CN106703903A - 超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于汽轮机的尤其是适用于超临界和超超临界汽轮机的高压主汽调节联合阀，包括：阀壳，具有进汽孔口、排汽孔口、阀杆安装孔口和联络孔口；主汽阀机构，包括经所述阀杆安装孔口伸入阀壳内的主汽阀杆和安装在所述主汽阀杆上的主汽阀碟，所述主汽阀碟构造成能选择性地打开或截止所述排汽孔口；与所述主汽阀机构采用空心套装组合并同轴设置的调节阀机构，包括经所述阀杆安装孔口伸入阀壳内的调节阀杆和安装在所述调节阀杆上的调节阀碟，所述调节阀碟构造成能独立于所述主汽阀碟选择性地打开或截止所述排汽孔口且调节流经所述排汽孔口的流体流动参数；用于操纵所述主汽阀机构的主汽阀驱动机构；和用于操纵所述调节阀机构的调节阀驱动机构；所述阀壳采用无焊接自密封插接组合结构。

Description

超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀

技术领域

本发明涉及汽轮机领域，尤其是涉及超临界和超超临界汽轮机的高压主汽调节联合阀。此外，本发明还涉及一种汽轮机系统。

背景技术

汽轮机是火力发电站和核电站中的关键能源动力设备，高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀是电站汽轮机的重要通流设备，是重要的能量输入调节和控制设备。

来自锅炉或核反应堆的高温高压主蒸汽，在进入汽轮机膨胀作功之前，首先经过高压主汽阀，然后经过高压调节阀，按照设定的压力、温度和流量进入汽轮机，在汽轮机各级动、静叶轮构成的汽流通道内逐级膨胀做功，将巨大的热能转换为旋转机械能，再由发电机将机械能转换为巨大的电能输出。

高压主汽阀和高压调节阀位于高温高压主蒸汽流动路径的咽喉要道，承担着重要的功能和职责。一方面，高压主汽阀和高压调节阀在紧急事故状态下，均各自具有快速关闭功能，利用双重保险措施截断主蒸汽，确保汽轮机不发生超速事故，平稳、安全停机。另一方面，高压调节阀在工作状态时的开启程度经常处于变动之中，利用在不同的开启程度时产生的绝热节流阻力效应，不断调节高温高压主蒸汽的进汽参数，保证汽轮机按需要实现启动、升速、工况调节、稳定运转、降速或停机。由此可见，高压主汽阀和高压调节阀在长期连续高温高压运行工况下，必须随时处于灵活、完好、可控、可靠的最佳工作状态。

电站汽轮机按主蒸汽参数划分，通常分为高压、超高压、亚临界、超临界和超超临界，汽轮机的功率等级也依次增大。目前火力发电和核电机组均已达1000MW(即百万千瓦)等级。超超临界汽轮机的主蒸汽压力己达28MPa左右，温度已达600℃左右。超超临界汽轮机对结构、材料、制造工艺等技术环节，均提出了更高的标准和要求，诸多技术难点都有待努力一一克服。

高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀，是大型电站汽轮机特别是超临界和超超临界汽轮机的关键、重要的配套设备之一。现有的主汽和调节阀门配置的总体布局、阀门匹配、结构特征大致如下:

(1)独立阀。高压主汽阀与高压调节阀各自独立制造和装配，各阀在电厂安装现场利用管道相匹配联接，管道全部在电厂现场焊接。每个独立阀的功能单一，每台汽轮机配置多个由独立阀组成的阀组，通常是"一主一调"成一组，每台汽轮机配四组。每个独立阀各自配备一个阀门电调操纵机构，一对一的进行独立驱动及操控。

(2)联合阀。高压主汽阀与高压调节阀共用一个阀壳，各阀的内部腔体各自独立并通过孔道相连通，联合阀整体制造和装配不必到电厂现场再拼装焊接管道。各阀均各自配备一个阀门驱动机构，一对一地进行独立驱动及操控，从而例如分别开启或截断主汽阀腔排汽孔口和调节阀腔排汽孔口。共用阀壳但不共用腔体的联合阀，通常是"一主一调"或"一主二调"匹配，每台汽轮机配四个或两个联合阀。例如，CN2782938Y公开一种电站汽轮机高压主汽调节阀，由一个高压主汽阀和两个高压调节阀组合构成；高压主汽阀与高压调节阀共用一个阀壳，阀壳的腔室由各自独立的一个高压主汽阀腔室和两个高压调节阀腔室串接而成，各腔室由通道相连通，其中该高压主汽阀和两个高压调节阀在各自的腔室内与各自的阀座相配合以通断排汽或调节各自腔室的排汽参数。CN 103470317 A类似地公开了一种汽轮机联合阀门结构，包括一主汽阀、一主汽调节阀和一补汽阀，其中。主汽阀的主蒸汽出汽口与主汽调节阀的主调阀进汽口通过一主连接管连通。在这种汽轮机联合阀门结构中，从主蒸汽入口经主汽阀和主汽调节阀至主出汽口的蒸汽流动路径折转了两次90°。

上述己有技术中的两类阀门，从流体力学和气动热力学角度进行分析，均存在相同的欠缺与不足，即由独立阀或联合阀联接而成的汽轮机高压阀组合体系的主蒸汽总的综合压力损失较大。高温高压主蒸汽从进入高压主汽阀直至流出高压调节阀，流动路径长，流向折转多，沿程流动参数变化频繁剧烈，局部压力损失的累积效应明显，削弱了高温高压主蒸汽的作功能力，影响汽轮机发电效率。以已有技术中的联合阀为例，高温高压主蒸汽从进入到排出，汽流方向至少经历两到三次以上90°折转，流动状态和流动参数在主汽阀、调节阀和各折转部位，均会发生多次剧烈变化。尤其是，这样的流动路径的延长和折转造成了较大的压力损失和流量输送效率的下降。由于高压主汽调节阀的压力很高，即使是例如约1％的压力损失或0.1％的极小的流量输送效率下降也造成了蒸汽作功能力的大量损失，并进而造成汽轮机热效率的下降。

另外，上述己有技术中的两类阀门，各有特色也各有利弊。独立阀结构单一、功能单一，便于独立设计和灵活布局，制造工艺和装配工艺相对简单，最大的问题是，各独立阀要在电厂安装现场就位、拼装、配管、焊接，大管径大壁厚高合金耐热不锈钢管的焊接工作量比联合阀成倍增加。联合阀结构紧凑，两阀合一或三阀合一，电厂安装现场工作量大幅度减少，存在的问题是集成度高、阀壳厚重、阀体重大、制造工艺和装配工艺相对复杂。

而上述己有技术中的两类阀门，从机械制造工艺学角度进行分析，均存在一类相同的欠缺和不足，即由阀门制造企业负责完成的与阀壳装焊进、排汽连管相关的诸多热加工工艺环节，大大提升了阀门产品的工艺难度，也大大增加了阀门产品制造周期和综合成本。高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀的阀壳，通常采用锻造毛坯和铸造毛坯，毛坯材料的化学成分通常与汽轮机高压主蒸汽管道有差异，为了避免在电厂安装现场进行技术要求较高、质量标准较严、工艺难度较大的高合金耐热不锈钢异种钢接头的焊接，通常在制造厂内在阀壳上预先焊好一段进汽连管和排汽连管，进汽连管和排汽连管采用与汽轮机主蒸汽管道材料化学成分相同的锻造毛坯或管坯。异种钢接头的焊接是焊接工艺中的难点，而厚重阀壳管口与大管径大壁厚高合金耐热不锈钢异种钢焊接难度更大，这正是阀门制造企业的技术短板和工艺弱项。

