CN113847106A - 汽轮机进汽结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽轮机进汽结构，包括若干个调节阀及与调节阀相连接的执行机构，调节阀包括具有进汽腔的阀体和安装在阀体中的阀芯，阀体上设有与进汽腔相连通的进汽孔，阀芯包括安装在进汽孔中且具有内孔的阀座、与阀座相配合的阀碟、及与阀碟相连接的阀杆，阀杆与执行机构相连接，至少一个调节阀的阀碟上设有锥形配合部，所述锥形配合部嵌在阀座的内孔中。由于至少一个调节阀的阀碟上设有锥形配合部，锥形配合部嵌在阀座的内孔中，这样，当阀碟向远离阀座移动相同较小的距离时，部分锥形配合部还位于内孔中，使得内孔及进汽孔未完全打开，通过内孔及进汽孔流过的蒸汽流量较小，提高了该调节阀及本进汽结构对蒸汽流量的调节灵敏度。

Description

汽轮机进汽结构

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，特别是涉及一种汽轮机进汽结构。

背景技术

低参数、小功率的工业汽轮机通常采用喷嘴配汽，进汽调节阀数量较多，目前多采用提板式结构：多个阀头装在一根横梁上，由一组共用的提升杆控制。此种调节阀结构简洁、布置紧凑，具有较高的经济性能。随着市场对机组性能要求的不断提高，工业汽轮机呈现高参数化的发展趋势，进汽参数的提高导致现有的提板式调节阀存在如下问题：

1、提板阀多个阀头由一副公共杠杆和油动机控制，且阀头均不能卸压，随着蒸汽参数的提高，阀门开启需要的提升力及能耗显著增加，导致油动机选型困难。

2、提板阀的阀碟、横梁及提升杆均置于主流之中，对流动产生较大的干扰，易发生扰流、漩涡等不稳定流动。同时，阀碟、横梁及提升杆之间的配合面均留有一定的间隙，以防止阀门在开关过程中由于热变形而导致卡涩。这些装配间隙的存在导致阀门在不稳定蒸汽的激励下易产生振动及噪声。随着蒸汽参数的提高，流动的不稳定程度加剧，振动和噪声水平显著增加，直接影响阀门的安全运行。

3、提板阀通常多个阀头共用一块平板阀盖，通过螺栓与汽缸相连。随着进汽参数的提高，汽缸与阀盖连接法兰处的应力水平及变形量均比较大，给设计造成困难，安全性和经济性往往难以兼顾。

4、提板阀对蒸汽流量的调节灵敏度较低，无法满足汽轮机在高参数下启动的使用需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种对蒸汽流量调节灵敏度更高的汽轮机进汽结构。

为实现上述目的，本发明提供一种汽轮机进汽结构，包括若干个调节阀及与调节阀相连接的执行机构，所述调节阀包括具有进汽腔的阀体和安装在阀体中的阀芯，所述阀体上设有与进汽腔相连通的进汽孔，所述阀芯包括安装在进汽孔中且具有内孔的阀座、与阀座相配合的阀碟、及与阀碟相连接的阀杆，所述阀杆与执行机构相连接，至少一个调节阀的阀碟上设有锥形配合部，所述锥形配合部嵌在阀座的内孔中。

进一步地，至少一个调节阀的阀碟上设有与进汽孔和进汽腔相通的平衡孔。

进一步地，所述阀杆通过杠杆机构与执行机构相连接，所述杠杆机构包括与阀体相对固定的支撑座和杠杆，所述杠杆的一端与支撑座铰接，所述杠杆的另一端与执行机构铰接，所述阀杆与杠杆相连接，且所述阀杆与杠杆的连接点位于支撑座与杠杆的铰接点和执行机构与杠杆的铰接点之间。

进一步地，所述杠杆的一端通过滚筒与支撑座铰接。

进一步地，所述阀体上设有安装孔，所述阀体上安装有具有通孔的阀盖，所述阀盖的延伸端插入安装孔中、并延伸至进汽腔中；所述阀杆穿设在阀盖的通孔中，且所述阀盖的通孔中安装有套设在阀杆上的衬套，所述阀盖的延伸端安装有套筒。

