CN104047642B - 中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，包括隔板体，隔板体的一侧设有转动环，隔板体的一侧设有80个汽道，80个汽道分成4组，每组20个汽道，每两个汽道组成一个小单元，隔板体的另一侧相应设有两排共40个窗口，转动环上与隔板体相对应的位置也设有两排40个窗口，窗口的扇形角从第一组到最后一组逐渐减小，减少钢材使用约3万吨，减少前汽缸材料制造难度；前汽缸表面可设计为圆锥形，便于积木块设计，提高了3~5%的热效率，可提高汽轮机出力，多发电。

Description

中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板

技术领域

本发明涉及一种中间抽汽汽轮机旋转隔板，尤其涉及一种全周进汽的汽轮机旋转隔板。具体适用于高压中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，属于汽轮机技术领域。

背景技术

目前国内外用于中间抽汽压力为3.7~4.1MPa等级的调整抽汽结构，一般采用提板式阀碟控制进汽压力及流量，而非全周进汽。提板式阀碟的体积相对要大，用的材料多，控制过程复杂，加工难度大，且不利于汽轮机积木块系列设计，产生的热效率也低。

有部分进汽度旋转隔板则普遍用于0.8~1.68 MPa较低压力的抽汽式汽轮机上，其原因就是非全周进汽有部分进汽度的旋转隔板由于不能均衡受力，转动环的隔板体受推力大而不适合用于3.7~4.1 MPa抽汽汽轮机上，而提板式阀碟控制进汽压力和流量尽管热效率低，但因此较安全而普遍的使用，因此寻求在旋转隔板结构设计上解决推力、提升力过大，使转动换隔板体均匀受力且满足热效率提高的较前二者中间抽汽方式是本发明的基本要素，使之旋转隔板设计达到一个新的技术高度。

发明内容

本发明要解决的问题是为了克服现有提板式阀碟控制中间抽汽技术的体积大、效率低及有部分进汽度的非全国进汽旋转隔板受力不均匀，推力大的缺陷，提供一种在采用全钢体且全周均匀布置窗口及静片结构，使3.7~4.1MPa中间调整抽汽机构在吸的部分进汽旋转隔板的优点基础上，比提板式阀碟控制中间抽汽，便于积木块设计，达到降低生产制造成本，提高热效率的中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术解决方案：

一种中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，包括隔板体，隔板体的一侧设有转动环，隔板体的一侧设有80个汽道，80个汽道分成4组，每组20个汽道，每两个汽道组成一个小单元，隔板体的另一侧相应设有两排共40个窗口，转动环上与隔板体相对应的位置也设有两排40个窗口，窗口的扇形角从第一组到最后一组逐渐减小。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

窗口面积等于3倍汽道面积。

进一步优化：第一组窗口的扇形角为9.5度，其它各组扇形角根据流量大小逐步相应减小，最后一组扇形角为5度。

进一步优化：隔板体与转动环之间由全关到第四组窗口全开总转角为9.5度，隔板体与转动环之间开启的重叠度为70%。

进一步优化：隔板体的外侧与隔板体的上半部分和下半部分相对应的位置设有上下两半平衡块，上下两半平衡块连接成一个完整的平衡环。

进一步优化：旋转隔板汽封漏气通过以下公式计算：

旋转隔板汽封漏气通过以下公式计算：

D_g-隔板汽封直径；g-汽封基数；δg汽封间隙；fg-汽封漏气面积（cm²）；P₀、V₀-抽汽的蒸汽参数；P₂-调节组压力。

进一步优化：通过喷咀的理论流量通过以下公式计算：

通过环与抽汽量相联的喷咀流量计算通过喷咀的理论流量；

G_T=7.33×10_­ ^-2×F_p×ß×P₂/

式中：F_P为喷咀面积； ß为封台的系数。

通过喷咀的实际流量：

G_P=G_T×Φ_δ；

式中：Φ_δ为旋转隔板流量系数；

进一步优化：旋转隔板压力通过以下公式计算：

G=7.33×10_­ ^-2×F_P×M×P₂/

式中：M为流量系数。

本发明完全适用于3.7~4.1MPa中间抽汽，该机中间抽汽原设计为提板式8个蝶阀控制，采用体积庞大的中间蒸汽室，并在高压汽缸凸起一块安装提板控制系统，中间油动机体积庞大，本发明采用上述方案，具有以下优点：

