專利名稱：一種電站汽輪機(jī)高壓主汽調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種主要用于各類蒸汽輪機(jī)，特別是用于大型火力發(fā)電站和核電站蒸汽輪機(jī)的高溫高壓主蒸汽快速關(guān)閉和參數(shù)調(diào)節(jié)的高壓主汽調(diào)節(jié)閥。
背景技術(shù)：
蒸汽輪機(jī)是火力發(fā)電站和核電站中重要的三大能源轉(zhuǎn)換設(shè)備之一，在將燃料的化學(xué)能或核能轉(zhuǎn)化為電能的過程中，蒸汽輪機(jī)起著承上啟下的關(guān)鍵作用。蒸汽輪機(jī)將鍋爐或核反應(yīng)堆輸送出來的高溫高壓水蒸汽中的熱能，通過多級膨脹作功轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，傳輸給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能輸出。
高壓主汽調(diào)節(jié)閥是高溫高壓主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功的第一關(guān)，對電站的長期安全高效運行至關(guān)重要。高壓主汽調(diào)節(jié)閥中的高壓主汽閥，在通常情況下是全開啟狀態(tài)，在發(fā)生緊急情況時能夠快速關(guān)閉，截斷主蒸汽，防止汽輪機(jī)發(fā)生超速事故。高壓主汽調(diào)節(jié)閥中的高壓調(diào)節(jié)閥，在通常情況下其開啟狀態(tài)是不斷變化的，利用不同開啟狀態(tài)下產(chǎn)生的絕熱節(jié)流效應(yīng)，對主蒸汽的流量、壓力等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性控制，從而實現(xiàn)汽輪機(jī)的啟動、停機(jī)和輸出功率變化，并且穩(wěn)定汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。
高壓主汽調(diào)節(jié)閥中的高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)閥，可以單獨設(shè)計并分別制造，安裝時用管道連接，對于大型汽輪機(jī)配套閥門，通常將二者合并，進(jìn)行一體化設(shè)計制造成為聯(lián)合進(jìn)汽閥形式，故合稱高壓主汽調(diào)節(jié)閥，一體化設(shè)計使結(jié)構(gòu)更緊湊、安裝維護(hù)更方便、綜合性能更好。高壓主汽調(diào)節(jié)閥通常由一個高壓主汽閥與一個至三個高壓調(diào)節(jié)閥組合而成，每臺汽輪機(jī)通常配置二至四個這樣的聯(lián)合進(jìn)汽閥。
高壓主汽調(diào)節(jié)閥的工作原理，是利用不同開啟狀態(tài)產(chǎn)生的絕熱節(jié)流效應(yīng)，對高溫高壓主蒸汽的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)與穩(wěn)定性控制，絕熱節(jié)流必然產(chǎn)生相應(yīng)的壓力損失，壓力損失會降低蒸汽的作功能力。因此，從氣動熱力學(xué)設(shè)計角度來看，高壓主汽調(diào)節(jié)閥的總體壓力損失數(shù)值大小，是評價閥門氣動熱力設(shè)計水平和使用性能的重要技術(shù)指標(biāo)。在整個高壓主汽調(diào)節(jié)閥的總體壓力損失中，高壓調(diào)節(jié)閥的壓力損失約占總損失的四分之三，主要原因是高壓調(diào)節(jié)閥部位的蒸汽流動速度較高，流動狀態(tài)更復(fù)雜多變，并且在設(shè)計高壓調(diào)節(jié)閥時，往往以犧牲氣動熱力性能，特別是壓力損失指標(biāo)，來提高其抗振動特性，以保證長期安全運行的可靠性。如何在保持良好的綜合機(jī)械性能和氣動熱力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低閥門的總體壓力損失，特別是降低高壓調(diào)節(jié)閥的壓力損失，是提高閥門氣動熱力學(xué)設(shè)計水平的重點和難點。
