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[摘 要]电站设备长时间处于满负荷的工作状态，其设备压力比较大，再加之电站管道内的气体为高压、高温的气体，这会对阀门造成比较大的侵蚀，尤其是在锅炉开机、关机的过程中，阀门处的压差会极大的增加，如果阀门的抗压差性能不够，则可能造成严重的安全事故。因此，设计一款抗压差性能优秀、耐腐蚀性能良好的阀门是十分必要的。
[关键词]电站设备；高压差阀门；阀门设计
中图分类号：TS737+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0391-01
前言
電站抗高压差阀门的设计可从三个角度考虑：改善阀门内部结构、控制阀门内部节流、更换阀门材料。改善阀门结构是指从源头考虑，通过提高阀门的抗压性能来减少阀门损坏的几率，而控制阀门内部节流是通过多级减压，减少高压气体对阀门的直接冲击，来提高阀门的使用寿命；而更换材料是从根本入手，提高阀门的自身性能，减少阀门受损的几率，以提高阀门寿命。
1 简述电站用高压差设计
1.1 设计电站高压差阀门的意义
电站内压差比较大的阀门在过热器与再热器之间，其水温调节阀门的正常工作压差在2.5-3.5MPA之间，满负荷工作时压差一般低于4.0MPA，这时大多数阀门都能保证正常工作。然而当电站内锅炉停机、开机的过程中其调节阀的压差可能达到8.0MPA[1]，这会对阀门造成比较严重的侵蚀，如果阀门长时间处于空排汽的状态，其损坏速度会大大增加，常规的阀门仅能维持数小时，这对电站的正常生产造成了比较严重的不利影响。
1.2 目前电站常用阀门存在的问题
电站调节阀门常采用导向控制阀瓣来将高压、高温的蒸汽分散、减震，来降低对阀门的损耗，但是导向控制阀瓣本身就比较脆弱，在长时间受到腐蚀，其结构可能出现变形，致其导气性能减弱，影响阀门的正常使用，在侵蚀比较严重时阀瓣可能会脱落，堵塞阀门口，导锅炉内充满高压气体，可能发生爆炸事故。
1.3 电站高压差阀门设计要求
电站设备长时间处于高负荷的状态，且工作环境比较恶劣，常规的阀门难以满足要求，故需要设计一些性能优秀的阀门来满足其要求。为电站设计的阀门需要满足以下要求：高抗压差性，电站设备压差很大，一般在3MPA以上，个别电站的压差在10MPA以上，极特殊情况下压差可达到20MPA以上，因此阀门的抗压差性能一定要十分优秀；阀门还需要有较强的抗腐蚀性能，电站一些设备内会有腐蚀性液体、气体，阀门自身一定要有抗腐蚀性能，以免阀门被侵蚀，造成破坏。另外，阀门自身质量要好，电站不同于一般的企业，其需长时间处于满负荷的工作状态，且很少有机会停机维护，因此阀门的质量一定要过硬，决不能经常出现质量问题。
2 电站用高压差阀门设计要点
2.1 改善阀门内部结构、提高阀门抗压差性能
进行高压差阀门的设计可从三个方向入手：改进阀门内部结构，从而优化阀门内气体走向，减少气体对阀门的侵蚀、控制阀门内部节流，减少压差、选择其它阀门材料，提高阀门性能。改善阀门结构是高压差阀门设计中最常用的方式，该方法成本低廉、且效果良好。目前电站阀门常用阀瓣式阀门结构，这种阀门只能起到一次导向作用，且内部缺少对阀瓣保护措施，阀瓣直接受到高压、高温气体的侵蚀，容易损坏。因此，在进行高压差阀门设计时，可将阀门阀瓣改装为硬质合金环（即导向环），将高压气体分流导压，降低气体对阀门的直接冲击，对于超高压气体（10MPA以上）阀门[2]，可设计多个导向环起多层缓冲作用。但是需要注意的是，多层导压环中起到主导向作用的只有第一导向环，故第一导向环需要加固设计。导向环的设计是从“分压”的角度考虑，除了分压以外，还可以从“导流”的角度进行考虑，即将阀芯部件设计成特殊的耐冲刷和抗汽蚀逆流角式结构，出口处加装耐冲刷的长衬管，加长高压气体在阀门内的流程，减少气体对阀门管壁的压强，从而提高阀门的寿命。
2.2 控制阀门内部节流、降低阀门压差