上述已有技术中的两类阀门，从最重要的基础部件阀壳的毛坯制造工艺学角度进行分析，还存在着一类相同的欠缺和不足，即通常采用的阀壳铸造毛坯形式，存在诸多难以解决的工艺难点和质量隐患。已有技术中的独立阀和联合阀，皆因为其内部腔体形状和外部形状的原因，无法采用锻造毛坯，通常均被迫采用铸造毛坯，由于高合金耐热不锈钢的铸造工艺性很差，铸造毛坯往往只能铸造成实心状态，加之铸造毛坯的高温许用应力通常都小于锻造毛坯，阀壳壁厚必然增加，阀壳重量和外形尺寸也相应增加，在阀壳内腔体尺寸相同且材料成分类似的情况下，铸造毛坯的壁厚通常为锻造毛坯的1.2倍以上。由于高合金耐热不锈钢的铸造工艺性很差，铸造工艺流程漫长复杂，技术难度大，阀壳铸造毛坯的内在质量很不容易保证，一且在难以修复的重要部位，发生大面积铸造缺陷，则有可能导致阀壳铸件报废，造成大的经济损失和工期延误。另外，在无损检测不易操作或无法操作的复杂部位，容易留下内在质量缺陷并且难以发现和消除，对于长期在高温高压恶劣环境下运行的阀门产品，难免会存在安全性隐患。正在运行中的己有阀门产品中，己发生多起超高压、超临界大型电站阀门的铸造阀壳产生重大裂纹并引发停机事故。

因此，希望能够提供一种新型的高压主汽调节联合阀的配置，其能够提供稳定的流动参数、改善流量输送效率并进而提高机组的热效率，而且还能够易于制造成形，并具有较低廉的制造成本。

发明内容

对此，本发明目的在于提供一种能至少克服上述的一些现有技术缺点的高压主汽调节联合阀。

此外，本发明目的还在于能够提供一种汽轮机系统。

在本发明的一个方案中，提供一种汽轮机的高压主汽调节联合阀，包括：阀壳，具有进汽孔口、排汽孔口、阀杆安装孔口和联络孔口；主汽阀机构，包括经所述阀杆安装孔口伸入阀壳内的主汽阀杆和安装在所述主汽阀杆上的主汽阀碟，所述主汽阀碟构造成能选择性地打开或截止所述排汽孔口；与所述主汽阀机构同轴设置的调节阀机构，包括经所述阀杆安装孔口伸入阀壳内的调节阀杆和安装在所述调节阀杆上的调节阀碟，所述调节阀碟构造成能独立于所述主汽阀碟选择性地打开或截止所述排汽孔口且调节流经所述排汽孔口的流体流动参数；用于操纵所述主汽阀机构的主汽阀驱动机构；和用于操纵所述调节阀机构的调节阀驱动机构。

借助于本发明的同轴设置的阀机构，可以彼此独立地对同一排汽孔口进行流量控制的操作，例如开启、截断和/或调解。此时，汽流仅经一次折转，从而明显降低了汽流的压力损失。而且，阀壳也可以选择简单成熟的制造工艺，例如可以通过锻造毛坯制成，而省去诸多高难度的工艺环节，例如铸造阀壳和异种钢焊接，避免了相应的一系列问题。

根据本发明的一个优选实施例，所述主汽阀杆和所述主汽阀碟均构造成空心筒状，所述调节阀杆和所述调节阀碟同轴地设置于所述主汽阀杆和主汽阀碟内且可相对所述主汽阀杆和主汽阀碟轴向移动。这提供了一种结构紧凑的同轴安装的主汽阀和调节阀机构的配置。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀还可包括用于引导所述主汽阀碟沿轴向移动的阀碟导向套筒。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀还可包括设在所述排汽孔口处的阀座。优选地，所述阀座限定出与所述主汽阀碟接触的第一环形配合接触线和与所述调节阀碟接触的第二环形配合接触线。优选地，所述第二环形配合接触线位于所述第一环形配合接触线的下游。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀还可包括压紧安装在所述阀杆安装孔口上的阀盖。优选地，所述阀盖可用于支承所述主汽阀驱动机构和所述调节阀驱动机构中至少一个。

根据本发明的一个优选实施例，所述主汽阀驱动机构和所述调节阀驱动机构中的至少一个借助于杠杆结构操作连接相应的主汽阀杆和调节阀杆。例如，所述主汽阀驱动机构借助于杠杆结构操作连接相应的主汽阀杆，而所述调节阀驱动机构直接操作连接调节阀杆；或者反过来也可以。或者，所述主汽阀驱动机构和所述调节阀驱动机构均借助于杠杆结构分别操作连接相应的主汽阀杆和调节阀杆。

借助于这种并行的独立操作，可以实现主汽阀和调节阀的快速响应和精确控制。

根据本发明进一步优选的实施例，所述主汽阀驱动机构可包括与所述主汽阀杆操作连接的主汽驱动杆。优选地，所述调节阀驱动机构可包括借助于一传动杠杆与调节阀杆操作连接的调节驱动杆。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀还可包括支承所述主汽阀驱动机构且具有凹槽或通孔的支座、可滑动地设置于所述凹槽或开口内的传动滑架和可滑动地设置在所述传动滑架内或所述凹槽或开口内的传动滑块。优选地，所述传动滑架一端连接主汽驱动杆，另一端连接主汽阀杆。进一步优选地，所述传动滑块枢转连接所述传动杠杆并连接所述调节阀杆。

根据本发明的一个优选实施例，所述支座还支承调节阀驱动机构。

根据本发明的一个优选实施例，所述支座被阀盖支承。

根据本发明的一个优选实施例，所述主汽阀驱动机构和所述调节阀驱动机构均为电子计算机数字电液调节控制机构。

根据本发明的一个优选实施例，所述主汽阀驱动机构包括液压缸、用作主汽驱动杆或与主汽驱动杆操作连接的液压活塞杆和作用在所述液压活塞杆上以向主汽阀杆施加常闭预设压力的弹簧结构。根据本发明的一个优选实施例，所述调节阀驱动机构包括液压缸、用作调节驱动杆或与调节驱动杆操作连接的液压活塞杆和作用在所述液压活塞杆上以向调节阀杆施加常闭预设压力的弹簧结构。

根据本发明的一个优选实施例，所述主汽阀驱动机构和/或所述调节阀驱动机构的所述弹簧结构包括套叠的外侧第一弹簧和内侧第二弹簧以构成组合弹簧来共同产生常闭预设压力，其中所述第一弹簧具有比第二弹簧大的弹簧力。组合弹簧提供了可靠的偏压力，以便提供阀杆的平稳控制和阀门关闭的严密性。

根据本发明的一个优选实施例，所述进汽孔口与所述联络孔口相对设置，所述排汽孔口与所述阀杆安装孔口相对设置，且所述进汽孔口大致垂直于所述排汽孔口设置。

根据本发明的一个优选实施例，所述阀壳为无焊接的整体式锻造件或铸造件，这相比于现有技术的焊接式阀壳具有显著的优势。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀还可包括设置在所述进汽孔口、排汽孔口、阀杆安装孔口和联络孔口的至少一个中的接头组件。优选地，所述接头组件借助于螺栓预紧与阀壳密封相接。

根据本发明的一个优选实施例，所述接头组件包括伸入所述阀壳内的密封或连管插接件、位于阀壳和插接件之间的楔形密封环和用于对该密封件施加密封预紧力的螺栓预紧机构。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀还可设置在所述楔形密封环的密封区域外的漏汽通道。优选地，所述漏汽通道可构造成与漏汽收集装置连接。

优选地，在所述排汽孔口设置有所述接头组件，所述接头组件的插接件中固定或一体形成有阀座。优选地，所述阀座限定出与所述主汽阀碟接触的第一环形配合接触线和与所述调节阀碟接触的第二环形配合接触线。更优选地，所述阀座至少在所述第一环形配合接触线和所述第二环形配合接触线处堆焊硬质合金

根据本发明的一个优选实施例，阀壳和所述插接件可以基本为相同化学成分的材料制成的锻造件，例如除阀座外。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀还可包括设置在进汽孔口和/或联络孔口处的蒸汽滤网。优选地，该蒸汽滤网呈筒状，围绕主汽阀机构、更优选地围绕阀碟导向套筒设置。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀可以是超临界或超超临界汽轮机的高压主汽调节联合阀。但人们可以想到，根据本发明的高压主汽调节联合阀还可用于高压、超高压、亚临界汽轮机。

根据本发明的另一方案，提供一种汽轮机系统，包括：一个或多个汽轮机，具有高压缸和中低压缸；至少一个根据本发明的高压主汽调节联合阀，连通所述汽轮机的高压缸；和连通所述汽轮机的中低压缸的中压阀装置。

