CN107152318B - 疏水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种疏水装置，所述疏水装置用于将汽轮机在冷态启动时产生的内部积水导出，其包括：活塞，包括活塞头和套设有压缩弹簧的活塞杆，活塞头的顶端面具有向上延伸的突块；外套筒，外套筒内由两段直径不同的孔串连构成，两段孔相连处形成台阶；活塞位于外套筒中直径较大的孔内，在外套筒顶部的内壁上对应活塞头处具有导流用的至少一个引流槽；压缩弹簧的底端抵在台阶上，并且压缩弹簧自身的弹力将活塞杆抬离台阶，使水从外套筒底部流出，当汽轮机内部压力增大时压缩所述活塞向下运动并且在台阶处活塞杆将外套筒密封。本发明易于安装使用，能将汽轮机内的积水导出，且导出后将外套筒密封。

Description

疏水装置

技术领域

本发明涉及汽轮机冷态启动过程中内部积水疏出技术领域，特别是涉及一种疏水装置。

背景技术

在蒸汽动力设备机组冷态启动过程中，由于过热启动蒸汽在较冷内缸或扩散器内壁冷凝积聚，形成积水。积水对机组的快速启动和温升都造成不利影响，若不能及时疏走腔室内积水，将会使得积水区域金属形成低温区，产生热应力，对机组安全运行形成潜在威胁。故机组冷态启动时疏水问题始终是个备受关注的问题。传统做法是内缸疏水时在较低腔室处开疏水孔，接疏水管子穿过外缸，在外缸的疏水管远端接电子疏水阀以控制疏水管的启闭；扩散器疏水时较低腔室处开一个细长孔，接至阀壳外端经焊接疏水管疏走，并在远端接电子疏水阀以控制疏水管的启闭。如图1所示为扩散器疏水结构图，图中1为扩散器，2为内缸进汽接口，3积水区，4为疏水孔。

这种方法需要在扩散器开一个细长孔，制造、安装精度高，成本高，且容易造成扩散器开孔处应力集中，容易开裂，对机组安全运行造成很大的威胁；若是在内缸疏水则需要开孔，布置管路，并穿出外缸，管路较为复杂，降低了机组运行的可靠性。且电子疏水阀需要设置多余的管路辅助系统，初始成本及运行维护费用高，结构复杂等。

因此，需要一种无需外置电子疏水阀汽轮机用的疏水装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种疏水装置，用于解决现有技术中汽轮机内部疏水困难，且疏水设备不易维护使用的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种疏水装置，所述疏水装置置于汽轮机外壁开设的且与汽轮机内部相通的安装孔内，用于将汽轮机在冷态启动时产生的内部积水导出，所述疏水装置包括：活塞，包括活塞头和套设有压缩弹簧的活塞杆，活塞头的顶端面具有向上延伸的突块；外套筒，外套筒内由两段直径不同的孔串连构成，两段孔相连处形成台阶；所述活塞位于外套筒中直径较大的孔内，在所述外套筒顶部的内壁上对应活塞头处具有导流用的至少一个引流槽；压缩弹簧的底端抵在所述台阶上，并且压缩弹簧自身的弹力将活塞杆抬离所述台阶，使水从外套筒底部流出，当汽轮机内部压力增大时压缩所述活塞向下运动并且在所述台阶处活塞杆将外套筒密封。

优选的，所述活塞杆的底部还连设一根导向杆，所述导向杆穿设在所述外套筒中直径较小的孔内，且所述外套筒上直径较小的孔内壁上设有横向贯穿的排水孔。

优选的，所述台阶处的台阶面上具有限位所述压缩弹簧的凹槽。

优选的，所有所述引流槽的横截面面积之和小于所述导向杆与外套筒内壁之间的环形间隙截面积。

优选的，所述外套筒的外表面设有与所述安装孔内的内螺纹相匹配的外螺纹，所述疏水装置通过螺纹安装在所述安装孔内。

优选的，所述疏水装置焊接在所述安装孔内。

优选的，所述活塞头顶端设有四个排成环形的所述突块，每个突块成扇形，相邻两个突块间的缺口与所述引流槽相对。

优选的，所述外套筒的顶面内嵌有密封垫。

优选的，所述疏水装置安装在所述汽轮机的阀门扩散器与内缸连接处，或者安装在汽轮机的汽缸内部。

如上所述，本发明的疏水装置，具有以下有益效果：1)不需要远程控制电子疏水阀，精简了辅助及控制系统，降本增效；2)经过本疏水装置后，汽轮机组不同位置的疏水可以直接排入外缸或其它部件内进行汇集，不再需要多路疏水管道，使汽轮机组整体结构简约美观，同时简化系统，节约成本；3)对于阀门扩散器的积水引导，可以取消打造细长孔，消除了该部件在机组运行时可能出现应力集中而出现的安全隐患，提高了机组运行的可靠性；3)本疏水装置可使用螺纹等连接，安装和更换方便，且提高了机组安全性。

