CN109058470B - 一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀及其调节方法，包括小阀芯阀杆、大阀芯阀杆、大阀芯和小阀芯，阀座和阀体固定连接在阀门外壳上且阀座和阀体，阀座位于阀门外壳的出气口上，阀体上通过大阀芯阀杆固定连接有大阀芯，大阀芯阀杆与阀体保持密封活动连接且上端穿出阀体，大阀芯下端的球形密封面能将阀门外壳一侧的进气口密封，大阀芯下端设置有小阀腔，小阀腔一周设置透气孔，底部设置有阀孔，小阀芯位于小阀腔内且上端固定连接有小阀芯阀杆，小阀芯阀杆穿过大阀芯上端后可活动地密封连接在阀体上且上端穿出阀体。本发明调节压缩空气流量，提高膨胀机转速调节精度，降低转速的超调量，提高膨胀机并网速度，防止膨胀机发生超速事故。

Description

一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀及其调节方法
技术领域
本发明属于压缩空气储能发电技术领域，具体涉及一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法。
背景技术
压缩空气储能目前储能技术中较为先进的一种储能方式，其主要特点是在用电低谷时消耗电力储存能力，用电高峰时通过膨胀机做功带动发电机发电，具有储能规模大、存储周期长、对环境污染小等优点，被认为是最有发展前景的大规模电力储能技术之一。
在电网电量过剩时，启动压缩空气储能过程，消耗电能驱动压缩机运行，空气经多级压缩后进入压缩空气储气罐；电网电量紧缺时，启动膨胀机发电过程：储气罐内的高压空气进入膨胀机进行多级膨胀，驱动膨胀机旋转，经减速后驱动发电机发电。因此，膨胀机启动是一个定压启动过程，启动时压缩空气压力高，经常造成调节过程膨胀机转速超调量过大，转速不易控制问题，特别是在额定转速附近调节是容易发生超速事故。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法，可以解决膨胀机启动时压缩空气压力高，经常造成调节过程膨胀机转速超调量过大，转速不易控制等问题。
本发明采取的技术方案为： 一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀，包括小阀芯阀杆、大阀芯阀杆、大阀芯、小阀芯、阀座和阀体，阀座和阀体固定连接在阀门外壳上且阀座和阀体保持相对布置，阀座位于阀门外壳的出气口上，阀体上通过大阀芯阀杆固定连接有大阀芯，大阀芯阀杆与阀体保持密封活动连接且上端穿出阀体，大阀芯下端的球形密封面与阀体上端的密封面能够将阀门外壳一侧的进气口密封，大阀芯下端设置有小阀腔，小阀腔一周设置有连通进气口的透气孔，底部设置有连通出气口的阀孔，小阀芯位于小阀腔内并能够密封阀孔且上端固定连接有小阀芯阀杆，小阀芯阀杆穿过大阀芯上端后可活动地密封连接在阀体上且上端穿出阀体。
优选的，上述大阀芯阀杆设置多根，绕小阀芯阀杆周向布置。
优选的，上述大阀芯阀杆和小阀芯阀杆上端分别连接有大阀芯伺服驱动机构和小阀芯伺服驱动机构。
优选的，上述小阀芯阀杆和大阀芯阀杆上均套接有复位弹簧，复位弹簧下端抵靠在小阀芯阀杆或大阀芯阀杆，上端抵靠在台阶孔的台阶面。
一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法，该方法为：设大阀芯的通流流量Q l 范围为0~Q lmax ，Q lmax 为膨胀机最大出力时压缩空气流量，小阀芯的通流流量Q s 范围为0~Q smax ，Q smax =1.2Q n0 ，Q n0 为膨胀机额定转速时压缩空气流量，调节阀通流流量Q为大阀流量Q l 与小阀流量Q s 之和：Q=Q s +Q l ，
机组启动时，大阀芯处于关闭位置，先通过小阀芯阀杆带动小阀芯开启，Q=Q s ；
在小阀芯开启至轴向移动距离的80%行程时，大阀芯阀杆带动大阀芯上移开启进气，Q=Q s +Q l ，小阀芯密封面上移，同时小阀芯绝对位置不变，小阀芯通流面积减少，Q l 增加同时小阀芯流量Q s 减少，保证机组进气量均匀增加；
