电站进口阀门选用参考.docx

进口电站阀门选型分析-2006.12郑建农(1963 - ) ,男,大专,华能国际电力股份有限公司助理工程师,主要从事电厂设备管理及招投标。E- mail : 2003 年以前的 10 余年,我国大量发展了国产亚临界参数机组, 共投运 300 MW机组 218 台 ,600 MW机组 11 台 ,主蒸汽参数压力为(1618) MPa ,温度为538 左右。这些机组使用的电站阀门(高参数或性能要求严格并具有专门用途的阀门)大约有 1/ 3 以上为国产阀门 ,基本上满足了机组运行的需要。而在2003 年以前投运的超临界机组, 国内仅有 8 个电厂,都属国外配套供应设备 ,电站阀门全部进口 ,仅少量电站阀门在以后的检修和改造中,换装了国内产品 ,如仪表阀门、 中口径闸阀、 给水泵运行最小流量调节阀(给水泵最小流量阀) 、 减温水调节阀等。对近期兴建的超临界及以上参数机组的电站阀门 ,由于国内产品尚不能满足高参数和自动化水平的要求 ,也均采用进口产品 , 订货渠道大约有: (1) 锅炉厂配套供应的锅炉水系统阀门和燃油系统及吹灰设备的关键阀门,其进口费用约 1 500 万元(以 600 MW 超临界机组为例 ,下同) ; (2) 汽轮机制造厂配套供应的抽汽和排汽逆止阀、各种调节阀、 疏水阀等约 800 万元; (3) 由设计院设计配套并由电厂直接订货的多种给水系统上需要的闸阀、 三通阀、 给水泵最小流量阀, 辅助汽和轴封汽及除氧器系统使用的调节阀、 疏水阀、 高低压旁路阀, 主厂房化学精处理和循环水系统使用的各种蝶阀等共需约1 400万元; (4)随其它系统配套供货的进口阀门约 500万元。合计共需约4 300万元4 500万元。据目前的造价估计 ,进口电站阀门价格大约是国产阀门的2. 53 倍。 因此 ,如能提高国产阀门质量 ,满足高参数和自动化及经济运行的需要 ,将会大大降低电厂造价。初步分析认为 ,1 台 600 MW 超临界机组电站阀门合理选用可以节约造价达2 000万元以上。为此 ,本文根据不同电站阀门及其应用现状提出进口或国产的电站阀门的推荐分析意见供电厂选用进口电站阀门时参考。(1) 对新建亚临界参数电厂的绝大多数阀门, 包括高中压旁路阀、 锅炉安全阀、 抽汽逆止阀、 大口径闸阀、 给水泵最小流量阀等绝大部分电站阀门,国内产品已有较好的使用业绩,因此除极少数快关阀、 高压差调节阀、 锅炉起动压力释放阀需要进口外,应基本采用国内产品。(2) 国产的弹簧式安全阀已在黄埔电厂 300 MW和平圩电厂 600 MW 机组上使用多年 ,近期军粮城电厂也已使用 ,效果良好。这样的安全阀价格是目前进口安全阀价格的一半左右 ,并且备件提供及时 ,能确保电厂运行使用。超临界、 超超临界机组安全阀 ,由于高温材料和阀门技术特殊要求 ,目前还需要进口。(3) 普通调节阀不包括高压差、 介质排污、 疏水调节等特殊用途的调节阀 ,下列品牌的调节阀专业厂可供选择。1) 美国 Fisher 公司:产地非常多,阀门部件通用 ,若全部部件要在美国、 日本、 法国等国家生产 ,阀门价格非常昂贵 ,但在马来西亚、 中国合资厂等生产的普通调节阀 ,价格相对就较低了 ,产品质量由 Fisher 公司做保证 ,成本可以省 20 %以上。2) Masoneilan 公司:主要有日本新泻梅森尼兰和美国原产地 ,价格非常高 ,该公司的普通调节阀国内已有生产 ,价格降低很多。当然对于特殊场合的阀门 ,如尿素级阀门、 磷铵用调节阀等尚需要进口。3) 美国 CCI公司:美国、 日本 CCIK. K原产地生产的调节阀 ,价格比较贵 ,为了降低阀门制造成本 ,CCI公司在韩国设有工厂 ,相对地降低了制造成本20 %左右。4) ABB 集团:原日本 ABB K. K、 英国 ABB Kent的生产价格都较高 ,ABB 集团在东南亚地区的产品相对成本有所下降。