大型三偏心蝶閥作為緊急切斷系統(tǒng)逐步推廣應用到燃氣發(fā)電機組進氣保安系統(tǒng)中，其液壓控制系統(tǒng)的動態(tài)響應特性及可靠性對電站安全運行至關重要。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)響應進行了試驗，全開過程中執(zhí)行機構活塞實測zui大位移比仿真結果大0.2mm，快關閥全開和緊急關閉實測zui長時間都比仿真結果多0.01s。證明在設計過程中采用仿真技術能夠準確地預測設計的三偏心蝶閥系統(tǒng)的動態(tài)響應特性和優(yōu)化設計方案。
引言 自1967年新型的三偏心設計（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)生產中的中高壓流體系統(tǒng)[1]。三偏心蝶閥是在20世紀80年代引入我國[2]，到目前只有少數廠家能夠制造三偏心金屬密封蝶閥，但都遠達不到零摩擦、零泄漏以及快速關閉的要求。近年來，大型三偏心蝶閥逐步推廣應用到大型火電廠的燃氣輪機保安系統(tǒng)中作為緊急切斷閥（快關閥）。
為了保護汽輪機，在熱電廠內供熱機組的供熱抽汽管道上靠近加熱器側設置蝶閥等快速關斷閥作為緊急切斷時用。隨著燃氣輪機組的大容量和巨型化，對其保安系統(tǒng)的動態(tài)響應和可靠性的要求越來越高。燃氣輪機的緊急切斷閥系統(tǒng)作為保安系統(tǒng)中的關鍵部分之一，其液壓控制系統(tǒng)的動態(tài)響應特性及可靠性對汽輪機安全運行至關重要[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)設計主要以試驗驗證設計為主，并通過反復修正設計方法來達到系統(tǒng)性能要求，導致研制周期長、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，設計出緊急切斷閥液壓系統(tǒng)方案，建立相應系統(tǒng)的仿真模型。對在緊急切斷閥的開閥及關閥過程進行系統(tǒng)動態(tài)特性仿真，并對研制的快關閥系統(tǒng)的動態(tài)響應進行了實測。試驗表明，仿真結果與實測結果一致性很好。
1 緊急切斷閥的功能要求及執(zhí)行機構液壓系統(tǒng)設計
1.1 三偏心蝶閥的特點及作為緊急切斷閥系統(tǒng)的要求
三偏心結構蝶閥具有切斷（isolation）、調節(jié)（throttling）和止回（check）功能，在閥板的液壓控制、執(zhí)行機構、密封面結構等與傳統(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，關閉扭矩越大，密封性越高，甚至可以達到“零泄漏”；（2）調節(jié)性能好。通過控制旋轉蝶板來調節(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過程中的摩擦；（4）體積小。比同口徑其它閥門結構上的尺寸小很多，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，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)已逐步推廣應用到熱電廠作為快關閥。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)響應和可靠性都有一定要求。
根據某電站工程需要，本項目所研制快關閥的直徑為1800mm，如圖1所示。液壓控制和執(zhí)行機構設計的功能要求和基本參數為：關閉扭矩～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）快關功能：關閉時間<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。