1 概述

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠整體循環(huán)效率高，環(huán)境污染小在同等條件下，具有投資低、峰值調(diào)整性能好、啟?？臁⒄嫉孛娣e小、耗水量低等優(yōu)點(diǎn)。近年來，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)技術(shù)發(fā)展迅速。燃料控制閥設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)的燃料噴嘴前，用于控制燃?xì)廨啓C(jī)的速度和啟停。閥門的密封性能要求高，由燃?xì)鈴S進(jìn)口。在使用過程中，閥門的密封結(jié)構(gòu)研究和改進(jìn)了閥門的密封結(jié)構(gòu)，以解決開關(guān)后球體和閥座表面幾十次和泄漏的問題。

2技術(shù)指標(biāo)

公稱壓力Class300

公稱通徑 NPS8

使用溫度 185℃

時(shí)間 0.5s

泄漏量ASMEB16.104VI級(jí)

3 結(jié)構(gòu)及材料

采用燃料控制閥V在產(chǎn)品試制過程中，形開口半球閥結(jié)構(gòu)采用硬密封和軟密封兩種結(jié)構(gòu)形式。

3.1硬密封結(jié)構(gòu)

   結(jié)構(gòu)基本與配套進(jìn)口相匹配V形球閥一致(圖1)，閥座密封面堆焊硬質(zhì)合金，球體采用不銹鋼噴焊Ni60硬質(zhì)合金，球體和閥座經(jīng)過精加工后進(jìn)行研究。常溫試驗(yàn)時(shí)，閥座泄漏達(dá)不到ASMEB16.104VI等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)分析，金屬硬密封結(jié)構(gòu)V由于結(jié)構(gòu)的限制，形球閥很難達(dá)到VI級(jí)泄漏要求。另外，采用該結(jié)構(gòu)同樣出現(xiàn)配套進(jìn)口閥門出現(xiàn)的球體與閥座表面擦傷及壽命短的問題。

圖1 硬密封結(jié)構(gòu)

3.2 軟密封結(jié)構(gòu)

燃料控制閥控制介質(zhì)為185℃，壓力約為3.5MPa根據(jù)閥門的使用條件，軟密封結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足使用要求（圖2）。軟密封結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于材料的選擇，既能滿足溫度和使用壓力的要求，又能滿足泄漏量和使用壽命的要求。起初，選擇8萬PHB塑料合金作為閥座的軟密封環(huán)，可以在室溫下檢測(cè)各種性能，達(dá)到指標(biāo)，閥座的泄漏量達(dá)到0。℃熱態(tài)試驗(yàn)，檢查泄漏量，一開始沒有問題，但閥門開關(guān)100多次后，泄漏量顯著增加，越來越大。拆卸檢查閥座后，發(fā)現(xiàn)軟密封環(huán)變形并被球體擊中V185℃左右時(shí)間已軟化，不能滿足使用要求(圖3)。

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圖2 軟密封結(jié)構(gòu)

圖3 鑲嵌8000PHB塑料合金閥座

分析后，采用PEEK(聚醚醚酮)材料制成閥座密封環(huán)，經(jīng)過精細(xì)加工后鑲嵌在金屬閥座環(huán)中。在車床上，金屬閥座環(huán)的預(yù)留邊緣采用滾壓收緊，使軟閥座牢固可靠地固定在金屬閥座環(huán)中，然后整體加工密封面，并與球體配合研究（表1）。

表1 PEEK材料性能表

冷熱試驗(yàn)證明，PEEK作為閥座密封材料，加上獨(dú)特的旋壓包緊工藝，可以保證軟閥座不脫落，完全滿足閥門的使用要求(圖4)。

圖4 鑲嵌PEEK的金屬閥座

4 試驗(yàn)

4.1 高溫試驗(yàn)

使用電加熱設(shè)備，閥門進(jìn)入0.5～0.6MPa壓縮空氣的加熱溫度設(shè)定在185℃，由于溫度傳感器滯后，實(shí)際溫度為175~198℃兩者之間的變化(圖5)。閥門開關(guān)的頻率約為80s開關(guān)一次，從試驗(yàn)開始到結(jié)束，閥門共開關(guān)1300次。

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圖5 熱實(shí)驗(yàn)裝置

熱試驗(yàn)完成后，閥門解體，閥座密封面檢測(cè)光滑，無軟化變形痕跡。結(jié)果表明，改進(jìn)后的軟密封結(jié)構(gòu)是可行的，PEEK作為閥座密封材料的材料，2000℃下班后，不會(huì)軟化，密封安全可靠(表2)。

表2 鑲嵌PEEK金屬閥座的泄漏數(shù)據(jù)

4.2 流量試驗(yàn)

對(duì)燃料控制閥進(jìn)行實(shí)物流量試驗(yàn)。由于結(jié)構(gòu)尺寸與原進(jìn)口閥發(fā)生較大變化，第一次實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大。V重新計(jì)算形狀開口，分析和修復(fù)液體模擬，修復(fù)后的第二次物理試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足工況要求。

表3 燃料控制閥流量測(cè)試比較

5 結(jié)語

經(jīng)過多次改進(jìn)和試驗(yàn)，燃機(jī)燃料控制閥最終確定了金屬閥座環(huán)鑲嵌PEEK密封圈態(tài)試驗(yàn)和各種性能試驗(yàn)，成功解決了原配套進(jìn)口閥使用壽命短的問題。