进一步地，所述套筒与延伸端螺纹连接。

进一步地，所述套筒上设有上定位密封面，所述阀碟上设有下定位密封面，所述上定位密封面用于与下定位密封面相配合。

进一步地，所述套筒的内壁上安装有导向衬套，且所述导向衬套套设在阀碟的外部。

进一步地，所述汽轮机进汽结构，还包括安装在阀体上的弹簧箱，且所述弹簧箱能给阀杆施加朝向进汽孔的力。

进一步地，所述汽轮机进汽结构，还包括与阀体相连通的主汽阀，且所述主汽阀通过焊接或螺栓与阀体固接。

进一步地，所述锥形配合部的锥角为60度～80度。

进一步地，所述阀碟的头部为具有平面或凹面的球形部。

进一步地，所述阀碟和阀杆为一体结构。

如上所述，本发明涉及的汽轮机进汽结构，具有以下有益效果：

当需要打开阀碟，增大进汽量时，执行机构动作并通过阀杆带动阀碟沿远离阀座方向移动，阀碟脱离与阀座的接触配合，进汽腔中的蒸汽通过阀碟与阀座之间的间隙、内孔及进汽孔流入透平机；由于至少一个调节阀的阀碟上设有锥形配合部，锥形配合部嵌在阀座的内孔中，这样，当阀碟向远离阀座移动相同较小的距离时，部分锥形配合部还位于内孔中，使得内孔及进汽孔未完全打开，通过内孔及进汽孔流过的蒸汽流量较小，提高了该调节阀及本进汽结构对蒸汽流量的调节灵敏度，特别适用于汽轮机在高参数下的启动。

附图说明

图1为本发明中汽轮机进汽结构的左视图。

图2为本发明中汽轮机进汽结构的示意图。

元件标号说明

1 调节阀 13 阀盖

101 第一调节阀 131 延伸端

102 第二调节阀 132 衬套

103 第三调节阀 133 套筒

104 第四调节阀 134 导向衬套

11 阀体 2 执行机构

111 进汽腔 3 杠杆机构

112 进汽孔 31 支撑座

12 阀芯 32 杠杆

121 阀座 33 滚筒

122 阀碟 4 弹簧箱

123 阀杆 5 主汽阀

124 连接杆

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。

须知，本说明书附图所绘示的结构、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”等用语，亦仅为便于叙述明了，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1和图2所示，本实施例提供一种汽轮机进汽结构，包括若干个调节阀1及与调节阀1相连接的执行机构2，调节阀1包括具有进汽腔111的阀体11和安装在阀体11中的阀芯12，阀体11上设有与进汽腔111相连通的进汽孔112，阀芯12包括安装在进汽孔112中且具有内孔的阀座121、与阀座121相配合的阀碟122、及与阀碟122相连接的阀杆123，阀杆123与执行机构2相连接，至少一个调节阀1的阀碟122上设有锥形配合部，锥形配合部嵌在阀座121的内孔中。当需要打开阀碟122，增大进汽量时，执行机构2动作并通过阀杆123带动阀碟122沿远离阀座121方向移动，阀碟122脱离与阀座121的接触配合，进汽腔111中的蒸汽通过阀碟122与阀座121之间的间隙、内孔及进汽孔112流入透平机；由于至少一个调节阀1的阀碟122上设有锥形配合部，锥形配合部嵌在阀座121的内孔中，这样，当阀碟122向远离阀座121移动相同较小的距离时，部分锥形配合部还位于内孔中，使得内孔及进汽孔112未完全打开，通过内孔及进汽孔112流过的蒸汽流量较小，提高了该调节阀1及本进汽结构对蒸汽流量的调节灵敏度，特别适用于汽轮机在高参数下的启动。

如图2所示，本实施例中至少一个调节阀1的阀碟122上设有与进汽孔112和进汽腔111相通的平衡孔。由于至少有一个调节阀1的阀碟122上设有与进汽孔112和进汽腔111相通的平衡孔，使得在该阀碟122与阀座121相配合状态下，进汽孔112与进汽腔111的压差较小，从而当需要执行机构2带动阀碟122向远离阀座121方向移动时，所需克服的压差阻力较小，并使得阀门开启时所需的提升力较小，节约了能耗。

