前言
雙座閥是一種應(yīng)用于抽汽機(jī)組中調(diào)節(jié)抽氣量的閥門，近年來隨著化工行業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用于化工廠的抽汽機(jī)組越來越多，因而雙座閥在機(jī)組中的應(yīng)用也越來越廣泛。對(duì)雙座閥的各種特性及性能進(jìn)行全面的研究，包括通流能力、壓損特性和提升力，工作穩(wěn)定性等，有利于更好地在汽輪機(jī)產(chǎn)品中使用雙座閥。
1　試驗(yàn)方法
1.1　雙座閥的?；O(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介
關(guān)于模化與相似理論應(yīng)用于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥工作性能的模化試驗(yàn)方法已有大量文章進(jìn)行詳細(xì)介紹，因而不再重復(fù)。通過大量分析和實(shí)踐考核，其主要實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)幾何相似、動(dòng)力相似，當(dāng)幾何與動(dòng)力相似保證后，運(yùn)動(dòng)相似也就自然保證了。
雙座閥的模化設(shè)計(jì)方法是：結(jié)構(gòu)上要滿足幾何相似，對(duì)低密度流體流動(dòng)，其動(dòng)力相似的決定性準(zhǔn)則數(shù)選用馬赫數(shù)無量綱參數(shù)，而運(yùn)動(dòng)相似會(huì)自然滿足。同時(shí)，由空氣動(dòng)力學(xué)可知，馬赫數(shù)和壓比之間具有如下的關(guān)系式：

實(shí)際?；幸蛄黧w靜壓參數(shù)測(cè)量簡(jiǎn)便，?；Y(jié)果以壓比形式代替馬赫數(shù)相等條件的實(shí)現(xiàn)，即壓比相等就等于決定性相似準(zhǔn)則馬赫數(shù)相等了。而且，大量的實(shí)踐表明，調(diào)節(jié)閥主要工作范圍內(nèi)的汽流馬赫數(shù)均小于1，即使是Ma=1下，用空氣代替蒸汽因絕熱指數(shù)不同產(chǎn)生的誤差僅在1.5%以內(nèi)。因而，實(shí)際中大量汽輪機(jī)部件模化試驗(yàn)都用空氣為工質(zhì)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥模化試驗(yàn)也不例外，也用空氣作為?；囼?yàn)工質(zhì)。
1.2　雙座閥關(guān)鍵部件的?；O(shè)計(jì)
結(jié)合調(diào)節(jié)閥實(shí)際，能夠便于準(zhǔn)確測(cè)定壓力、溫度等參數(shù)的截面是調(diào)節(jié)閥進(jìn)、出口，同時(shí)，這兩個(gè)截面也作為壓比的測(cè)定點(diǎn)。同時(shí)，選擇調(diào)節(jié)閥出口截面作為動(dòng)力相似的特征截面，即保證原型調(diào)節(jié)閥和模型調(diào)節(jié)閥在出口截面上的流動(dòng)馬赫數(shù)相等。這樣在滿足幾何相似的條件下，其它截面的流動(dòng)也就自然相似了。?；笤p座閥和模型閥關(guān)鍵型線部位主要尺寸對(duì)照見表1，實(shí)物閥與模型閥幾何相似尺度比例系數(shù)為2.5：1。

2　試驗(yàn)測(cè)試
圖1為測(cè)量雙座閥升力的試驗(yàn)簡(jiǎn)圖，下半部分為雙座閥，上半部分為測(cè)量閥門提升力的試驗(yàn)裝置。

圖1　測(cè)量雙座閥升力的試驗(yàn)簡(jiǎn)圖

流量測(cè)試：由3套不同量程的流量計(jì)布置于閥的前后。進(jìn)出口壓比和壓損測(cè)點(diǎn)布置：雙座閥結(jié)構(gòu)與其它調(diào)節(jié)閥差別很大，不僅進(jìn)出口均在閥殼下方，且閥桿下行開啟。為了保證來流穩(wěn)定性，在進(jìn)口前接有一段300mm長、內(nèi)徑<150mm的直管道，進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)布置在該直管段前端，而靜壓測(cè)點(diǎn)布置在靠近進(jìn)口處；閥出口溫度和靜壓測(cè)點(diǎn)布置在內(nèi)徑與雙座閥出口直徑相同的管道上流動(dòng)已均勻的截面。
卸載室特性測(cè)試：在雙座閥上下閥座配合面間的區(qū)域布置了4個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)，稱為測(cè)點(diǎn)1、2、3、4，以測(cè)量卸載室特性。閥內(nèi)不穩(wěn)定流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)壓力測(cè)點(diǎn)：在雙座閥上下閥座配合面間的區(qū)域，低于4個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)截面設(shè)置了4個(gè)動(dòng)態(tài)壓力測(cè)點(diǎn)，用微型高頻壓力傳感器測(cè)試閥內(nèi)不穩(wěn)定流動(dòng)特征，測(cè)點(diǎn)稱為：東、南、西、北，記錄閥碟下方壓力脈動(dòng)實(shí)況。閥桿橫向和軸向振動(dòng)特性：在閥桿上端布置了橫向及軸向兩個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)，以檢驗(yàn)雙座閥的穩(wěn)定性。
提升力測(cè)試：在升程控制和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上安裝力傳感器實(shí)測(cè)絕對(duì)提升力，再經(jīng)過廠里公式導(dǎo)算獲得雙座閥的提升力特性。
上下閥碟流動(dòng)差異檢測(cè)：此外，為了比較雙座閥上閥腔與下閥腔(進(jìn)口處)壓力的差別，在上閥腔兩側(cè)布置了兩個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)。
靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析：全部計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄，再經(jīng)過分析，匯總繪制曲線和結(jié)果分析。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行大量的功率譜處理，比較出典型工況結(jié)果。
3　試驗(yàn)分析
通流能力：雙座閥通流能力在相對(duì)升程16%范圍內(nèi)，流量系數(shù)因最小通流面積隨升程增長速率較小，且在這一升程階段，流量系數(shù)與壓比關(guān)系不大，曲線幾乎簇?fù)碓谝黄穑饕S升程增大而緩慢上升；當(dāng)相對(duì)升程高于16%后，雙座閥流量系數(shù)由于面積增長率隨相對(duì)升程的增大迅速增大，見圖2。