大阀芯开启至小阀芯轴向移动距离的80%行程后，小阀芯与大阀芯密封面贴合，Q s =0，膨胀机进气控制由大阀芯开度来调节Q=Q l 。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过在进气阀上同时设置相互嵌套的大小阀芯的开启组合，利用了大阀芯开启时小阀流量自动根据大阀开启而减小，能够精确调节膨胀机启动初期过程中压缩空气流量，提高膨胀机启动过程中的转速调节精度，降低调节过程转速的超调量，提高膨胀机并网速度，防止膨胀机发生超速事故。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明伺服驱动机构连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图2所示，一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀，包括小阀芯阀杆1、大阀芯阀杆2、大阀芯3、小阀芯4、阀座5和阀体6，小阀芯的密封面研磨在大阀芯背部上，大阀芯的密封面研磨在阀座上，阀座5和阀体6固定连接在阀门外壳8上且阀座5和阀体6保持相对布置，阀座5位于阀门外壳8的出气口11上，阀体6上通过大阀芯阀杆2固定连接有大阀芯3，大阀芯阀杆2与阀体6保持密封活动连接且上端穿出阀体6，大阀芯3下端的球形密封面与阀体6上端的密封面能够将阀门外壳8一侧的进气口12密封，大阀芯3下端设置有小阀腔13，小阀腔13一周设置有连通进气口12的透气孔14，底部设置有连通出气口11的阀孔15，小阀芯4位于小阀腔13内并能够密封阀孔15且上端固定连接有小阀芯阀杆1，小阀芯阀杆1穿过大阀芯3上端后可活动地密封连接在阀体6上且上端穿出阀体6。
优选的，上述大阀芯阀杆2设置多根，绕小阀芯阀杆1周向均匀布置，均匀设置，大阀芯受力均匀，控制更精确，使用寿命更长。
优选的，上述大阀芯阀杆2和小阀芯阀杆1上端分别连接有大阀芯伺服驱动机构10和小阀芯伺服驱动机构9，大阀芯伺服驱动机构10包括固定连接在多根大阀芯阀杆2上端的固定环1001和驱动固定环1001上下移动的电动推杆一1002，电动推杆一1002通过支架一1003固定连接在阀门外壳8，电动推杆一1002的移动杆一1004下端固定连接固定环1001，电动推杆一1002的机体一1005固定连接在支架一1003上，小阀芯伺服驱动机构9包括驱动小阀芯阀杆1上下移动的电动推杆二901，电动推杆二901通过支架二902固定连接在阀门外壳8，电动推杆二901的移动杆二903通过联轴器固定连接小阀芯阀杆1，电动推杆二901的机体二904固定连接在支架二902上，能够实现大小阀芯的轴向移动行程的精确控制。
优选的，上述小阀芯阀杆1和大阀芯阀杆2上均套接有复位弹簧7，复位弹簧7下端抵靠在小阀芯阀杆1或大阀芯阀杆2，上端抵靠在台阶孔的台阶面16，能够确保阀门中的大小阀芯处于常闭状态，在伺服机构故障无法关闭调节阀时，靠弹簧力能够迅速关闭进气阀，保证膨胀机安全运行。
采用大阀芯和小阀芯，大阀芯、小阀芯均有各自的大阀芯阀杆和小阀芯阀杆，小阀芯与小阀芯阀杆下端直接相连，小阀芯伺服机构与小阀芯阀杆上部直接相连，小阀芯伺服机构上（下）运动带动小阀芯阀杆和小阀芯同时上（下）运动，开启（关闭）进气，大阀芯与大阀芯阀杆下端直接相连，大阀芯伺服机构与大阀芯阀杆上部直接相连，大阀芯伺服机构上（下）运动带动大阀芯阀杆和大阀芯同时上（下）运动，开启（关闭）进气。大阀芯阀杆在小阀芯阀杆外面，同心布置。
实施例2：一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法，该方法为：设大阀芯的通流流量Q l 范围为0~Q lmax ，Q lmax 为膨胀机最大出力时压缩空气流量，小阀芯的通流流量Q s 范围为0~Q smax ，Q smax =1.2Q n0 ，Q n0 为膨胀机额定转速时压缩空气流量，调节阀通流流量Q为大阀流量Q l 与小阀流量Q s 之和：Q=Q s +Q l ，
