第二節　分體式減溫減壓裝置

分體式減溫減壓裝置中的減溫和減壓過程是分開進行的。減壓過程通過減壓機構的減壓閥節流減壓來實現；減溫過程通過減溫機構的噴嘴噴出霧化減溫水與蒸汽混合來實現。分體式減溫減壓裝置控制精度高、運行平穩、調節靈敏。

1　減壓機構

分體式減溫減壓裝置的減壓機構主要由減壓閥和節流孔板組成，其減壓級數由減壓前后蒸汽之間的壓差來決定。蒸汽進入減壓閥后，減壓閥通過執行器帶動執行機構將蒸汽的進口壓力減至某一特定的壓力并使其保持穩定。減壓閥往往要求進出口壓差必須≥0.2MPa。

減壓閥根據是否帶有執行機構，可分為自力式減壓閥和控制式減壓閥。我國早期的減壓閥雖然可以基本滿足當時國內的工業需求，但是實際上還存在著很多問題，例如：①部分蒸汽管路仍采用自力式減壓閥作為減壓裝置，而自力式減壓閥調節精度低，且只適用于低參數工況。如由沈陽第二閥門廠生產的CY43H-16先導活塞式減壓閥，只適用于壓力≤1.6MPa、溫度≤200℃的工況。②控制式減壓閥設計水平低。如我國自主設計的PV8228減壓控制閥，在高溫高壓條件下極易發生沖蝕、汽蝕等問題，且設計出的減壓閥流量調節范圍小，蒸汽流量調節比一般只有10∶1。③閥門生產制造水平低。如趙彥修等對1994年發生在河北某工廠采暖蒸汽管道上的減壓閥的爆炸事故進行了調查，發現該減壓閥的材料和鑄造方式均存在嚴重缺陷，并指出當年閥門市場抽查合格率僅為32.8%。由此可見，早期的減壓閥無法滿足當前高溫高壓、流量變化范圍大和減壓幅度大的復雜工況。如今，國內的減溫減壓裝置普遍采用控制式減壓閥，以精確控制高壓蒸汽出口壓力，并且設計制造水平有了巨大的進步。國內應用于減溫減壓裝置的控制式減壓閥主要有單柱塞式減壓閥、籠罩式減壓閥和雙座式減壓閥三類，其主要結構特點與性能參數方面的具體情況如下。

單柱塞式減壓閥的結構形式如圖1-2所示。該類減壓閥一般應用于工作壓力≥10MPa、工作溫度≥540℃的高參數工況，因此一般設計為角式結構，且大多采用液壓或氣動執行機構，啟閉速度快；其減壓結構采用了單座柱塞加孔板的形式，可有效降低噪聲；閥瓣處采用一種特殊的流道結構，可將氣流分解成多股梅花狀流出，從而避免閥內出現強烈振動；閥體內采用曲線形多孔鐘罩，可防止蒸汽直接沖擊閥體內表面，延長閥門壽命；閥桿一般設計為較大直徑，并且與閥瓣一體，可提高閥桿的強度和抗振性。此外，單柱塞式減壓閥的密封性及調節特性相較于雙座柱塞式減壓閥也更優良。

籠罩式減壓閥結構形式如圖1-3所示。籠罩式減壓閥通過控制套筒內的閥瓣位置來調節蒸汽壓力和流量。相比于單柱塞式減壓閥，籠罩式減壓閥更適用于較低流量和壓力的情況，具有噪聲小、精度高等優點。此外，多孔籠罩結構還可起到抑制閥芯處空化的作用，其特點在于閥芯由帶有節流孔的閥瓣和套筒組成?；\罩式減壓閥閥內通常設有多級節流降壓結構，該結構在降噪的同時，還起到保護閥座及閥體使其免受沖擊的作用，能夠延長閥門壽命。根據形式的不同，多級節流降壓結構可分為串級式、迷宮盤式、多層套筒式，如圖1-4所示。