如图1所示，本实施例中汽轮机进汽结构包括一个或两个主汽阀5和多个调节阀1，主汽阀5与阀体11相连通的，且主汽阀5通过焊接或螺栓与阀体11固接。本实施例中全部调节阀1共用一个阀体11。主汽阀5位于阀体11的一侧或两侧。蒸汽通过主汽阀5进入调节阀1的进汽腔111中，当阀碟122打开时，进汽腔111中的蒸汽再通过进汽孔112进入透平机。

如图2所示，本实施例中汽轮机进汽结构具体包括4个调节阀1，其中两个调节阀1的阀碟122上设有锥形配合部，该两个调节阀1分别为第一调节阀101和第三调节阀103；另外，两个调节阀1的阀碟122上设有与进汽孔112和进汽腔111相通的平衡孔，该两个调节阀1分别为第二调节阀102和第四调节阀104。本实施例中主汽阀5具体有一个。

如图1所示，本实施例中阀杆123通过杠杆机构3与执行机构2相连接，杠杆机构3包括与阀体11相对固定的支撑座31和杠杆32，杠杆32的一端与支撑座31铰接，杠杆32的另一端与执行机构2铰接，阀杆123与杠杆32相连接，且阀杆123与杠杆32的连接点位于支撑座31与杠杆32的铰接点和执行机构2与杠杆32的铰接点之间。在需要开启阀碟122时，执行机构2带动杠杆32的另一端绕杠杆32与支撑座31的铰接点向上旋转，并带动阀杆123向上移动，阀杆123带动阀碟122向上移动、即向远离阀座121方向移动，阀碟122脱离与阀座121的配合关系，从而实现阀碟122打开，此时进汽腔111中的蒸汽能通过阀碟122与阀座121之间的间隙、内孔及进汽孔112进入透平机。同时，本实施例执行机构2通过杠杆机构3带动阀杆123，并实现阀碟122打开的方式，所需执行机构2的输出力较小，使得较小规格、类型的执行机构2也能满足需求，方便了执行机构2的选型。同时，本实施例中杠杆32的一端通过滚筒33与支撑座31铰接，即杠杆机构3为滚筒式，有效降低了执行机构2的荷载，增强了本汽轮机进汽结构运行稳定性。本实施例中杠杆机构3的杠杆比通常不大于3，具有良好的稳定性。

如图2所示，本实施例中阀体11上设有安装孔，阀体11上安装有具有通孔的阀盖13，阀盖13的延伸端131插入安装孔中、并延伸至进汽腔111中；阀杆123穿设在阀盖13的通孔中，且阀盖13的通孔中安装有套设在阀杆123上的衬套132，阀盖13的延伸端131安装有套筒133。阀盖13的通孔中安装的衬套132，不仅起到密封、防护作用，且能避免阀盖13与阀杆123之间具有较大的间隙，从而导致阀杆123及阀碟122在进汽腔111中不稳定蒸汽的激励下易产生振动及噪声。同时，延伸端131安装的套筒133，能有效防止衬套132从通孔中脱落出来，对衬套132起到限位、固定作用。另外，本实施例中套筒133与延伸端131螺纹连接，不仅方便两者间的组装，且实现套筒133与延伸端131间的可拆卸连接，便于在需要时，将套筒133拆下。

本实施例中套筒133上设有上定位密封面，阀碟122上设有下定位密封面，上定位密封面用于与下定位密封面相配合。在阀杆123带动阀碟122向远离阀座121方向移动过程中，下定位密封面与上定位密封面相配合，实现对阀碟122的定位，并限制阀碟122的移动行程，且利用两者的配合关系，实现阀碟122与套筒133间的密封配合，避免蒸汽从阀碟122与阀盖13之间流出。

