“高温、高压、高侵蚀、高磨蚀”等严酷工况条件造成阀门可靠性较差，损坏比较厉害，如何计算评估出这些严酷工况条件，以及从工程实践上解决这些问题，是所有控制阀生产企业和控制阀用户都关注的话题。本文特别采访迷宫式阀门鼻祖——CCI（控制组件有限公司）的母公司IMI严酷工况事业部（以下简称ISS），希望ISS能够介绍“提供给控制阀用户满足严酷工况下的控制阀解决方案”。

PROCESS：请介绍一下IMI严酷工况品牌在国外、国内的发展历程？

ISS：IMI严酷工况事业部隶属于英国IMI集团（IMI plc）。 IMI plc是一家具有全球领先地位的工程集团，总部位于英国伯明翰商业园的Lakeside。IMI的历史可追溯至成立之初的1862年，1966年在伦敦股票交易所上市。截至2012年12月31日，公司市值为35亿英镑，股本6.36亿英镑。公司旗下超过15000名员工为世界各地引领市场的客户提供以知识为基础的创新性工程方案。IMI集团由两大业务、五个事业部构成，分别为：流体控制（严酷工况、流体动力、室内环境）与零售配给（饮料配给、商品推广）。

严酷工况事业部是世界领先的提供阀门解决方案的专家，2012年销售收入为6.86亿英镑。50多年来，IMI严酷工况的产品广泛应用于发电、石油天然气、石化、化工、钢铁及核能等行业。IMI严酷工况事业部目前在全球有20多万个阀门在运行中，由一个全球性销售与服务网络提供支持。我们在12个国家设立了工厂，拥有4350名高度敬业的员工。严酷工况业务旗下子业务主要包括：CCI（控制组件有限公司，严酷工况控制阀解决方案提供商），IMI Nuclear（核电行业控制阀产品及服务），Truflo和Orton（全球领先的隔断阀提供商），STI（设计和生产严酷工况用传动装置），以及Z&J和Remosa（钢铁、玻璃、化工与石化行业应用阀门）。

图1  DRAG迷宫阀的碟片设计

严酷工况事业部大中华区在北京、上海、成都、台湾均设有办事处，并拥有一支由中国国内技术人员组成的经验丰富的现场服务队伍，可以确保中国用户对安装、调试、维修、改造、备件采购的要求。

2005年11月，IMI plc与上海电气集团成立了合资工厂命名为“上海希西埃动力控制设备有限公司”（SCCI），使汽机旁路系统及特种阀门等产品国产化，降低了成本，更增强了竞争力。2010年，SCCI生产的660MW超临界机组汽轮机旁路成功中标印度Sasan燃煤电厂项目。

2012年9月，严酷工况事业部大中华区在北京经济技术开发区成立了服务中心，将更快速地响应客户对维修服务、备品备件以及其他相关配套服务的需求，并旨在打造严酷工况阀门应用的技术培训基地。

图2  Orton金属密封蝶阀

2012年11月，IMI plc与上气集团下自仪股份正式签约，合资组建合资公司，即上海自仪希希埃阀门有限公司（SAIC JV），旨在为核电市场提供关键应用控制阀，成就公司打造国内核电调节阀业务领先企业的目标。

PROCESS：IMI严酷工况旗下的CCI公司是世界上第一家研发、生产迷宫式阀门的公司，为了更加适应严酷工况，CCI品牌迷宫式阀门做过哪些技术改进？

ISS：单通道改进为双通道进口,采用冗余的入口通道设计；由固定宽度的流道改为逐渐扩展的流道；通道出口的堰式设计,平衡了阀塞周圈的压力；错列的盘片通道,有效解决了冲刷和振动的问题。

PROCESS：请介绍一下CCI控制阀的技术特点和在严酷工况下使用的优势？

ISS：双通道进口：它是整个通道中最小的断面，但其总通流面积却远大于所要求的通流面积。所有通道进口均为冗余设计，即按照通流能力仅需要一个进口即可。设计为双通道进口，是为防止正好有一杂质卡在进口处，此时另一进口仍能满足通流要求。

不断扩展的通道尺寸：通道尺寸随流体压力的下降而扩大，从而将盘片出口处的流体流速降低到一个较低的水平（按照ISA，即美国仪器仪表协会的要求：对于非气蚀工况，阀芯出口流速≤30m/s，而对于存在闪蒸、气蚀的工况，阀芯的出口流速则应≤22.5m/s)。当在阀芯内流体压力被降低时，阀芯出口流速是由通流面积的设计决定的。如果设计中，阀芯内流体压头没有降过流体气化点，即不会发生汽蚀。这一点上，迷宫式设计优于普通笼式开孔阀芯。

图3  100DPC井口调节阀

多级降压：因为迷宫盘片式能够提供更多的降压级数，因此流体被控制在远低于仅有3~4级降压设计的普通阀门的阀芯流速的情况下完成降压。从而从根本上避免了冲刷，闪蒸和汽蚀在阀内的发生。

