CN113700874A - 一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置及其工作方法，该装置采用固定阀板、自启闭瓣片调节环进行管道通流面积调整，辅以双流道套筒建立内、外双层通流空间，内、外层通流空间互相独立。瓣片通过连接轴与环身连接，扭转弹簧用于调节瓣片的开合，瓣片具有磁性，可给与瓣片一个适当的作用力协助封闭固定阀板的通流孔，通过改变阀板的开闭状态，调整外层通流空间的通流面积；该调节管道局部流速的装置，在基本保持既有管道布置的基础上，不另设小口径旁路，仅增加局部装置和管道组件，避免显著增加运行人员工作量或过度复杂化系统，系统所占用的总空间基本维持不变。

Description

一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置及其工作方法

技术领域

本发明属于火力发电和原子能领域，具体涉及一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置及其工作方法。

背景技术

近年来，风电、光伏新能源装机规模不断增加，同时整体受电规模也大幅提升，电网调峰矛盾日益突出。为缓解出现的调差缺口矛盾，提升统调机组调峰能力，各地调度控制中心在总结深度调峰工作基础上，不断制定、完善深度调峰技术规范。部分地区已要求30万千瓦及以上统调公用燃煤发电机组调峰深度达到机组额定出力的40％，明确了各电厂应高度重视机组深度调峰能力建设，尽快落实机组改造计划和资金，加快推进机组调峰能力改造。个别地区已经将深度调峰的目标进一步下探到30％，未来甚至可能达到20％。受此影响，很多对工质流速具有一定要求的系统，都可能面临运行工况超出设计范围的情况，以高温蒸汽的减温系统为例，系统中的蒸汽流速过低，会导致汽水换热不充分，影响调节品质及运行安全。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置及其工作方法，以解决现有技术中工质流量波动时，难以维持其在合理流速范围的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，包括阀体，阀体的上端连接有入口端阀盖，下端连接有出口端阀盖，出口端阀盖开设有工质出口；

所述阀体的内部从上到下依次设置有固定阀板、环身和双流道套筒；所述固定阀板为环状板，固定阀板沿其周向开设有若干个通流口，通流口贯穿固定阀板的上表面和下表面；所述环身沿其周向设置有瓣片，瓣片和环身的内侧壁之间通过连接轴转动连接，连接轴上套装有扭转弹簧，扭转弹簧的一端抵住瓣片，扭转弹簧的另一端抵住环身的内侧壁；一个通流口对应一个瓣片，所述瓣片的上表面外缘设置有一圈倒角，倒角后的瓣片上表面与通流口下口的形状及尺寸相同；所述固定阀板和瓣片之间能够通过磁力吸引贴合；

所述双流道套筒包括同轴线的内套筒和外套筒，内套筒套装在外套筒中，内套筒和外套筒之间为环状腔体，环状腔体的宽度和固定阀板的环宽相等，内套筒的上端抵住固定阀板的下端面。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述入口端阀盖上开设有工质进口。

优选的，所述阀体的侧壁上开设有工质进口。

优选的，所述通流口上口的面积大于下口的面。

优选的，所述连接轴设置在瓣片上端旁的侧壁上。

优选的，所述瓣片上设置有限位支撑，限位支撑具有磁性。

优选的，所述固定阀板和环身通过限位螺栓连接。

优选的，所述固定阀板的中间为中心圈，内套筒的内径和中心圈的直径相等。

优选的，所述连接轴通过轴座分别和瓣片和环身连接。

一种上述的调节管道局部流速的自启闭瓣片装置的工作方法，当工质流量较大时，瓣片的内端向下运动，瓣片和通流口分离，瓣片在流体作用力和扭转弹簧的作用力下平衡，瓣片处于打开状态；