如图2所示，本实施例中第一调节阀101、第三调节阀103的套筒133的内壁上安装有导向衬套134，且导向衬套134套设在阀碟122的外部；在阀碟122沿远离和靠近阀座121方向移动过程中，该导向衬套134对阀碟122起到导向作用。且第一调节阀101、第三调节阀103的套筒133上设有凹槽，该凹槽的内壁面构成上定位密封面，第一调节阀101、第三调节阀103的阀碟122的凸起壁面构成下定位密封面，阀碟122向远离阀座121移动过程中，阀碟122的凸起嵌在套筒133的凹槽中，实现上定位密封面与下定位密封面的配合，并实现套筒133与阀碟122间的密封配合、及对阀碟122的限位。本实施例中第二调节阀102、第四调节阀104的阀盖13的延伸端131固定安装有导向衬套134，该导向衬套134套设在阀碟122的外部。

如图2所示，本实施例中汽轮机进汽结构，还包括安装在阀体11上的弹簧箱4，且弹簧箱4能给阀杆123施加朝向进汽孔112的力，使得阀碟122在常态下呈与阀座121相接触状态，而当需要时，执行机构2再通过阀杆123带动阀碟122向远离阀座121方向移动。本实施例中每个调节阀1配置一个弹簧箱4，弹簧箱4位于阀盖13上方。

本实施例中汽轮机进汽结构适合于采用喷嘴配汽的汽轮机，尤其是高参数、小功率汽轮机的进汽结构，其解决目前提板式结构在蒸汽参数不断提高而出现的油动机选型困难、稳定性差、汽缸设计难度大等若干问题。同时，本汽轮机进汽结构特别适用于采用全参数启动的汽轮机，具体适用于进汽参数不超过13.24MPa，566℃的工业汽轮机。

本实施例中调节阀1采用座缸形式布置于汽缸上部，阀体11与汽轮机缸体为一体结构或通过螺栓连接的方式固定于汽缸上。本实施例中全部调节阀1由一个或两个执行机构2控制，且全部调节阀1的阀芯12结构并不完全相同。第一调节阀101和第三调节阀103的阀芯12结构适用于高参数启动，其阀芯12的阀碟122的口径较小，阀碟122与阀座121配合面为大角度锥面，即锥形配合部的表面，且锥形配合部的锥角为60度～80度，阀碟122的端部、即头部为具有平面或凹面的球形部。本实施例中锥形配合部位于球形部的上方。第一调节阀101和第三调节阀103的阀芯12在相同开度下流过的蒸汽流量较小，提高了小开度下阀门对蒸汽流量控制灵敏度，特别适用于汽轮机在高参数下的启动。第二调节阀102和第四调节阀104的阀碟122的口径较大，且阀碟122为带有平衡孔的自平衡阀碟。

如图2所示，本实施例中每个调节阀1均设置单独的阀盖13，有效降低了与阀盖13连接缸口的应力水平及变形量。每个套筒133通过螺纹连接的方式固定在每个调节阀1独立设置的阀盖13上，且阀盖13通过螺栓安装汽缸法兰面上，阀盖13的延伸端131插入汽缸开孔中，并置于蒸汽流道内。本实施例中阀碟122与阀杆123为一体结构，提高了阀杆123与阀碟122的连接刚性及稳定性，同时使阀芯12结构更加简洁。阀盖13的中间开设通孔，阀杆123从该通孔穿出，与弹簧箱4内连接杆124相连，连接杆124与杠杆32连接。

如图2所示，本实施例中多个调节阀1采用不同的阀芯12，且多个调节阀1可以灵活分组，由一个或两个执行机构2控制，为高参数下执行机构2的选型提供便利，且阀芯12可以配置自平衡阀碟，有效降低阀门提升力。调节阀1只有阀芯12部分位于主流区，且阀芯12结构紧凑，阀芯12各零件间配合间隙较小，显著提高阀门的稳定性。每个调节阀1均配置单独的阀盖13，有效降低了汽缸开口应力水平及变型量，有效降低汽缸设计难度。本实施例中阀门公开的进汽结构专门配置了小口径大锥度冲转阀，有效提高了小开度下阀门对蒸汽流量的控制灵敏度，特别适用于需要在高参数下启动的汽轮机组。