提升力特性：雙座閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使流體作用于上下兩閥芯上的力大部分相互抵消，其提升力性能良好(本閥桿下行為開啟)，實(shí)際運(yùn)行中，最大與最小提升力絕對(duì)值相差小，工作起伏不大，因而，配置小油動(dòng)機(jī)即可，見圖3。

卸載特性：小開度小壓比下雙座閥的卸載能力較好，壓比大于0.75后，卸載特性較差，見圖4。

工作穩(wěn)定性：在調(diào)節(jié)閥的實(shí)際使用中，雙座閥工作的穩(wěn)定性總體是良好的。就雙座閥本體穩(wěn)定性而言，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相對(duì)升程29%～35%(對(duì)應(yīng)70%～90%開度內(nèi))、壓比0.8～0.94工況范圍，閥桿系統(tǒng)出現(xiàn)了橫向和軸向的間歇性振動(dòng)，且振動(dòng)時(shí)域波形特征表明閥芯上部閥桿直徑為Φ50 f9處與閥桿閥套內(nèi)壁面發(fā)生了碰磨現(xiàn)象。
分析認(rèn)為，本閥閥芯暴露于流場(chǎng)部分較大，一旦閥固定機(jī)構(gòu)出現(xiàn)機(jī)械間隙，系統(tǒng)軸向固有頻率就會(huì)顯著下降。這樣，會(huì)加大閥桿橫向與軸向振動(dòng)。為保證機(jī)組持久性平穩(wěn)運(yùn)行，建議在開度70%以上工況范圍，雙座閥的通流能力最好不要超過實(shí)測(cè)的流量系數(shù)，避免更大交變激勵(lì)力引發(fā)閥桿定位機(jī)構(gòu)疲勞磨損后出現(xiàn)間隙，使閥桿振動(dòng)和碰磨程度加大，并導(dǎo)致較大的流動(dòng)損失，見圖5。

相對(duì)壓損特性：在中、大升程下的相對(duì)壓損較大。這是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)造成流體間和流體與壁面間相互對(duì)撞的幾率很大，加之出口經(jīng)過一彎管，使得局部損失較大。
全開狀態(tài)下的相對(duì)壓損：對(duì)應(yīng)于相對(duì)升程39.06%、壓比0.9543時(shí)的相對(duì)壓損值為：(1-p02/p01)=3.977%，見圖6。

4 結(jié)論
(1)雙座閥通流能力在相對(duì)升程16%范圍內(nèi)，通流面積隨升程增長速率小，當(dāng)相對(duì)升程高于16%后，雙座閥通流面積隨相對(duì)升程的增大的速率迅速增大。因此，在設(shè)計(jì)控制閥門開度的油動(dòng)機(jī)性能曲線時(shí)必須考慮這個(gè)特點(diǎn)。
(2)雙座閥提升力性能良好，最大與最小提升力絕對(duì)值相差小，工作起伏不大，因而，可以配置小油動(dòng)機(jī)。
(3)雙座閥在小開度小壓比下卸載能力較好，壓比大于0.75后，卸載特性較差。應(yīng)用時(shí)必須考慮這個(gè)特點(diǎn)。
(4)雙座閥工作的穩(wěn)定性總體是良好的，但在相對(duì)升程29%～35%(對(duì)應(yīng)70%～90%開度內(nèi))、壓比0.8～0.94工況范圍，閥桿系統(tǒng)出現(xiàn)了振動(dòng)。因此在使用時(shí)，開度70%以上工況范圍，雙座閥的通流能力不要超過實(shí)測(cè)的流量系數(shù)，以避免更大交變激勵(lì)力引發(fā)閥桿定位機(jī)構(gòu)疲勞磨損后出現(xiàn)間隙，并導(dǎo)致較大的流動(dòng)損失。
(5)雙座閥在中、大升程下的相對(duì)壓損較大。