CN104613222B - 一种汽轮机调节阀平衡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机调节阀平衡机构，它包括阀杆、阀套、止回阻尼阀，阀杆穿过阀套，阀杆上设有动压平衡区；动压平衡区的两端分别设置有多级水密封槽；阀套在位于与阀杆配合区域的中间设有高压除氧水进口；高压除氧水进口内设置有止回阻尼阀，阀套上方设有除氧水跟冷凝水混合物出口；本发明能在保证阀杆在任何工况下都可以平衡由不稳地气流激振力引起的振动，增强阀杆对中性能，消除阀杆偏磨，减小泄漏，为阀杆摩擦提供润滑，减小阀杆进一步磨损。

Description

一种汽轮机调节阀平衡机构
技术领域
本发明涉及汽轮机，具体涉及一种汽轮机调节阀平衡机构。
背景技术
调节阀是汽轮机重要配汽执行原件，通过调节阀杆升降来调节不同进气量。调节阀长期在高温高压蒸汽环境中运行，要求阀门具有良好密封性、稳定性，以防阀门高品质蒸汽泄漏，造成效率损失，甚至发生安全事故。
实际运行中，气流激振对阀杆、阀碟作用，时常导致阀碟振动而最终导致阀碟与阀座使用寿命下降，阀杆自身振动和阀碟抖动传递给阀杆造成阀杆及阀套之间平衡打破，造成磨损严重，导致蒸汽量泄漏严重，严重时导致油动机产生磨损故障，影响汽轮机正常运行。
调节阀阀杆磨损和泄漏严重影响了汽轮机整体系统性能，进一步增加用户的维护成本。如何保证汽轮机的稳定性运行，减小阀杆磨损具有现实意义。
发明内容
本发明在于提供一种汽轮机调节阀平衡机构。阀盖上安装有止回阻尼阀，止回阻尼阀作为高压除氧水进口，阀杆在阀套内作持续往复运动，阀杆上开设轴向对称动压平衡槽、密封储液槽及多级水封槽，平衡槽与密封储液槽相通。高压除氧水通过阀套内壁引流槽建立起阀杆周围流体静压力；同时随着阀杆往复运动，根据流体动压弹流理论，在平衡槽内部建立动压效应，在阀杆与阀套之间形成完全液膜润滑。随阀杆往复运动，阀杆与阀套直接的液体压力处于动压不稳定波动状态，为保证其压力为高压而不至于瞬间回流至高压除氧水进口而失压和瞬间高压冲击阀芯作用，高压除氧水进口阀采用止回阻尼阀。至此，任何时刻都可以平衡阀杆由不稳地气流激振力引起的振动，增强阀杆对中性能，消除阀杆偏磨。同时开设的多级水封槽的密封作用不仅保证阀杆、阀套压力腔压力，保证初步静压不失压；同时，减小蒸汽泄漏。为保证除氧水不进入调节阀内腔污染蒸汽，除氧水压力根据蒸汽参数计算设定。
本发明采用的技术方案是：
一种汽轮机调节阀平衡机构，它包括阀杆、阀套、止回阻尼阀，阀杆穿过阀套，阀杆上设有动压平衡区；动压平衡区的两端分别设置有多级水密封槽；阀套在位于与阀杆配合区域的中间设有高压除氧水进口；高压除氧水进口内设置有止回阻尼阀，阀套上端设有除氧水跟冷凝水混合物出口；
所述的阀套采用剖分式结构，其外壁设有第一沟槽和第二沟槽，内壁设有第三沟槽和第四沟槽；四个沟槽结构完全相同，其中第一沟槽和第三沟槽在阀套上处于同一高度，第二沟槽和第四沟槽处于同一高度；多条条状引流槽沿阀套内壁周向均匀布置，每条引流槽的中点在第四沟槽的对称纵截面上；条状引流槽上开有多个除氧水进口，除氧水进口将第二沟槽和第四沟槽连通，第三沟槽上开有多个疏水出口，疏水出口将第一沟槽和第三沟槽连通。