优选地，该汽轮机系统包括至少两个所述的高压主汽调节联合阀，其中所述至少两个高压主汽调节联合阀的进汽孔口并联连接至上游的汽轮机主蒸汽管道，所述至少两个高压主汽调节联合阀的排汽孔口并联连接至汽轮机的高压缸。

根据本发明的一个优选实施例，所述高压主汽调节联合阀的阀壳为由与汽轮机主蒸汽管道材料化学成分相同的材料制成的锻造件。

根据本发明的一个优选实施例，该中压阀装置也可以按照本发明的高压主汽调节联合阀那样构造。优选地，该中压阀装置可构造成中压主汽调节联合阀，包括：中压阀壳，具有中压进汽孔口、中压排汽孔口和中压阀杆安装孔口；中压主汽阀机构，包括经所述中压阀杆安装孔口伸入中压阀壳内的中压主汽阀杆和安装在所述中压主汽阀杆上的中压主汽阀碟，所述中压主汽阀碟构造成能选择性地打开或截止所述中压排汽孔口；与所述中压主汽阀机构同轴设置的中压调节阀机构，包括经所述中压阀杆安装孔口伸入中压阀壳内的中压调节阀杆和安装在所述中压调节阀杆上的中压调节阀碟，所述中压调节阀碟构造成能独立于所述中压主汽阀碟选择性地打开或截止所述中压排汽孔口且调节流经所述中压排汽孔口的流体流动参数；用于操纵所述中压主汽阀机构的中压主汽阀驱动机构；和用于操纵所述中压调节阀机构的中压调节阀驱动机构。可选地，该中压阀装置还可包括中压联络孔口。

根据本发明的一个方案，也涉及这样的中压阀装置。

根据本发明的另一方案，提供一种用于主汽调节阀的驱动装置，包括：主汽阀驱动机构，具有与主汽调节阀的主汽阀杆操作连接的主汽驱动杆；和调节阀驱动机构，具有与主汽调节阀的调节阀杆操作连接的调节驱动杆；其中，所述主汽驱动杆和所述调节驱动杆中的至少一个借助于杠杆操作连接相应的主汽阀杆和调节阀杆。优选地，该主汽调节阀为主汽调节联合阀、如高压主汽调节联合阀，如本发明所述的高压主汽调节联合阀。

根据本发明的另一方案，提供一种用于高压主汽调节联合阀的阀机构，包括：空心筒状的主汽阀杆；安装在所述主汽阀杆上的空心筒状的主汽阀碟；位于筒状的主汽阀杆内的调节阀杆；和安装在调节阀杆上且位于筒状的主汽阀碟内的调节阀碟；其中，所述调节阀杆和调节阀碟构造成能相对于主汽阀杆和主汽阀碟在其内轴向滑动。

优选地，该阀机构还可包括用于引导所述主汽阀碟沿主汽阀杆轴向移动的阀碟导向套筒。

根据本发明的又一方案，提供一种截止和调节组合阀，包括：阀壳，具有流体入口、流体出口和阀杆安装口；设在所述流体出口处的阀座；经所述阀杆安装口伸入阀壳内的截止阀机构，所述截止阀机构构造成能选择性地打开或截止所述流体出口；经所述阀杆安装口伸入阀壳内且与该截止阀机构同轴设置的调节阀机构，所述调节阀机构构造成能独立于所述截止阀碟调节流经所述流体出口的流体流动参数。

本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

现在将参照附图来举例描述本发明，其中：

图1以剖面图形式根据本发明的汽轮机高压主汽调节联合阀的一个实施例；

图2示出图1中的A区域的局部放大图；

图3示出图1中的B区域的局部放大图；

图4示出图1中的C区域的局部放大图；

图5示出图1中的D区域的局部放大图。

在本发明的说明书和附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或剖切以更好示出和解释本发明的公开内容。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在说明书中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看相应附图时所涉及的那些方向，这不应解释为对所附权利要求的技术方案的具体限制。

在本发明中的术语“约”或“大致”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。如果该范围不确定，则表示在±15％、更优选在±10％的范围内变动。

在本文中的术语“低压”、“中压”、“高压”、“超高压”、“亚临界”、“超临界”和“超超临界”中所指代的压力范围是后者高于前者，且它们具有本领域、尤其是汽轮机领域的惯常含义，而且能为本领域技术人员所理解和实施。相应地，“高压汽轮机”、“超高压汽轮机”、“亚临界汽轮机”、“超临界汽轮机”和“超超临界汽轮机”具有汽轮机领域的惯常含义，而且能为本领域技术人员所理解和实施。另外，“高压”和“中压”(或“中低压”)在本文中有时也指代汽轮机的不同部段，例如汽轮机高压缸及其相关的叶片、管或阀机构等、汽轮机中压(中低压)缸及其相关的叶片、管或阀机构等。尤其是，除非特殊指明，在本文中的“高压主汽阀”、“高压调节阀”、“高压主汽调节阀”、“高压主汽调节联合阀”即指代这种与汽轮机高压缸相关联的阀机构。

以下结合附图描述本发明的具体实施例。

高压主汽调节联合阀

现参考图1，示出了根据本发明的用于超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀1的一个实施例。虽然在所示的实施例的该高压主汽调节联合阀用于超临界和超超临界汽轮机，但可以想到根据本发明的高压主汽调节联合阀可用于其它类型的汽轮机中作为高压主汽调节阀使用，包括但不限于“高压汽轮机”、“超高压汽轮机”、“亚临界汽轮机”等。在另一实施例中，根据本发明的阀门也可以相应地用作其它的汽轮机阀门，例如用作汽轮机的中压主汽调节联合阀。在又一实施例中，根据本发明的阀门可以相应地用于需要提供截断和流量调节双功能的应用场合，例如作为截止和调节组合阀。

继续参考图1，该高压主汽调节联合阀1总体包括阀壳10、主汽阀机构20、与该主汽阀机构20同轴设置的调节阀机构30、用于操纵所述主汽阀机构20的主汽阀驱动机构40和用于操纵所述调节阀机构30的调节阀驱动机构50。借助于该主汽阀驱动机构40，主汽阀机构20能选择性地打开或截止所述排汽孔口120。借助于该调节阀驱动机构50，该调节阀机构30能独立于所述主汽阀机构20选择性地打开或截止所述排汽孔口120，而且该调节阀机构还能调节流经所述排汽孔口120的流体流动参数，例如调节蒸汽的流量G、压力P、温度T等参数，以满足汽轮机的运行要求。主汽阀机构20和调节阀机构30的进一步细节将在下文详述。

该阀壳10例如是铸造或锻造的整体件，如下文详述。该阀壳10可具有进汽孔口110、排汽孔口120和阀杆安装孔口130。在所示的实施例中，该阀壳10还可具有联络孔口140。但是可以想到不设联络孔口的阀壳，这也落入发明的范围内。作为举例，此时进汽孔口110可以通过拉紧的螺栓预紧装置安装无焊接的接头组件或者采用任何合适的其它连管手段。在所示的实施例中，该阀壳10限定出一个内腔Q，该内腔Q的上、下、左、右各限定出一个阶梯孔，以例如形成上述的进汽孔口110、排汽孔口120、阀杆安装孔口130和联络孔口140。在所示的实施例中，所述进汽孔口110与所述联络孔口140相对设置，所述排汽孔口120与所述阀杆安装孔口130相对设置。所述进汽孔口110可大致垂直于所述排汽孔口120设置。所示阀杆安装孔口130也可大致垂直于进汽孔口110和联络孔口140设置。

如图1所示，例如来自锅炉的高温高压主蒸汽，沿进汽方向101从左侧的进汽孔口110进入阀壳10的内腔Q，并在该联合阀1处于开启状态时，沿排汽方向102从排汽孔口120离开该联合阀1以进入下游装置，例如直接流入汽轮机的高压缸(未示出)。在所示的实施例中，蒸汽在该阀内仅需折转一次90°。

