專利名稱：汽輪機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)裝置，在其汽輪機(jī)上游設(shè)集汽箱，其中，為了控制蒸汽進(jìn)入集汽箱設(shè)一進(jìn)汽閥門。
汽輪機(jī)裝置通常用于產(chǎn)生電能或驅(qū)動(dòng)加工機(jī)械。在汽輪機(jī)裝置蒸發(fā)器循環(huán)內(nèi)運(yùn)行的工質(zhì)(通常是一種水-水/汽混合物)在蒸發(fā)器內(nèi)汽化。所產(chǎn)生的蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹作功，接著輸入凝汽器或加工機(jī)械。在凝汽器內(nèi)凝結(jié)的工質(zhì)然后借助給水泵重新供入蒸發(fā)器。
在汽輪機(jī)裝置內(nèi)，稱為噴嘴組調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)閥用來(lái)控制蒸汽進(jìn)入集汽箱。調(diào)節(jié)閥的開和關(guān)通常借助一主軸系統(tǒng)或液壓驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行。在主軸系統(tǒng)的情況下，調(diào)節(jié)閥懸掛在一根裝在集汽箱內(nèi)的梁上，梁可被兩根主軸驅(qū)動(dòng)。作為替換形式，調(diào)節(jié)閥可有液壓的單一驅(qū)動(dòng)器。此液壓的單一驅(qū)動(dòng)器通常通過(guò)連桿操縱各個(gè)調(diào)節(jié)閥。
但是這種調(diào)節(jié)閥需要特別大的調(diào)整力，因?yàn)樗斨羝鲃?dòng)方向關(guān)閉。大的調(diào)整力又減慢了調(diào)節(jié)閥的調(diào)整速度，并因而損害了調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)。此外，主軸系統(tǒng)的主軸或液壓系統(tǒng)的連桿通常總是借助汽封穿過(guò)集汽箱的殼體。因?yàn)椴倏v相關(guān)的噴嘴組調(diào)節(jié)裝置要穿過(guò)相應(yīng)的汽封進(jìn)行，在這種情況下蒸汽的損失不可避免，在穿過(guò)多個(gè)汽封時(shí)可能造成特別大的損失。
因此本發(fā)明的目的是，提供一種上述類型具有進(jìn)汽閥門的汽輪機(jī)裝置，它允許有特別高的調(diào)節(jié)品質(zhì)以及只有特別小的蒸汽損失。
按本發(fā)明為達(dá)到此目的采取的措施是，汽輪機(jī)裝置的進(jìn)汽閥門有一個(gè)作為截止機(jī)構(gòu)裝在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，其中，設(shè)在殼體中的一個(gè)蒸汽進(jìn)口可通過(guò)設(shè)在轉(zhuǎn)軸上一個(gè)通道與設(shè)在殼體中的一個(gè)蒸汽出口連通。
在這里，本發(fā)明考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)是，為了使汽輪機(jī)裝置的進(jìn)汽閥門能達(dá)到特別高的調(diào)節(jié)品質(zhì)，應(yīng)設(shè)計(jì)調(diào)整力特別小的進(jìn)汽閥門。只要將進(jìn)汽閥門設(shè)計(jì)為其調(diào)整運(yùn)動(dòng)的方向基本上避免沿蒸汽流動(dòng)的方向，就有可能使調(diào)整力特別小。當(dāng)將進(jìn)汽閥門設(shè)計(jì)為不是用于作直線的調(diào)整運(yùn)動(dòng)，而是用于作旋轉(zhuǎn)的調(diào)整運(yùn)動(dòng)時(shí)，便可以特別簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。為此，作為進(jìn)汽閥門的截止機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)軸。此外，當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)所需要的密封件數(shù)量特別少。因此，這種進(jìn)汽閥門只有特別小的蒸汽損失。
有利的是通道在轉(zhuǎn)軸表面延伸。也就是說(shuō)這種設(shè)計(jì)的進(jìn)汽閥門能非常靈活地滿足各種要求。例如，當(dāng)恰當(dāng)選擇通道長(zhǎng)度時(shí)，可以使蒸汽進(jìn)口在轉(zhuǎn)軸的不同位置與蒸汽出口連通。
為了進(jìn)一步將蒸汽損失的危險(xiǎn)保持在特別低的程度，有利的是將包圍轉(zhuǎn)軸的殼體設(shè)計(jì)為一體式的。在這種情況下轉(zhuǎn)軸經(jīng)由唯一的進(jìn)入口插入殼體內(nèi)，此進(jìn)入口借助一塊設(shè)在轉(zhuǎn)軸自由端處的端板相對(duì)于周圍密封。