改善阀门设计是从源头入手，通过提高阀门的抗压差性能来达到要求的。而我们也可以通过控制阀门内部节流，通过多级节流阀来降低阀门内部的压差，以达到要求。常用的控制阀门内部节流设计有单级多节流和多级多节流两种，单级多节流设计常用于最高压低于8MPA以下的阀门，而多级多节流设计的适用面就比较广，适用于各类阀门。多级节流结构适用于极易出现闪蒸与汽蚀或介质为蒸汽且需要降低噪声的情况下。通过多级节流，降压系数R逐级增大，流通面积依次增加，介质依次膨胀，达到分段逐级降压的目的，以便减轻或消除汽蚀现象。
控制节流来降低压差可以有效的提高阀门的抗压差性能，该方法简单、使用，仅通过多级阀门就可以降低压差。但是，多级节流也有自己的缺点，比如阀门结构过于复杂，检修的难度很大、关键点容易反复出现漏水、阀门反应较慢等，这些问题可能会影响电站的工作效率，故在采取多级节流设计来降低阀门高压差问题时，还需要根据情况仔细斟酌。
2.3 选择优秀的阀门材料
通过改善阀门内部结构、控制阀门内部节流等方法来提高阀门的抗压差性能是比较常用的方法，实践证明其效果很不错，但是一些电站的高压设备的压差实在过高，通过改进设计、控制节流等方法设计的阀门也难以满足要求，这时，就要从源头入手，通过改变阀门的材料来提高阀门性能。高压差阀门常用的材料有铬合金、铬钼合金、铬钨合金等，这几类材料设计的阀门抗压差能力可达到10-15MPA[3]，经过热处理和氮化来提高表面硬度可继续提高其抗压差性能。一些抗压差要求比较高的阀门可采用钛、钛合金、铬钼钨钢等材料来提高阀门自身的抗腐蚀性能与抗压差性能。
结语
本文从分析目前电站常用阀门存在的问题入手，讨论了设计高压差阀门的意义，并研究了设计高压差阀门的要求：抗高压差、耐腐蚀、高质量。高压差阀门的设计可从三个角度入手：内部结构、内部节流、阀门材料。其中，通过调整内部结构、内部节流是实用性比较强的方法，但是其提高阀门抗压差的性能比较有限，而改进阀门材料可大大提高阀门的抗压差性能，但是也会提高阀门的成本，因此在进行设计时，需要结合实际情况，慎重考虑。
参考文献
[1] 陈卓如.电站常用阀门设计与力学模型分析[J].山西工业.2014（3）：26-35.
[2] J.L莱昂斯.超高压电站阀门技术手册[J].北京工业设计.2014（8）：125-134.
[3] 周子健.紫寒.简述电站高压差阀门的使用意义与使用要点[J].北京工业设计.2013（11）：391-402.
[关键词]电站设备；高压差阀门；阀门设计
中图分类号：TS737+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0391-01
前言
電站抗高压差阀门的设计可从三个角度考虑：改善阀门内部结构、控制阀门内部节流、更换阀门材料。改善阀门结构是指从源头考虑，通过提高阀门的抗压性能来减少阀门损坏的几率，而控制阀门内部节流是通过多级减压，减少高压气体对阀门的直接冲击，来提高阀门的使用寿命；而更换材料是从根本入手，提高阀门的自身性能，减少阀门受损的几率，以提高阀门寿命。
1 简述电站用高压差设计
1.1 设计电站高压差阀门的意义
电站内压差比较大的阀门在过热器与再热器之间，其水温调节阀门的正常工作压差在2.5-3.5MPA之间，满负荷工作时压差一般低于4.0MPA，这时大多数阀门都能保证正常工作。然而当电站内锅炉停机、开机的过程中其调节阀的压差可能达到8.0MPA[1]，这会对阀门造成比较严重的侵蚀，如果阀门长时间处于空排汽的状态，其损坏速度会大大增加，常规的阀门仅能维持数小时，这对电站的正常生产造成了比较严重的不利影响。
1.2 目前电站常用阀门存在的问题
电站调节阀门常采用导向控制阀瓣来将高压、高温的蒸汽分散、减震，来降低对阀门的损耗，但是导向控制阀瓣本身就比较脆弱，在长时间受到腐蚀，其结构可能出现变形，致其导气性能减弱，影响阀门的正常使用，在侵蚀比较严重时阀瓣可能会脱落，堵塞阀门口，导锅炉内充满高压气体，可能发生爆炸事故。
1.3 电站高压差阀门设计要求