此外，杭州華惠閥門有限公司還自主研發了一種采用單座套筒配合波紋型多孔節流網罩的新型二級減壓閥結構。該結構降低了32.15%的最大交變應力，使得閥內密封面的受力狀況得到了改善，減少了閥門泄漏量；流量調節范圍可達10%~100%。

雙座式減壓閥閥內設有兩個閥座，如圖1-5所示。雙座式減壓閥能在保證閥門工作壓差的同時，減小閥內單個閥座的流量，減小單個閥桿閥芯的受力，因此能更好適應高參數工況。相較于單柱塞式結構減壓閥，雙座式減壓閥減少了閥桿處的機械摩擦，降低了閥門噪聲，且動作平穩，基本不會出現卡死現象；相較于籠罩式閥芯結構減壓閥，雙座式減壓閥更為簡單，其閥芯和閥座在高壓下不容易變形。因此雙座式減壓閥也有著較為廣泛的應用。表1-2為上述三種減壓閥的優劣對比。

2　減溫機構

在減溫減壓裝置中，減溫機構將減溫水進行霧化形成水霧，與過熱蒸汽充分混合以降低蒸汽溫度。因此，減溫水霧化效果決定了減溫機構的減溫性能和使用壽命，而減溫機構的結構又是影響減溫水霧化效果的主要因素。

我國早期的減溫機構沿襲了蘇聯的結構形式，主要由給水分配閥、固定噴嘴、節流裝置等組成。這種結構存在較多問題，包括：①固定噴嘴面積不可調，當蒸汽量變化時無法做出相應調整；②噴水量由給水分配閥調節，要求水源壓力在一定范圍內高于蒸汽壓力才能使用；③給水分配閥閥內漏量較大，導致減溫減壓裝置可調比過小，只能在50%~100%負荷工況下使用；④減溫水霧化效果差，致使最低可調溫度偏高，減溫后的蒸汽最低溫度只能調到比飽和蒸汽溫度高15℃以上；⑤結構復雜，體積大，成本高，從制造、安裝到后期維修維護都較為困難。

為了解決減溫機構中減溫水霧化效果差、與過熱蒸汽混合不充分等問題，一系列新型減溫機構應運而生，這些減溫機構根據結構可分為可調霧化噴嘴型減溫機構和文丘里噴嘴型減溫機構。

可調霧化噴嘴型減溫機構可直接安裝在蒸汽管道上，減溫機構根據入口蒸汽參數的變化，由執行機構控制噴嘴的開度和數量，以精確調節噴水量。噴嘴按流量布置，根據流量的大小逐漸開啟，以保證減溫水始終以完全霧化的方式噴入蒸汽管道?？烧{霧化噴嘴型減溫機構根據使用噴嘴的結構形式和數量的不同可分為兩種，即可變截面式多噴嘴減溫機構和彈簧可調環形噴嘴減溫機構。其中可變截面式多噴嘴減溫機構流量調節比大，可達20∶1，而彈簧可調環形噴嘴減溫機構調節比小，但結構更為簡單。

當噴水量大于蒸汽量的25%，或當減溫水壓力低至二次蒸汽管線壓力0.4MPa時，可采用文丘里噴嘴型減溫機構。文丘里噴嘴型減溫機構是基于文丘里效應設計的減溫機構，其霧化液滴的大小主要取決于氣體壓力及流量。文丘里噴嘴型減溫機構可以強化減溫水的霧化效果，并使減溫水與過熱蒸汽更好混合。

過熱蒸汽流經減溫機構漸縮部位時，其流速增加，壓力降低，在喉部時流速達到最大值。由于文丘里效應，高速蒸汽產生振動，并強制減溫水旋轉噴入蒸汽管道，強化了蒸汽與減溫水之間的傳熱和減溫水的霧化效果。噴入管道的減溫水全部汽化并與蒸汽混合，不會對混合處管道產生沖擊，無須安裝任何的保護襯墊。