(4) 高压加热器旁路关断阀、 给水高压阀门要求动作灵敏、 关闭严密,而且目前很多新建发电厂给水高压管道材料采用 WB36 (15 NiMoCuNB5) ,要求阀体材料跟配管一致 ,以方便现场的安装 ,因此还是需要暂时依赖进口。进口品牌产品有:1) 日本冈野阀站制造株式会社。2) Tyco 集团下的英国Dewrance 公司。3) 美国 A &M 公司(阀体材料做不到 WB36 铜材料 ,只能采用 WCB 碳钢材料) 。(5) 普通闸阀、 截止阀 目前中国很多阀门厂都可以制造。(6) 给水泵出口再循环调节阀关闭时跟关断阀门一样要求非常严密,是一种很特殊的调节阀 ,暂时尚需进口 ,其知名原产地有美国: CCI 公司; CCI K. K; Copes - Vulcan 公司。国内产品对早期投运的超临界机组如伊敏、 南京电厂的阀门作了更换 ,并取得较好的使用效果。(7) 化学除盐水系统、 除灰系统的内衬阀门、 脱硫装置的浆液内衬阀门全可国产。(8) 锅炉起动阀由于需要反应特别快、 动作快 ,而且需要做到防杂质损坏 ,因此该阀门目前尚需要进口 ,世界上著名的专业生产厂有:日本的Baily 公司;美国CCI名下的索尔索公司。(9) 仪表阀中国不少的仪表阀门厂均可以生产并且具有相当运行业绩 ,其适应参数已达到温度 600 ,压力为33 MPa ,温度650 相对应的压力为21 MPa ,基本上满足了超临界机组的需要 ,而且已在一些超临界机组电厂应用取得了较满意的运行业绩。电力行业控制阀选用 电力是最重要的能源行业之一，目前有蒸汽、风力、水力、地热、潮汐发电、太阳能发电，本文重点讨论燃油、煤油、燃气及核电站中部分典型控制阀的选用。这类电站共同点就是将水汽化为蒸汽，利用蒸汽驱动气轮机带动发电机产生电力，不同点是将水转化成蒸汽的能源各不相同，分别有：天然气、燃油、煤炭、原子堆。各种电站的结构大致相同，我们先以联合循环电站为例来简述控制阀的选用，然后再将各电站中不同的部分作简要说明。 简单来看电力流程图实际上是水、蒸汽的循环流程，在此流程中选用控制阀既简单又复杂。简单的是过程介质简单，只有水和蒸汽两种，复杂的是水和蒸汽的温度与压力波动范围大，带来系列问题如：闪蒸、气蚀、冲刷、噪音、腐蚀。但首先要考虑的是控制阀的安全性与可靠性。我们按照系统流程来展开控制阀选用说明。 给水阀 主、副锅炉给水阀、复合型给水调节阀 控制要求：控制锅炉进水，维持汽锅液位与蒸汽流量。 工况要求：锅炉启动时阀门压差可达100-300公斤，流量较小，正常运行时压差较小，流量大，流量可调比为75:1-100:1。 阀门要求：阀体材质为WCB/WC9，对于双阀系统中的启动阀要求抗气蚀，V级关闭等级，对于复合型给水阀需使用特性化阀内件同时满足锅炉启动与正常运行时的需要。一般阀门选择为故障关，(需要注意的是一般给水中为消除溶解其中的氧会加入联胺进行处理，它会对SATELLITE 6号合金或其它的类似合金产生不良反应，所以最好不使用316+STELLITE堆焊的方法处理阀内件，可直接选用416不锈钢材料)。锅炉给水泵最小流量循环阀 控制要求：使锅炉给水泵安全启动及运行，消除因流量过小、温升增加、水强烈气蚀使泵损坏。(老式电站有使用开关型的最小流量控制阀，同时还有使用机械式的泵自动循环阀)。 工况情况：压降达160-350公斤，是电站系统中承受压差最大的阀门，流量一般为正常流量的30%。阀门要求：抗气蚀，防堵结构，V级密封等级，泵启动与停止运行时阀门连续工作，泵正常启动后次阀门关阀，阀门通常为故障开。 高/低加热器疏水阀 给水加热器疏水、冷凝水加热器疏水 控制要求：控制加热器中冷凝水的位置，及时将冷凝水排放，即高水位排放，正常水位疏水。工况情况：介质为饱和水，加热器之间的控制阀压差一般为6-30公斤，最后一级疏水阀直接连接冷凝器或除氧器。 阀门要求：抗闪蒸冲刷，V或VI级密封等级，阀门通常为故障开。 除氧器水位控制阀(DALC) 控制要求：提供流量保持除氧器正常水位，通过加入蒸汽提高水温消除溶解在水中的气体。工况情况：启动阶段流量较小，压差较大，正常情况流量大，压差小，工况类似给水阀。 