如图2所示，本实施例中第一调节阀101和第三调节阀103为一组，第二调节阀102和第四调节阀104为一组，每组调节阀1与同一个执行机构2相连接，并由该执行机构2控制，调节阀1与执行机构2之间通过杠杆机构3连接。主汽阀5位于阀体11的一侧，主汽阀5通过焊接的方式与阀体11相连。本实施例中第一调节阀101、第二调节阀102、第三调节阀103、第四调节阀104从左至右依次分布。其中，第一调节阀101、第三调节阀103的阀芯12为小口径大锥度冲转阀芯，其阀碟122与阀座121的配合面为大角度锥面，阀碟122的头部为带平台的球形部，阀碟122的外部设置导向衬套134，保证阀碟122活动过程中的对中。第一调节阀101和第三调节阀103的套筒133有三个作用：其一是作为导向衬套134的固定装置，其二是作为阀杆123的导向衬套，其三是利用其凹槽与阀碟122背部的凸台配合，构成阀门全开位置的定位密封结构。第二调节阀102和第四调节阀104的阀芯12为大口径压力自平衡阀芯，其阀碟122上设置平衡孔，使阀碟122前后压力达到自平衡，阀碟122外部设置导向衬套134，且导向衬套134固定于阀盖13的延伸端131。第二调节阀102和第四调节阀104的套筒133有二个作用：其一为作为阀杆123上的衬套132的固定装置，其二为其下侧凸台与阀碟122背部的凸台配合，构成阀门全开位置的定位密封结构。

综上所述，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 (13)

1.一种汽轮机进汽结构，其特征在于，包括若干个调节阀(1)及与调节阀(1)相连接的执行机构(2)，所述调节阀(1)包括具有进汽腔(111)的阀体(11)和安装在阀体(11)中的阀芯(12)，所述阀体(11)上设有与进汽腔(111)相连通的进汽孔(112)，所述阀芯(12)包括安装在进汽孔(112)中且具有内孔的阀座(121)、与阀座(121)相配合的阀碟(122)、及与阀碟(122)相连接的阀杆(123)，所述阀杆(123)与执行机构(2)相连接，至少一个调节阀(1)的阀碟(122)上设有锥形配合部，所述锥形配合部嵌在阀座(121)的内孔中。

2.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，至少一个调节阀(1)的阀碟(122)上设有与进汽孔(112)和进汽腔(111)相通的平衡孔。

3.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述阀杆(123)通过杠杆机构(3)与执行机构(2)相连接，所述杠杆机构(3)包括与阀体(11)相对固定的支撑座(31)和杠杆(32)，所述杠杆(32)的一端与支撑座(31)铰接，所述杠杆(32)的另一端与执行机构(2)铰接，所述阀杆(123)与杠杆(32)相连接，且所述阀杆(123)与杠杆(32)的连接点位于支撑座(31)与杠杆(32)的铰接点和执行机构(2)与杠杆(32)的铰接点之间。

4.根据权利要求3所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述杠杆(32)的一端通过滚筒(33)与支撑座(31)铰接。

5.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述阀体(11)上设有安装孔，所述阀体(11)上安装有具有通孔的阀盖(13)，所述阀盖(13)的延伸端(131)插入安装孔中、并延伸至进汽腔(111)中；所述阀杆(123)穿设在阀盖(13)的通孔中，且所述阀盖(13)的通孔中安装有套设在阀杆(123)上的衬套(132)，所述阀盖(13)的延伸端(131)安装有套筒(133)。

6.根据权利要求5所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述套筒(133)与延伸端(131)螺纹连接。

7.根据权利要求5所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述套筒(133)上设有上定位密封面，所述阀碟(122)上设有下定位密封面，所述上定位密封面用于与下定位密封面相配合。

8.根据权利要求5所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述套筒(133)的内壁上安装有导向衬套(134)，且所述导向衬套(134)套设在阀碟(122)的外部。

9.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，还包括安装在阀体(11)上的弹簧箱(4)，且所述弹簧箱(4)能给阀杆(123)施加朝向进汽孔(112)的力。

10.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，还包括与阀体(11)相连通的主汽阀(5)，且所述主汽阀(5)通过焊接或螺栓与阀体(11)固接。

11.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述锥形配合部的锥角为60度～80度。

12.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述阀碟(122)的头部为具有平面或凹面的球形部。

13.根据权利要求1所述汽轮机进汽结构，其特征在于，所述阀碟(122)和阀杆(123)为一体结构。

Images