新型减温减压装置结构设计及探究

韩　俊，杨海艳

新型减温减压装置结构设计及探究

韩俊，杨海艳

(无锡市亚迪流体控制技术有限公司，江苏 无锡 214161)

减温减压装置是调整高温高压蒸汽设备参数时，常用的一种非常重要的转换装置。针对传统装置所存在的弊端，通过详细分析装置结构设置中的核心技术，提出了改进其结构的优化设计方案。试验证明，优化后的新型减温减压装置能够有效保证控制精度，切实提升设备性能指标。

蒸汽减压阀；
零部件；
性能指标；
镶装式喷嘴；
减温减压装置

高压过热条件与高压输电原理类似，在大部分工业生产中,要想降低蒸汽输送能耗，均需将锅炉蒸汽通过一定传输后，按照需要实行减温减压，从而获取二次蒸汽。减压装置属于节能型产品，被广泛应用于很多领域，其结构的科学与合理，很大程度上与蒸汽性能指标有关。传统的减压减温装置中，减温器由喷嘴、节流设备等组成，通过合理使用喷嘴，实现减温处理。一般而言喷嘴面积是恒定的，需要借助水分配阀进一步实现对喷水量的调整，由于存在一定的漏流量，在小流量大压差的情况下，如果可调温度较大会影响减温效果，有时还会出现超温的现象。

1.1　装置的构成

减温减压装置结构形式多样，但一般都包含以下系统。①减温系统：在调节阀作用之下，把冷却水由喷嘴位置输送到管道内，促使蒸汽温度变小；
②减压系统：一般由两部分所构成，一是节流孔板，二是减压阀，在合理调整流通面积的基础上，实现对压力的调节；
③减温减压系统：将前两种系统进行有效融合，缩小装置尺寸变小，对两种技术的融合度要求较高；
④主汽管体：属于一种主体装置，用于把蒸汽送到相应的管道。⑤安全系统：为了避免蒸汽压力大于既定值，启动智能安全阀，将多余的蒸汽排放，实现对设备的减压与保护；
⑥热力控制系统：调整出口相关参数，通过采集温度以及压力，开展数据的有效处理，确保出口参数处于合理范围，达到自动调整目的。

1.2　装置的特点

减温减压装置中的减压系统采用双阀座结构，有无卡阻情况、平衡力不大、可调范围较广、动作相对稳定等优点，在减温系统中应用文丘里喷嘴，有易于拆装、方便开展维修作业、没有传动部件、雾化效果理想等优点。将两个系统分开设置，一般用于应对恶劣的工况，若面对流量偏小，不能应用于饱和蒸汽的情况，可以考虑应用文丘里管，以便能够获取理想的减温效果[1]。

1.3　装置的指标

(1)根据装置类型参数指标一般可以分成以下几种。①中温中压装置进口蒸汽参数：进口压力为3.9 MPa，进口温度为450 ℃；
出口蒸汽参数：根据用户需要确定出口压力，出口温度和饱和温度相等，流量介于2～360 t/h；
②次高压装置进口蒸汽参数：进口压力为5.4 MPa，进口温度为485℃；
出口蒸汽参数：根据用户需求确定出口压力，出口温度和饱和温度相等，流量介于20～200t/h。③高温高压装置进口蒸汽参数：进口压力为10 MPa，进口温度为540℃；
出口蒸汽参数：根据用户需求确定出口压力，出口温度和饱和温度相等，流量介于30～240 t/h。

(2)主要技术指标。①出口流量波动范围为30%Q～100%Q，若情况较为特殊，可以另行调整；
②额定出口压力的偏差范围：在不超过0.98 MPa的情况下，为出口压力±0.04 MPa；
在低于3.82 MPa的情况下，为出口压力±0.06 MPa；
在超过3.82 MPa的情况下，为出口压力±0.15 MPa；
③额定出口温度需要大于等于饱和温度[2]；
④在装置处于正常工作状态时，于减压阀下游一米位置检测噪音，须低于85dB，用户如果有特殊需要，可另行调整。该新型设备在降压的同时不会耗能，不存在转动部件，工作稳定，易于开展维修作业，能够智能调整，有着较为可观的节能效果，能有效提高热供应量。

2.1　国内的现状

新中国成立后为更好推动工业的进步，通过引入国外技术，采取仿制方式进行相关装置的研发，有效处理了热力参数问题，符合当时候我国工业生产的需求。经过几十年的发展，近年来我国虽然在该领域也获得了一定成绩，但与国际上的先进技术与工艺等进行对比，还存在着一定的差距，装置普遍存在着使用年限短、运行效率低、结构复杂、性能还不够稳定等问题，还不能完全符合现代技术的相关指标。大部分减温减压装置都以附带产品的形式同别的产品一同销售，比如阀门等配件，难以实现系统性、配套性的应用。

2.2　国外的发展与现状

欧美等技术领先国家，通过政府组建专门机构负责行业的布局与规划，侧重于研究减温减压结构和理论，不断攻关与之有关的新材料与工艺等，设备的性能和参数不断提高，可以处理各种独特的工况，设备的发展呈现以下特点：①结构形式多样，装置性能稳定，使用寿命较长，工艺技术先进，适用于批量生产模式，生产成本较低；
②科技含量高，例如美国企业研发的喷嘴能够喷出雾化颗粒，直径可以达到300μm，可有效防止出现汽蚀以及闪蒸，还有德国企业制造的减温水调节阀，性能相对稳定，有着较为理想的灵敏度，在设备系统中结合计算机技术实现智能预警，通过控制智能调整螺旋喷嘴，能够很好把控流量，节省能源。