阀门要求：较低流量时有效抗气蚀减温阀 减温器 控制要求：将高压水喷射入蒸汽中使蒸汽温度达到控制要求。 工况情况：介质为水，压差较大，阀门要求：类型多样：喷嘴型，辅助雾化型，自我包容型及对夹型。 减温减压阀(高、低压旁路阀) 控制要求：将高温高压蒸汽调整到一定温度压力的蒸汽；给汽机提供一个旁路通道，锅炉能够独立汽机而工作。 工况情况：高温高压蒸汽减温减压。 阀门要求：抗热冲击，降噪，反应迅速。 阀门选用标准及要求一般要求： 根据我集团各产品生产工艺的特点，针对各种介质，作阀门选用的一般要求如下： 第一条：阀门选用的第一原则是阀门的密封性能要符合介质的要求。即内漏要符合标准GB/T13927-1992通用阀门 压力试验，外漏则是根本不允许的。 第二条：正确选择阀门的类型。阀门类型的正确选择是以选用者对整个生产工艺流程需要的综合估计为先决条件的，在选择阀门类型的同时，选用者应首先了解每种阀门的结构特点和性能。一般阀门的类型选择如中低压蒸汽选用铜密封面的截止阀，DN200 以上的蒸汽用闸阀；循环水总管上用蝶阀，支管上用衬胶闸阀；低压空气总管上用蝶阀，支管上用截止阀；一般液态物料用球阀等。 第三条：确定阀门的端部连接。在螺纹连接、法兰连接、焊接端部连接中，前两种最常用，其中螺纹连接形式的价格比法兰连接形式低得多，一般为较小口径阀门，应首先选用。 第四条：阀门主要零件材质的选择。选择阀门主要零件的材质，首先应考虑到工作介质的物理性能（温度、压力）和化学性能（腐蚀性）等。同时还应了解介质的清洁程度（有无固体颗粒）。除此之外，还要参照国家和使用部门的有关规定的要求。正确合理地选择阀门的材料可以获得阀门最经济的使用寿命和最佳的性能。(附表 1-1、1-2、1-3) 阀体材料选用顺序大致按照铸铁-碳钢-不锈钢，密封圈材料选用顺序：橡胶-铜-合金钢-F4。 第五条：确定流经阀门的流量。 第六条：压力等级选用按照由低到高顺序。 当今电站阀门电动执行器选配分析作 者：张良 上海动力设备有限公司 阀门电动执行器作为电动阀门的动力装置，直接影响着电动阀门的使用性能。作为电站自动控制的终端环节之一，电动阀门在电站中起着至关重要的作用，因而，阀门电动执行器的选择好坏将直接影响整个电厂的可靠性、安全性、经济性，甚至事关机组能否正常运行。 电动执行器按其操作方式，分为迴转、直行程和角行程3种。以下就电站阀门电动执行器的选型谈一谈笔者的看法。 根据所选阀门的使用的工况条件确定电动执行器是调节型的还是开关型的。我们知道通常情况下，电动调节阀采用的执行器多为调节型的；电动闸阀、截止阀等采用的执行器多为开关型的。但是阀门的类型并不是电动执行器选型的唯一决定因素，当我们在为一个电动阀门选择使用调节型还是开关型电动执行器时，该阀门在单位时间的使用频率决定了应该选择哪种电动执行器。例如，对采用远方手动操作控制的调节阀来说法，亦可以采用开关型的电动执行器。 过去，电动执行器被严格地分为开关型电动装置和调节型的电动执行机构，因此我国至今仍有相应的国家标准对该类产品有着严格的定义和要求。但随着大量引进型、进口电动执行器进入市场以来，以及自动化水平的不断提高，电动执行器不断的向标准化，模块化、智能化转变，目前市场上的电动执行器主要有开关型电动执行器和调节型电动执行器。 开关型电动执行器是过去常用的产品，如常州电站辅机厂的ZB系列、扬州电力修造厂的DZW 系列，均采用15min短时工作制，每h允许启动频率通常为100次，主要适用于要求不高，动作不频繁的两位制阀门上，由于它具有功率大、成本低、可靠性较好的优势，至今仍在电厂大量使用。近几年来，部分厂家也在老产品的基础上，相继延伸开发出一体化的电动装置，并根据需要能提供420mA 反馈电流信号，如常州电站辅机厂的ZB一体化系列等。尽管相对于老产品其价格有所提高，但为电厂提供了更多类型调节阀电动执行器。 由于过去调节阀仅起调节作用，其前常设有截止阀，所以通常对调节阀的泄漏等级要求并不高，故为减少阀门动作需要的力矩采用平衡式结构，限于当时电动执行器的设计制造水平，因此调节型电动执行器通常为小功率的电动执行器。