新型减温减压装置结构设计及研究
摘 要：减温减压装置是对高温高压蒸汽进行参数调整的转换装置。文中针对旧型减温减压装置存在的缺点，对其结构设计中的关键技术进行分析，提出了新型减温减压装置各部分结构的优化设计方案、材质的选用及所能达到的性能指标。
关键词：减温减压装置；结构设计；蒸汽；喷嘴；材质
1 概述
同高压输电原理相似，蒸汽在高压过热状态下输送能量损耗最小，所以工业生产中都是将锅炉生产的高温高压蒸汽经过一定距离的传输后，再根据用户的需求进行减温减压处理，得到温度和压力均满足要求的二次蒸汽。减温减压装置广泛地应用在工业锅炉、火力发电厂、石油化工等重要场合，是典型的高效节能环保产品，其结构是否合理对于二次蒸汽的性能指标有着重大的影响。
旧型减温减压装置中，减温器由固定喷嘴、给水分配阀、节流装置等组成。固定喷嘴用来给一次蒸汽喷减温水进行减温，由于其喷嘴面积固定不可调，所以只能通过给水分配阀来调整喷水量，但给水分配阀存在较大的漏流量，当工作状况为小流量大压差时，其最低可调温度会偏高，会使得二次蒸汽的最低可调温度达到饱和温度加15℃以上，减温效果变差甚至会超温，所以其只适合在50%Q～100%Q工况下使用。
2 新型减温减压系统组成
针对旧型减温减压装置存在的缺点，在其结构上进行了科学有效的改进，开发设计了新型减温减压装置，尤其是改为弹簧可调雾化喷嘴的结构，使得二次汽最低温度可调到饱和蒸汽温度加5℃，在实际应用中取得了显著的效果。
新型减温减压系统按照其功能不同主要由四部分组成，分别为减压系统、减温系统、安全保护装置及自动控制装置，如图1所示。
其中，减压系统的作用是降低进口一次蒸汽的压力，使出口二次蒸汽的压力满足用户的需求，包括减压阀和节流孔板等元件。减温系统的作用是降低进口一次蒸汽的温度，使出口二次蒸汽的温度满足用用户的需求。安全保护装置是当二次蒸汽压力超过设定值时，打开安全阀进行泄压，从而使二次蒸汽压力保持在允许值内，可采用弹簧安全阀或冲量安全装置来实现。自动控制装置通过压力传感器和温度传感器采集二次蒸汽的信号，并对系统的阀门进行控制使二次蒸汽的压力和温度保持在需要的设定值内。
3 新型减温减压装置结构设计
新型减温减压装置为组合式结构，占用空间小。减压由一个单独的蒸汽减压阀和节流孔板完成。减温由弹簧旋流雾化喷嘴减温器完成，减温器直接与蒸汽主管道法兰连接，不需另配给水分配阀等分立阀门。其结构简图如图2所示。
3.1 采用笼式多级节流结构的蒸汽减压阀
蒸汽减压阀采用笼式多级节流结构，通过多级降压消除了汽体对管道的冲击和振动，降低了噪音，同时也可避免对阀口的冲蚀。阀塞采用了平衡式结构，减小了介质不平衡力，从而可减小执行器力矩。阀座采用了镶装分体式，杜绝了因热应力而产生裂纹的现象。
3.2 研发高精度旋流雾化喷嘴的减温器
新型减温器不同于旧型减温器采用的固定喷嘴和给水分配阀结构，而是变固定喷嘴为可调喷嘴，将流量控制与雾化喷嘴于一体。可调喷嘴的结构设计中引入了弹簧，当减温水的流量或压力发生变化时，利用弹簧力来自动调节喷嘴的开度改变喷嘴的通流截面积，从而控制了减温水的流量，以使减温水雾化得更细更稳定。弹簧式压力喷嘴具有较大的可调比，可在全行程范围内精确控制蒸汽温度。同时，弹簧式压力喷嘴可在水压低于管道气压时自动关闭，起到止回阀的作用，避免发生蒸汽倒流。
3.3 设计适应性强的镶装式喷嘴
将不同规格的喷嘴安装在同一减温器中，在相同压差下由于弹簧刚度不同，则阀杆的行程与通流量也会不同，从而保证了不同流量都能得到精确的控制，即确保二次蒸汽在10%Q～100%Q几近全行程范围内对温度的精确控制。
3.4 主要零部件的材质
减温减压装置工作在高温高压环境下，工况恶劣，主要零部件的材质要耐温耐压耐交变应力，减温减减压装置中主要零部件选材如表1所示。
4 新型减温减压装置的性能指标
新型减温减压装置解决了内漏严重、调节性能差、二次蒸汽温度压力控制精度低、振动噪音大等缺陷，有效提高了减温减压器整体的性能指标。减温减压装置的性能指标反映在进口蒸汽、出口蒸汽、噪音水平等三个方面，如表2。
另外，由于减温器优良的雾化性能及流量控制，二次蒸汽出口温度T2可控制在仅比出口蒸汽压力P2所对应的饱和蒸汽温度高5℃的范围内。即出口温度T2最低为：
T2=TS+5℃
其中，TS为二次蒸汽压力P2对应的汽体饱和温度。
5 结束语
减温减压装置在加工中具有品种多、批量小、加工制造难度大且精度要求高的特点。对于新型减温减压装置中所有零件都进行了精细的加工，尤其是阀杆在磨削加工后又进行了超精抛光，有效减少了阀杆与填充石墨之间的摩擦力，也加强了阀杆的耐腐蚀性能。新型减温减压装置从结构设计到材质选取和制造工艺等方面的诸多特点，使其具有优异的使用性能，并在实践中得到了证实。
参考文献
[4]陈宇.汽轮机旁路系统与阀门选用[J].阀门，2009（3）：36-39.
作者简介：雍丽英（1969-），女，教授，研究方向：机电一体化技术及节能技术。
孙福才（1981-），男，讲师，研究方向：机电一体化技术及节能技术。