所述的动压平衡区宽度B1占阀杆总长L的1/6～1/5，动压平衡区的区域表面设有阀杆密封储液槽，相邻的两个阀杆密封储液槽之间设有动压平衡槽，动压平衡槽沿周向均布，相邻两个阀杆密封储液槽之间的动压平衡槽沿轴向对称且交错设置；所述的动压平衡槽底部设有引流槽，动压平衡槽、引流槽与阀杆密封储液槽相通；所述的动压平衡槽与引流槽的形状相同，比例不同；动压平衡槽的高度H为2～3mm，与阀杆密封储液槽相通处的宽度B为0.5～1mm；引流槽的表面积占动压平衡槽表面积的1/4～1/3；动压平衡槽槽深h1与引流槽的槽深h2均为50～100µm；所述的阀杆密封储液槽的槽间距L1为3～5mm；槽深h3为100～150µm，槽宽B2为1～2mm。
所述的止回阻尼阀结构为在止回阀的阀芯上增开一阻尼孔。
所述的阻尼孔的直径为0.3mm。
本发明阀杆的有益效果：
1、表面加工动压平衡槽，阀杆在阀套内持续往复运动，阀杆上开设轴向对称动压平衡槽，平衡槽内有与密封储液槽相通。根据流体动压弹流理论，可以在平衡槽内部建立动压开启效应，在阀杆与阀套之间形成完全液膜润滑；在阀杆无往复运动时候，通过高压除氧水静压，保证阀杆周围压力平稳。保证阀杆在任何工况下都可以平衡由不稳地气流激振力引起的振动，增强阀杆对中性能，消除阀杆偏磨，减小泄漏。
2、开设多级水封槽内部储有除氧水，可以达到多级水封作用，建立流阻效应，不仅可以保证阀杆与阀套之间压力腔压力稳定，对蒸汽泄漏也具有密封作用。同时，为阀杆摩擦提供润滑，减小阀杆进一步磨损。
3、采用止回阻尼阀结构可以保证阀杆与阀套之间液体处于动压不稳定波动状态时，消除高压除氧水瞬间回流和减小高压回流除氧水对阀芯冲击。
附图说明
图1 为本发明调节阀平衡机构结构示意图；
图2 为调节阀阀杆结构示意图；
图3 为本发明调节阀平衡机构放大结构示意图；
图4 动压平衡槽图U型示意图；
图5 动压平衡槽三角形结构；
图6 动压平衡槽三角形结构的局部放大示意图；
图7 阀套结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1、图2、图3所示，一种汽轮机调节阀平衡机构，它包括阀杆1、阀套2、止回阻尼阀3，阀杆穿过阀套，阀杆上设有动压平衡区；动压平衡区的两端分别设置有多级水密封槽101、102；阀套在位于与阀杆配合区域的中间设有高压除氧水进口；高压除氧水进口内设置有止回阻尼阀，阀套上端方设有除氧水跟冷凝水混合物出口4；
如图7所示，所述的阀套的外壁设有第一沟槽204和第二沟槽205，内壁设有第三沟槽和第四沟槽202；四个沟槽结构完全相同，其中第一沟槽和第三沟槽在阀套上处于同一高度，第二沟槽和第四沟槽处于同一高度；多条条状引流槽201沿阀套内壁周向均匀布置，每条引流槽的中点在第四沟槽的对称纵截面上；条状引流槽上开有多个除氧水进口206，除氧水进口将第二沟槽和第四沟槽连通，第三沟槽上开有多个疏水出口203，疏水出口203将第一沟槽和第三沟槽连通。
如图3、图4、图5、图6所示，所述的动压平衡区宽度占阀杆总长的1/6～1/5，动压平衡区的区域表面设有阀杆密封储液槽104，相邻的两个阀杆密封储液槽之间设有动压平衡槽103，动压平衡槽沿周向均布，相邻两个阀杆密封储液槽之间的动压平衡槽沿轴向对称且交错设置；所述的动压平衡槽底部设有引流槽105，动压平衡槽、引流槽与阀杆密封储液槽相通； 所述的动压平衡槽与引流槽的形状相同，比例不同；动压平衡槽的高度H为2～3mm，与阀杆密封储液槽相通处的宽度B为0.5～1mm；引流槽的表面积占动压平衡槽表面积的1/4～1/3；动压平衡槽槽深h1与引流槽的槽深h2均为50～100µm；所述的阀杆密封储液槽的槽间距L1为3～5mm；槽深h3为100～150µm，槽宽B2为1～2mm。