如图1所示，在所述进汽孔口110、排汽孔口120、阀杆安装孔口130和联络孔口140中均设置有借助于螺栓预紧而密封相接的接头组件，如下文详述。

如图1所示，在排汽孔口120处还可设置阀座14，以供主汽阀机构20和调节阀机构30落座。结合参考图1和图4，阀座14限定出与所述主汽阀碟220接触的第一环形配合接触线M₁和与所述调节阀碟320接触的第二环形配合接触线M₂。所述第二环形配合接触线M₂位于所述第一环形配合接触线M₁的下游。为了增强主汽调节联合阀的抗冲击、抗咬合、抗冲蚀和抗氧化能力并长期保持关闭的严密性，可以采用合适的手段加强配合接触线M₁、M₂位置或整个阀座。例如可以在该接触线M₁、M₂位置或整个阀座表面均堆焊硬质合金，优选司太立合金(钴铬钨硬质合金)。

如图1所示，该高压主汽调节联合阀1还可包括压紧安装在所述阀杆安装孔口130上的阀盖12。在所示的实施例中，该阀盖12支承所述主汽阀驱动机构40和所述调节阀驱动机构50。

阀机构

结合图1和图4描述根据本发明实施例的主汽阀机构20和调节阀机构30。该主汽阀机构20可包括经所述阀杆安装孔口130伸入阀壳10内的主汽阀杆210和安装在所述主汽阀杆210的末端上的主汽阀碟220。如图1所示，所述主汽阀杆210和所述主汽阀碟220均构造成空心筒状，并借助于主汽阀驱动机构40可沿轴向移动、在所示的实施例中例如沿轴心线90移动，以打开或截止排汽孔口120。该主汽阀杆210和主汽阀碟220可以通过筒状的连接件(未标示)相连接。

该调节阀机构30可包括经所述阀杆安装孔口130伸入阀壳10内的调节阀杆310和安装在所述调节阀杆310的末端上的调节阀碟320。所述调节阀杆310和所述调节阀碟320同轴地设置于所述主汽阀杆210和主汽阀碟220内，从而该调节阀杆310和该调节阀碟320可借助于调节阀驱动机构50相对所述主汽阀杆210和主汽阀碟220轴向移动、例如沿轴心线90移动，从而该调节阀机构30可以打开或截止该同一排汽孔口120。此外，该调节阀机构30还可以提供蒸汽调节功能。该调节阀杆310和调节阀碟320可以通过一个或多个连接件(未标示)彼此连接。如图1和图4所示，该调节阀碟320可以呈渐缩的锥状，但可以想到它也可以呈其它形状。

由于主汽阀机构20和调节阀机构30分别被主汽阀驱动机构40和调节阀驱动机构50驱动，从而该主汽阀机构20和调节阀机构30可以相对于彼此独立地轴向移动。因此，主汽阀碟220与调节阀碟320的开启与关闭运动，各自独立，互不影响，只要二者有之中有一个没有开启，主蒸汽即无法通过，只要二者之中有一个关闭，主蒸汽即被切断，当二者接受事故停机指令并同时快速关闭时，会为汽轮机提供双重保护，防止超速事故。另一方面，当主汽阀碟220处于打开位置时，调节阀碟320可以在主汽阀碟220的打开范围内调节，以在最大的调节位置(即主汽阀碟220的打开位置)和最小的调节位置(即调节阀碟的截止位置)之间是可调整的。例如，该调节阀碟320可以在上述的调节范围内作持续的微量运动，以保持某一或某些流动参数的平衡。

在所示的实施例中，还设有引导主汽阀机构20、尤其是主汽阀碟220沿轴向移动的阀碟导向套筒70。优选地，该阀碟导向套筒70可以具有朝排汽孔口120渐缩的尺寸。

作为补充或者替代，在主汽阀机构20和调节阀机构30之间也可以形成相应的引导结构。例如，在所示的实施例中，筒状的主汽阀杆210可以具有匹配于柱状的调节阀杆310的内径。作为补充或替代，在所示的实施例中，调节阀杆310上可以安装有匹配于主汽阀碟220和/或主汽阀碟220与主汽阀杆210的筒状连接件的导向件(未标示)。调节阀杆310和调节阀碟320之间的连接件(未标示)也可以作为在上述主汽阀碟220和/或主汽阀碟220与主汽阀杆210的筒状连接件中引导运动的导向机构。

此外，在阀碟导向套筒70的外侧还套设有蒸汽滤网80，从而经进汽孔口110和联络孔口140进入的蒸汽可以被过滤。因此，蒸汽滤网80例如能阻挡固体颗粒异物，保护汽轮机内的动、静叶片等通流部件，同时它也可以改善阀门内部流动状态。虽然在所示的实施例中呈现筒状的蒸汽滤网，但可以想到其它的蒸汽滤网构造，只要它设置在进汽孔口110和/或联络孔口140处来对进入的蒸汽进行过滤。

如图1和图4所示，该主汽阀机构20和调节阀机构30以及相应的可选部件共同构成了主汽阀调节阀套装组合结构。该套装组合结构将主汽阀和调节阀的结构和功能合二为一，利用双重空心套筒结构形式将静止部件、如阀碟导向套筒70和蒸汽滤网80，以及运动部件、如主汽阀杆210、主汽阀碟220、调节阀杆310和调节阀碟320，通过阀杆安装口130集中组合装配入阀壳10的内腔Q中，并且主汽阀碟220和调节阀碟320的启闭空间互不影响。本领域技术人员将明白，该套装组合结构具备己有技术中独立阀组合或联合阀组合结构的全部功能，并具有更小的阀门总的压力损失和更好的综合性能；而且还可以实现根据本发明的优选的简单阀壳构造。

尽管在所示的实施例中，主汽阀机构20和调节阀机构30均包括阀杆和阀碟，但也可以想到其它的构造形式，例如其它的阀机构，只要它们能够彼此独立地对同一流体排出口进行启闭和/或调节，这也将落入本发明的范围中。此外，虽然在所示的实施例中具有“一主一调”的套叠构造，但是其它数目的套叠构造也落入本发明的范围内。

阀驱动机构

参考图1来描述根据本发明实施例的阀驱动机构。在所示的实施例中，主汽阀驱动机构40通过直连连接主汽阀杆210，而调节阀驱动机构50借助杠杆结构操作连接调节阀杆310。这样的构造具有特别的好处。作为举例而非限制地，主汽阀直联传动结构传递路径短，驱动力传递速度快，传动零部件少且轻巧，运动惯性小，故障发生率低，可以保证主汽阀碟220的快关速度和关闭可靠性。调节阀杠杆传动结构利用杠杆对驱动力的放大效应和对位移量的缩尺效应，可以提高调节阀碟320的调节灵敏度和位移精确度。调节阀杠杆传动结构优选具有的传动比为约2:1-约2.5:1。

但在其它的实施例中，而可以想到另外的传动方式。例如，主汽阀驱动机构借助杠杆结构，而调节阀直连，或者它们都借助杠杆、或者都直连，这都将落入本发明的范围内。

继续参考图1，在所述阀盖12上设置有支座60，所述支座60用于支承主汽阀驱动机构40和调节阀驱动机构50两者。但是可以想到，支座只支承其中之一、两者都不支承、或者不设置支座。

如图1所示，被支承在支座60上的主汽阀驱动机构40为电子计算机数字电液调节控制机构(通常简称EDH机构)。在所示的优选实施例中，该主汽阀驱动机构40可包括液压缸410、用作主汽驱动杆的液压活塞杆430和作用在所述液压活塞杆430上以向主汽阀杆210施加常闭预设压力的弹簧结构420。该弹簧结构420包括套叠的外侧第一弹簧422和内侧第二弹簧424以构成组合弹簧来共同产生常闭预设压力。在所示的实施例中，所述第一弹簧422具有比第二弹簧424大的弹簧力。

如图1所示，该支座60具有与主汽阀驱动机构40和主汽阀杆210同轴设置的通孔，在该通孔内容纳有传动滑架440。该传动滑架440的上端连接主汽阀驱动机构40的液压活塞杆430，下端连接主汽阀机构20的主汽阀杆210，从而作为主汽驱动杆的液压活塞杆430和主汽阀杆210沿直线同轴连接。