如自动化仪表十一厂的DKZ系列等。但随着对调节阀要求的不断提高，以及电站设计向大容量、高参数发展，原有的电动执行器功率已经不能满足要求，调节型电动执行器也逐渐开始采用大功率产品。主要品种为进口或采用引进技术设计制造，如扬州电力修造厂引进德国西门子SIPOS3技术生产的2SA35系列调节型电动执行器，上海自动化仪表十一厂引进英国ROTORK公司技术生产的M 系列调节型电动执行器，以及德国SIPOS公司（原属西门子公司）生产的SIPOS55系列，英国ROTORK公司的IQM 系列调节型电动执行器等。这些产品通常采用S4/S5工作制式，能满足电动执行器每h动作1200次的要求。具有自动化程度高、可靠性好、速度快、功能多、控制精度高等优点，是目前电厂调节型电动执行器的主导产品。 与上述调节型电动执行器相对应，各进口或采用引进技术生产的厂家同时拥有它们的对应的开关型电动执行器，如扬州电力修造厂的2SA30系列，上海自动化仪表的A系列，以及德国SIPOS公司的SIPOS50系列，英国ROTORK公司的IQ系列开关型电动执行器等。这些产品也采用15min短时工作制，但能满足电动执行器每h启动600次的要求。它们也同时拥有自动化程度较高、可靠性好、功能多、控制精度较高等优点，但成本可大幅下降，同时也是目前电厂开关型电动执行器的主导产品。 值得注意的是，目前国内很多进口电动执行器的代理商采用在开关型电动执行器上添加控制单元，使之由原来的开环控制转换为闭环控制，在控制部分上达到与调节型电动执行器完全一致，并作为调节型电动执行器销售。我们对进口开关型电动执行器与调节型电动执行器作了个比较： （1）电机功率相同情况下调节型电动执行器输出力矩小于开关型电动执行器。 （2）加工精度及定位精度调节型电动执行器大于开关型电动执行器。 （3）连续工作时间调节型电动执行器大于开关型电动执行器。 鉴于上述原因，以及国外厂家在价格定位上的不同，开关型电动执行器的价格要远小于调节型，采用这种经过改进的开关型电动执行器作为调节型电动执行器使用，能大幅度降低成本。如德国SIPOS公司的SIPOS50系列，英国ROTORK公司的IQ系列等都可以选用调节型控制部分。由于我国目前自动控制程度相对较低，在很多不需频繁操作参与调节，且控制精度要求不高的场合下，使用开关型电动执行器也无妨。需要指出的是，如果对调节阀使用情况不熟悉，或者该调节阀需要长时间频繁参与调节或者要求调节精度较高，建议还是使用正规调节型产品为好。 在决定了执行机构工作方式后，我们需要根据实际需要选择必要的控制单元。对于开关型电动执行器来说主要需要考虑以下几点： （1）是否为一体化，即电动执行器不需要经过控制柜内的交流换向接触器就能直接采用控制信号驱动，是电动执行器的发展方向。 （2）是否需要420mA反馈信号，即能够输出阀门实际位置的信号。 （3）需要那些开关量输出信号，如阀门开关到位、故障信号等，以及这些信号为常开还是常闭接点。 （4）是否为智能化，目前还没有严格的界定，通常认为应带有液晶屏，采用CPU 控制芯片，具有人机对话的软件界面。 （5）对接收开关量控制信号的要求 （6）执行器的死区范围 （7）执行器需要的动力电源要求 对调节型电动执行来说，除了需要考虑以上几点外，还应考虑是否需要420mA阀位给定信号，也就是阀门需要运行到的位置信号。一般来说调节型电动执行器均带有此项功能，只有少数要求采用开关量调节的电动执行器可以不需要提供此功能。接下来需要考虑的是选择执行机构需要输出的操作力，通常直行程电动执行器输出推力即阀门需要的推力，角行程电动执行器输出转矩即阀门需要的力矩（底座曲柄型连接除外，目前已不大使用，在此不详述），而多迴转电动执行器需要将执行器输出的转矩转换成阀门需要的推力，一般采用梯形螺纹，计算公式如下：T= 2M/（1000dtan（+）T - 输出推力（N）M- 输出力矩（N?m）d- 梯形螺纹中径（mm）