附图说明

图1显示为现有技术中的扩散器疏水结构示意图。

图2显示为本发明的疏水装置示意图。

图3显示为本发明的疏水装置俯视图。

图4显示为将本发明使用在扩散器内部疏水时的状态示意图。

图5显示为本发明的疏水装置疏水后闭合时的状态图。

元件标号说明

1 扩散器

2 内缸进汽接口

3 积水区

4 疏水孔

5 外套筒

51 引流槽

52 凹槽

53 排水孔

6 活塞

61 活塞头

62 活塞杆

63 导向杆

611 突块

7 压缩弹簧

8 密封垫

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图2所示，本发明提供一种疏水装置，本疏水装置置于汽轮机外壁开设的且与汽轮机内部相通的安装孔内，用于将汽轮机在冷态启动时产生的内部积水导出，所述疏水装置包括：活塞6，包括活塞头61和套设有压缩弹簧7并且比活塞头细的活塞杆62，活塞头61的顶端面具有向上延伸的突块611；外套筒5，外套筒5内由两段直径不同的孔串连构成，两段孔相连处形成台阶；所述活塞6位于外套筒5中直径较大的孔内，在外套筒顶部的内壁上对应活塞头61处具有导流用的至少一个引流槽51；压缩弹簧7的底端抵在所述台阶上，并且压缩弹簧7自身的弹力将活塞杆62抬离所述台阶，使水从外套筒底部流出，当汽轮机内部压力增大时压缩所述活塞6向下运动并且在所述台阶处活塞杆62将外套筒5密封。

本发明的疏水装置易于安装使用，能将汽轮机内的积水导出，且导出后将外套筒密封，防止蒸汽外泄，不需要电子疏水阀等外控器件，提高使用安全性。初始状态时，通过设定压缩弹簧的弹力确保活塞杆62被顶起，活塞杆下端脱离台阶处，为防止活塞头将疏水孔密封，所以活塞头61的顶端面具有向上延伸的突块611，疏水落至活塞头顶面然后引入外套筒5的上述引流槽51内，经活塞杆下端与台阶处外套筒内壁之间的间隙，从外套筒底部引出。当需要疏水装置所在的部件内腔压力逐渐升高(此时积水已疏完)，活塞头所受的蒸汽力远超过压缩弹簧自身的弹力及活塞杆底部所受的蒸汽力(主要通过匹配活塞头和活塞杆各段直径、外套筒上引水槽的内径及数量等方法实现)，因此活塞6被下压使活塞杆下端被压紧在台阶处，整个疏水通道关闭，并且不会造成蒸汽泄漏。

为便于定位上述压缩弹簧，在上述台阶处的台阶面上具有限位所述压缩弹簧7的凹槽52.且为了确保密封性，台阶处的外侧面具有与上述活塞杆62底端接触的密封倾斜面，使活塞杆与本台阶处的外套筒内壁更好的接触，形成线密封或面密封，增强密封性，防止蒸汽泄露。

为防止上述压缩弹簧受压时产生轴向移位等，在活塞杆62的底部还连设一根导向杆63，导向杆63穿设在外套筒5中直径较小的孔内，由于导向杆的存在为便于排水，且在外套筒5上直径较小的孔内壁上设有横向贯穿的排水孔53。本实施例中导向杆的存在防止活塞受压时产生轴向移位，保证上下竖直移动，排水孔53有利于水的排出。

为更进一步确保上述压缩弹簧7被压缩，活塞杆62将外套筒5密封，上述引流槽的个数可以为一个或两个，或者多个，只需要所有的上述引流槽51的横截面面积之和小于上述排水孔截面积与上述导向杆63与外套筒内壁之间的环形间隙截面积A(图2所示)之和，使得在台阶的密封处(见图4所示)附近区域压力近似等于汽轮机金属壁外侧压力(远低于金属壁内侧压力)，在活塞两端的内外高压差形成的大推力作用下，上述压缩弹簧7的自身弹力被克服，从而推动活塞6下移至台阶处，活塞杆62与台阶外侧壁接触密封，形成线密封。

本疏水装置易于安装，上述外套筒5的外表面可设有外螺纹，在汽轮机金属壁上加工的上述安装孔的内壁上加工与外螺纹相匹配的内螺纹，本实施例中疏水装置通过螺纹安装在安装孔内。本疏水装置也可以焊接在上述安装孔内，也可以通过法兰螺栓连接。