如图1所示，调节阀驱动机构50同样为电子计算机数字电液调节控制机构。该调节阀驱动机构50被支承在支座60上，并与主汽阀驱动机构40平行设置。所示的实施例中，所述调节阀驱动机构50包括液压缸510、用作调节驱动杆的液压活塞杆530和作用在所述液压活塞杆530上以向调节阀杆310施加常闭预设压力的弹簧结构520。该弹簧结构520包括套叠的外侧第一弹簧522和内侧第二弹簧524以构成组合弹簧来共同产生常闭预设压力。在所示的实施例中，所述第一弹簧522具有比第二弹簧524大的弹簧力。

如图1所示，传动滑块540可滑动地设置于所述传动滑架440内。在所示的实施例中，调节阀驱动机构50的液压活塞杆530连接传动杠杆550的第一端552、杠杆的第二端554连接至支座上的固定位置，而杠杆在中间枢转点556处于传动滑块540枢转连接。该传动滑块540还可连接至调节阀杆310。

在本发明所示的实施例中，驱动机构均为电子计算机数字电液调节控制机构；但是可以想到其它的合适的驱动机构。另外，在本发明所示的实施例中，采用直连加杠杆的传动方式，但是可以想到其它的传动手段，例如齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等。

本领域的技术人员将明白，该主汽阀直联传动结构和调节阀杠杆传动结构，均具有各自独立的驱动功能，从而提供了对主汽阀机构20和调节阀机构30的独立操纵。

阀壳组件

如前所述，阀壳10具有呈阶梯孔形式的进汽孔口110、排汽孔口120、阀杆安装孔口130和联络孔口140。相应地，在所述进汽孔口110、排汽孔口120、阀杆安装孔口130和联络孔口140中设置有借助螺栓预紧密封相接的接头组件。

在下文将结合图2、图3、图4和图5描述阀壳无焊接自密封插接组合结构的具体实施方式。

如图2所示，是图l中的A区域的局部放大图，具体示出了位于阀壳10的内腔Q的左侧的一个阶梯孔，即进汽孔口110。该阶梯状的进汽孔口包括具有大直径Φa₁的大直径部112和具有小直径Φa₂的小直径部114。

该进汽孔口110的接头组件包括伸入所述阀壳10内的进汽连管插接件150、位于阀壳10和插接件150之间的楔形密封环152和用于对该密封件施加密封预紧力的螺栓预紧机构。该进汽连管插接件150从阀壳10右侧的联络孔口由右至左插入，插接装配在阀壳10左侧的阶梯孔(进汽孔口110)中。相应地，该插接件150包括匹配于所述大直径部112的第一整体部分1502、匹配于所述小直径部114的第二整体部分1504。

继续参考图2，该螺栓预紧机构为顶紧装置，包括连接所述插接件150的顶紧法兰154和与该顶紧法兰154螺纹连接的多个顶紧螺栓156。在所示的实施例中，该顶紧螺栓156是绕顶紧法兰154的圆周均布的。

在进汽连管插接件150与阀壳10的进汽孔口之间设置该楔形密封环152。该密封环152具有密封楔角α。优选地，该密封楔角为约25°-35°，更优选地为α为30°±1°。相应地，该插接件150包括在第一整体部分1502和第二整体部分1504之间的楔形斜面。

当均匀地拧紧顶紧螺栓156时，即可对密封环152施加自密封预紧力，预紧力使密封环152被强力挤压并向外扩张，密封环152与进汽连管插接件152和阀壳10的阶梯状进汽孔口110的大直径部112(阶梯孔大直径Φa₁)之间，形成严密接触的环形密封带。在高温高压工作环境下，巨大的主蒸汽压力作用在进汽连管插接件150上，产生比预紧力大许多倍的密封力，使得已经形成的环形密封带更加严密接触无泄漏，这种密封结构也称为自密封结构。进汽连管插接件150被密封环152产生的巨大的挤压力和扩张力牢固地装配联接在阀壳10上的阶梯状进汽孔口110。因此，根据本发明的螺纹预紧的无焊接自密封插接结构，既能提供与己有技术中和己有阀门产品制造工艺中的焊接结构同样的联接效果和功能，但又避免了与异种钢焊接相关的诸多工艺难点和制造缺陷。

另外，在该楔形密封环152的密封区域外设置有微量漏汽通道L₃。在所示的实施例中，该微量漏汽通道L₃设置在密封环152的左侧。如图所示，该漏汽通道L₃包括在插接件150的周向上形成的环形槽158和在阀壳10中形成的漏汽孔116。具体而言，该漏汽孔116在阶梯状进汽孔口110的小直径部114(小直径Φa₂)处形成。该漏汽通道L₃可构造成与漏汽收集装置连接。在一个具体实施例中，该漏汽通道L₃的微量漏汽可被引入微负压状态的轴封加热器。借助于该漏汽通道，即使自密封环形密封带发生微量泄漏时，漏汽也能被有效收集，确保对外界无泄漏。

如图3所示，是图1中的B区域的局部放大图，具体示出了位于阀壳10的内腔Q的左侧的一个阶梯孔，即联络孔口140。该阶梯孔具有阶梯孔大直径Φb₁和阶梯孔小直径Φb₂。该阶梯孔大直径Φb₁和阶梯孔小直径Φb₂的设置是为了方便接头组件的插入和装配。如图3所示，该联络孔口140还包括环形容槽142和位于端部上的另一阶梯结构144。此外，环形挡块187被容纳在该环形容槽142中。在所示的实施例中，所述环形挡块187由多块环形部段、例如4到6块拼合而成，以便于装配并被容纳在所述环形容槽142中。

该联络孔口140的接头组件包括伸入所述阀壳10内的联络连管插接件180、位于阀壳10和插接件180之间的楔形密封环182和用于对该密封件施加密封预紧力的螺栓预紧机构。该联络连管插接件180从联络孔口140外插入到阀壳10内。上述的阶梯孔大直径Φb₁和阶梯孔小直径Φb₂可以提供插入的限位或止挡的作用。该联络连管插接件180具有匹配于该联络孔口140、具体而言为联络孔口的直径Φb₁的第一整体部分1802和尺寸小于该第一整体部分1802的第二整体部分1804。

继续参考图3，该螺栓预紧机构为拉紧装置，包括安置在阀壳10上的拉紧压盖184和与所述插接件螺纹连接的多个拉紧螺栓186。在所示的实施例中，该拉紧螺栓186是绕拉紧压盖184的圆周均布的。在所示的实施例中，该拉紧压盖184安置在阶梯结构144上。

在联络连管插接件180与阀壳10的联络孔口之间设置该楔形密封环182。该密封环182具有密封楔角α。优选地，该密封楔角为约25°-35°，更优选地为α为30°±1°。相应地，该插接件180包括在第一整体部分1802中的楔形斜面。

当均匀地拧紧拉紧螺栓186时，即可对密封环182施加自密封预紧力，并形成环形密封带，其工作原理与技术特征与图2所述相似。

类似地，在该楔形密封环182的密封区域外设置有微量漏汽通道L₃。在所示的实施例中，该微量漏汽通道L₃设置在密封环182的右侧。如图3所示，该漏汽通道L₃包括在拉紧压盖184和在阀壳10中形成的漏汽孔146、188。具体而言，该漏汽孔188在联络孔口140的大直径Φb₁处形成。该漏汽通道L₃可类似于图2地构造成与漏汽收集装置连接。

如图4所示，是图1中的C区域的局部放大图，具体示出了位于阀壳10的内腔Q的下侧的一个阶梯孔，即排汽孔口120。该阶梯状的排汽孔口包括具有大直径Φc₁的大直径部122和具有小直径Φc₂的小直径部124。

该排汽孔口120的接头组件包括伸入所述阀壳10内的排汽连管插接件160、位于阀壳10和插接件160之间的楔形密封环162和用于对该密封件施加密封预紧力的螺栓预紧机构。该排汽连管插接件160从阀壳10顶侧的阀杆安装孔口由上至下地插入，插接装配在阀壳10下侧的阶梯孔(排汽孔口120)中。相应地，该插接件160包括匹配于所述大直径部122的第一整体部分1602、匹配于所述小直径部124的第二整体部分1604。