如圖1所示，是一種現(xiàn)有的典型的600MW大型亞臨界電站汽輪機(jī)高壓主汽調(diào)節(jié)閥的縱向剖視圖，圖中略去了機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計細(xì)節(jié)，重點描述與高溫高壓蒸汽流動相關(guān)的零部件空間形狀特征。這些閥內(nèi)零部件的空間形狀設(shè)計過程，通常稱為氣動造型。
如圖2所示，是圖1的A-A向局部剖視圖，重點描述了高壓調(diào)節(jié)閥部位的氣動造型特征。通常幾個高壓調(diào)節(jié)閥的氣動造型是相同的。
如圖1和圖2所示，高壓主汽調(diào)節(jié)閥主要由一個公共的可承受高溫高壓的閥殼1、一個高壓主汽閥閥座2、一個高壓主汽閥閥碟3、一個高壓主汽閥閥桿4、兩個高壓調(diào)節(jié)閥閥座5和6、兩個高壓調(diào)節(jié)閥閥碟7和8、兩個高壓調(diào)節(jié)閥閥桿9和10、一個閥門進(jìn)汽管道11、兩個閥門排汽管道12和13、一個高壓主汽閥導(dǎo)向套筒14、兩個高壓調(diào)節(jié)閥導(dǎo)向套筒15和16，以及一個蒸汽濾網(wǎng)17構(gòu)成。
如圖3和圖4所示，是另外兩種現(xiàn)有的高壓調(diào)節(jié)閥氣動造型技術(shù)方案，這兩種技術(shù)方案在現(xiàn)有的同類閥門產(chǎn)品中均有應(yīng)用。
在運行狀態(tài)時，高溫高壓主蒸汽從進(jìn)汽管道11進(jìn)入閥殼1左側(cè)的高壓主汽閥腔室，穿過蒸汽濾網(wǎng)17后進(jìn)入由閥座2和閥碟3構(gòu)成的高壓主汽閥氣流通道，氣流通道的最小截面位于閥座2的喉部直徑D1處，主蒸汽通過閥座2的擴(kuò)散段后，進(jìn)入閥殼1右側(cè)的高壓調(diào)節(jié)閥腔室，兩個高壓調(diào)節(jié)閥共用一個水平設(shè)置的長圓筒形腔室，腔室的下方串列布置兩個分別由閥座5和閥碟7、閥座6和閥碟8構(gòu)成的高壓調(diào)節(jié)閥氣流通道，主蒸汽在高壓調(diào)節(jié)閥腔室內(nèi)分流，通過閥座5和6的喉部直徑D2和D3以及閥座擴(kuò)散段后，進(jìn)入排氣管道12和13。高壓調(diào)節(jié)閥腔室部位，通常可以布置一至三個高壓調(diào)節(jié)閥，具體數(shù)量由汽輪機(jī)的閥門配置方案確定。
已公知的電站閥門設(shè)計理論、設(shè)計規(guī)范和大量實驗研究結(jié)果表明，高溫高壓蒸汽在閥門內(nèi)部的流動狀態(tài)和流動機(jī)理非常復(fù)雜，各種流動現(xiàn)象并存，互相交叉，互相影響，并產(chǎn)生疊加效應(yīng)，尤其是在流動速度較高、流動參數(shù)變化最為劇烈的高壓調(diào)節(jié)閥部位，疊加效應(yīng)更加強(qiáng)烈，難以進(jìn)行精確的定量分析，其直觀反映就是局部壓力損失較大、流動狀態(tài)不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生壓力脈動、氣體脫流、氣流振蕩以及流量失穩(wěn)等一系列主要影響閥門抗振動性能的不利因素。通常的定性分析認(rèn)為，壓力損失較小的閥碟氣動造型，往往其抗振動性能較差，特別是外形流暢光順的氣動造型，雖然壓力損失最小，但更容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的流動失穩(wěn)和機(jī)械振動，造成閥門零部件的過早疲勞損壞甚至根本無法正常工作。在已公知的電站閥門產(chǎn)品中，如圖2、圖3和圖4所示的高壓調(diào)節(jié)閥氣動造型技術(shù)方案均有應(yīng)用。