机组启动时，大阀芯处于关闭位置，先通过小阀芯阀杆带动小阀芯开启，Q=Q s ；
在小阀芯开启至轴向移动距离的80%行程时，大阀芯阀杆带动大阀芯上移开启进气，Q=Q s +Q l ，小阀芯密封面上移，同时小阀芯绝对位置不变，小阀芯通流面积减少，Q l 增加同时小阀芯流量Q s 减少，保证机组进气量均匀增加，无明显流量突变拐点，流量平缓过渡；
大阀芯开启至小阀芯轴向移动距离的80%行程后，小阀芯与大阀芯密封面贴合，Q s =0，膨胀机进气控制由大阀芯开度来调节Q=Q l 。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式实例，本发明的保护范围并不局限于此。熟悉该技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易找到变化或替换方式，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。为此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法，其特征在于：所述压缩空气储能膨胀机进气调节阀包括小阀芯阀杆（1）、大阀芯阀杆（2）、大阀芯（3）、小阀芯（4）、阀座（5）和阀体（6），阀座（5）和阀体（6）固定连接在阀门外壳（8）上且阀座（5）和阀体（6）保持相对布置，阀座（5）位于阀门外壳（8）的出气口（11）上，阀体（6）上通过大阀芯阀杆（2）固定连接有大阀芯（3），大阀芯阀杆（2）与阀体（6）保持密封活动连接且上端穿出阀体（6），大阀芯（3）下端的球形密封面与阀体（6）上端的密封面能够将阀门外壳（8）一侧的进气口（12）密封，大阀芯（3）下端设置有小阀腔（13），小阀腔（13）一周设置有连通进气口（12）的透气孔（14），底部设置有连通出气口（11）的阀孔（15），小阀芯（4）位于小阀腔（13）内并能够密封阀孔（15）且上端固定连接有小阀芯阀杆（1），小阀芯阀杆（1）穿过大阀芯（3）上端后可活动地密封连接在阀体（6）上且上端穿出阀体（6）；所述调节方法为：设大阀芯的通流流量Q l 范围为0~Q lmax ，Q lmax 为膨胀机最大出力时压缩空气流量，小阀芯的通流流量Q s 范围为0~Q smax ，Q smax =1.2Q n0 ，Q n0 为膨胀机额定转速时压缩空气流量，调节阀通流流量Q为大阀流量Q l 与小阀流量Q s 之和：Q=Q s +Q l ；
机组启动时，大阀芯处于关闭位置，先通过小阀芯阀杆带动小阀芯开启，Q=Q s ；
在小阀芯开启至轴向移动距离的80%行程时，大阀芯阀杆带动大阀芯上移开启进气，Q= Q s +Q l ，小阀芯密封面上移，同时小阀芯绝对位置不变，小阀芯通流面积减少，Q l 增加同时小阀芯流量Q s 减少，保证机组进气量均匀增加；
大阀芯开启至小阀芯轴向移动距离的80%行程后，小阀芯与大阀芯密封面贴合，Q s =0，膨胀机进气控制由大阀芯开度来调节Q=Q l 。
2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法，其特征在于：大阀芯阀杆（2）设置多根，绕小阀芯阀杆（1）周向布置。
3.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法，其特征在于：大阀芯阀杆（2）和小阀芯阀杆（1）上端分别连接有大阀芯伺服驱动机构（10）和小阀芯伺服驱动机构（9）。
4.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能膨胀机进气调节阀的调节方法，其特征在于：小阀芯阀杆（1）和大阀芯阀杆（2）上均套接有复位弹簧（7），复位弹簧（7）下端抵靠在小阀芯阀杆（1）或大阀芯阀杆（2），上端抵靠在台阶孔的台阶面。
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