电站设备长时间处于高负荷的状态，且工作环境比较恶劣，常规的阀门难以满足要求，故需要设计一些性能优秀的阀门来满足其要求。为电站设计的阀门需要满足以下要求：高抗压差性，电站设备压差很大，一般在3MPA以上，个别电站的压差在10MPA以上，极特殊情况下压差可达到20MPA以上，因此阀门的抗压差性能一定要十分优秀；阀门还需要有较强的抗腐蚀性能，电站一些设备内会有腐蚀性液体、气体，阀门自身一定要有抗腐蚀性能，以免阀门被侵蚀，造成破坏。另外，阀门自身质量要好，电站不同于一般的企业，其需长时间处于满负荷的工作状态，且很少有机会停机维护，因此阀门的质量一定要过硬，决不能经常出现质量问题。
2 电站用高压差阀门设计要点
2.1 改善阀门内部结构、提高阀门抗压差性能
进行高压差阀门的设计可从三个方向入手：改进阀门内部结构，从而优化阀门内气体走向，减少气体对阀门的侵蚀、控制阀门内部节流，减少压差、选择其它阀门材料，提高阀门性能。改善阀门结构是高压差阀门设计中最常用的方式，该方法成本低廉、且效果良好。目前电站阀门常用阀瓣式阀门结构，这种阀门只能起到一次导向作用，且内部缺少对阀瓣保护措施，阀瓣直接受到高压、高温气体的侵蚀，容易损坏。因此，在进行高压差阀门设计时，可将阀门阀瓣改装为硬质合金环（即导向环），将高压气体分流导压，降低气体对阀门的直接冲击，对于超高压气体（10MPA以上）阀门[2]，可设计多个导向环起多层缓冲作用。但是需要注意的是，多层导压环中起到主导向作用的只有第一导向环，故第一导向环需要加固设计。导向环的设计是从“分压”的角度考虑，除了分压以外，还可以从“导流”的角度进行考虑，即将阀芯部件设计成特殊的耐冲刷和抗汽蚀逆流角式结构，出口处加装耐冲刷的长衬管，加长高压气体在阀门内的流程，减少气体对阀门管壁的压强，从而提高阀门的寿命。
2.2 控制阀门内部节流、降低阀门压差
改善阀门设计是从源头入手，通过提高阀门的抗压差性能来达到要求的。而我们也可以通过控制阀门内部节流，通过多级节流阀来降低阀门内部的压差，以达到要求。常用的控制阀门内部节流设计有单级多节流和多级多节流两种，单级多节流设计常用于最高压低于8MPA以下的阀门，而多级多节流设计的适用面就比较广，适用于各类阀门。多级节流结构适用于极易出现闪蒸与汽蚀或介质为蒸汽且需要降低噪声的情况下。通过多级节流，降压系数R逐级增大，流通面积依次增加，介质依次膨胀，达到分段逐级降压的目的，以便减轻或消除汽蚀现象。
控制节流来降低压差可以有效的提高阀门的抗压差性能，该方法简单、使用，仅通过多级阀门就可以降低压差。但是，多级节流也有自己的缺点，比如阀门结构过于复杂，检修的难度很大、关键点容易反复出现漏水、阀门反应较慢等，这些问题可能会影响电站的工作效率，故在采取多级节流设计来降低阀门高压差问题时，还需要根据情况仔细斟酌。
2.3 选择优秀的阀门材料
通过改善阀门内部结构、控制阀门内部节流等方法来提高阀门的抗压差性能是比较常用的方法，实践证明其效果很不错，但是一些电站的高压设备的压差实在过高，通过改进设计、控制节流等方法设计的阀门也难以满足要求，这时，就要从源头入手，通过改变阀门的材料来提高阀门性能。高压差阀门常用的材料有铬合金、铬钼合金、铬钨合金等，这几类材料设计的阀门抗压差能力可达到10-15MPA[3]，经过热处理和氮化来提高表面硬度可继续提高其抗压差性能。一些抗压差要求比较高的阀门可采用钛、钛合金、铬钼钨钢等材料来提高阀门自身的抗腐蚀性能与抗压差性能。
结语
本文从分析目前电站常用阀门存在的问题入手，讨论了设计高压差阀门的意义，并研究了设计高压差阀门的要求：抗高压差、耐腐蚀、高质量。高压差阀门的设计可从三个角度入手：内部结构、内部节流、阀门材料。其中，通过调整内部结构、内部节流是实用性比较强的方法，但是其提高阀门抗压差的性能比较有限，而改进阀门材料可大大提高阀门的抗压差性能，但是也会提高阀门的成本，因此在进行设计时，需要结合实际情况，慎重考虑。
参考文献
[1] 陈卓如.电站常用阀门设计与力学模型分析[J].山西工业.2014（3）：26-35.
[2] J.L莱昂斯.超高压电站阀门技术手册[J].北京工业设计.2014（8）：125-134.
[3] 周子健.紫寒.简述电站高压差阀门的使用意义与使用要点[J].北京工业设计.2013（11）：391-402.