前言
雙座閥是一種應(yīng)用于抽汽機組中調(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組越來越多，因而雙座閥在機組中的應(yīng)用也越來越廣泛。對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產(chǎn)品中使用雙座閥。
1　試驗方法
1.1　雙座閥的?；O(shè)計方法簡介
關(guān)于模化與相似理論應(yīng)用于汽輪機調(diào)節(jié)閥工作性能的模化試驗方法已有大量文章進(jìn)行詳細(xì)介紹，因而不再重復(fù)。通過大量分析和實踐考核，其主要實質(zhì)是實現(xiàn)幾何相似、動力相似，當(dāng)幾何與動力相似保證后，運動相似也就自然保證了。
雙座閥的?；O(shè)計方法是：結(jié)構(gòu)上要滿足幾何相似，對低密度流體流動，其動力相似的決定性準(zhǔn)則數(shù)選用馬赫數(shù)無量綱參數(shù)，而運動相似會自然滿足。同時，由空氣動力學(xué)可知，馬赫數(shù)和壓比之間具有如下的關(guān)系式：

實際模化中因流體靜壓參數(shù)測量簡便，模化結(jié)果以壓比形式代替馬赫數(shù)相等條件的實現(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，實際中大量汽輪機部件?；囼灦加每諝鉃楣べ|(zhì)，汽輪機調(diào)節(jié)閥?；囼炓膊焕?，也用空氣作為模化試驗工質(zhì)。
1.2　雙座閥關(guān)鍵部件的?；O(shè)計
結(jié)合調(diào)節(jié)閥實際，能夠便于準(zhǔn)確測定壓力、溫度等參數(shù)的截面是調(diào)節(jié)閥進(jìn)、出口，同時，這兩個截面也作為壓比的測定點。同時，選擇調(diào)節(jié)閥出口截面作為動力相似的特征截面，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照見表1，實物閥與模型閥幾何相似尺度比例系數(shù)為2.5：1。

2　試驗測試
圖1為測量雙座閥升力的試驗簡圖，下半部分為雙座閥，上半部分為測量閥門提升力的試驗裝置。

圖1　測量雙座閥升力的試驗簡圖

流量測試：由3套不同量程的流量計布置于閥的前后。進(jìn)出口壓比和壓損測點布置：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)口溫度測點布置在該直管段前端，而靜壓測點布置在靠近進(jìn)口處；閥出口溫度和靜壓測點布置在內(nèi)徑與雙座閥出口直徑相同的管道上流動已均勻的截面。
卸載室特性測試：在雙座閥上下閥座配合面間的區(qū)域布置了4個靜壓測點，稱為測點1、2、3、4，以測量卸載室特性。閥內(nèi)不穩(wěn)定流場的動態(tài)壓力測點：在雙座閥上下閥座配合面間的區(qū)域，低于4個靜壓測點截面設(shè)置了4個動態(tài)壓力測點，用微型高頻壓力傳感器測試閥內(nèi)不穩(wěn)定流動特征，測點稱為：東、南、西、北，記錄閥碟下方壓力脈動實況。閥桿橫向和軸向振動特性：在閥桿上端布置了橫向及軸向兩個振動測點，以檢驗雙座閥的穩(wěn)定性。
提升力測試：在升程控制和調(diào)節(jié)機構(gòu)上安裝力傳感器實測絕對提升力，再經(jīng)過廠里公式導(dǎo)算獲得雙座閥的提升力特性。
上下閥碟流動差異檢測：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)布置了兩個靜壓測點。
靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析：全部計算機實時記錄，再經(jīng)過分析，匯總繪制曲線和結(jié)果分析。動態(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　試驗分析
通流能力：雙座閥通流能力在相對升程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)相對升程高于16%后，雙座閥流量系數(shù)由于面積增長率隨相對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)，實際運行中，最大與最小提升力絕對值相差小，工作起伏不大，因而，配置小油動機即可，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，試驗發(fā)現(xiàn)，在相對升程29%～35%(對應(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，且振動時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部分較大，一旦閥固定機構(gòu)出現(xiàn)機械間隙，系統(tǒng)軸向固有頻率就會顯著下降。這樣，會加大閥桿橫向與軸向振動。為保證機組持久性平穩(wěn)運行，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測的流量系數(shù)，避免更大交變激勵力引發(fā)閥桿定位機構(gòu)疲勞磨損后出現(xiàn)間隙，使閥桿振動和碰磨程度加大，并導(dǎo)致較大的流動損失，見圖5。

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

4 結(jié)論
(1)雙座閥通流能力在相對升程16%范圍內(nèi)，通流面積隨升程增長速率小，當(dāng)相對升程高于16%后，雙座閥通流面積隨相對升程的增大的速率迅速增大。因此，在設(shè)計控制閥門開度的油動機性能曲線時必須考慮這個特點。
(2)雙座閥提升力性能良好，最大與最小提升力絕對值相差小，工作起伏不大，因而，可以配置小油動機。
(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)用時必須考慮這個特點。
(4)雙座閥工作的穩(wěn)定性總體是良好的，但在相對升程29%～35%(對應(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。因此在使用時，開度70%以上工況范圍，雙座閥的通流能力不要超過實測的流量系數(shù)，以避免更大交變激勵力引發(fā)閥桿定位機構(gòu)疲勞磨損后出現(xiàn)間隙，并導(dǎo)致較大的流動損失。
(5)雙座閥在中、大升程下的相對壓損較大。