迷宫式调节阀结构特点

迷宫再循环阀简介

抗汽蚀、抗闪蒸、低振动及低噪音原理高流体速度是产生汽蚀、闪蒸、振动及噪音的元凶，迷宫式阀门能实现抗汽蚀、抗闪蒸、低振动及低噪音，是由于它有效地控制高流体速度产生，同时也满足最终控制的目的：就是更有效地在整个阀门行程中都能控制系统压力和流速。迷宫式阀门比其他阀门更能成功达到以上目的的原理：由于介质速度跟压差（h）有密切关系，给水泵本身在运行中也产生热量，特别是当给水流量由于机组运行工况所限低于某一最小值时，泵本身所产生的热量会导致介质的温度及压力急剧增加并可能引起汽蚀，若不能有效地控制这一趋势，必然会导致泵的严重失效，影响机组安全运行。为了避免这一情况发生，通常在给水泵的出口另外设计一套循环系统，当通过给水泵的给水流量降到额定流量的20%~25%时，给水泵最小流量阀（即再循环阀）就自动打开，介质经过最小流量阀回到除氧器，当给水流量达到额定流量的50%以上时，最小流量阀就自动关闭，就会引起汽蚀和闪蒸，同时引起振动及噪音。

普通的阀门，介质进入阀门时其工况条件为：压力为P1，流速为v1，当介质流动到阀芯部分时，由于阀芯与阀座的节流作用，产生颈缩现象，因此速度会迅速增加至V2，而压力会迅速降低至P2，低于该介质的饱和蒸汽压力P V。在这种情况下，介质汽化，形成气泡。当介质流过阀芯和阀座形成的颈缩部后，由于通道的改变，工况条件也发生了改变，压力回升动能转换为势能，此时的压力回复为P3，速度回复为V3，当压力超过该介质的饱和蒸汽压力P v时，刚才形成的气泡就会发生破裂，产生极强的局部压力。气泡破裂时产生的巨大能量能在瞬间对阀芯、阀座等节流元件产生严重的破坏，形成所谓的汽蚀现象。如图1.1所示。

这样势必造成阀门的损坏，产生泄漏，并会产生严重的噪音以及引起阀门内件的震动，从而影响整个系统的安全性和效率。

由于汽蚀现象发生时，会产生高达几千个大气压的表面应力，因此单纯靠采用提高阀芯、阀座的表面硬度是无法从根本上解决汽蚀现象所造成的后果。

从上可以发现，恶劣工况下阀门问题的产生主要来源于过高流速的介质流过阀芯。汽蚀、冲刷、高噪音及管道振动都是介质流速未能得到控制的典型现象。

图1.3迷宫式系列阀门芯包

图1.2

迷宫式系列调节阀门的抗汽蚀设计是

利用迷宫式芯包多级降压的原理，通过强制

介质流经一系列的直角弯道使流速得到完全

的控制，达到逐级降压的目的。无论压降大

小，这些弯道的阻力使得介质流速流出芯包

的速度受到限制。经过多级降压，使介质的

压力始终维持在介质的汽化压力P V 之上，从

而避免了汽蚀现象，消除了不安全因素。如

图1.2所示。 迷宫式芯包包括很多迷宫片，经过电腐蚀加工形成很多通道，而每个通道能通过定量介质。通道内由一系列的直角弯道提供介质阻力，根据电厂各种机组不同的参数，经过精确的计算，选定不同弯道数，使得流经迷宫式芯包的介质速度始终限制在 30m/s 。参照国外的成熟经验，当流速小于30m/s 时，对节流元件的冲蚀影响最小。

而迷宫式阀芯把流体分为很多平行的流

道，每一流道有特定数量的直角转弯——迷

宫，而每一个直角都减低流道介质的速度头。

如“N ”代表直角数量，以消耗阀芯两端的压

头，的截流器速度V=2gh 便变成新的方程

V=2gh

N 。这原理用于迷宫阀门的阀芯盘

片，使每一盘片每一通道的介质速度得以控制

在预定范围，利用阀塞打开不同盘片数量，整

个阀门行程控制都完全把介质速度限制在预

定值。这种设计跟多孔截流式阀芯是两种完全

的对比：截流器只把位能转换为动能，但这样

便有惊人的速度上升。迷宫阀芯能控制速度，

保证收缩断口压力在汽化压力以上（阀后压力

高于汽化压力），便可防止汽蚀和闪蒸现象的形成。

我厂的最小流量阀采用加压阀芯结构

加压阀芯：（见下图）

在高温工况下，对关闭性又要求很高时，加压式阀芯就被采用在迷宫式调节阀中。加压式阀芯可提供非平衡

式阀芯的封闭性能，

而对执行机构推力要

求只相当于平衡式阀

芯。

迷宫式加压阀芯组件

包括：一个先导阀、

一个主阀芯及一个平

衡密封件。一个很小

的得到控制的流量由

阀门入口通过阀帽流

入阀盖空间，对先导

阀及主阀芯加压。

当阀门关闭时先导阀关闭，从而使整个阀芯成为一个不平衡阀芯。

加压式阀芯可达到很高的关闭要求。在阀盖空间阀芯之上的关闭压力，施加在阀芯上而关紧阀门。执行器只要具有关闭先导阀在主阀上的力即可。

当阀门收到开启信号时，执行器提起先导阀杆，打开先导阀。先导阀使在阀盖空间的压力迅速消失，阀芯得到平衡。阀杆继续开启，拉起主阀芯。执行器只需具有提升平衡式阀芯的力即可。

我们生产的迷宫片还有一个比较

显著的特点就是采用围堰结构，如图所

示：

其主要作用：

均匀阀芯周围压力，保持阀芯对中； 上层盘片与下层盘片出口处介质相互作先导阀芯 节流组芯包 主阀芯 阀体

阀座 阀帽 螺栓、螺母 加压阀芯

用，降低介质流动速度；

避免下层盘片出口介质对阀座的直接冲刷。

阀座及阀塞材料也对阀的密封性起很大作用，密封面采用进口硬质合金堆焊，由于有3度表面角度差，阀塞与阀座为线接触，关闭更严密。

由于上述结构，故迷宫式系列调节阀门具有如下特点：

a.低嘈声、抗汽蚀、可承受高压差；

b.多层迷宫盘片降压，限制介质流速，保持介质压力始终在汽化压力之上；

c.迷宫片可以设计的较薄，调节性能好，可精密控制流量；

d.阀芯、阀座采用不同的角度，达到线接触密封，关闭性能好；

e.加压阀芯采用先导阀结构，关闭更紧密，调节力矩小；

f.迷宫盘片采用围堰结构，使阀芯周围压力均匀，保持阀芯对中，同时避

免介质对阀座的直接冲刷；

g.密封面堆焊司太立硬质合金，保证密封面能长期地工作。