CN104747796B - 一种汽轮机调节阀阀杆及阀套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机调节阀阀杆及阀套，阀杆在阀套配合区域段有A区域、B区域，B区域在A区域下端；所述的A区域为动压平衡区，所述的B区域为疏水区，其中A区域设置在阀杆靠出口端距离占阀杆总长的1/8～1/6处；所述的A区域与B区域之间的间距为10～20mm；A区域宽度占阀杆总长的1/6～1/5，B区域宽度占阀杆总长的1/6～1/5。阀套为剖分式结构，阀套与A区域配合区段内部均设有具有微凸或微凹超亲水表面织构的C区域；本发明能减小摩擦、增加耐磨性能，提高阀杆的稳定性，以达到多级密封作用，通过流阻效应，进一步减小蒸汽泄漏。

Description

一种汽轮机调节阀阀杆及阀套

技术领域

本发明涉及汽轮机配件，具体涉及一种汽轮机调节阀阀杆及阀套。

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，阀杆与阀套之间采用间隙配合，其泄漏难以避免。为了减小蒸汽泄漏，现在采用解决方案多采用弹性填料或者其他耐磨材料填料尽可能减小阀杆与阀套间隙，虽然起到一定的作用，但效果甚微，且长期以往造成阀杆磨损更加严重，漏气量增大、可靠性差。同时，不稳定气流对阀杆的激振力，使阀杆产生巨大的单向冲击载荷，造成阀杆偏磨损，造成泄漏量加重，严重时阀杆甚至断裂；调节阀工作时在阀碟小开度存在着剧烈的流阻、流速、压力变化，汽流激振使阀碟振动剧烈，传递给阀杆带动其振动。为提高耐磨性能，现阶段采用解决方案大多采用表面硬化方式，提高阀杆的耐磨性能，虽然起到一定的作用，但未能够解决阀杆与阀套运动中接触问题，效果有待提高。

调节阀阀杆磨损和泄漏直接严重影响了汽轮机稳定性、可靠性、安全性和经济性，进一步增加用户的维护成本。

发明内容

本发明针对现有技术的不足。提出了一种汽轮机调节阀阀杆及阀套。

本发明在于提供一种汽轮机调节阀阀杆。在阀杆B区域上开设均布微凸体或微凹体超疏水表面织构，不仅可以容纳磨损颗粒、增加耐磨性能，同时在气流压力作用下将蒸汽冷凝的水迅速疏到阀杆A区流体动压平衡区域,A区域处于阀套与阀杆之间配合区域，阀套内超亲水表面织构所处区域即C区域能够将冷凝水迅速均匀分布在A区域阀杆表面。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，平衡阀杆由不稳定气流激振力引起的振动，增强阀杆对中性能，消除阀杆偏磨。同时开设的多级阀杆密封储液槽不仅可以将从B区域疏出的冷凝水储存，为动压平衡槽提供润滑介质，同时可以达到多级密封作用，减小蒸汽泄漏。

本发明的另一个目的在于提供包含上述阀杆调节阀，以及包含上述调节阀的超亲水阀套。

本发明采用的技术方案是：

一种汽轮机调节阀阀杆，阀杆在阀套配合区域段有A区域、B区域，B区域在A区域下端；所述的A区域为动压平衡区，所述的B区域为疏水区，其中A区域设置在阀杆靠出口端距离L4占阀杆总长L的1/8～1/6处；所述的A区域与B区域之间的间距L1为10～20mm；A区域宽度B1占阀杆总长的1/6～1/5，B区域宽度B2占阀杆总长L的1/6～1/5。

所述的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B3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；动压平衡槽的槽深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L2为3～5mm；槽深h3为100～150μm，槽宽B4为1～2mm。

所述的疏水区B区域表面设有均与排列表面织构，所述的疏水区表面织构为微凸型或微凹型表面织构；所述疏水区表面织构织构间距L3＝15μm～55μm,织构高度h4＝3μm～10μm；所述的微凸型的形状为圆柱形凸起，微凹型为圆柱形凹槽。

所述的动压平衡槽为三角型槽或U型槽。

所述的阀套为剖分式结构，所述阀套内部均设有超亲水表面织构；所述超亲水表面织构为微凸型或微凹型表面织构；所述超亲水表面织构织构间距L3＝15μm～55μm,织构高度h4＝3μm～10μm；所述的微凸型的形状为圆柱形凸起，微凹型为圆柱形凹槽；所述的阀套与阀杆配合间隙为0.05～0.1mm；

所述的亲水表面织构在阀套内环形凹台表面，凹台深度h5比亲水织构高度或深度h4高10～20μm，其宽度与亲水表面织构区域宽度相等；所述环形凹台与所述亲水表面织构区域构成C区域，C区域所处位置对应A区域所处位置；

所述的亲水表面织构C区域的宽度为动压平衡区A区域的宽度B1与两倍阀杆行程之和。

所述的环形凹台的顶端与末端设有阀套沟槽。

本发明阀杆的有益效果：

1、在表面加工超疏水微表面织构不仅可以容纳磨损颗粒、储存润滑介质，减小摩擦、增加耐磨性能；同时在汽流压力作用下超疏水界面能够迅速将冷凝水疏到阀杆A区流体动压平衡区域。

2、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。基于流体动压弹流理论，可以在平衡槽内部建立动压开启效应，在阀杆1与阀套2之间实现完全液膜润滑，平衡阀杆由不稳定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。平衡槽、引流槽可以三角形或U型等各种形状。

3、开设多级阀杆密封储液槽不仅可以将从B区域疏出冷凝水储存，为动压平衡槽提供润滑介质，同时可以达到多级密封作用，通过流阻效应，进一步减小蒸汽泄漏。

本发明的汽轮机调节阀采用超亲水阀套，能够将超疏水表面疏出的冷凝水迅速均匀分布在动压平衡区域阀杆表面。

附图说明

图1为本发明阀杆的立体结构示意图；

图2为调节阀整体结构示意图；

图3为疏水B区域和亲水C区域表面织构示意图；

图4为动压平衡A区域三角型槽结构示意图；

图5为动压平衡A区域三角型槽结构的局部放大示意图；

图6为动压平衡A区域U型型槽结构示意图；

图7为阀套C区域的结构示意图；

图8为阀套C区域的局部放大示意图。

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所示，阀杆1在阀套2配合区域段有A区域、B区域，B区域在A区域下端；所述的A区域为动压平衡区，所述的B区域为疏水区，其中A区域设置在阀杆靠出口端距离L4占阀杆总长L的1/8～1/6处；所述的A区域与B区域之间的间距L1为10～20mm；A区域宽度B1占阀杆总长的1/6～1/5，B区域宽度B2占阀杆总长的1/6～1/5。

所述的动压平衡区的区域表面设有阀杆密封储液槽103，相邻的两个阀杆密封储液槽之间设有动压平衡槽101，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101底部设有引流槽102，动压平衡槽101、引流槽102与阀杆密封储液槽103相通；

所述的动压平衡槽101与引流槽102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B4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；阀杆密封储液槽的槽间距L2为3～5mm；槽深h3为100～150μm，槽宽B4为1～2mm；

如图4、图5、图6所示，所述的动压平衡槽101为三角型槽或U型槽；

如图3所示，所述的疏水区B区域表面设有均与排列表面织构104，所述的疏水区表面织构104为微凸型或微凹型表面织构；所述疏水区表面织构104织构间距L3＝15μm～55μm,织构高度h4＝3μm～10μm；所述的微凸型的形状为圆柱形凸起，微凹型为圆柱形凹槽；

如图7、图8所示，一种汽轮机调节阀阀套2，所述的汽轮机调节阀阀套2为剖分式结构，所述阀套2内部均设有超亲水表面织构201；所述超亲水表面织构201为微凸型或微凹型表面织构；所述超亲水表面织构201织构间距L3＝15μm～55μm,织构高度h4＝3μm～10μm；所述的微凸型的形状为圆柱形凸起，微凹型为圆柱形凹槽；所述的阀套2与阀杆1配合间隙为0.05～0.1mm；

所述的亲水表面织构在阀套内环形凹台表面，凹台深度h5比亲水织构高度或深度h4高10～20μm，其宽度与亲水表面织构区域宽度相等。所述环形凹台与所述亲水表面织构区域构成C区域，C区域所处位置对应A区域所处位置；

所述的亲水表面织构C区域的宽度为动压平衡区A区域的宽度B1与两倍阀杆行程之和。

所述的环形凹台的顶端与末端设有阀套沟槽202。

Claims (5)

1.一种汽轮机调节阀阀杆，其特征在于：阀杆在阀套配合区域段有A区域、B区域，B区域在A区域下端；所述的A区域为动压平衡区，所述的B区域为疏水区，其中A区域设置在距阀杆靠出口端L4处，占阀杆总长L的1/8～1/6；所述的A区域与B区域之间的间距L1为10～20mm；A区域宽度B1占阀杆总长的1/6～1/5，B区域宽度B2占阀杆总长L的1/6～1/5。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机调节阀阀杆，其特征在于：所述的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B3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；动压平衡槽的槽深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L2为3～5mm；槽深h3为100～150μm，槽宽B4为1～2mm。

3.根据权利要求1所述的一种汽轮机调节阀阀杆，其特征在于：所述的疏水区B区域表面设有均匀排列表面织构，所述的疏水区表面织构为微凸型或微凹型表面织构；所述疏水区表面织构织构间距L3＝15μm～55μm,织构高度h4＝3μm～10μm；所述的微凸型的形状为圆柱形凸起，微凹型为圆柱形凹槽。

4.根据权利要求2所述的一种汽轮机调节阀阀杆，其特征在于：所述的动压平衡槽为三角型槽或U型槽。

5.根据权利要求1所述的一种汽轮机调节阀阀杆所配合的阀套，其特征在于：所述的阀套为剖分式结构，所述阀套内部均设有超亲水表面织构；所述超亲水表面织构为微凸型或微凹型表面织构；所述超亲水表面织构织构间距L3＝15μm～55μm,织构高度h4＝3μm～10μm；所述的微凸型的形状为圆柱形凸起，微凹型为圆柱形凹槽；所述的阀套与阀杆配合间隙为0.05～0.1mm；

所述的超亲水表面织构在阀套内环形凹台表面，凹台深度h5比超亲水织构高度或深度h4高10～20μm，其宽度与超亲水表面织构区域宽度相等；所述环形凹台与所述超亲水表面织构区域构成C区域，C区域所处位置对应A区域所处位置；

所述的超亲水表面织构C区域的宽度为动压平衡区A区域的宽度B1与两倍阀杆行程之和；

所述的环形凹台的顶端与末端设有阀套沟槽。