進(jìn)汽閥門的端板有利地設(shè)計(jì)為，它在其面朝轉(zhuǎn)軸殼體的那一側(cè)有城垛狀型面。因此在此密封部位流出的蒸汽必須走過(guò)特別長(zhǎng)的路才能到外面，從而使不希望的蒸汽漏泄的危險(xiǎn)性很小。
有利的是，轉(zhuǎn)軸處于殼體內(nèi)部的那一端支承在一個(gè)設(shè)在轉(zhuǎn)軸的殼體內(nèi)呈錐形的支承件內(nèi)。也就是說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)可使裝配非常簡(jiǎn)單，因?yàn)楫?dāng)裝入轉(zhuǎn)軸時(shí)，設(shè)計(jì)為錐形的支承件促使自動(dòng)定心。
進(jìn)汽閥門有利地具有一彈簧裝置，它機(jī)械地預(yù)緊轉(zhuǎn)軸。按這種設(shè)計(jì)，進(jìn)汽閥門適用于特別短的快速閉合時(shí)間，并在控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)失效時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。由此可避免在發(fā)生故障時(shí)引起的蒸汽損失。
視不同的運(yùn)行方式和條件，進(jìn)入集汽箱的蒸汽可能含有大量雜質(zhì)。為了使進(jìn)汽閥門對(duì)這種雜質(zhì)不是那么敏感，有利的是它的轉(zhuǎn)軸表面由一種陶瓷材料構(gòu)成。因?yàn)樘沾刹牧蠈?duì)蒸汽中雜質(zhì)的粘附力特別小，以及對(duì)于大的溫度變化也非常不敏感。
為了在蒸汽質(zhì)量特別差的情況下還能附加地保證正常工作，可向進(jìn)汽閥門供入一持續(xù)的高頻寄生信號(hào)作為調(diào)整信號(hào)，它保證閥門的通行能力。
有利的是在轉(zhuǎn)軸表面延伸的通道有一種逐漸縮小的截面。因?yàn)檫@樣一來(lái)當(dāng)通道相對(duì)于蒸汽進(jìn)口和/或蒸汽出口適當(dāng)定位時(shí)，可以調(diào)整蒸汽不同的流量。
在這種情況下，通道有利的是具有一個(gè)由通道起點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸軸線確定的大于180°的弧形角。換句話說(shuō)通道超過(guò)轉(zhuǎn)軸的二分之一圓周延伸。因此，按這種設(shè)計(jì)可以在通道截面與蒸汽進(jìn)口和/或蒸汽出口之間有特別多的組合。
為了在調(diào)整蒸汽流量時(shí)有特別大的靈活性，此進(jìn)汽閥門有利地具有多個(gè)通道，它們?cè)O(shè)在一公共的轉(zhuǎn)軸表面上。因此，總是一個(gè)蒸汽進(jìn)口可通過(guò)一個(gè)通道與配屬于它的蒸汽出口連通。在這種結(jié)構(gòu)中，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸，根據(jù)轉(zhuǎn)軸的開關(guān)位置；可以有目的地開啟一個(gè)或多個(gè)通道。
通道的弧形角有利地按這樣的方式設(shè)計(jì)，即，在轉(zhuǎn)軸的第一位置，第一通道可流過(guò)蒸汽；在轉(zhuǎn)軸的第二位置，第一和第二通道可流過(guò)蒸汽。按此設(shè)計(jì)，進(jìn)汽閥門可以步進(jìn)式地開啟通道，因此在將蒸汽供入集汽箱時(shí)可以有特別高的靈活性。
進(jìn)汽閥門有利地連接在集汽箱上，后者設(shè)在汽輪機(jī)裝置的汽輪機(jī)上游。基于其特別高的調(diào)節(jié)品質(zhì)及其特別低的漏汽危險(xiǎn)，此進(jìn)汽閥門特別適合于在這里使用。
采用本發(fā)明獲得的優(yōu)點(diǎn)主要在于，對(duì)于具有設(shè)在集汽箱上游的進(jìn)汽閥門的汽輪機(jī)裝置，由于采用轉(zhuǎn)軸作為截止機(jī)構(gòu)，所以蒸汽損失的危險(xiǎn)特別小。此外，此進(jìn)汽閥門有特別小的調(diào)整力，因?yàn)樗O(shè)計(jì)用于旋轉(zhuǎn)的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。因此，進(jìn)汽閥門有特別高的調(diào)整速度并因而有特別高的調(diào)節(jié)品質(zhì)。此外，特別小的調(diào)整力允許為進(jìn)汽閥門采用電控制機(jī)構(gòu)。因而可以取消液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于有液壓油，液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)在汽輪機(jī)裝置內(nèi)始終是一個(gè)潛在的火源。