当工质流量较小时，瓣片在扭转弹簧和固定阀板的作用力下，贴合在通流口的下端，处于闭合状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，该装置采用固定阀板、自启闭瓣片调节环进行管道通流面积调整，辅以双流道套筒建立内、外双层通流空间，内、外层通流空间互相独立。瓣片通过连接轴与环身连接，扭转弹簧用于调节瓣片的开合，瓣片具有磁性，可给予瓣片一个适当的作用力协助封闭固定阀板的通流孔；通过改变瓣片的开闭状态，调整外层通流空间的通流面积，必要情况下，可完全关闭外层通流空间，仅保留内层通流空间，以避免小流量工况下，管道内的工质流速过低，影响相关系统正常运行。该装置以调节系统内的局部流速，为对工质流速有要求的系统，在局部进行工质流速的调节，使其运行在合理的流速范围之内，避免流速过低影响系统正常运行。该调节管道局部流速的装置，在基本保持既有管道布置的基础上，不另设小口径旁路，仅增加局部装置和管道组件，避免显著增加运行人员工作量或过度复杂化系统，系统所占用的总空间基本维持不变。

进一步的，工质进口可开设在入口端阀盖或阀体上，能够根据使用情况进行工质进口位置的调整。

进一步的，连接轴设置在瓣片上端旁的侧壁上，使得瓣片在启闭过程中，连接轴能够作为一个固定支撑端给与瓣片一个作用力，扭转弹簧进行瓣片开度的调节。

进一步的，瓣片上装有限位支撑，可避免瓣片开度过大时与环身内壁碰撞造成损伤及变形；同时限位支撑具有磁性，可给予瓣片一个适当吸引的作用力。

进一步的，固定阀板与自启闭瓣片调节环的环身通过限位螺栓进行连接，保持瓣片与固定阀板开孔的相对位置不变。

进一步的，内套筒的内径等于中心圈的直径，使得内套筒的上端能够抵住固定阀板的下表面。

本发明还公开了一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置的工作方法，该方法，可以根据工质通流情况进行自适应闭合或开启外层通流空间，根据需要对管道内的工质流速进行调节，对于需要工质流速在一定区间内方可正常运行的系统，可以在拓展其正常运行的工况范围。

附图说明

图1为本发明结构的剖面主视图；

图2为本发明结构的剖面轴测图；

图3为本发明结构的剖面侧视图；

图4为本发明结构的剖面顶视图；

图5为阀体内部的爆炸侧视图；

图6为阀体内部的爆炸轴测图；

图7为阀体内部的剖面顶视图；

图8为实施例2的剖面轴测图；

图9为实施例2的剖面侧视图；

图10为实施例2的剖面顶视图。

图中：1-第一紧固螺栓；2-第一紧固螺母；3-入口端阀盖；4-阀体；6-固定阀板；7-连接轴；8-限位螺栓；9-环身；10-限位支撑；11-瓣片；12-双流道套筒；13-出口端阀盖；14-第二紧固螺母；15-第二紧固螺栓；17-工质进口；18-工质出口；6-1-中心圈；6-2-通流口；6-3-外环板；6-4-截流块；12-1-内套筒；12-2-外套筒；12-3-环状腔体；12-4-底部连接板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图1、图2、图3和图4，本发明公开了一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置及其工作方法，参见图1和图2，主体结构包括阀体4，阀体4为上下两端开口的桶装结构，阀体4的上端面通过若干个第一紧固螺栓1及第一紧固螺母2和入口端阀盖3连接，优选的，第一紧固螺栓1和第一紧固螺母2分别设置有四个，一个第一紧固螺栓1对应一个第一紧固螺母2，第一紧固螺栓1沿着阀体4的周向等分设置。

阀体4上部分的侧壁开设有突出的工质进口17，阀体4的内部从上到下依次固定设置有固定阀板6、环身9和双流道套筒12，固定阀板6的上端面在工质进口17的下方。

参见图5、图6和图7，固定阀板6为圆环板状结构，包括设置在圆心处的中心圈6-1和外环板6-3，固定阀板6沿其周向开设有若干个通流口6-2，每一通流口6-2贯穿固定阀板6的上表面和下表面，通流口6-2围绕中心圈6-1的周向等分设置。沿着固定阀板6上表面的截面，通流口6-2的截面为扇形状，通流口6-2上口的面积大于下口的面积，通流口6-2的两个侧壁相对于竖直方向向中间倾斜，使得工质易于向通流口6-2内部流入，相邻通流口6-2之间的部分为截流块6-4，截流块6-4的上端面的面积小于下端面的面积，固定阀板6具有磁性。

