CN101705871B - 燃气轮机的气体燃料调节阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体燃料调节阀，其包括：阀体，用于形成容纳阀芯的腔体，腔体的前部形成出气阀口，侧部形成进气口；阀座，封闭腔体的后部；阀芯，具有可移动地支撑在阀座中的导杆和用于与阀体的进气阀口密封配合的头部；液压油缸，与阀芯的导杆端部刚性连接，用于驱动阀芯作直线移动；以及回复弹簧，向阀芯的头部施加偏压力。液压油缸与阀芯的连接是刚性固定连接，液压油可压缩性小，这些保证了阀芯运动的准确性，可以实现阀芯运动与控制信号同步。另外，调节开度时，阀芯作直线运动，通过控制阀芯头部的轮廓形状，可使直线运动行程大小与所对应的开度大小成直线关系或近似直线关系，这些保证了控制系统设置的简单性及控制的迅速性。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机的气体燃料调节阀。
背景技术
气体燃料调节阀对气体燃料流量调节的稳定性是影响燃气轮机功率、性能及寿命的重要因素，气体燃料调节阀对气体燃料流量从零流量至所需流量的可调性是决定燃气轮机能否正常点火与正常运行的重要因素。
传统的用于气体燃料调节的阀门一般用于干净的气体燃料，工作调节时依靠阀芯的旋转运动实现阀门开度的控制，这样的气体燃料调节阀主要有两种：一种是气动调节阀，另一种是电动调节阀。
气动调节阀是通过压缩空气驱动执行器中的活塞运动而带动主阀阀芯作旋转运动，来实现主阀开度的控制。在调节时，使用的驱动力源压缩空气具有很大的可压缩性，不能很好地保证气动调节阀调节时的稳定性，而且响应时间较慢。
电动调节阀是通过供电电源驱动电动头带动阀芯也作旋转运动，而实现阀门开度的控制。在调节时，由于电动头与阀芯之间是通过蜗轮蜗杆进行传动，从而传动精度低，响应时间迟钝；此外电动调节阀的阀芯旋转运动的行程大小与所对应的阀门开度大小也是一种复杂曲线关系。
无论是气动调节阀，还是电动调节阀，阀门工作调节开度时都是依靠动力源驱动阀芯作旋转运动而实现阀门开度的调节。阀芯旋转运动的行程大小与所对应的阀门开度大小用图线表示时，是一种复杂曲线关系，这种关系对于控制系统比较难以实现。
传统的气体燃料阀门一般用于干净的气体燃料，而对于焦炉煤气和黄磷尾气等较脏的气体燃料来说，抗污染堵塞能力较差，污染后很难清洁，而且很容易卡住，引起密封能力大大下降，从而影响燃料调节精度。
发明内容
本发明目的在于提供一种在燃气轮机发电站中为适应气体燃料调节而使用的气体燃料调节阀。
为此，本发明提供一种气体燃料调节阀，其包括：阀体，用于形成容纳阀芯的腔体，腔体的前部形成出气阀口，侧部形成进气口；阀座，封闭腔体的后部；阀芯，具有可移动地支撑在阀座中的导杆和用于与阀体的出气阀口密封配合的头部；液压油缸，与阀芯的导杆端部刚性连接，用于驱动阀芯作直线移动；以及回复弹簧，向阀芯的头部施加偏压力，使阀芯在液压油缸不施加外力时能自动关闭。
优选地，上述阀座具有在阀体的腔体内延伸的导套，用于阀芯的导杆的导向及防止燃料气体对阀芯的干扰。
优选地，上述阀座具有在导套外延伸的保护套，回复弹簧设置在导套和保护套之间。
优选地，上述保护套的根部开设有若干导气孔。
优选地，上述阀座和阀体之间设有衬套，衬套的周围布置有多个密封圈。
优选地，上述阀芯的导杆和阀座之间设置有多组塑料密封垫组件。
优选地，上述阀芯的导杆和阀座之间设置有多重O形密封圈。
优选地，根据本发明气体燃料调节阀还包括连接至阀体的安装板、与进气阀口连通的进气管组件以及与出气口连通的出气管组件。
优选地，根据本发明气体燃料调节阀还包括用于形成可替换的出气阀口的阀口套筒，以适应不同热值的燃料气体的调节。
优选地，上述阀芯的头部具有的形状使得阀芯的移动行程与阀口的开度基本呈直线关系。
在根据本发明的优选实施例中，液压油缸与阀芯的连接是刚性固定连接；同时驱动阀芯运动的液压油与压缩空气比，可压缩性小。这些都保证了阀芯运动的准确性，可以实现阀芯运动与控制信号同步，而现有技术的连接都存在间隙，而且动力源是压缩空气，保证不了阀芯运动的准确性；调节开度时，阀芯作直线运动，而不是旋转运动，同时直线运动行程大小与所对应的开度大小可成直线关系或近似直线关系；这些保证了控制系统设置的简单性及控制的迅速性。