圖2所示的閥碟7，通常稱為圓盤形閥碟；圖3所示的閥碟18，通常稱為半球形閥碟；圖4所示的閥碟19，通常稱為平底凹口形閥碟；圖4所示的閥碟19，如果與閥桿設(shè)計制造成一體結(jié)構(gòu)，則稱為鐘罩形閥碟。上述閥碟的氣動造型技術(shù)方案，從壓力損失指標(biāo)比較，閥碟18優(yōu)于閥碟7，閥碟7優(yōu)于閥碟19；而從抗振動性能比較，優(yōu)劣順序正好相反，尤其以閥碟19與閥桿一體化的鐘罩形閥碟為最好。由此可見，圖2所示的技術(shù)方案，是一種兩者兼顧的折衷方案，而在大部分更高參數(shù)等級的大型超臨界汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥的技術(shù)方案中，大多選用圖4中的鐘罩形閥碟，這是以犧牲壓力損失指標(biāo)，來換取更高的抗振動性能指標(biāo)的典型實例。上述例證足以說明，二者兼優(yōu)的氣動造型技術(shù)方案十分難得。
回顧已公知的電站汽輪機(jī)閥門設(shè)計理論、設(shè)計規(guī)范和實驗研究歷史進(jìn)程及現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計和研究的重點，主要集中在閥碟和閥座，特別是高壓調(diào)節(jié)閥的閥碟和閥座的氣動造型及合理匹配上，而對于閥殼的腔室布局和氣動造型則較少涉及。閥殼產(chǎn)品的氣動造型往往受設(shè)計傳統(tǒng)、制造工藝和制造成本等因素制約而顯得過于簡單和粗糙，如圖1所示的高壓主汽調(diào)節(jié)閥閥殼1的高壓調(diào)節(jié)閥腔室部位，只是一個簡單的長圓筒形腔室，高壓調(diào)節(jié)閥閥座5和6過于靠近腔室下壁面，主蒸汽以較低的速度進(jìn)入腔室后，又以較高的速度通過閥座喉部直徑D2和D3，在很短的流程之內(nèi)，流動狀態(tài)和流動參數(shù)發(fā)生劇烈變化，不可避免地會引發(fā)各種不良后果。已公知技術(shù)中認(rèn)為抗振動性能較好的閥碟氣動造型方案，如圖4中的閥碟19，實際上是因其對惡劣的流動狀態(tài)產(chǎn)生的振動誘發(fā)因素不敏感性較好而得以采用，并沒有從根本上消除流動狀態(tài)惡化的主要誘因。從上述觀點出發(fā)，可以預(yù)測，通過改進(jìn)和完善閥殼的氣動造型，并匹配以合適的閥碟、閥座氣動造型，有可能獲得綜合性能良好的最佳技術(shù)方案，改進(jìn)和完善的重點，當(dāng)然是以高壓調(diào)節(jié)閥氣流通道的氣動造型為主。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的，是在已公知的電站閥門產(chǎn)品的理論設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和零部件設(shè)計常規(guī)方法的基礎(chǔ)上，提出一種壓力損失小，并且抗振動性能良好的二者兼優(yōu)的閥門氣動造型技術(shù)方案，可以應(yīng)用于各類電站汽輪機(jī)高壓主汽調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品，或者應(yīng)用于獨立的高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的改進(jìn)閥殼腔室及相關(guān)零部件的氣動造型，特別是重點改進(jìn)高壓調(diào)節(jié)閥腔室部位的氣動造型，采用壓力損失小的高壓調(diào)節(jié)閥閥碟氣動造型技術(shù)方案，通過改善閥門內(nèi)部流動狀態(tài)，特別是重點改善和優(yōu)化高壓調(diào)節(jié)閥部位的流動狀態(tài)，即通常所稱的合理組織流場，使改進(jìn)后的閥門全流程流場結(jié)構(gòu)和流動參數(shù)變化規(guī)律更趨于合理順暢，以獲得最佳設(shè)計效果和產(chǎn)品綜合性能。本實用新型技術(shù)方案與圖1和圖2所示的已有產(chǎn)品外形安裝尺寸可以具有互換通用性，但是其內(nèi)部零部件的氣動造型進(jìn)行了較大的改進(jìn)。