为便于引导积水流出，上述活塞头顶端设有四个排成环形的突块611，见图3所示，每个突块611成扇形，相邻两个突块间的缺口与上述引流槽51相对，图3中给出两个引流槽的实施例，则在开设引流槽时，需要注意两个引流槽51的横截面面积之和小于上述排水孔面积和导向杆63与外套筒内壁之间的环形间隙截面积A之和。

为提高密封性，在外套筒5的顶面内嵌有密封垫8。

本疏水装置科安装在汽轮机的阀门扩散器与内缸连接处，或者安装在汽轮机的汽缸内部，如高压内缸、中压内缸、高、中压内内缸、蒸汽室、持环等相应位置的疏水。

如图4所示，为将本疏水装置安装在阀门扩散器与内缸连接处，用于排出扩散器1和内缸进汽接口2内的积水区3处的积水。

本发明的工作原理为：汽轮机冷态启动时，小流量低压蒸汽在进汽腔室金属壁内侧冷凝积聚，形成积水。此时通向本疏水装置顶部的进汽压力低，汽轮机的金属壁内外侧小压差形成的向下推力(即本疏水装置两端压力差)不足以平衡上述压缩弹簧7的预压缩力(即自身弹力)，从而形成由疏水孔4(见图4所示)和引流槽51组成的疏水孔道将积水排至汽轮机的金属壁外侧。待汽轮机机组启动一段时间后，随着进汽温度和压力的上升，此时金属壁内侧因温度的提高已不再冷凝积水，小流量高压蒸汽经疏水孔4和引流槽51排至金属壁外侧，如图5所示(此时积水已疏完)。外套筒顶部形成高压区，外套筒底部形成低压区，这时上述压缩弹簧7的自身弹力被克服，从而活塞6向下运动，形成压力密封，保证高压蒸汽不经本疏水装置泄漏。压缩弹簧7的压缩量可根据机组稳态运行时内外侧压差并选取相应弹簧刚度后计算获得和调整。

综上所述，本发明的疏水装置，其易于安装使用，能将汽轮机内的积水导出，且导出后将外套筒密封，防止蒸汽外泄，不需要电子疏水阀等外控器件，提高了使用安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种疏水装置，其特征在于，所述疏水装置置于汽轮机外壁开设的且与汽轮机内部相通的安装孔内，用于将汽轮机在冷态启动时产生的内部积水导出，所述疏水装置包括：

活塞(6)，包括活塞头(61)和套设有压缩弹簧(7)的活塞杆(62)，活塞头(61)的顶端面具有向上延伸的突块(611)；

外套筒(5)，外套筒内由两段直径不同的孔串连构成，两段孔相连处形成台阶；

所述活塞(6)位于外套筒(5)中直径较大的孔内，且活塞头(61)的顶端面朝向所述汽轮机内部，在所述外套筒顶部的内壁上对应活塞头(61)处具有导流用的至少一个引流槽(51)；压缩弹簧(7)的底端抵在所述台阶上，并且压缩弹簧(7)自身的弹力将活塞杆(62)抬离所述台阶，使水从外套筒底部流出，当汽轮机内部压力增大时压缩所述活塞(6)向下运动并且在所述台阶处活塞杆(62)将外套筒(5)密封。

2.根据权利要求1所述的疏水装置，其特征在于：所述活塞杆(62)的底部还连设一根导向杆(63)，所述导向杆(63)穿设在所述外套筒(5)中直径较小的孔内，且所述外套筒(5)上直径较小的孔内壁上设有横向贯穿的排水孔(53)。

3.根据权利要求2所述的疏水装置，其特征在于：所有所述引流槽(51)的横截面面积之和小于所述排水孔截面面积和所述导向杆(63)与外套筒内壁之间的环形间隙截面积之和。

4.根据权利要求1所述的疏水装置，其特征在于：所述台阶处的台阶面上具有限位所述压缩弹簧(7)的凹槽(52)。

5.根据权利要求1所述的疏水装置，其特征在于：所述外套筒(5)的外表面设有与所述安装孔内的内螺纹相匹配的外螺纹，所述疏水装置通过螺纹安装在所述安装孔内。

6.根据权利要求1所述的疏水装置，其特征在于：所述疏水装置焊接在所述安装孔内。

7.根据权利要求1所述的疏水装置，其特征在于：所述活塞头顶端设有四个排成环形的所述突块(611)，每个突块(611)成扇形，相邻两个突块(611)间的缺口与所述引流槽(51)相对。

8.根据权利要求1所述的疏水装置，其特征在于：所述外套筒(5)的顶面内嵌有密封垫(8)。

9.根据权利要求1所述的疏水装置，其特征在于：所述疏水装置安装在所述汽轮机的阀门扩散器与内缸连接处，或者安装在汽轮机的汽缸内部。