CN101165319A - 蒸汽阀及汽轮机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够防止异物冲击旁通阀芯的局部、并能够正确地进行蒸汽流量控制的蒸汽阀。蒸汽阀具备:阀座(8);主阀芯(14),能够沿轴向滑动,以便与上述阀座抵接或分离;旁通阀芯(15),能够沿轴向滑动地配置在上述主阀芯内,并具有在全开位置从主阀芯沿轴向突出的环形壁部(16);以及筒状的导流体(21),围绕环形壁部地安装在主阀芯上。在环形壁部上形成多个蒸汽导入孔(17),在旁通阀芯的内部形成有引导从蒸汽导入孔流入的蒸汽的流路(18)。从导流体的外侧相内周一侧流入的蒸汽在环形壁部的外周与导流体的内周之间的空间内流动,从环形壁部的全周流入旁通阀芯的内部。
Description
技术领域
本发明涉及发电设备中具备的汽轮机的蒸汽导入管上设置的蒸汽阀以及具备蒸汽阀的汽轮机设备,尤其涉及由具有旁通阀的主蒸汽断流阀构成的蒸汽阀以及具备蒸汽阀的汽轮机设备。
背景技术
火力发电设备或核动力发电设备中设置的汽轮机如图5所示,采用使蒸汽发生器产生的蒸汽经由主蒸汽断流阀1以及蒸汽调节阀2提供给高压汽轮机3的结构。这种汽轮机如果起动时将锅炉等蒸汽发生器产生的超高温、超高压蒸汽部分地提供给高压汽轮机3,则会在该级的金属内产生异常高的热应力,成为随之产生热变形等、龟裂或破损的原因。
因此,在汽轮机的运转中,为了抑制产生过于严重的热应力,在从起动时到初始负载期间,将蒸汽调节阀2全开,由主蒸汽断流阀1控制蒸汽流量,进行所谓的全周喷射运转,进行暖机运转。因此,主蒸汽断流阀1采用控制蒸汽流量的结构。
另外,在图5所示的例中,从高压汽轮机3排出的蒸汽被导入再加热器31中,从这里经由组合再热阀32被导入中压汽轮机33中。高压汽轮机3和中压汽轮机33的旋转轴连接在发电机34上。
图6为表示现有技术的主蒸汽断流阀的结构的剖视图。即,主蒸汽断流阀1利用区分阀室4的阀壳5和阀盖6,构成压力容器部分,在阀壳5的内侧突出设置挡板7和阀座8,在阀室4内设置有过滤器9和阀芯10。阀芯10与阀杆11相连,由从油缸12提供来的油压驱动。来自蒸汽发生器的蒸汽S从入口I流入,经由过滤器9和阀座8部分从出口O流向调节阀。
图7为表示现有技术的阀芯结构的剖视图。即,主蒸汽断流阀的阀芯10具备:呈圆筒状的主阀芯14和旁通阀芯15,该旁通阀芯15滑动自由地设置在该主阀芯14的内侧,上端从主阀芯14的上部突出,下端结合在阀杆11上。
在旁通阀芯15从主阀芯14的上端突出的部分上形成环形壁部16,其上端被堵塞。环形壁部16上分多级形成有与蒸汽流动方向平行的多个蒸汽导入孔17。并且,在旁通阀芯15的中心部形成有蒸汽通路18,在下部形成有蒸汽流出孔19。由于该旁通阀芯15为内置于主阀芯14内的关系,因此通过阀杆11克服蒸汽流向上推旁通阀芯15,由此进行阀的开度调整。
这样一来,主蒸汽断流阀的阀芯10将旁通阀芯15内置于主阀芯14的内部,在汽轮机起动时使蒸汽调节阀全开,并且使主阀芯14与阀座8相抵接,从而全闭,只让旁通阀芯15动作,进行蒸汽流量控制。图7表示主蒸汽断流阀的阀芯10的主阀芯14与阀座8相抵接而全闭的状态、以及旁通阀芯15被阀杆11上推到主阀芯14内的最上部,旁通阀芯15的环形壁部16上形成的蒸汽导入孔17部分从主阀芯14的上端全部突出,旁通阀芯15全开的状态。
在这种结构的主蒸汽断流阀中,蒸汽S的流以很高的流速流入旁通阀芯15的多个蒸汽导入孔17中,通过该蒸汽导入孔17的蒸汽与通过相反一侧的蒸汽导入孔17流入的蒸汽在环形壁部16内的空间内互相冲击,蒸汽所具有的动能在这里被削弱,成为低流速。
变成低流速的蒸汽流通过旁通阀芯15内的蒸汽通路18使压力暂时恢复,经过在旁通阀芯15下游侧形成的多个蒸汽流出孔19而流出主蒸汽断流阀1,进而流向下游侧的蒸汽调节阀或汽轮机的喷嘴或叶轮。