利用已公知技術(shù)進(jìn)行了一系列方案對比、理論分析、流動參數(shù)設(shè)計計算與選取、氣動造型初步設(shè)計、閥門模型吹風(fēng)試驗研究、計算機(jī)全三維流動數(shù)值模擬分析計算、氣動造型參數(shù)修改完善及優(yōu)化篩選定型，最終確定本實用新型氣動造型技術(shù)方案及主要技術(shù)特征參數(shù)，并按照常規(guī)方法進(jìn)行實施例的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件設(shè)計。
根據(jù)本實用新型，構(gòu)成高壓主汽調(diào)節(jié)閥主要零部件氣動造型的技術(shù)方案，具有下列主要技術(shù)特征1.其特征是，如圖5和圖6所示的高壓主汽調(diào)節(jié)閥閥殼20的腔室氣動造型主要由三大部分構(gòu)成，圖5左側(cè)所示的高壓主汽閥部位是一個球形或近似球形的腔室，這樣的氣動造型受力狀態(tài)好，有利于設(shè)置較大面積的蒸汽濾網(wǎng)，使蒸汽以較低的流速穿過濾網(wǎng)并轉(zhuǎn)向，均勻加速后通過高壓主汽閥閥座喉部，經(jīng)擴(kuò)散管進(jìn)入高壓調(diào)節(jié)閥；圖5中部和右側(cè)所示的高壓調(diào)節(jié)閥部位，是由兩個相同的獨立橢球形腔室串接而成，兩個調(diào)節(jié)閥腔室之間，由圓形通道連接；這樣的一種長軸沿垂直方向設(shè)置的橢球形氣動造型，改變了以往傳統(tǒng)設(shè)計中常用的共用水平布置的長圓筒形腔室簡單化處置原則，使高壓調(diào)節(jié)閥閥座21和22的喉部直徑D2和D3都遠(yuǎn)離閥殼20的水平中心線，均位于橢球形腔室長軸的下端點處，在閥座喉部直徑以上，形成各自相對獨立的漏斗形氣流通道；高壓調(diào)節(jié)閥閥座喉部直徑上方的入口部位形狀，與橢球形腔室下方形狀光順過渡，分別構(gòu)成兩個漏斗形氣流通道的外壁面；2.其特征是，如圖5和圖6所示的高壓調(diào)節(jié)閥閥碟23和24的外表形狀與導(dǎo)向套筒25和26的外表面形狀光順過渡，分別構(gòu)成前述的兩個漏斗形氣流通道的內(nèi)壁面；閥碟23和24的氣動造型相同，通常稱為帶導(dǎo)流尾錐形閥碟，是一種已公知技術(shù)中被公認(rèn)為壓力損失最小的技術(shù)方案，同時也被公認(rèn)為抗振動性能最差而通常不予采用；在本實用新型技術(shù)方案中，由于設(shè)計了由光順的內(nèi)外壁面構(gòu)成的高壓調(diào)節(jié)閥漏斗形氣流通道，來自高壓主汽閥的蒸汽，首先在漏斗形氣流通道的入口附近以較低的流速匯集并轉(zhuǎn)變總體流動方向，隨著漏斗形氣流通道通流截面面積的逐漸收斂縮小而逐漸加速，合理的截面面積變化規(guī)律可以明顯改善高速流動區(qū)域的流場結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)蒸汽在高速通過調(diào)節(jié)閥閥座喉部直徑之前的流動過程最優(yōu)化；圖7所示是經(jīng)計算機(jī)數(shù)值模擬計算后得出的本實用新型技術(shù)方案氣動造型的內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)和流線分布示意圖；在漏斗形氣流通道中一直處于連續(xù)收斂、逐漸加速的氣流，不但壓力損失小，而且可以有效的抑制、延緩、削弱甚至消除那些有可能誘發(fā)或激勵閥碟、閥桿等零部件劇烈振動的各種不利因素，使得以往通常被迫放棄的帶導(dǎo)流尾錐形閥碟得以放心采用，并長期安全運行；高壓主汽閥閥碟3的端部設(shè)置有較大的預(yù)啟閥平衡通氣孔，加之高壓主汽閥部位平均氣流速度較低，局部壓力損失相對較小，因而通常采用圓盤形閥碟；3.本實用新型技術(shù)方案的相關(guān)參數(shù)還具有如下技術(shù)特征3.1.