针对传统装置存在的不足，合理优化装置结构，采用雾化喷嘴，能有效调整最低温度，并在具体实践中获得了良好效果。根据功能上的需要将新装置分成多个子系统，如减温系统、减压系统等，具体构成如图1所示。减压系统和减温系统由减压阀等多种元件组成，可根据用户的具体需求有效减小蒸汽压力和蒸汽温度。操作人员在压力大于设定值的情况下，通过运行弹簧安全阀来启动安全保护装置泄压，让蒸汽压力处于合理范围。新型装置配

图1　系统构成图

有自动控制装置，通过传感器收集蒸汽信号，根据参数对阀门实现有效控制，及时调整蒸汽压力与温度，确保二者都处于设定范围。

新型装置采用组合式结构，优化了其所占用的空间，通过蒸汽减压阀，并且在节流孔板作用之下实现减压。装置的减温器和管道法兰相连，不用单独设置分立阀门，实现有效减温。

(1)减压阀。减压阀选择多级节流式，在降压作用之下，有效消除了冲击以及振动对阀口造成的影响，防止产生噪音。阀塞选择平衡型结构，确保了介质的平衡，能有效降低执行器力矩。阀座采用镶装分体结构，可防止发生由于热应力引起的裂纹情况[3]。

(2)减温器。减温器的喷嘴中设置有弹簧，在流量和压力出现变化的情况下，通过弹簧力可对开度进行调整，控制减温水的通流截面积，有效把握流量，切实提高雾化的稳定性。一方面，由于弹簧压力喷嘴存在着一定的可调比，能够有效把控蒸汽温度；
另一方面，当管道气压超过水压时，喷嘴能够智能关闭，发挥止回阀的效果，防止出现蒸汽倒流的情况，实现了流量调整和雾化功能的整合。

(3)镶装式喷嘴。将规格存在差异的喷嘴设置于减温器内，在同样的压差下不同规格的喷嘴弹性刚度存在着差异，所以阀杆的行程和通流量也会存在一定的差异，因此针对不一样的通流量，该新型装置可实现有效控制，在一定的范围内准确控制蒸汽温度。

(4)零部件材质。由于装置运行时通常处于高温高压状态，工况较为恶劣，材质需要具备很好的耐温耐压性能。蒸汽减压阀包含阀笼、阀座、螺母、填料、密封圈等多种零部件，相应的材质选取为渗氮钢、硬质合金、青铜合金、石墨(有着较好的柔性)；
喷水减温器中的阀体、节流套、可调喷嘴等零部件，对应的材质选取为锻件、渗氮钢、不锈钢(存在理想的耐磨性)；
安全阀的阀体以及弹簧，其材质分别选取为WCB以及弹簧钢。

新型装置有效解决了传统装置存在的内漏突出，调节性能不理想，所形成的噪音较大，控制精度不够高等问题，切实提升了性能指标，如表1所示。新型装置雾化性能与流量把控更为理想，出口的饱和蒸汽温度要比传统装置高出5℃，即出口温度(T2)最小为：T2=TS+5℃，其中用TS来表示饱和温度[4]。

表1 装置性能指标

针对传统装置存在的种类繁多、不易进行加工、难以批量生产、精度要求严格等问题，对装置的内部结构和控制系统进行优化，设计了一款新型减温减压装置。试验证明，优化后的新型减温减压装置有效地解决了传统装置在使用过程中存在的内漏突出，调节性能不理想，所形成的噪音较大，控制精度不够高等问题，可切实提升设备性能指标，有效保证控制精度，保障生产的安全高效。

[1] 徐毅翔,钱锦远,陈立龙,等.减温减压装置的过去、现在与未来[J].机电工程,2021,38(9):1081-1090,1123.

[2] 雍丽英,孙福才,张永标.新型减温减压装置结构设计及研究[J].科技创新与应用,2015(18):11-12.

[3] 王双印,张永军.基于ANSYS新型水喷射式减温减压装置的结构设计[J].机械工程师,2010(1):55-56.

[4] 周勇,王敏.减温减压装置中减温器结构的设计与研究[J].锅炉制造,2004(4):58-59.

Structural design and exploration of new type temperature and pressure reducing device

HAN Jun, YANG Haiyan

(Wuxi Yadi Fluid Control Technology Co., Ltd., Wuxi, Jiangsu 214161, China)

The temperature and pressure reduction device is a very important conversion device commonly used when adjusting the parameters of high temperature and high-pressure steam equipment. In view of the disadvantages of the traditional device, through a detailed analysis of the core technology in the device structure setting, an optimized design scheme to improve its structure is proposed. The test result shows that the new temperature and pressure reduction device can effectively ensure control accuracy and effectively improve equipment performance.

steam pressure reducing valve; spare parts; performance index; insert type nozzle; temperature and pressure reduction device

TK269

A

2096–8736(2022)03–0021–03

韩俊(1982—)，男，江苏盐城人，大学本科，工程师，主要研究方向为机械工程。

责任编辑：阳湘晖

英文编辑：唐琦军