压力平衡环：压力平衡环是用于平衡来自阀片内圈各个通道的不平衡力的堰槽，它确保了阀塞的受力均衡，从而彻底消除了阀塞受力不均产生的噪音和机械振动。

通道出口的堰式设计：在盘片通道出口，流体被迫通过一个堰槽，这种设计确保了流体进入阀塞间隙及其下部空间时有较低和均匀的速度。流体出口流动方向不朝向阀塞，从而彻底避免了此处流体对阀塞可能造成的任何破坏。

错列的盘片通道：作为标准设计，我们的盘片通常布置为错列通道形式。这样有助于提高阀芯寿命并有助于固定，从而防止振动。

图4  HBSE高旁阀

PROCESS：IMI严酷工况控制阀适用于哪些严酷工况？原因是什么？

ISS：IMI严酷工况产品之所以能够胜任电力、石油化工及核电领域等最严酷的工况条件，是凭借了上百年的工程经验以及前沿技术的培训，结合公司内部的专家意见和全球资源的完美整合，我们研究创造出一系列尖端和客户化的解决方案，并将其整合在超过上百个严酷工况工艺的多样化产品线中，为客户工厂效能的最大化提供保证。

在电力领域, 最典型的应用包括给水泵最小流量阀、高低压旁路系统、锅炉主给水控制阀、核电用主蒸汽隔离、核电SV先导式安全释放阀等。

IMI严酷工况产品在石油化工领域中通常应用于最严酷的工况，如井口节流、压缩机防喘振、放空、泵最小流量、注水/注气、三偏心蝶阀、顶装式球阀、HIPPS等等。

此外，在传动装置应用中，QuickTrak智能控制器和FasTrak大流量智能定位器以其快速动作、精确定位、简化系统，以及减少设备和维护费用的技术特性代表着执行机构领域的最前沿技术。

图5  锅炉给水泵最小流量阀

PROCESS：IMI严酷工况控制阀很擅长为高压水介质尤其是蒸汽介质提供解决方案，请详细说明该解决方案的特别之处？

ISS：与普通控制阀不同，DRAG迷宫式控制阀不再将全部压差一次性降低，而是迫使流体流过盘片内的多个减压级数，分级降压，由于采用了适当的降压级数，使阀芯流速得到了控制，进而最终控制了压力在阀芯内的突降和回升，而普通控制阀在流体通过阀门时流速均将急剧上升，虽然这样也可以成功地达到降压目的，但也产生了动压头与静压头之间的重要转换。虽然多数情况下静压头在阀门出口可以重新恢复，但阀芯内失控的流速对阀芯的破坏已经产生了。

DRAG?迷宫式控制阀的核心是叠加盘片阀芯，阀芯由多个单独设计和制造的盘片叠加而成，每个盘片都有一定数量的通道，每个通道又有一定的转弯数量（级数），减压级数取决于阀前/阀后压差，而通过数量取决于阀门在对应开度下的流体能力要求。

CCI可以提供最多达80级的减压级数，许多供货商声称能够提供与CCI具有同等性能的控制阀，这种误导使人认为他们提供的最多仅为6~8级的降压即已经足够，但这一点只要经过简单的流体力学计算即可以得到正确的评价，只有CCI能够提供被实际使用所证明的流速控制技术，满足最严峻工况的要求。

图6  锅炉主给水阀

IMI严酷工况控制阀亦是蒸汽介质领域中的佼佼者，我们的阀门专家仔细观察水滴的分解方式，从而为蒸汽流的快速蒸发生成可能最为精细的水雾。这称之为Coolmist（冷却水雾），该方法利用先进的雾化技术来提高喷水蒸发的效率，改进系统控制，在旁路系统及蒸汽减温减压特种阀门领域，尤其是在全世界联合循环发电机组中处于领先地位。
PROCESS：目前在国内，IMI严酷工况控制阀有哪些非常成功的严酷工况条件下使用的应用案例，请举1~2个例子详细说明？

ISS：锅炉给水泵最小流量阀

该阀门位于给水泵和除氧器之间,入口为高压给水，为整个电厂压力的最高点，在目前的超超临界机组上，可高达48MPa，出口紧接除氧器，通常其工作压力仅有不到1MPa左右，这也就意味着该阀门要承受高达47MPa的工作压降，而且经过给水泵之后的水温已经达到170~180℃，非常接近饱和压力，极易发生气化问题，所以给水泵的最小流量阀绝对是当今火电厂中最严酷的工况之一。

锅炉主给水阀

锅炉主给水阀位于高加和省煤器之间，是控制锅炉给水的阀门。通常电厂都会设有给水操作台，有两台给水控制阀组成。但是利用DRAG迷宫阀，只需一只阀门就可以0~100%的全量程调节,从而使系统更加简单可靠。

PROCESS：未来，IMI严酷工况控制阀在技术研发上还会有哪些突破，以便在严酷工况使用中取得更好的效果？

ISS：今后，随着对各行业尤其是能源领域低碳、环保要求的加强，节能减排及新能源技术的发展将日新月异，更具高效性、经济性的工厂设施将促生更严酷的工况条件，比如电力领域中锅炉的压力和温度将不断升高，这要求阀门厂家在阀门的选材和生产工艺方面有所突破和发展。IMI严酷工况正在为迎接这一趋势的来临做好最充分的准备。