1）减少钢材使用约3万吨；

2）减少前汽缸材料制造难度；

3）前汽缸表面可设计为圆锥形，便于积木块设计；

4）提高了3~5%的热效率，可提高汽轮机出力，多发电。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明实施例中中间抽汽旋转隔板的结构示意图；

附图2为附图1的侧视图；

附图3 附图2中沿G-G展开的示意图；

附图4为本发明实施例中窗口开启曲线的示意图；

附图5为本发明实施例中旋转隔板汽封漏汽曲线示意图；

附图6为本发明实施例中单位面积平衡环间隙漏汽曲线图；

附图7为本发明实施例中旋转隔板流量系数曲线示意图；

附图8为本发明实施例中旋转隔板进汽喷咀窗口示意图；

附图9为本发明实施例中转动环自身的提升力示意图；

附图10为本发明实施例中油动机杆上的提升力示意图；

附图11为本发明实施例中计算油动机杆上的提升力简化计算示意图。

图中：1-隔板体；2-转动环；3-平衡环；4-径向汽封；5-汽封片；6-汽道。

具体实施方式

实施例，如图1、图2、图3所示，一种中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，包括隔板体1，隔板体1的一侧设有转动环2，隔板体1的一侧设有80个汽道，80个汽道分成4组，每组20个汽道，每两个汽道组成一个小单元，隔板体1的另一侧相应设计有两排共40个窗口，窗口面积Fg等于约3倍汽道面积。

转动环2上与隔板体1相对应的位置也设有两排40个窗口，窗口的扇形角在热力计算中根据抽汽量确定,一般第一组扇形角为9.5度，其它各组扇形角根据流量大小逐步相应减小，最后一组扇形角为5度。

附图2中：Ⅰ为第一组，Ⅱ为第二组，Ⅲ为第三组，Ⅳ为第四组（最后一组）。

隔板体1与转动环2之间由全关到第四组窗口全开总转角为9.5度，隔板体1与转动环2之间开启的重叠度为70%左右。

为了减少旋转隔板油动机的提升力，隔板体的外侧与隔板体的上半部分和下半部分相对应的位置设有上下两半平衡块，上下两半平衡块连接成一个完整的平衡环。

抽汽室通过平衡环动、静之间（即平衡环与转动环间的间隙）的间隙漏入隔板窗口及汽道，提高与该窗口相联的喷咀前的压力（转动环后），使转动环前后压差减少。

如图4所示，当转动环转动时，每组喷咀窗口对应开启时的开度。

本发明的计算公式如下：

1、旋转隔板汽封漏气计算与常规隔板漏气计算相同。

如图5所示，已知：几何尺寸，隔板汽封直径为D_g，汽封基数g，汽封间隙δg，汽封漏气面积fg（cm²），抽汽的蒸汽参数P₀、V₀，调节组压力P₂。

旋转隔板汽封漏气通过以下公式计算：

2、如图6所示，抽汽室相联的窗口流量计算；

当转动环开启度δ=0时，只需计算平衡环动、静之间间隙漏汽量进入旋转隔板。

当0＜δ＜1时，进入旋转隔板的流量有两部分；

一部分为间隙漏气量G_B1，另一部分为从窗口直接进隔板体的流量G_B2；当δ=1时，喷咀前压力P₁已足够平衡G_B1=0，只有流量G_B2。此时进入与抽汽室相联隔板窗口的间隙漏汽量G_B1=ΣG_B1i=fiG_δ1 t/h。

i为各组与窗口与抽汽室相联。

3、通过与抽汽室相联的旋转隔板窗口流量计算；

；式中F为已开启的转动环孔口面积cm²，

ß封台门系数根据P₁/P₀查曲线P₀、V₀抽汽室压力、比容。

4、如图7所示，通过环与抽汽量相联的喷咀流量计算通过喷咀的理论流量；

G_T=7.33×10_­ ^-2×F_p×ß×P₂/

式中：F_P为喷咀面积（cm²）； ß为封台的系数。

通过喷咀的实际流量：

G_P=G_T×Φ_δ；

式中：Φ_δ为旋转隔板流量系数（见曲线图）。

4.5、旋转隔板流量与压力计算；

式中：M为流量系数。

5、如图8所示，旋转隔板转动环推力及提升力计算；

5.1、转动环正向力计算受抽汽室压力作用的转动环面积；

F_C=F_总－F₁-F_平－F_δ；

F_总-转动环总面积；F₁-板体窗口总面积；F_平-平衡室的面积；F_δ-间隙面积。

总正向力：

5.2、作用于旋转环上的反向力计算；

受反向力P₀作用的面积；

F_f=F_总－F₁－F_ß－F_j；

式中：F_总-转动环总面积；F_ß-未开启的隔板孔口面积和；F₁-环上孔口总面积；F_j-隔板凸肩总面积。

总反力向；

P_f=P₀×F_f kg。

5.3、转动环上的总推力；

正反两推力的代数和即为作用于转动环上的总推力；

5.4、转动环自身的提升力计算；

①计算总摩擦力矩；

先计算凸肩处的力ΣΦ_i；

P_i=PΦ_i/ΣΦ_i；

式中P为正反两推力的代数和；

摩擦系数M取0.4~0.5；P₁、P₂、P₃、P₄为各凸肩上受力。

总摩擦力矩M=0.5×ΣP_iΦ_i/2；

转动环自身的提升力：

由附图9研究下列尺寸：

R：转动环半径；

r：转动环内圆半径；

Φ、ß角度；

G：转动环重量；

M：总摩擦力矩；

N：正压力；

T：由N引起的摩擦力 T=M·N；

Q：提升转动环自身所需要的力；

可解出提升力Q₀。

5.5、计算油动机杆上的提升力；

假设杠杆传动效率η₀为0.75（附图11的杠杆）；

油动机提升力Q₀；

Q₀=Q_A/B_η；

油动机提升倍率K=Q_max/Q；

Q_max为油动机最大提升力.

如图10 所示，计算油动机杆上的提升力示意图（直到连杆与转动环连接处的力）

如图11所示，计算油动机杆上的提升力简化计算示意图（连杆到油动机的杠杆处）.

其结构适用于双抽型、单抽型、抽背型。也可调整抽汽的各类汽轮机在发电的同时向工业用汽的热用户提供适用的蒸汽热能。

实例计算：

通过对CB25-8.98/3.82/0.98型高压抽汽背压式汽轮机实例计算（见计算数据）。

Claims (5)

1.一种中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，包括隔板体，其特征在于：隔板体的一侧设有转动环，隔板体的一侧设有80个汽道，80个汽道分成4组，每组20个汽道，每两个汽道组成一个小单元，隔板体的另一侧相应设有两排共40个窗口，转动环上与隔板体相对应的位置也设有两排40个窗口，窗口的扇形角从第一组到最后一组逐渐减小；

旋转隔板汽封漏汽量通过以下公式计算：

D_g-隔板汽封直径；g-汽封基数；δ_g-汽封间隙；f_g-汽封漏气面积；P₀、V₀-抽汽的蒸汽参数；P₂-调节组压力。

2.根据权利要求1所述的中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，其特征在于：窗口面积等于3倍汽道面积。

3.根据权利要求1或2所述的中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，其特征在于：第一组窗口的扇形角为9.5度，其它各组扇形角根据流量大小逐步相应减小，最后一组扇形角为5度。

4.根据权利要求3所述的中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，其特征在于：转动环由窗口全关到窗口全开总转角为9.5度，隔板体与转动环之间开启的重叠度为70%。

5.根据权利要求4所述的中间抽汽全周进汽的汽轮机旋转隔板，其特征在于：隔板体的外侧与隔板体的上半部分和下半部分相对应的位置设有上下两半平衡块，上下两半平衡块连接成一个完整的平衡环。