所述的动压平衡槽为三角型槽或U型槽。
所述的止回阻尼阀结构为在止回阀的阀芯上增开一直径为0.3mm阻尼孔。
工作过程：
高压除氧水从阻尼止回阀3流进，充满阀套2第二沟槽205，除氧水经过阀套2上开设有的除氧水进口206充满第四沟槽202和阀套2内壁多个沿周向条状引流槽201。此时，高压除氧水充满阀杆上表面均匀对称的动压平衡槽103，动压平衡槽103与阀杆密封储液槽104相通。在平衡槽两端有沿轴向两端均布的多级水封槽101、102对动压平衡槽103所处阀杆区域起保压作用，其槽数根据密封压力确定。
随着阀杆运动，高压除氧水和蒸汽冷凝水混合物从阀套上端多级水封102泄露不可避免，为保证混合物能够及时排出，在阀套上端开设疏水总出口4，将槽204与疏水出口203相联通。
阀杆1在阀套2内往复滑动时候，动压平衡槽103建立动压开启效应，使阀杆与阀套之间不在是直接接触，而是其之间由水膜润滑，增强阀杆1自身在阀套对中性能，提高其稳定性，同时减小其磨损。在阀杆静止时候，阀套2上槽201上的静压力作用在阀杆对应表面的静压力为杆1提供初步顶起压力，保证阀杆周围受力均与、平衡，同时加强阀杆界面润滑作用。
泄漏蒸汽通过阀杆与阀套间隙首先泄漏到多级水密封槽101，多级水密封槽上多级水封不仅对动压平衡槽103段具有保压作用，同时，对阻止蒸汽泄漏到外界，减小蒸汽泄漏。水封尺寸根据蒸汽参数设定。

Claims (4)

1.一种汽轮机调节阀平衡机构，它包括阀杆、阀套、止回阻尼阀，其特征在于，阀杆穿过阀套，阀杆上设有动压平衡区；动压平衡区的两端分别设置有多级水密封槽；阀套在位于与阀杆配合区域的中间设有高压除氧水进口；高压除氧水进口内设置有止回阻尼阀；
所述的阀套采用剖分式结构，其外壁设有第一沟槽和第二沟槽，内壁设有第三沟槽和第四沟槽；四个沟槽结构完全相同，其中第一沟槽和第三沟槽在阀套上处于同一高度，第二沟槽和第四沟槽处于同一高度；多条条状引流槽沿阀套内壁周向均匀布置，每条引流槽的中点在第四沟槽的对称纵截面上；条状引流槽上开有多个除氧水进口，除氧水进口将第二沟槽和第四沟槽连通，第三沟槽上开有多个疏水出口，疏水出口将第一沟槽和第三沟槽连通。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机调节阀平衡机构，其特征在于：所述的动压平衡区宽度B1占阀杆总长L的1/6～1/5，动压平衡区的区域表面设有阀杆密封储液槽，相邻的两个阀杆密封储液槽之间设有动压平衡槽，动压平衡槽沿周向均布，相邻两个阀杆密封储液槽之间的动压平衡槽沿轴向对称且交错设置；所述的动压平衡槽底部设有引流槽，动压平衡槽、引流槽与阀杆密封储液槽相通；所述的动压平衡槽与引流槽的形状相同，比例不同；动压平衡槽的高度H为2～3mm，与阀杆密封储液槽相通处的宽度B为0.5～1mm；引流槽的表面积占动压平衡槽表面积的1/4～1/3；动压平衡槽槽深h1与引流槽的槽深h2均为50～100µm；所述的阀杆密封储液槽的槽间距L1为3～5mm；槽深h3为100～150µm，槽宽B2为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮机调节阀平衡机构，其特征在于：所述的止回阻尼阀结构为在止回阀的阀芯上增开一个阻尼孔。
4.根据权利要求3所述的一种汽轮机调节阀平衡机构，其特征在于：所述的阻尼孔的直径为0.3mm。
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