环身9的上端通过限位螺栓8和固定阀板6固定连接，环身9的内侧壁上沿其周向设置有若干个瓣片11，瓣片11的数量和通流口6-2相同，瓣片11的上表面外缘设置有一圈倒角，倒角后的瓣片11上表面和通流口6-2下口的形状和尺寸相同，带有倒角的瓣片11使得其上表面能够插入在通流口6-2的下口中。瓣片11的上端旁的侧壁和环身9的内侧壁通过转动结构连接，转动结构包括设置在环身9上的一个轴座和设置在瓣片11上的两个轴座，设置在环身9上的轴座位于在瓣片11上的两个轴座之间；连接轴7穿过三个轴座，起到转动连接瓣片11和环身9的作用，连接轴7上套装有扭转弹簧，扭转弹簧的一端抵住瓣片11，扭转弹簧的另一端抵住环身9的内侧壁。每一个瓣片11与环身9相对的侧壁上设置有一个限位支撑10，限位支撑10的一端和瓣片11固定连接，另一端能够抵住环身9，限位支撑10具有磁性，能够吸引瓣片11。瓣片11具有磁性，能够在固定阀板6的磁性吸力及扭转弹簧的推力下抵住通流口6-2的下口，阻挡工质的流动。

双流道套筒12包括同轴的内套筒12-1和外套筒12-2，内套筒12-1套装在外套筒12-2的内部，内套筒12-1的内径和中心圈6-1的直径相等，使得内套筒12-1能够从下端抵住中心圈6-1，内套筒12-1的上部设置有外径减小的台阶结构，即内套筒12-1最上端的外径小于其中间部分的外径，防止内套筒12-1的上端对瓣片11的开启和关闭影响，内套筒12-1和外套筒12-2之间的部分为环状腔体12-3，环状腔体12-3的宽度为固定阀板6中截流块6-4的宽度，内套筒12-1和外套筒12-2之间通过若干个底部连接板12-4连接，所述底部连接板12-4围绕内套筒12-1的周向等分设置在环状腔体12-3中，外套筒12-2和阀体4的内侧壁接触。双流道套筒12一体成型，与阀体4之间不进行刚性连接，避免部分工质进入的情况下双流道套筒12与阀体4膨胀不一致产生较大应力。

阀体4的下端面通过若干个第二紧固螺母14及第二紧固螺栓15和出口端阀盖13连接，优选的，第二紧固螺母14和第二紧固螺栓15分别设置有四个，一个第二紧固螺母14对应一个第二紧固螺栓15，第二紧固螺栓15沿着阀体4的周向等分设置。出口端阀盖13中开设有工质出口18。

实施例2

参见图8、图9和图10，本实施例中，阀体4上部分的侧壁未开设工质进口17，工质进口17开设在入口端阀盖3中，工质进口17向外突出，工质进口17、阀体4和工质出口18同轴线。

本实施例中未涉及的部分均与实施例1相同。

本发明的工作原理：

本发明采用固定阀板6、自启闭瓣片11调节环进行管道通流面积调整，辅以双流道套筒12建立内、外双层通流空间，内、外层通流空间互相独立；固定阀板6与自启闭瓣片11调节环通过限位螺栓8进行连接，保持瓣片11与固定阀板6开孔的相对位置不变；自启闭瓣片调节环由瓣片11、环身9、连接轴7、限位支撑10和扭转弹簧等组成；瓣片11通过连接轴7与环身9连接，环身9内壁装有限位支撑10，可避免瓣片11开度过大时与环身9内壁碰撞造成损伤及变形；扭转弹簧用于调节瓣片11的开合；限位支撑10具有磁性，可给予瓣片11一个适当的吸引作用力；瓣片11具有磁性，可给予瓣片11一个适当的作用力协助封闭固定阀板6的通流口6-2；通过改变阀板6的开闭状态，调整外层通流空间的通流面积；双流道套筒12一体成型，与阀体之间不进行刚性连接，避免部分进汽的情况下套筒12与阀体4膨胀不一致产生较大应力；必要情况下，可完全关闭外层通流空间，仅保留内层通流空间，以避免小流量工况下，管道内的工质流速过低，影响相关系统正常运行。