这样一来,由于通过蒸汽导入孔17流入到旁通阀芯15内的蒸汽流的动能在这里降低、变成低流速,因此即使蒸汽中包含的微量混砂或氧化物冲击旁通阀芯15的内部也不会对旁通阀芯15产生腐蚀作用。
上述旁通阀芯15由于形成有多个蒸汽导入孔17,因此被称为多孔式主蒸汽断流阀,下述专利文献1、2中公开了解决腐蚀作用引起的破损问题的结构。
在火力发电设备或核动力发电设备中,在锅炉等蒸汽发生器的管道或到达汽轮机之间的蒸汽管中生成的氧化物,起动时包含在蒸汽中被吹至主蒸汽断流阀的旁通阀芯15。尤其是在陈旧的设备中,氧化物的生成量随设备运行时间的增长而增加,建设年代越久,生成量越大。
图8表示图6所示的主蒸汽断流阀的水平截面。即,从阀壳5的入口I流入的蒸汽S在过滤器9的外周流动,绕行到与入口I相反一侧的挡板7部分。同时,由于流入的蒸汽S中包含的氧化物为较重的物质,因此其中的大部分在流动惯性力的作用下绕行到与入口I相反一侧的挡板7部分。
结果,从挡板7部分通过过滤器9侵入过滤器9的内部,直接冲击旁通阀芯15的环形壁部16的外周。冲击在图8的线A所示的范围内尤其显著。
因此,旁通阀芯15的环形壁部16的外周面具有图8的线A所示的范围的方向性,局部受腐蚀作用,蒸汽导入孔17的形状改变。因此存在旁通阀芯15不起本来应该起到的限制蒸汽流量的作用的问题。
[专利文献1]日本特公昭61-57442号公报
[专利文献2]日本特开2006-46331号公报
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而完成的,目的是要提供一种能够防止异物局部冲击旁通阀芯、并能够正确地进行蒸汽流量控制的蒸汽阀。
为了达到上述目的,本发明的蒸汽阀具备:阀壳;阀座,固定在上述阀壳上;主阀芯,能够沿轴向滑动,以便与该阀座抵接及分离;旁通阀芯,能够沿轴向滑动地配置在该主阀芯内,并且内部具有蒸汽通路,该旁通阀芯具有在该旁通阀芯的全开位置从上述主阀芯沿轴向突出的环形壁部,在该环形壁部上形成有使蒸汽流入的多个蒸汽导入孔,在旁通阀芯的内部具有引导从上述蒸汽导入孔流入的蒸汽的流路;筒状导流体,围绕上述环形壁部地固定在上述主阀芯外侧,该导流体的结构为,使得从该导流体的外侧流入的蒸汽在上述环形壁部的外周与上述导流体的内周之间的空间内流动,从上述环形壁部的全周流入上述旁通阀芯的内部;以及过滤器,围绕上述主阀芯和导流体地固定在上述阀壳内。
此外,本发明的汽轮机设备具有:蒸汽发生器;汽轮机,由上述蒸汽发生器产生的蒸汽被提供给该汽轮机;以及如上所述的蒸汽阀,配置在上述蒸汽发生器与汽轮机之间,用于控制从上述蒸汽发生器提供给上述汽轮机的蒸汽的流动。
发明效果:
如果采用本发明,能够提供可以防止异物局部冲击旁通阀芯的蒸汽阀以及具备蒸汽阀的汽轮机设备。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的蒸汽阀所具备的阀芯的纵剖视图。
图2是本发明的第1实施方式的蒸汽阀的横剖视图。
图3是本发明的第1实施方式的变形例的蒸汽阀的横剖视图。
图4是表示本发明的第2实施方式的蒸汽阀所具备的阀芯的纵剖视图。
图5是表示汽轮机装置的系统图。
图6是表示现有技术的蒸汽阀的纵剖视图。
图7是表示现有技术的蒸汽阀所具备的阀芯的纵剖视图。
图8是现有技术的蒸汽阀的横剖视图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的第1、第2实施方式。
(第1实施方式)
图1表示本发明的第1实施方式的蒸汽阀所具备的阀芯的纵剖视图,与表示现有技术的结构的图7相同的部分添加相同的附图标记。