继续参考图4，该螺栓预紧机构为顶紧装置，包括连接所述插接件160的顶紧法兰164和与该顶紧法兰164螺纹连接的多个顶紧螺栓166。在所示的实施例中，该顶紧螺栓166是绕顶紧法兰164的圆周均布的。

在排汽连管插接件160与阀壳10的排汽孔口之间设置该楔形密封环162。该密封环162具有密封楔角α。优选地，该密封楔角为约25°-35°，更优选地为α为30°±1°。相应地，该插接件160包括在第一整体部分1602和第二整体部分1604之间的楔形斜面。

当均匀地拧紧顶紧螺栓166时，即可对密封环162施加自密封预紧力，并形成环形密封带，其工作原理与技术特征与图2所述相似。

类似地，在该楔形密封环162的密封区域外设置有微量漏汽通道L₃。在所示的实施例中，该微量漏汽通道L₃设置在密封环162的下侧。如图所示，该漏汽通道L₃包括在插接件160的周向上形成的环形槽168和在阀壳10中形成的漏汽孔126。具体而言，该漏汽孔126在阶梯状排汽孔口120的小直径部124(小直径Φc₂)处形成。该漏汽通道L₃可类似于图2地构造成与漏汽收集装置连接。

此外，在该排汽连管插接件150中形成阀座14。所述阀座14在所示的实施例中例如是固定至该排汽连管插接件150中。如图4最佳地示出且如前所述地，在该阀座的形成环形配合接触线M1和M2的部位堆焊有硬质合金，例如司太立合金(钴铬钨硬质合金)。虽然在排汽连管插接件150中设置阀座在简化制作工艺方面具有特别的好处，但是可以想到阀座设置在其它位置，这落入本发明的范围中。

如图5所示，是图1中的D区域的局部放大图，具体示出了位于阀壳10的内腔Q的上侧的一个阶梯孔，即阀杆安装孔口130。该阶梯孔具有阶梯孔大直径Φd₁和阶梯孔小直径Φd₂。该阶梯孔大直径Φd₁和阶梯孔小直径Φd₂的设置是为了方便接头组件的插入和装配。如图5所示，该阀杆安装孔口130还包括环形容槽132和位于端部上的另一阶梯结构134。此外，环形挡块177被容纳在该环形容槽132中。在所示的实施例中，所述环形挡块177由多块环形部段、例如4到6块拼合而成，以便于装配并被容纳在所述环形容槽132中。

该阀杆安装件的接头组件包括伸入所述阀壳10内的密封阀套插接件170、位于阀壳10和插接件170之间的楔形密封环172和用于对该密封件施加密封预紧力的螺栓预紧机构。该密封阀套插接件170从阀杆安装孔口130外插入到阀壳10内。上述的阶梯孔大直径Φd₁和阶梯孔小直径Φd₂可以提供插入的限位或止挡的作用。该密封阀套插接件170具有匹配于该阀杆安装孔口130、具体而言为阀杆安装孔口130的直径Φd₁的第一整体部分1702和尺寸小于该第一整体部分1702的第二整体部分1704。

继续参考图5，该螺栓预紧机构为拉紧装置，包括安置在阀壳10上的拉紧压盖174和与所述插接件螺纹连接的多个拉紧螺栓176。在所示的实施例中，该拉紧螺栓176是绕拉紧压盖174的圆周均布的。在所示的实施例中，该拉紧压盖174安置在阶梯结构134上。

在密封阀套插接件170与阀壳10的阀杆安装孔口之间设置该楔形密封环172。该密封环172具有密封楔角α。优选地，该密封楔角为约25°-35°，更优选地为α为30°±1°。相应地，该插接件170包括在第一整体部分和第二整体部分之间的楔形斜面。优选地，还可以在环形挡块177和楔形密封环172之间设置压紧环179。

当均匀地拧紧拉紧螺栓176时，即可对密封环172施加自密封预紧力，并形成环形密封带，其工作原理与技术特征与图2所述相似。

参考图1，在该楔形密封环172的密封区域外设置有一个或多个漏汽通道。例如，在所示的实施例中设置了两个漏汽通道，即第一和第二漏汽通道L₁和L₂。在所示的实施例中，该第一和第二漏汽通道L₁和L₂设置在密封环172的上侧。如图1所示，该漏汽通道L₁包括阀盖12中形成的漏汽孔136。具体而言，经漏汽通道L₁的漏汽流经阀盖12的内腔，并自漏汽孔136流出。该漏汽通道L₁、如漏汽孔136可构造成与漏汽收集装置连接。在一个优选的实施例中，经漏汽通道L₁的漏汽通往除氧器。漏汽通道L₂包括在阀盖12中形成的漏汽孔138。该漏汽孔138设置在阀盖12引导/围绕主汽阀杆210的部分，从而经阀杆泄漏的汽体可以自漏汽通道L₂流出。该漏汽通道L₂、如漏汽孔138可构造成与漏汽收集装置连接。在一个优选的实施例中，经漏汽通道L₂的漏汽通往微负压状态的轴封加热器。

如图1和图5所示，该密封阀套插接件170还构造成与阀碟导向套筒70相连，例如通过螺纹联接和/或销钉联接。

阀壳组件零部件制备和组装方法

下文继续描述根据本发明的阀壳10的制备和阀壳组件的组装方法。

在优选的实施例中，所述阀壳10为无焊接的整体式锻造件。此外，本发明还涉及阀壳10的锻造方法。在一个优选的实施例中，阀壳10和插接件150、160、170、180所选用的材料与汽轮机主蒸汽管道材料化学成份相同或相近。更优选地，所述阀壳10和插接件150、160、170、180均为与主蒸汽管道相同化学成分材料制成的锻造件。

如图l所示，阀壳10是一个四面均具有较大开孔的高温高压容器，长期在高温高压的环境下连续工作，阀壳10的内腔Q承受着巨大的内压，内腔Q的形状及尺寸，是由己有的常规技术中的气动热力学设计确定的，内腔Q的形状和尺寸确定之后，再利用己有的常规技术中的结构力学和材料学，进行阀壳10的外形尺寸设计、壁厚设计及安全性强度校核。如前所述，阀壳10所选用的材料与汽轮机主蒸汽管道材料化学成份相同或相近。超临界和超超临界汽轮机的阀壳10通常选用高合金耐热不锈钢材料。阀壳10的壁厚主要由主蒸汽压力、温度和材料的高温许用应力所决定，阀壳10材料的高温许用应力除与材料化学成份有关外，还与阀壳10的毛坯制备形式有关，同样化学成份的材料，锻造毛坯与铸造毛坯的高温许用应力有很大差异，通常锻造毛坯的高温许用应力是铸造毛坯的1.3-1.4倍，也就是阀壳10锻造毛坯的壁厚仅为铸造毛坯的70％左右。

由于根据本发明的阀壳10的外部形状简单，适宜于锻造成形，阀壳10的内腔Q和四个阶梯孔形状及尺寸，均适宜于机械加工成型，因此阀壳10首选采用锻造毛坯，并可获得相应的技术优势和成本优势。例如，本领域的技术人员将明白，阀壳10在形状及尺寸均适宜的情况下，采用锻造毛坯具有很大的优越性，壁厚较薄，外形尺寸较小，重量较轻，内在质量有保证，运行寿命及安全性均明显提高，采用锻造毛坯的阀壳10的综合性能及性能价格比，明显优于铸造毛坯，电厂用户也更乐于接受锻造毛坯的阀门产品。

尽管在优选的实施例中阀壳10优选地为锻造件，但可以想到阀壳10也可以为无焊接的整体式铸造件，这也将落入本发明的范围中。这样的无焊接的铸造件相比于现有技术的需焊接进、排汽连管的阀壳仍具有显著的优势。

下文进一步描述将接头组件以无焊接的方式组装至整体式的锻造或铸造阀壳的方法。

在一个实施例中，该组装方法包括以下步骤：

(Ⅰ)提供具有进汽孔口110、排汽孔口120、阀杆安装孔口130和联络孔口140的阀壳10，其中阀壳10的进汽孔口110和排汽孔口120均包括具有大直径部112、122和小直径部114、124的阶梯孔，阀壳10的阀杆安装孔口130和联络孔口140均设有环形挡块177、187和容纳所述环形挡块的环形容槽132、142；

(Ⅱ)将具有匹配于进汽孔口110大直径部112的第一整体部分1502和匹配于进汽孔口110的小直径部114的第二整体部分1504的进汽连管插接件150经所述联络孔口140插入所述进汽孔口110，以将进汽密封件即楔形密封环152夹持在所述进汽连管插接件150和进汽孔口110之间；

(Ⅲ)将进汽螺纹预紧机构安装至进汽连管插接件150以将该进汽连管插接件150和该楔形密封环152预紧安装至所述进汽孔口110；

(Ⅳ)在插入进汽连管插接件150之后，插入联络连管插接件180且将联络孔口140的环形挡块187放置于环形容槽142中，以将联络密封件即楔形密封环182夹持在所述联络连管插接件180和联络孔口140的环形挡块187之间；

(Ⅴ)将联络螺纹预紧机构安装至联络连管插接件以将该联络连管插接件180和该楔形密封环182预紧安装至所述联络孔口140；

(Ⅵ)将具有匹配于排汽孔口120大直径部122的第一整体部分1602和匹配于排汽孔口120的小直径部124的第二整体部分1604的排汽连管插接件160从所述阀杆安装孔口130插入所述排汽孔口120，以将排汽密封件即楔形密封环162夹持在所述排汽连管插接件160和排汽孔口120之间；

(Ⅶ)将排汽螺纹预紧机构安装至排汽连管插接件160以将该排汽连管插接件160和该楔形密封环162预紧安装至所述排汽孔口120；

(Ⅷ)在插入排汽连管插接件160之后，插入密封阀套插接件170且将阀杆安装孔口130的环形挡块177放置于环形容槽132中，以将阀套密封件即楔形密封环172夹持在所述密封阀套插接件170和阀杆安装孔口130的环形挡块177之间；

(Ⅸ)将阀套螺纹预紧机构安装至密封阀套插接件170以将该密封阀套插接件170和该楔形密封环172预紧安装至所述阀杆安装孔口130。

在该方法中，上述序号并不指代顺序，除有明确说明或根据技术要求可明确确定，否则在后序号的步骤可以在前序号之前执行。例如，步骤(IV)虽要在步骤(II)之后执行，但可以在步骤(III)之前执行。再例如，步骤(VI)-(IX)整体挪到步骤(II)-(V)之前执行。

在该实施例中，上述进汽连管插接件150、排汽连管插接件160、密封阀套插接件170、联络连管插接件180以及相应的螺栓预紧机构等部件连同阀壳10共同构成高压主汽调节联合阀1的阀壳无焊接自密封插接组合结构，也简称阀壳组件。该阀壳无焊接自密封插接组合结构，以及与该结构相关的其他附属零件，全部采用已有的常规技术中的冷加工和冷装配工艺路线，完全取消了已有的技术中和已有的阀门产品制造工艺中与高难度焊接有关联的一系列技术环节和工艺过程，主要包括取消了阀壳10与多处大管径大壁厚高合金耐热不锈钢管件的异种钢焊接的焊前工艺评定、焊前工艺准备、焊前预热、焊接全过程、焊后局部热处理、焊缝无损射线探伤、整体除应力热处理、内外表面喷砂处理和水压试验等工艺过程。本领域的技术人员将明白，采用阀壳无焊接自密封插接组合结构，完全避开了与焊接工艺过程相关的技术障碍和工艺难点，扬长避短，使阀门产品的制造和装配工艺流程大大简化，工艺难度大大降低，生产周期明显缩短，综合性能和性能价格比明显提高。

汽轮机系统

本发明还涉及一种汽轮机系统，包括：一个或多个汽轮机，具有高压缸和中低压缸；根据本发明的高压主汽调节联合阀1，连通所述汽轮机的高压缸；和连通所述汽轮机的中低压缸的中压阀装置。

优选地，该汽轮机系统有至少两个所述的高压主汽调节联合阀1，其中所述至少两个高压主汽调节联合阀1的进汽孔口110并联连接至上游的汽轮机主蒸汽管道，所述至少两个高压主汽调节联合阀1的排汽孔口120并联连接至汽轮机的高压缸。在一个优选的实施例中，这两个高压主汽调节联合阀1通过连管使其各自的联络孔口140相连通。

在一优选的实施例中，作为联络功能的补充和扩展，该联络孔口140还可以具有补充蒸汽的作用。优选地，例如该汽轮机系统可以在各联络孔口140之间的管道上，设置一个或多个流量较小的高压补汽调节阀，以用于向汽轮机的高压缸补充少量蒸汽。高压补汽调节阀在汽轮机组功率大于额定功率时参与调节，可以提高汽轮机组的综合效率。

在前述的优选实施例中，根据本发明的实施例的超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀1将阀壳无焊接自密封插接组合结构、主汽阀调节阀套装组合结构、主汽阀直联传动结构和调节阀杠杆传动结构等多种优选技术方案集合于一体，实现最佳匹配组合和参数配置。但在此明确指出，前述的几种主要结构的技术方案，不仅仅限于合并使用，还可以结合各类高压阀门的具体结构和参数需要单独使用或灵活组合使用，均落入本发明的保护范围内。

根据本发明的实施例的超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀1不仅仅限于图1所示的安放状态，即轴心线90既可处于如图1所示的竖直状态，也可处于水平状态或其它任意状态。相应地，排汽孔口120和排汽方向102也可以选择为朝下、朝水平方向或其它任意方向。也就是说，可以根据实际需要选择阀门的安放状态。

根据本发明的实施例的超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀1不仅仅限于电站汽轮机行业，还可以用于各类高温、高压、高速流动的流体，尤其是各类气体介质的输送、调节、控制及安全防护等用途的联合阀，具有广泛的应用领域，良好的适用性和良好的通用性。

已参考上述实施例具体示出并描述了本发明的示例性系统及方法，其仅为实施本系统及方法的最佳模式的示例。本领域的技术人员可以理解的是可以在实施本系统及/或方法时对这里描述的系统及方法的实施例做各种改变而不脱离界定在所附权利要求中的本发明的精神及范围。所附权利要求意在界定本系统及方法的范围，故落入这些权利要求中及与其等同的系统及方法可被涵盖。对本系统及方法的以上描述应被理解为包括这里描述的全部的新的及非显而易见的元素的结合，而本申请或后续申请中可存在涉及任何新的及非显而易见的元素的结合的权利要求。此外，上述实施例是示例性的，对于在本申请或后续申请中可以要求保护的全部可能组合中，没有一个单一特征或元素是必不可少的。

附图标记列表(按文中出现顺序排列):

顺序	标记	名称	顺序	标记	名称	顺序	标记	名称
									1	1	联合阀	36	530	液压活塞杆	71	188	漏汽孔
2	10	阀壳	37	520	弹簧结构	72	Φc1	阶梯孔大直径
									3	20	主汽阀机构	38	522	第一弹簧	73	122	大直径部
4	30	调节阀机构	39	524	第二弹簧	74	Φc2	阶梯孔小直径
									5	40	主汽阀驱动	40	550	传动杠杆	75	124	小直径部
6	50	调节阀驱动	41	552	第一端枢转点	76	160	插接件
									7	120	排汽孔口	42	554	第二端枢转点	77	162	楔形密封环
8	G	流量	43	556	中间枢转点	78	1602	第一整体部分
									9	P	压力	44	540	传动滑块	79	1604	第二整体部分
10	T	温度	45	Φa1	阶梯孔大直径	80	164	顶紧法兰
									11	110	进汽孔口	46	112	大直径部	81	166	顶紧螺栓
12	130	阀杆安装孔	47	Φa2	阶梯孔小直径	82	168	环形槽
									13	140	联络孔口	48	114	小直径部	83	126	漏汽孔
14	Q	内腔	49	150	插接件	84	Φd1	阶梯孔大直径
									15	101	进汽方向	50	152	楔形密封环	85	Φd2	阶梯孔小直径
16	102	排汽方向	51	1502	第一整体部分	86	132	环形容槽
									17	14	阀座	52	1504	第二整体部分	87	134	阶梯结构
18	220	主汽阀碟	53	154	顶紧法兰	88	177	环形挡块
									19	M1	配合接触线	54	156	顶紧螺栓	89	170	插接件
20	320	调节阀碟	55	α	密封楔角	90	172	楔形密封环
									21	M2	配合接触线	56	L3	微量漏汽通道	91	1702	第一整体部分
22	12	阀盖	57	158	环形槽	92	1704	第二整体部分
									23	210	主汽阀杆	58	116	漏汽孔	93	174	拉紧压盖
24	90	轴心线	59	Φb1	阶梯孔大直径	94	176	拉紧螺栓
									25	310	调节阀杆	60	Φb2	阶梯孔小直径	95	179	压紧环
26	70	阀碟导向套	61	142	环形容槽	96	L1	第一漏汽通道
									27	80	蒸汽滤网	62	144	阶梯结构	97	L2	第二漏汽通道
28	60	支座	63	187	环形挡块	98	136	漏汽孔
									29	410	液压缸	64	180	插接件	99	138	漏汽孔
30	430	液压活塞杆	65	182	楔形密封环	100	A	局部视图
									31	420	弹簧结构	66	1802	第一整体部分	101	B	局部视图
32	422	第一弹簧	67	1804	第二整体部分	102	C	局部视图
									33	424	第二弹簧	68	184	拉紧压盖	103	D	局部视图
34	440	传动滑架	69	186	拉紧螺栓
									35	510	液压缸	70	146	漏汽孔

Claims (22)

1.一种汽轮机高压主汽调节联合阀(1)，包括：

阀壳(10)，具有进汽孔口(110)、排汽孔口(120)、阀杆安装孔口(130)和联络孔口(140)；

主汽阀机构(20)，包括经所述阀杆安装孔口(130)伸入阀壳(10)内的主汽阀杆(210)和安装在所述主汽阀杆(210)上的主汽阀碟(220)，所述主汽阀碟(220)构造成能选择性地打开或截止所述排汽孔口(120)；

与所述主汽阀机构(20)同轴设置的调节阀机构(30)，包括经所述阀杆安装孔口(130)伸入阀壳(10)内的调节阀杆(310)和安装在所述调节阀杆(310)上的调节阀碟(320)，所述调节阀碟(320)构造成能独立于所述主汽阀碟(220)选择性地打开或截止所述排汽孔口(120)且调节流经所述排汽孔口(120)的流体流动参数；

用于操纵所述主汽阀机构(20)的主汽阀驱动机构(40)；和

用于操纵所述调节阀机构(30)的调节阀驱动机构(50)。

2.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀杆(210)和所述主汽阀碟(220)均构造成空心筒状，所述调节阀杆(310)和所述调节阀碟(320)同轴地设置于所述主汽阀杆(210)和主汽阀碟(220)内且可相对所述主汽阀杆(210)和主汽阀碟(220)轴向移动。

3.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括用于引导所述主汽阀碟(220)沿轴向移动的阀碟导向套筒(70)。

4.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括设在所述排汽孔口(120)处的阀座(14)；其中所述阀座(14)限定出与所述主汽阀碟(220)接触的第一环形配合接触线(M₁)和与所述调节阀碟(320)接触的第二环形配合接触线(M₂)，其中，所述第二环形配合接触线(M₂)位于所述第一环形配合接触线(M₁)的下游。

5.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括压紧安装在所述阀杆安装孔口(130)上的阀盖(12)，用于支承所述主汽阀驱动机构(40)和所述调节阀驱动机构(50)中至少一个。

6.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀驱动机构(40)和所述调节阀驱动机构(50)中的至少一个借助于杠杆结构操作连接相应的主汽阀杆(210)和调节阀杆(310)。

7.根据权利要求6所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀驱动机构(40)包括与所述主汽阀杆(210)操作连接的主汽驱动杆，所述调节阀驱动机构(50)包括借助于一传动杠杆(550)与调节阀杆(310)操作连接的调节驱动杆。

8.根据权利要求7所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括支承所述主汽阀驱动机构(40)且具有凹槽或通孔的支座(60)、可滑动地设置于所述凹槽或开口内的传动滑架(440)和可滑动地设置在所述传动滑架内或所述凹槽或开口内的传动滑块(540)；其中，所述传动滑架(440)一端连接主汽驱动杆，另一端连接主汽阀杆(210)；所述传动滑块(540)枢转连接所述传动杠杆(550)并连接所述调节阀杆(310)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀驱动机构(40)和所述调节阀驱动机构(50)均为电子计算机数字电液调节控制机构。

10.根据权利要求7或8所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中：

所述主汽阀驱动机构(40)包括液压缸(410)、用作主汽驱动杆或与主汽驱动杆操作连接的液压活塞杆(430)和作用在所述液压活塞杆(430)上以向主汽阀杆(210)施加常闭预设压力的弹簧结构(420)；以及/或者

所述调节阀驱动机构(50)包括液压缸(510)、用作调节驱动杆或与调节驱动杆操作连接的液压活塞杆(530)和作用在所述液压活塞杆(530)上以向调节阀杆(310)施加常闭预设压力的弹簧结构(520)。

11.根据权利要求10所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀驱动机构(40)和/或所述调节阀驱动机构(50)的所述弹簧结构(420、520)包括套叠的外侧第一弹簧(422、522)和内侧第二弹簧(424、524)以构成组合弹簧来共同产生常闭预设压力，其中所述第一弹簧(422、522)具有比第二弹簧(424、524)大的弹簧力。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述进汽孔口(110)与所述联络孔口(140)相对设置，所述排汽孔口(120)与所述阀杆安装孔口(130)相对设置，且所述进汽孔口(110)大致垂直于所述排汽孔口(120)设置。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，所述阀壳(10)为无焊接的整体式锻造件或铸造件。

14.根据权利要求1至8中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括设置在所述阀壳(10)上的进汽孔口(110)、排汽孔口(120)、阀杆安装孔口(130)和联络孔口(140)的至少一个中的接头组件，其中所述接头组件借助于螺栓预紧与阀壳(10)密封相接。

15.根据权利要求14所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述接头组件包括伸入所述阀壳(10)内的连管或阀套插接件(150、160、170、180)、位于阀壳(10)和各插接件(150、160、170、180)之间的楔形密封环(152、162、172、182)和用于对该密封件施加密封预紧力的螺栓预紧机构。

16.根据权利要求15所述的高压主汽调节联合阀(1)，还设有在所述楔形密封环的密封区域外的漏汽通道(L₁、L₂、L₃)。

17.根据权利要求15所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，在所述排汽孔口(120)设置有所述接头组件，所述接头组件的插接件(160)中固定或一体形成有阀座(14)，其中所述阀座(14)限定出与所述主汽阀碟(220)接触的第一环形配合接触线(M₁)和与所述调节阀碟(320)接触的第二环形配合接触线(M₂)，所述阀座(14)至少在所述第一环形配合接触线(M₁)和所述第二环形配合接触线(M₂)两处中的至少一处堆焊硬质合金。

18.根据权利要求15所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述阀壳(10)和所述连管或阀套插接件(150、160、170、180)均为与汽轮机主蒸汽管道基本相同的化学成分材料制成的锻造件或铸造件。

19.根据权利要求1至8中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括设置在进汽孔口(110)和/或联络孔口(140)处的蒸汽滤网(80)。

20.根据权利要求1至8中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，它优选地是超临界或超超临界汽轮机的高压主汽调节联合阀(1)。

21.一种汽轮机系统，包括：

一个或多个汽轮机，具有高压缸和中低压缸；

至少一个根据权利要求1至20中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，连通所述汽轮机的高压缸；和

连通所述汽轮机的中低压缸的中压阀装置。

22.根据权利要求21所述的汽轮机系统，包括至少两个所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中所述至少两个高压主汽调节联合阀(1)的进汽孔口(110)并联连接至上游的汽轮机主蒸汽管道，所述至少两个高压主汽调节联合阀(1)的排汽孔口(120)并联连接至汽轮机的高压缸。