系统运行时，工质对瓣片11存在作用力，工质流量较大、流速满足要求时，瓣片11在流体的作用下克服瓣片11对固定阀板6的磁性吸力和扭转弹簧作用力而打开，双流道套筒12外层通流空间打开，内、外层通流空间均有工质通过，此时，瓣片11在流体作用力、扭转弹簧作用力、限位支撑10的磁性吸力和支撑力作用下达到平衡，保持稳定的打开状态；工质流量较小、流速无法满足要求时，瓣片11在扭转弹簧作用力下克服限位支撑10对于瓣片11的磁性吸力而闭合，双流道套筒12外层通流空间封闭，外层通流空间无工质通过，仅内层通流空间允许工质通过，此时，瓣片11在流体作用力、扭转弹簧作用力、瓣片的磁性吸力作用下，保持稳定的闭合状态，工质通流面积减小流速提高。

相较于常规设置小口径旁路以提高工质流速的方法，本发明提出的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置及方法不需要另设旁路，减少了相应的管道、管件、阀门等的投资费用，减少了相应的运行、检修、维护等工作量，系统清晰明了、管线简洁；节约空间，不需要另设旁路占用现场检修及巡检空间，特别是对于布置紧凑、空间紧张的现场优势显著；简化系统，避免了双重管道系统涉及的两路系统切换等问题；减少工质浪费，由于不存在双管道系统的切换，也就避免了切换过程中出现的暖管、疏水等情况，节约工质；可根据工质通流情况进行自适应闭合或开启外层通流空间，进而调整管道内的工质流速，减少了运行人员在调节流速过程中的工作量；通过瓣片磁性作用力、扭转弹簧作用力、限位支撑作用力的合理匹配，可以实现对管道局部流速的自适应调节，且瓣片的打开与闭合状态稳定；自启闭瓣片调节环的瓣片具有磁性，其磁性作用力辅以扭转弹簧的作用力，可以形成合力封闭外层通流空间，且保持瓣片闭合状态的稳定，避免工质参数波动情况下，瓣片与固定阀板的反复启闭，减轻连接轴部位的受力，同时避免瓣片与固定阀板的反复碰撞受力；自启闭瓣片调节环的限位支撑具有磁性，在对瓣片进行限位避免其与环身内壁撞击变形的同时，其磁性作用力可以与流体施加于瓣片的作用力形成合力，平衡扭转弹簧的作用力，进而在流速满足要求的情况下，保持瓣片处于开启状态，且不会因为工质参数的小幅波动而反复与限位支撑进行磕碰，保护瓣片与限位支撑，同时也避免了瓣片因为工质参数的小幅波动而频繁调整开度，减轻连接轴部位的受力。

应用效果：

以采用本方法的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置为例，其示意如附图所示。选取常见的供汽参数1.8MPa，300℃作为工质参数。以DN400的管道为例，按照最大流速60m/s进行估算，该工质参数下其通流能力约为194t/h。对于需要进行减温减压的系统，根据相关标准，运行范围应满足30％～100％设计流量。具体到本例中，系统运行范围约为58t/h～194t/h，当系统流量过低时，减温减压装置可能无法正常运行。

