1 概述
燃气轮机联合循环发电厂整体循环效率高，环境污染小在同等条件下，具有投资低、峰值调整性能好、启停快、占地面积小、耗水量低等优点。近年来，燃气轮机及其联合循环技术发展迅速。燃料控制阀设置在燃气轮机的燃料喷嘴前，用于控制燃气轮机的速度和启停。阀门的密封性能要求高，由燃气厂进口。在使用过程中，阀门的密封结构研究和改进了阀门的密封结构，以解决开关后球体和阀座表面几十次和泄漏的问题。
2技术指标
公称压力Class300
公称通径 NPS8
使用温度 185℃
时间 0.5s
泄漏量ASMEB16.104VI级
3 结构及材料
采用燃料控制阀V在产品试制过程中，形开口半球阀结构采用硬密封和软密封两种结构形式。
3.1硬密封结构
结构基本与配套进口相匹配V形球阀一致(图1)，阀座密封面堆焊硬质合金，球体采用不锈钢喷焊Ni60硬质合金，球体和阀座经过精加工后进行研究。常温试验时，阀座泄漏达不到ASMEB16.104VI等级标准要求。根据分析，金属硬密封结构V由于结构的限制，形球阀很难达到VI级泄漏要求。另外，采用该结构同样出现配套进口阀门出现的球体与阀座表面擦伤及寿命短的问题。图1 硬密封结构
3.2 软密封结构
燃料控制阀控制介质为185℃，压力约为3.5MPa根据阀门的使用条件，软密封结构应满足使用要求（图2）。软密封结构的关键在于材料的选择，既能满足温度和使用压力的要求，又能满足泄漏量和使用寿命的要求。起初，选择8万PHB塑料合金作为阀座的软密封环，可以在室温下检测各种性能，达到指标，阀座的泄漏量达到0。℃热态试验，检查泄漏量，一开始没有问题，但阀门开关100多次后，泄漏量显著增加，越来越大。拆卸检查阀座后，发现软密封环变形并被球体击中V185℃左右时间已软化，不能满足使用要求(图3)。
♂
图2 软密封结构
图3 镶嵌8000PHB塑料合金阀座
分析后，采用PEEK(聚醚醚酮)材料制成阀座密封环，经过精细加工后镶嵌在金属阀座环中。在车床上，金属阀座环的预留边缘采用滚压收紧，使软阀座牢固可靠地固定在金属阀座环中，然后整体加工密封面，并与球体配合研究（表1）。
表1 PEEK材料性能表
冷热试验证明，PEEK作为阀座密封材料，加上独特的旋压包紧工艺，可以保证软阀座不脱落，完全满足阀门的使用要求(图4)。
图4 镶嵌PEEK的金属阀座
4 试验
4.1 高温试验
使用电加热设备，阀门进入0.5～0.6MPa压缩空气的加热温度设定在185℃，由于温度传感器滞后，实际温度为175~198℃两者之间的变化(图5)。阀门开关的频率约为80s开关一次，从试验开始到结束，阀门共开关1300次。
♂
图5 热实验装置
热试验完成后，阀门解体，阀座密封面检测光滑，无软化变形痕迹。结果表明，改进后的软密封结构是可行的，PEEK作为阀座密封材料的材料，2000℃下班后，不会软化，密封安全可靠(表2)。
表2 镶嵌PEEK金属阀座的泄漏数据
4.2 流量试验
对燃料控制阀进行实物流量试验。由于结构尺寸与原进口阀发生较大变化，第一次实物试验数据偏差较大。V重新计算形状开口，分析和修复液体模拟，修复后的第二次物理试验数据满足工况要求。
表3 燃料控制阀流量测试比较
5 结语
经过多次改进和试验，燃机燃料控制阀最终确定了金属阀座环镶嵌PEEK密封圈态试验和各种性能试验，成功解决了原配套进口阀使用寿命短的问题。
咨询需求
