1 调节阀的工作原理
核电站1台蒸汽水分离再热器加热蒸汽调节阀采用垂直调节阀（图1）。调节阀由阀盖、阀体、预启阀、主阀盘和阀杆组成，其操作机构布置在调节阀上方。为防止调节阀关闭时主阀盘内的蒸汽凝结，在主阀盘侧面打开引气孔，清洗漏入主阀盘腔的蒸汽，并在主阀盘下部打开疏水孔。当平衡阀打开时，主阀盘前后的压力平衡，以降低主阀盘的开启力。
1－阀盖 2－阀体 3－阀杆套筒 4－阀杆 5－导向块
6－主阀体 7－主阀碟 8－扩散器 9－预启阀
图1 调节阀结构
2 分析阀杆断裂原因
在汽水分离再热器出口蒸汽温度无法保持稳定后检查发现阀杆断裂，被损坏的预启阀密封面状况见图2。
图2
从图2可以看出，预启阀密封面边缘的锐边有不同尺寸的间隙，这是由高速汽流侵蚀引起的。汽流通过密封面的锐边会产生剧烈的干扰，从而导致预启阀的高频振动。
预启阀阀头、阀座结构及蒸汽流动状态见图3。
图3 阀头和阀座的结构及流动状态
从图3可以看出，汽流从一定的角度流入阀座。当高速汽流进入阀座时，在主阀盘阀头下部形成一个孔区。由于孔区汽流的不稳定流动，阀头下部的压力发生脉动变化。由于预启阀、主阀盘与阀杆之间的结构间隙，预启阀和主阀盘的振动对阀杆产生高频振动，导致冲击部位疲劳损坏，降低阀杆的强度。
与阀杆的接触面见图4。
图4 阀座和阀盖解体后的预启阀
从图4可以看出，在调节阀运行过程中，由于阀杆偏差，与预启阀体接触不均匀。在局部接触区域（亮点），阀杆的应力增加，超过材料允许的强度。
3 改造措施及效果
改造后立式调节气阀结构见图5。
1－阀盖 2－阀体 3－阀杆套 4－阀杆 5－主阀体
6－导向套筒 7－主阀碟 8－预启阀
图5 改造后立式调节汽阀结构
(1)将预启阀改造成球形阀盘，在预启阀阀头与阀座之间形成缩放流道，在流道过渡段采用圆滑过渡。
(2)将预启阀与阀杆结合起来，取消预启阀盖，消除预启阀与阀杆之间的结构间隙。
(3)进气孔设置在主阀盘新阀盖裙、导向套筒和主阀壳体上。
(4)增加阀杆的直径，其中阀杆头部与预启阀的连接段由原来的d40mm增大到d60mm，阀杆尾部由原来的d40mm增大到d45mm。
（5）改造前后的阀芯导向装置见图6。由图6可见，阀芯导向装置由原来的扁形改为星形。
(ａ）原阀芯 （b）改造后阀芯
图6 改造前后调节汽阀阀芯导向装置
改造后，蒸汽水分离器加热蒸汽阀不再断裂，操作灵活，性能稳定。
参考文献
1孙天风、崔尔杰、钝物绕流及振动研究J空气动力学报，1987，5(1)
2杜占波、张迪、李思琦等。透平进气阀箱体稳定性及改造方案的数值研究J汽轮机技术，1999，41(5)
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