阀芯与阀体的密封采用多重密封组合密封保证了密封的可靠性，同时保证了调节阀的使用范围更加广泛，工作压力可从0-6.3Mpa；气体燃料调节阀不易堵塞，堵塞后易于拆卸清理；气体燃料调节阀适用气体燃料调节范围广。通过更换不同型号的阀芯和阀口套筒，可使气体燃料调节阀适用于不同热值大小的气体燃料调节。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明的其它的目的、特征和效果作进一步详细的说明。
附图说明
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：
图1示出了根据本发明优选实施例的气体燃料调节阀的结构示意图；以及
图2示出了根据本发明优选实施例的气体燃料调节阀的阀芯组件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1示出了根据本发明优选实施例的气体燃料调节阀的结构示意图；以及图2示出了根据本发明优选实施例的气体燃料调节阀的阀芯组件。
结合参照图1和图2，在本优选实施例中，本发明的气体燃料调节阀100包括：阀体103，用于形成容纳阀芯105的腔体103a，该腔体103a的前部形成出气阀口103b，侧部形成进气口103c；阀座117，封闭腔体103a的后部；阀芯105，具有可移动地支撑在阀座117中的导杆1053和用于与阀体103的出气阀口103b密封配合的头部1051；液压油缸127，与阀芯105的导杆的端部1055刚性连接，用于驱动阀芯105作直线运动；以及回复弹簧111，向阀芯105的头部1051施加偏压力。
活塞与阀芯的连接是刚性固定连接，同时驱动阀芯运动的液压油与压缩空气比，可压缩性小。这些都保证了阀芯运动的准确性，可以实现阀芯运动与控制信号同步，而现有技术的连接都存在间隙，而且动力源是压缩空气，保证不了阀芯运动的准确性。另外，阀芯和出气阀口不易堵塞，并且在堵塞后易于拆卸清理，通常无需将阀拆开。
另外，从阀体侧面进气，阀芯的头部与出气阀口相配合，当整个电力系统瘫痪之后，气体燃料阀在回复弹簧的作用下可以自动关闭出气阀口，以保证安全，这对于电厂来说是十分重要的。同时，在保证关闭出气阀口的情况下，回复弹簧提供的弹力可以比较小。
其中，阀座117具有在所述阀体的腔体内延伸的导套137，用于为所述阀芯105的导杆1053的移动提供导向及防止燃料气体的干扰。其中导套137的内壁上设有环槽137a，该环槽137a内可存储油脂，一方面减少了导套137和导杆1053之间的运动阻力，同时也增加了气密封的效果。当然，该环槽137a也可以是空槽，同样有气密封的作用。
上述导套137也为回复弹簧11的移动提供了导向。另外，环槽137的前部设有O型密封圈，提供第一重气密封。
阀座117具有在所述导套137外延伸的保护套113，其中，回复弹簧111设置在所述导套137和保护套113之间，当阀芯105在液压油缸127的驱使下回缩时，可缩回保护套113中，通过设置保护套113，可暂时避免因弹簧、导套137破裂等原因形成的碎片对燃气轮机的影响，这对于燃气轮机来说是十分重要的。
在保护套113的根部还开设有若干导气孔113a，以便保护套113内的燃气在阀芯105回缩时可以排出。
阀芯105的导杆1053与阀座117之间还设有塑料密封组件119，该塑料密封垫组件119，这些塑料密封垫优选由氟塑料制成，由弹簧座121、弹簧123提供压紧力，该弹簧123由端盖125紧固。该端盖125与导杆1053之间设有O型密封圈，该端盖125与阀座117之间设有O型密封圈129。
如此，通过环槽137a、塑料密封组件119和多重O型密封圈的密封，最大余度地防止了气体燃料的泄露。同时保证了调节阀的使用范围更加广泛，工作压力可从0-6.3Mpa。
