿命。
1.2 电站使用的调节类阀门
现阶段，较为常见的调节类阀门主要有柱塞式、窗口式以及双座式等几种结构。但是，在使用的过程中会发现，这些结构都不适用于高压差的调节阀。在实际应用的过程中，由单级以及多级的笼式群孔调节阀或者是迷宫式的调节阀等，来进行调节能够实现承受高压差。只有这样才能使其对射流产生在节流套的中间，进而相互冲击，这样既能够相互抵消由于节流套内壁的直接冲刷，还能够确保闪蒸与汽蚀现象发生在笼套中间，进而进一步有效地保护了节流套和密封面。从理论上，要从流体力学的理论来具体分析，在高压差的情况下，液体压力低于自身饱和压力时会出现汽化，采用厚壁孔既可以增大沿程阻力，这样能够起到降压作用，还能够有效地增强小孔内壁的抗冲刷与耐汽蚀能力。在这种情况下，若是采用薄壁孔进行设计，由于高速流动的介一定会将孔壁冲坏，这将会有很可能破坏阀门的调节性能，缩短其使用寿命。因此，需要充分的考虑到由于小流量调节阀设计中此两者的间隙是非常必要的。正常情况下，一定要将出现损坏的流量指标严格的控制在用户要求的或是技术条件规定的泄漏等级范围之内。另外，对于介质是水，而且没有发生闪蒸或者是汽蚀的情况下介质为液体时采用逆流，即高进低出，这样有助于介质碰撞后抵消其能量，达到缓冲的目的。与此同时，若是介质作为蒸汽时，需要采用正流设计，也就是低进高出的手段，又由于阀门出口面积以及中腔空间非常大，因此，这能够有助于压缩气体膨胀降压。虽然上述的方法能够有效的减小或消除由于介质在高压差时出现的负面影响，但是，还要考虑到在使用一段时间后，阀芯部件具有可换性，这一情况不仅有利于维修，而且还有利于保证阀门更新后的长期使用性能。
2 电站用高压差阀门的有效控制研究
2.1 高压差阀门单级节流的实现
单级节流结构的实现会用于汽蚀的发生，会出现可能性较小的场合。在介质通过单级节流套的过程中，在节流套上损失的压力是非常有限的，主要是在通过介质的过程中，通过小孔时喷射的对流会有相互冲击，还会使流体自身降低或者消耗其动能，能够有效避免介质对于阀芯部件的直接冲击过程，进而使阀门承受非常高的压差。另外，在实际使用的过程中，这一结构阀门在锅炉启动的过程中能够承受较大的压差。
2.2 高压差阀门多级节流的实现
多级节流结构的实现，主要适用于非常容易出现闪蒸或者是汽蚀、介质为蒸汽，同时还需要有效的降低噪声。结构能够有效地控制流体运动的速率及减轻流体对阀芯部件的直接冲撞，延长阀门的寿命。另外，通过多级节流，能够实现降压系数R的逐级增大，而且流通面积也在依次的增加，其介质会依次的膨胀，进而能够达到分段逐级降压的目的。还能够有效减轻或这是消除汽蚀现象的出现。在进行多级节流设计的过程中，应使第一级承受较大部分的压差，在后面的部分进行逐减操作。当介质是液体或者蒸汽的时候，在原则上要压降，不需要分别低于其饱和压力或者是临界压力。
2.3 高压差阀门迷宫式的实现
通常情况下，迷宫式的结构主要用于压差非常高的情况，也就是由多片迷宫芯片叠加而成的。在芯片的表面刻有沟槽，当介质流经弯曲的沟槽时会出现阻尼逐级增加的可能，这样一来，能够有效地控制了介质的流速，从而起到多级降压的作用。沟槽可以通过电腐蚀或微雕加工制造，后者制造费用较高。在这一过程中，压力控制的关键在于如何设计沟槽的数与面积，进而能够最有效地实现不断的扩容降压，使压力由高压平稳过渡至低压状态。
3 电站阀门阀芯部件的材料使用研究
3.1 使用的材料要抗冲刷耐汽蚀
在选择材料的过程中，阀芯部件的材料选择要非常注意，不仅要考虑到材料本身的强度因素，而且一定要考虑到所用材料需要具有耐高温、抗冲刷或者是耐汽蚀能力强的材料。在常用的节流套则通过氮化来提高表面硬度。另外，由于迷宫套筒沟槽的间隙较小，因此，其材料一定要选用不锈耐蚀钢，而且要防止在长期运行中结垢堵塞或被冲刷掉情况的出现。
3.2 材料的膨胀系数
在高温高压的情况下，一定要考虑配合零件的材料膨胀系数。一定要防止由于内部零件材料膨胀量大于外部零件的膨胀量而出现的相互抱死现象。因此，原则上应当选择内部零件膨胀系数小于或等于外部零件膨胀系数的材料。
3.3 电站阀门的执行机构
阀门运行在大多数时间里正常工况下，压差不是非常高。但是，一定要考虑到非正常短时高压差出现的情况，否则，会因为执行机构力量不足，出现阀门不动作，阀杆振动，或逆流结构的气动阀门在小行程时，阀瓣被骤然拉向密封面造成意外關闭的现象。因此，高压差阀门选择执行器时必须要留有足够的推拉力或扭矩比较合适。
结语：在实际应用的过程中，高压差阀门的应用需求是非常广泛的，国内的产品在进行产品设计制造方面非常缺乏经验。如果在阀门内部结构、压差控制和阀芯件材料等方面获得成功突破后，一定可以满足电力用户的迫切需求。因此，较长时间以来，很多情况下用户都将进口产品为主。
参考文献
[1] 张卫东.王泽清. 电站用高压差阀门设计 [J].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 1987.
[2] 戴富林. DRAG高压差调节阀的设计特点[J]. 中国东方电站， 1991.
[3] 王泽清.沈阳阀门研究所.阀门设计[J].沈阳：沈阳阀门研究所， 1976.