其特征是，如圖5和圖6所示的高壓主汽調(diào)節(jié)閥閥殼20主要由三個互相連通的獨立腔室組合構(gòu)成；高壓主汽閥部位腔室形狀為球形或近似球形，球半徑為SR1；在高壓主汽閥之后，串列設(shè)置兩個相同尺寸的橢球形高壓調(diào)節(jié)閥腔室，兩個橢球形腔室的長軸方向與閥殼20的水平中心線垂直，長半軸長度為a，短半軸長度為b，橢球形短軸橫截面為圓形，截面直徑為D6；高壓主汽閥與高壓調(diào)節(jié)閥腔室之間利用圓形通道相連接，通道直徑D4；兩個高壓調(diào)節(jié)閥腔室之間利用圓形通道相連接，通道直徑D5；3.2.其特征是，如圖5和圖6所示的高壓主汽閥閥座2固定配合安裝在閥殼20之上，其喉部直徑為D1，D1處的平均氣流速度為V1，在全開啟狀態(tài)下，最大設(shè)計流量時，最大平均流速為V1max；高壓調(diào)節(jié)閥閥座21和22同樣是配合固定在閥殼20上，其喉部直徑分別為D2和D3，D2處的平均流速為V2，D3處的平均流速為V3，通常將兩個高壓調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計成完全相同，因此D3＝D2，在兩閥全開啟狀態(tài)下，最大平均流速V2max＝V3max，而在兩閥各自改變開啟程度時，V2與V3各不相同；在由一個高壓主汽閥與兩個高壓調(diào)節(jié)閥組合配置時，通常選取V1max＝(0.5～0.6)V2max；3.3.其特征是，如圖5和圖6所示的高壓調(diào)節(jié)閥閥座21和22的喉部直徑D2和D3，均處于橢球形腔室的正下方，D2和D3與閥殼20水平中心線的距離均為H2，H2與腔室的半長軸長度a相等，即H2＝a；3.4.其特征是，如圖5和圖6所示的高壓調(diào)節(jié)閥閥碟23和24均采用帶導(dǎo)流尾錐形閥碟氣動造型，閥碟與閥座在關(guān)閉狀態(tài)時的接觸線直徑，通常稱為閥門配合直徑d2，配合直徑部位的閥碟局部氣動造型為球面，球半徑SR2，配合直徑部位閥座局部氣動造型為曲面，曲面半徑R2，閥碟開啟時的軸向位移量稱為升程，升程與閥座喉部直徑之比值稱為相對升程，高壓調(diào)節(jié)閥的全開啟最大升程h2按已公知技術(shù)選取，通常最大相對升程為(h2/D2)＝0.30～0.40，即h2＝(0.30～0.40)D2；3.5.其特征是，如圖5和圖6所示的高壓調(diào)節(jié)閥導(dǎo)向套筒25和26的外部直徑為D7，導(dǎo)向套筒下端表面形狀，與閥碟形狀光順過渡。


圖1是一種現(xiàn)有的高壓主汽調(diào)節(jié)閥的縱向剖視圖；圖2是圖1所示的A-A向高壓調(diào)節(jié)閥剖視圖；圖3是一種現(xiàn)有的高壓調(diào)節(jié)閥剖視圖；圖4是一種現(xiàn)有的高壓調(diào)節(jié)閥剖視圖；圖5是本實用新型高壓主汽調(diào)節(jié)閥的縱向剖視圖；圖6是圖5所示的A-A向高壓調(diào)節(jié)閥剖視圖；圖7是本實用新型高壓主汽調(diào)節(jié)閥一實施例的內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)和流線分布示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
如圖5和圖6所示，本實用新型技術(shù)方案的各技術(shù)特征參數(shù)都是相互關(guān)聯(lián)并協(xié)調(diào)一致的，各技術(shù)特征參數(shù)之間存在著一定的簡單比例關(guān)系，其中以高壓調(diào)節(jié)閥閥座21的喉部直徑D2為氣動造型的首選技術(shù)特征參數(shù)，D2的求取方法和取值范圍均按已公知技術(shù)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行，也可以參照已有閥門產(chǎn)品的已知參數(shù)進(jìn)行?；x??