本实施方式的阀芯20为用螺栓24将围绕旁通阀芯15头部的导流体21安装到主阀芯14的上端面上的结构。在旁通阀芯15的头部外周与导流体21的内周之间形成环形间隙,在导流体21的侧面形成多条蒸汽通路22。如横剖视图图2所示,蒸汽通路22相对于旁通阀芯15的中心线倾斜,其倾斜角度与环形壁部16的外径的切线方向一致。
在本实施方式的蒸汽阀中,通过过滤器9流入过滤器9内部的蒸汽S首先冲击导流体21,不直接冲击旁通阀芯15的环形壁部16。通过导流体21的蒸汽通路22的蒸汽S因蒸汽通路22的倾斜角度而在旁通阀芯15的外周与导流体21的内周之间的空间内旋转流动,进行整流,从形成了蒸汽导入孔17的旁通阀芯15的环形壁部16的全周均等地流入旁通阀芯15的内部。因此,由于蒸汽中包含的氧化物也在旁通阀芯15的外周与导流体21的内周之间的空间内旋转流动,均匀地分散,因此旁通阀芯15的环形壁部16不会具有方向性而局部腐蚀。
图3为表示本实施方式的变形例的图,导流体21的蒸汽通路22的截面积从导流体21的外面向内面逐渐变小,在导流体21的内面一端成为喷嘴(nozzle)形状。
如果采用该变形例,由于从蒸汽通路22喷出到导流体21内的蒸汽流速大,因此能够在旁通阀芯15的外周与导流体21的内周之间的空间内可靠地形成蒸汽旋转流R。
另外,虽然在上述实施方式及其变形例中,通过在导流体21上倾斜地形成蒸汽通路22,使蒸汽在旁通阀芯15的外周与导流体21之间形成的空间内旋转,但本发明不一定要采用这样的结构,只要是能够避免异物局部地冲击旁通阀的结构就可以。例如,也可以是通过在导流体21内设置放射状的蒸汽通路22而形成蒸汽不旋转的结构。
(第2实施方式)
本发明的第2实施方式的蒸汽阀如图4所示,为将围绕旁通阀芯15头部的圆筒形导流体21安装到主阀芯14的上端面上、在旁通阀芯15的头部与导流体21之间形成了圆筒形蒸汽通路23的结构。
在本实施方式的蒸汽阀中,由于蒸汽中包含的氧化物在蒸汽通路23中扩散,因此不会局部地腐蚀旁通阀芯15的环形壁部16。另外,如果在导流体21的内周面和旁通阀头部外周面两者或者其中之一设置螺旋槽,则在环形壁部16的外周形成蒸汽旋转流,能够获得更好的效果。
Claims (7)
1.一种蒸汽阀,其特征在于,具备:
阀壳;
阀座,固定在上述阀壳上;
主阀芯,能够沿轴向滑动,以便与该阀座抵接及分离;
旁通阀芯,能够沿轴向滑动地配置在该主阀芯内,并且内部具有蒸汽通路,该旁通阀芯具有在该旁通阀芯的全开位置从上述主阀芯沿轴向突出的环形壁部,在该环形壁部上形成有使蒸汽流入的多个蒸汽导入孔,在旁通阀芯的内部具有引导从上述蒸汽导入孔流入的蒸汽的流路;
筒状导流体,围绕上述环形壁部地固定在上述主阀芯外侧,该导流体的结构为,使得从该导流体的外侧流入的蒸汽在上述环形壁部的外周与上述导流体的内周之间的空间内流动,从上述环形壁部的全周流入上述旁通阀芯的内部;以及
过滤器,围绕上述主阀芯和导流体地固定在上述阀壳内。
2.如权利要求1所述的蒸汽阀,其特征在于,上述导流体在侧面具有多个蒸汽通路。
3.如权利要求2所述的蒸汽阀,其特征在于,上述蒸汽通路与上述环形壁部的切线方向倾斜。
4.如权利要求2所述的蒸汽阀,其特征在于,上述蒸汽通路的结构为:使上述导流体与上述环形壁部之间的空间内的蒸汽产生旋转流。
5.如权利要求2所述的蒸汽阀,其特征在于,上述蒸汽通路的截面积从上述导流体的外面向内面逐渐变小。
6.如权利要求1所述的蒸汽阀,其特征在于,形成有蒸汽通路,该蒸汽通路从上述导流体的远离上述主阀芯的一侧的轴向端部侧,经由上述导流体的内周侧到上述蒸汽导入孔。
7.一种汽轮机设备,其特征在于,具有:
蒸汽发生器;
汽轮机,由上述蒸汽发生器产生的蒸汽被提供给该汽轮机;以及
如权利要求1~6中任一项所述的蒸汽阀,配置在上述蒸汽发生器与汽轮机之间,用于控制从上述蒸汽发生器提供给上述汽轮机的蒸汽的流动。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |