大型三偏心蝶閥作為緊急切斷系統(tǒng)逐步推廣應(yīng)用到燃?xì)獍l(fā)電機組進氣保安系統(tǒng)中，其液壓控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性及可靠性對電站安全運行至關(guān)重要。針對三偏心蝶閥作為緊急切斷閥系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出滿足緊急切斷要求的液壓控制方案。建立液壓控制系統(tǒng)的仿真模型，對開閥及關(guān)閥過程進行系統(tǒng)的動態(tài)特性仿真，并對研制的緊急切斷閥系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)進行了試驗，全開過程中執(zhí)行機構(gòu)活塞實測zui大位移比仿真結(jié)果大0.2mm，快關(guān)閥全開和緊急關(guān)閉實測zui長時間都比仿真結(jié)果多0.01s。證明在設(shè)計過程中采用仿真技術(shù)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測設(shè)計的三偏心蝶閥系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性和優(yōu)化設(shè)計方案。
引言 自1967年新型的三偏心設(shè)計（tripleeccentricdesign）蝶閥問世后，因其具有啟閉力矩小，采用斜錐面良好的密封，抗磨損、使用壽命長等優(yōu)點，很快被用于工業(yè)生產(chǎn)中的中高壓流體系統(tǒng)[1]。三偏心蝶閥是在20世紀(jì)80年代引入我國[2]，到目前只有少數(shù)廠家能夠制造三偏心金屬密封蝶閥，但都遠(yuǎn)達不到零摩擦、零泄漏以及快速關(guān)閉的要求。近年來，大型三偏心蝶閥逐步推廣應(yīng)用到大型火電廠的燃?xì)廨啓C保安系統(tǒng)中作為緊急切斷閥（快關(guān)閥）。
為了保護汽輪機，在熱電廠內(nèi)供熱機組的供熱抽汽管道上靠近加熱器側(cè)設(shè)置蝶閥等快速關(guān)斷閥作為緊急切斷時用。隨著燃?xì)廨啓C組的大容量和巨型化，對其保安系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和可靠性的要求越來越高。燃?xì)廨啓C的緊急切斷閥系統(tǒng)作為保安系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分之一，其液壓控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性及可靠性對汽輪機安全運行至關(guān)重要[3～4]。緊急切斷閥系統(tǒng)是一個機、電、液一體化的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的緊急切斷閥的液壓控制系統(tǒng)設(shè)計主要以試驗驗證設(shè)計為主，并通過反復(fù)修正設(shè)計方法來達到系統(tǒng)性能要求，導(dǎo)致研制周期長、研究開發(fā)成本高[1～2]，已不能滿足現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的要求。為了研究三偏心蝶閥系統(tǒng)在汽輪機保安系統(tǒng)中作為緊急切斷閥的動態(tài)響應(yīng)特性及可靠性，針對某直徑1800mm三偏心蝶閥作為電站保安系統(tǒng)的緊急切斷閥系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出緊急切斷閥液壓系統(tǒng)方案，建立相應(yīng)系統(tǒng)的仿真模型。對在緊急切斷閥的開閥及關(guān)閥過程進行系統(tǒng)動態(tài)特性仿真，并對研制的快關(guān)閥系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)進行了實測。試驗表明，仿真結(jié)果與實測結(jié)果一致性很好。
1 緊急切斷閥的功能要求及執(zhí)行機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計
1.1 三偏心蝶閥的特點及作為緊急切斷閥系統(tǒng)的要求
三偏心結(jié)構(gòu)蝶閥具有切斷（isolation）、調(diào)節(jié)（throttling）和止回（check）功能，在閥板的液壓控制、執(zhí)行機構(gòu)、密封面結(jié)構(gòu)等與傳統(tǒng)蝶閥有較大差別。與傳統(tǒng)蝶閥比較具有如下顯著特點[1～2]：（1）密封性能好。為了實現(xiàn)啟閉力矩小，采用斜錐面密封，關(guān)閉扭矩越大，密封性越高，甚至可以達到“零泄漏”；（2）調(diào)節(jié)性能好。通過控制旋轉(zhuǎn)蝶板來調(diào)節(jié)流量和控制啟閉；（3）減少了摩擦。減少了閥座與閥板之間在開關(guān)過程中的摩擦；（4）體積小。比同口徑其它閥門結(jié)構(gòu)上的尺寸小很多，便于安裝維修；（5）高流通量。在相同流通條件下，三偏心蝶閥流通量比同尺寸截止閥高6～7倍；（6）行程短。在啟閉時，閥軸只作70～90°旋轉(zhuǎn)，其行程比閘閥或者截止閥啟閉時間短。由于該閥具有如上優(yōu)點，現(xiàn)已逐步推廣應(yīng)用到熱電廠作為快關(guān)閥。但作為緊急切斷閥系統(tǒng)，對于液壓控制和執(zhí)行的動態(tài)響應(yīng)和可靠性都有一定要求。
根據(jù)某電站工程需要，本項目所研制快關(guān)閥的直徑為1800mm，如圖1所示。液壓控制和執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計的功能要求和基本參數(shù)為：關(guān)閉扭矩～9800n·m，工作油壓6.0～8.0mpa，環(huán)境溫度<85℃，防護型式：戶外全天侯。其功能分為：（1）快關(guān)功能：關(guān)閉時間<0.5s；（2）游動功能；（3）慢開功能：開啟不要求；（4）手動急停；（5）機械鎖；（6）故障狀態(tài)：閥門快關(guān)。