；通常利用已知的配套汽輪機(jī)主蒸汽參數(shù)和閥門配置，按照“主蒸汽最大工況時的總質(zhì)量流量G——高壓調(diào)節(jié)閥單閥質(zhì)量流量Gi——單閥容積流量Qi——選取閥座喉部最大平均流速V2max——喉部通流面積A2——喉部直徑D2”順序求取，其中閥座喉部最大平均流速V2max的選取值與喉部直徑D2直接相關(guān)，通常選取V2max＝80～110m/s，大型閥門取較大值，本實用新型技術(shù)方案的實施例選取V2max＝85～95m/s；高壓調(diào)節(jié)閥閥座喉部直徑D2一旦確定，即可以在此基礎(chǔ)上引用本實用新型進(jìn)行全新產(chǎn)品的氣動設(shè)計，其它技術(shù)特征參數(shù)均可按照給定的比例關(guān)系求??；已有產(chǎn)品對于Qi、V2max、D2等已知參數(shù)的取值通常都在合理范圍之內(nèi)，可以在保留原參數(shù)D2作為首選技術(shù)特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，引用本實用新型進(jìn)行同等規(guī)格已有產(chǎn)品的更新氣動設(shè)計。
如圖5和圖6所示，本實用新型技術(shù)方案實施例的各技術(shù)特征參數(shù)之間存在下列比例關(guān)系1.首選技術(shù)特征參數(shù)，高壓調(diào)節(jié)閥閥座21的喉部直徑D2D2＝[(4Qi)/(πV2max)]1/2，上式中Qi為單閥容積流量，是已知的配套汽輪機(jī)閥門主蒸汽參數(shù)，單位為m3/s，上式中V2max為閥座喉部最大平均流速，是已知的配套汽輪機(jī)閥門選定參數(shù)，單位為m/s，最大平均流速取值范圍為V2max＝80～110m/s；2.高壓調(diào)節(jié)閥閥座22的喉部直徑D3D3＝D2；3.高壓主汽閥閥座2的喉部直徑D1D1＝(1.95～2.05)D2；4.閥殼20的高壓主汽閥球形腔室的球半徑SR1SR1＝(2.6～2.8)D2；5.閥殼20的高壓調(diào)節(jié)閥橢球形腔室的長半軸長度aa＝(2.4～2.6)D2，短半軸長度bb＝(1.4～1.5)D2，短軸橫截面圓直徑D6D6＝2b＝(2.8～3.0)D2；6.閥殼20的主汽閥腔室與調(diào)節(jié)閥腔室連接通道直徑D4
D4＝(2.4～2.5)D2；7.閥殼20的兩個調(diào)節(jié)閥腔室連接通道直徑D5D5＝(2.2～2.3)D2；8.高壓調(diào)節(jié)閥閥座21的喉部直徑D2和閥座22的喉部直徑D3與閥殼20水平中心線的距離H2H2＝(2.4～2.6)D2；9.高壓調(diào)節(jié)閥閥碟23與閥座21以及閥碟24與閥座22的接觸線配合直徑d2d2＝(1.1～1.2)D2；10.高壓調(diào)節(jié)閥帶導(dǎo)流尾錐形閥碟23和24的氣動造型，在配合直徑d2部位處的球面半徑SR2SR2＝(0.65～0.68)D2；11.高壓調(diào)節(jié)閥閥座21和22的氣動造型，在配合直徑d2部位處的環(huán)形曲面半徑R2R2＝(0.46～0.48)D2；12.高壓調(diào)節(jié)閥閥碟23和24的全開啟最大升程h2h2＝(0.32～0.34)D2；13.高壓調(diào)節(jié)閥導(dǎo)向套筒25和26的下端外部直徑D7D7＝(1.6～1.7)D2。
如圖7所示，是本實用新型高壓主汽調(diào)節(jié)閥一實施例的閥門內(nèi)部氣體流動狀態(tài)，是經(jīng)計算機(jī)數(shù)值模擬吹風(fēng)試驗得出的內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)和流線分布示意圖。
本實用新型提出的技術(shù)方案，不僅適用于如圖5和圖6所示的一個高壓主汽閥與兩個高壓調(diào)節(jié)閥組合配置的聯(lián)合進(jìn)汽閥，同樣適用于其它數(shù)量組合配置的聯(lián)合進(jìn)氣閥或單獨設(shè)計制造的獨立閥，并且也適用于各種汽輪機(jī)中壓閥門。