优选地，阀体103和阀座之间设有衬套139，该衬套的周围布置有多个密封圈133、135，该衬套139的布置便于制造工艺的实现。
在本发明的优选实施例中，出气阀口103b由阀口套筒107形成，该阀口套筒107过盈压设在阀体中，无需其它连接件，该阀口套筒107是易磨损件，通过使用耐磨耐腐蚀的阀口套筒107，可显著增加阀体的寿命。
通过更换不同型号的阀芯和阀口套筒107，可使气体燃料调节阀适用于不同热值大小的气体燃料调节。
在本发明的气体燃料调节阀100中，阀体103上连接有安装板109，用于安装至其它设备或支架上。并且具有安装在阀体103的出气管组件101和进气管组件115，该出气管组件101与出气阀口103b相通，进气管组件115与进气口103c相通。
根据本发明结构的气体燃料调节阀，通过控制阀芯的头部的轮廓形状，可使得阀芯的移动行程与阀口的开度基本呈直线关系。例如，使阀芯头部1051的轮廓表面由锥形表面105a和锥形表面105b构成，通过选择锥形表面105a(如夹角b为20°)和锥形表面105b的锥度(如夹角a为32°)，可使阀芯移动的行程与阀口的开度近似呈直线关系，这些保证了控制系统设置的简单性及控制的迅速性。其中，阀口的开度由阀芯和出气阀口之间的间隙决定的。
本发明的气体燃料调节阀在焦炉煤气燃机发电站、天然气燃机发电站和黄磷尾气燃机发电站都进行了使用，运行良好。
通过以上描述可以看出，在根据本发明的优选实施例中，液压油缸与阀芯的连接是刚性固定连接；同时驱动阀芯运动的液压油与压缩空气比，可压缩性小。这些都保证了阀芯运动的准确性，可以实现阀芯运动与控制信号同步，而现有技术的连接都存在间隙，而且动力源源是压缩空气，保证不了阀芯运动的准确性。
调节开度时，阀芯作直线运动，而不是旋转运动，同时直线运动行程大小与所对应的开度大小可成直线关系或近似直线关系；这些保证了控制系统设置的简单性及控制的迅速性。
阀芯与阀体的密封采用多重密封组合密封保证了密封的可靠性，同时保证了调节阀的使用范围更加广泛，工作压力可从0-6.3Mpa；气体燃料调节阀不易堵塞，堵塞后易于拆卸清理；气体燃料调节阀适用气体燃料调节范围广。通过更换不同型号的阀芯和阀口套筒，可使气体燃料调节阀适用于不同热值大小的气体燃料调节。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种气体燃料调节阀，其特征在于，包括：
阀体，用于形成容纳阀芯的腔体，所述腔体的前部形成出气阀口，侧部形成进气口；
阀座，封闭所述腔体的后部；
阀芯，具有可移动地支撑在所述阀座中的导杆和用于与所述阀体的出气阀口密封配合的头部；
液压油缸，与所述阀芯的导杆端部刚性连接，用于驱动所述阀芯作直线移动；以及
回复弹簧，向所述阀芯的头部施加偏压力，
其中，所述阀座具有位于所述复位弹簧外周的保护套，所述保护套的根部开设有若干导气孔。
2.根据权利要求1所述的气体燃料调节阀，其特征在于，所述阀座具有在所述阀体的腔体内延伸的导套，用于所述阀芯的导杆的导向。
3.根据权利要求2所述的气体燃料调节阀，其特征在于，所述保护套在所述导套外延伸，所述回复弹簧设置在所述导套和保护套之间。
4.根据权利要求1所述的气体燃料调节阀，其特征在于，所述阀座和阀体之间设有衬套，所述衬套的周围布置有多个密封圈。
5.根据权利要求1所述的气体燃料调节阀，其特征在于，所述阀芯的导杆和阀座之间设置有多组塑料密封垫组件。
6.根据权利要求1所述的气体燃料调节阀，其特征在于，所述阀芯的导杆和阀座之间设置有多重O形密封圈。
7.根据权利要求1所述的气体燃料调节阀，其特征在于，还包括连接至所述阀体的安装板、与进气阀口连通的进气管组件以及与所述出气口连通的出气管组件。
8.根据权利要求1所述的气体燃料调节阀，其特征在于，还包括用于形成可替换的出气阀口的阀口套筒。
9.根据权利要求1所述的气体燃料调节阀，其特征在于，所述阀芯的头部具有的形状使得阀芯的移动行程与阀口的开度基本呈直线关系。
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