采用本方法的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其通过固定阀板、自启闭瓣片调节环进行管道通流面积调整，辅以双流道套筒建立内、外双层通流空间，内层约为DN300，外层约为DN500，外层通流空间开启的情况下，自启闭瓣片调节环的瓣片打开，瓣片在流体作用力、磁性作用力、扭转弹簧作用力下达到平衡，保持稳定的开启状态，此时内、外层通流面积之和与DN400的管道相当，系统可以达到最大通流能力，系统运行范围同上，约为58t/h～194t/h；外层通流空间关闭的情况下，自启闭瓣片调节环的瓣片关闭，瓣片在流体作用力、磁性作用力、扭转弹簧作用力下达到平衡，保持稳定的闭合状态，外层通流空间被封闭，系统仅内层通流空间允许工质通过，参照上述最大流速进行估算，系统运行范围约为95t/h～28.5t/h；综合上述运行工况，可以看到在工质参数相同，运行要求一致的情况下，系统的运行范围由58t/h～194t/h，拓展到28.5t/h～194t/h，也就是由40％～100％设计流量，拓展到15％～100％设计流量，效果显著。

特别是对于电力行业，当前深度调峰的要求日益严格，需要不断拓展机组及其辅助设备的运行范围，采用本发明后，对于工质流速有一定要求的系统，其运行范围可以适应深度调峰对其提出的要求，显著改善部分系统在低工质流速工况下的运行状态，为系统的稳定可靠运行提供支持。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，包括阀体(4)，阀体(4)的上端连接有入口端阀盖(3)，下端连接有出口端阀盖(13)，出口端阀盖(13)开设有工质出口(18)；

所述阀体(4)的内部从上到下依次设置有固定阀板(6)、环身(9)和双流道套筒(12)；所述固定阀板(6)为环状板，固定阀板(6)沿其周向开设有若干个通流口(6-2)，通流口(6-2)贯穿固定阀板(6)的上表面和下表面；所述环身(9)沿其周向设置有瓣片(11)，瓣片(11)和环身(9)的内侧壁之间通过连接轴(7)转动连接，连接轴(7)上套装有扭转弹簧，扭转弹簧的一端抵住瓣片(11)，扭转弹簧的另一端抵住环身(9)的内侧壁；一个通流口(6-2)对应一个瓣片(11)，所述瓣片(11)的上表面外缘设置有一圈倒角，倒角后的瓣片(11)上表面与通流口(6-2)下口的形状及尺寸相同；所述固定阀板(6)和瓣片(11)之间能够通过磁力吸引贴合；

所述双流道套筒(12)包括同轴线的内套筒(12-1)和外套筒(12-2)，内套筒(12-1)套装在外套筒(12-2)中，内套筒(12-1)和外套筒(12-2)之间为环状腔体(12-3)，环状腔体(12-3)的宽度和固定阀板(6)的环宽相等，内套筒(12)的上端抵住固定阀板(8)的下端面。

2.根据权利要求1所述的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述入口端阀盖(3)上开设有工质进口(17)。

3.根据权利要求1所述的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述阀体(4)的侧壁上开设有工质进口(17)。

4.根据权利要求1所述的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述通流口(6-2)上口的面积大于下口的面。

5.根据权利要求1所述的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述连接轴(7)设置在瓣片(11)上端旁的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述瓣片(11)上设置有限位支撑(10)，限位支撑(10)具有磁性。

7.根据权利要求1所述的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述固定阀板(6)和环身(9)通过限位螺栓(8)连接。

8.根据权利要求1所述的一种调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述固定阀板(6)的中间为中心圈(6-1)，内套筒(12-1)的内径和中心圈(6-1)的直径相等。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的调节管道局部流速的自启闭瓣片装置，其特征在于，所述连接轴(7)通过轴座分别和瓣片(11)和环身(9)连接。

10.一种权利要求1所述的调节管道局部流速的自启闭瓣片装置的工作方法，其特征在于，当工质流量较大时，瓣片(11)的内端向下运动，瓣片(11)和通流口(6-2)分离，瓣片(11)在流体作用力和扭转弹簧的作用力下平衡，瓣片(11)处于打开状态；

当工质流量较小时，瓣片(11)在扭转弹簧和固定阀板(6)的作用力下，贴合在通流口(6-2)的下端，处于闭合状态。

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