權(quán)利要求1.一種主要用于電站汽輪機(jī)的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，由一個高壓主汽閥與兩個高壓調(diào)節(jié)閥組合構(gòu)成；高壓主汽閥與高壓調(diào)節(jié)閥共用一個閥殼(20)，閥殼(20)的腔室由各自獨立的一個高壓主汽閥腔室和兩個高壓調(diào)節(jié)閥腔室串接而成，各腔室之間由通道相連接；高壓主汽閥腔室臨近高壓調(diào)節(jié)閥腔室的一側(cè)設(shè)置閥座(2)，閥座(2)的中心線上設(shè)置閥碟(3)；兩個高壓調(diào)節(jié)閥腔室下方分別設(shè)置閥座(21)和(22)，兩個閥座(21)和(22)的中心線上分別設(shè)置閥碟(23)和(24)；閥座(2)、(21)和(22)的中心線上分別設(shè)置導(dǎo)向套筒(14)、(25)和(26)；閥殼(20)、閥座(2)、閥碟(3)以及導(dǎo)向套筒(14)的相關(guān)表面構(gòu)成高壓主汽閥氣流通道；閥殼(20)、閥座(21)和(22)、閥碟(23)和(24)以及導(dǎo)向套筒(25)和(26)的相關(guān)表面分別構(gòu)成兩個高壓調(diào)節(jié)閥氣流通道；高壓主汽閥腔室內(nèi)還設(shè)置有蒸汽濾網(wǎng)(17)；其特征在于，閥殼(20)的高壓主汽閥腔室為一個球形或近似球形的腔室，閥殼(20)的高壓調(diào)節(jié)閥腔室為兩個獨立的橢球形腔室，各腔室之間由圓形通道相連接；高壓調(diào)節(jié)閥閥座(21)和(22)分別與兩個橢球形腔室的相關(guān)表面互相連接，構(gòu)成兩個高壓調(diào)節(jié)閥氣流通道的外壁面，高壓調(diào)節(jié)閥帶導(dǎo)流尾錐形閥碟(23)和(24)分別與導(dǎo)向套筒(25)和(26)的相關(guān)表面互相連接，構(gòu)成兩個高壓調(diào)節(jié)閥氣流通道的內(nèi)壁面，外壁面與內(nèi)壁面之間的通流截面面積沿氣流方向收斂縮小，在閥座(21)和(22)的喉部直徑D2和D3的上方，分別構(gòu)成兩個呈漏斗形的高壓調(diào)節(jié)閥氣流通道。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥的各項技術(shù)特征參數(shù)之間存在一定的比例關(guān)系，其中高壓調(diào)節(jié)閥閥座(21)的喉部直徑D2為首選技術(shù)特征參數(shù)，其它技術(shù)特征參數(shù)均按照與首選技術(shù)特征參數(shù)之間給定的比例關(guān)系求取；首選技術(shù)特征參數(shù)和其它技術(shù)特征參數(shù)共同構(gòu)成高壓主汽調(diào)節(jié)閥氣動造型技術(shù)方案；高壓調(diào)節(jié)閥閥座(21)的喉部直徑D2，即首選技術(shù)特征參數(shù)，按下列公式求取D2＝[(4Qi)/(πV2max)]1/2，上式中Qi為單閥容積流量，是已知的配套汽輪機(jī)閥門主蒸汽參數(shù)，單位為m3/s，上式中V2max為閥座喉部最大平均流速，是已知的配套汽輪機(jī)閥門選定參數(shù)，單位為m/s，取值范圍為V2max＝80～110m/s。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的高壓調(diào)節(jié)閥閥座(22)，與閥座(21)相同，技術(shù)特征參數(shù)為喉部直徑D3，按下列比例關(guān)系求取D3＝D2。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的高壓主汽閥閥座(2)，技術(shù)特征參數(shù)為喉部直徑D1，按下列比例關(guān)系求取D1＝(1.95～2.05)D2。
5.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的閥殼(20)的高壓主汽閥腔室，技術(shù)特征參數(shù)為球形腔室的球半徑SR1， 按下列比例關(guān)系求取SR1＝(2.6～2.8)D2。
6.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的閥殼(20)的高壓調(diào)節(jié)閥腔室，技術(shù)特征參數(shù)為橢球形腔室的長半軸長度a、短半軸長度b和短軸橫截面圓直徑D6，按下列比例關(guān)系求取a＝(2.4～2.6)D2，b＝(1.4～1.5)D2，D6＝2b＝(2.8～3.0)D2。
7.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的閥殼(20)的高壓主汽閥腔室與高壓調(diào)節(jié)閥腔室之間的圓形連接通道，技術(shù)特征參數(shù)為通道直徑D4，按下列比例關(guān)系求取D4＝(2.4～2.5)D2。
8.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的閥殼(20)的兩個高壓調(diào)節(jié)閥腔室之間的圓形連接通道，技術(shù)特征參數(shù)為通道直徑D5，按下列比例關(guān)系求取D5＝(2.2～2.3)D2。
9.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的高壓調(diào)節(jié)閥閥座(21)的喉部直徑D2和閥座(22)的喉部直徑D3均位于橢球形腔室長軸的下方，技術(shù)特征參數(shù)為喉部直徑D2和D3與閥殼(20)水平中心線的距離H2，按下列比例關(guān)系求取H2＝(2.4～2.6)D2。
10.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的高壓調(diào)節(jié)閥帶導(dǎo)流尾錐形閥碟(23)和(24)，技術(shù)特征參數(shù)為閥碟與閥座的接觸線配合直徑d2、閥碟氣動造型在配合直徑部位處的球面半徑SR2和閥碟全開啟最大升程h2，按下列比例關(guān)系求取d2＝(1.1～1.2)D2，SR2＝(0.65～0.68)D2，h2＝(0.32～0.34)D2。
11.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的高壓調(diào)節(jié)閥閥座(21)和(22)，技術(shù)特征參數(shù)為閥座氣動造型在配合直徑部位處的環(huán)形曲面半徑R2，按下列比例關(guān)系求取R2＝(0.46～0.48)D2。
12.如權(quán)利要求1或2所述的高壓主汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的高壓調(diào)節(jié)閥導(dǎo)向套筒(25)和(26)，技術(shù)特征參數(shù)為下端外部直徑D7，按下列比例關(guān)系求取D7＝(1.6～1.7)D2。
專利摘要本實用新型提出了一種主要用于電站汽輪機(jī)的高壓主汽調(diào)節(jié)閥。其主要特征是，整體閥殼的高壓調(diào)節(jié)閥部位，由兩個橢球形腔室串接構(gòu)成；兩個調(diào)節(jié)閥的候部直徑遠(yuǎn)離閥殼的水平中心線；兩個調(diào)節(jié)閥的閥碟均為帶導(dǎo)流尾錐形閥碟；以橢球形腔室和帶導(dǎo)流尾錐形閥碟為主構(gòu)成通流截面逐漸收斂的漏斗形調(diào)節(jié)閥氣流通道；調(diào)節(jié)閥喉部直徑為首選特征參數(shù)，其它特征參數(shù)均與調(diào)節(jié)閥喉部直徑成比例。本實用新型的技術(shù)方案，通過重點改進(jìn)和優(yōu)化配置高壓調(diào)節(jié)閥腔室和閥碟的氣動造型，改善閥門內(nèi)部流動狀態(tài)，實現(xiàn)了總體壓力損失小，并且抗振動性能良好的設(shè)計目的。
文檔編號F01D17/10GK2782938SQ200420089110
公開日2006年5月24日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者徐克鵬, 崔永強(qiáng), 蔡虎, 蔣洪德 申請人:北京全三維動力工程有限公司