下面借助附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1是具有兩個(gè)用于控制蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥門的汽輪機(jī)裝置示意圖；圖2是在圖1所示汽輪機(jī)上配置進(jìn)汽閥門的示意圖；圖3是圖1和圖2所示進(jìn)汽閥門的示意圖；圖4是在圖1至3所示進(jìn)汽閥門的殼體旁配置端板的示意圖；以及圖5是設(shè)在圖3所示轉(zhuǎn)軸表面上的通道的弧形角示意圖。
在所有的附圖中相同的部件采用同一個(gè)附圖標(biāo)記。
圖1中的汽輪機(jī)裝置2包括汽輪機(jī)4和與之相連的發(fā)電機(jī)6，以及在水汽循環(huán)8內(nèi)包括設(shè)在汽輪機(jī)4下游的凝汽器10和蒸汽發(fā)生器12。汽輪機(jī)4由第一壓力級(jí)或高壓部分4a和另一級(jí)或中壓和低壓部分4b組成，它們通過(guò)一公共軸14驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)6。
蒸汽發(fā)生器12在蒸汽出口側(cè)與汽輪機(jī)4的高壓部分4a的蒸汽進(jìn)口18連接。汽輪機(jī)4高壓部分4a的蒸汽出口20通過(guò)一根溢流管道22與汽輪機(jī)4中壓和低壓部分4b的蒸汽進(jìn)口24連接。汽輪機(jī)4中壓和低壓部分4b的蒸汽出口26通過(guò)蒸汽管道28連接在凝汽器10上。凝汽器通過(guò)其中接入給水泵32和給水箱34的一根給水管30，與蒸汽發(fā)生器12連接形成一個(gè)封閉的水汽循環(huán)8。
汽輪機(jī)裝置2設(shè)計(jì)為能控制蒸汽D進(jìn)入汽輪機(jī)4的高壓部分4a和中壓及低壓部分4b。為此，連接蒸汽發(fā)生器12和汽輪機(jī)4的蒸汽管道36通入一進(jìn)汽閥門38，它設(shè)在設(shè)計(jì)為汽輪機(jī)4高壓部分4a的透平外殼的集汽箱40上游的進(jìn)口側(cè)。此外，在溢流管道22內(nèi)接入一進(jìn)汽閥門42，它設(shè)在設(shè)計(jì)為汽輪機(jī)4中壓和低壓部分4b的透平外殼的集汽箱44上游的進(jìn)口側(cè)。進(jìn)汽閥門38、42結(jié)構(gòu)基本相同，并可借助一電調(diào)整信號(hào)控制，在調(diào)整信號(hào)中加入一高頻寄生信號(hào)。為此，進(jìn)汽閥門38、42分別通過(guò)控制線46或48與控制器50連接。
如圖2中詳細(xì)表示的那樣，進(jìn)汽閥門38直接固定在集汽箱40上。蒸汽D從蒸汽管道36經(jīng)進(jìn)汽閥門38到達(dá)集汽箱40內(nèi)。進(jìn)汽閥門38在其殼體52內(nèi)有三個(gè)蒸汽進(jìn)口54和三個(gè)蒸汽出口56。進(jìn)汽閥門38的蒸汽出口56分別通入集汽箱40的一個(gè)室40a、40b或40c內(nèi)。在汽輪機(jī)4高壓級(jí)4a的集汽箱40內(nèi)設(shè)一透平58，它包括一轉(zhuǎn)子60和一些透平葉片62。進(jìn)汽閥門42以大體相同的方式裝在設(shè)計(jì)為汽輪機(jī)4中壓和低壓部分4b的透平外殼的集汽箱44上。
作為結(jié)構(gòu)近似的進(jìn)汽閥門38、42的舉例，在圖3中詳細(xì)表示了圖1和圖2所示的進(jìn)汽閥門38。進(jìn)汽閥門38包括一殼體52。在此設(shè)計(jì)為一體式的殼體52中設(shè)三個(gè)蒸汽進(jìn)口54和三個(gè)蒸汽出口56。轉(zhuǎn)軸64裝在殼體52內(nèi)，它的表面66有一種城垛狀型面(在圖3中對(duì)此沒(méi)有詳細(xì)表示)以及由陶瓷材料k構(gòu)成。轉(zhuǎn)軸64可經(jīng)由進(jìn)入口68插入殼體52中。通過(guò)其位于殼體52內(nèi)部的端部64a，轉(zhuǎn)軸64支承在一個(gè)設(shè)在殼體52內(nèi)的呈錐形的支承件70中。在轉(zhuǎn)軸64沒(méi)有裝在殼體52內(nèi)的那一端64b處設(shè)一端板72。如圖4詳細(xì)表示的那樣，端板72在面朝殼體52的那一側(cè)72a有城垛狀型面74。在轉(zhuǎn)軸64的端板72上設(shè)一導(dǎo)引裝置76。轉(zhuǎn)軸64通過(guò)導(dǎo)引裝置76借助于一彈簧裝置78可機(jī)械地復(fù)位。
轉(zhuǎn)軸64在其表面66有三個(gè)通道80、82和84，蒸汽進(jìn)口54可通過(guò)它們分別與對(duì)應(yīng)的蒸汽出口56連通。在這里通道80、82和84各自的橫截面按沒(méi)有進(jìn)一步表示的方式沿蒸汽流道收縮。此外如圖5中詳細(xì)表示的那樣，通道80、82和84具有各不相同的弧形角86、88或90，它們分別通過(guò)起點(diǎn)86a、88a、90a和終點(diǎn)86b、88b、90b確定。在這里弧形角86、88或90按這樣的方式選擇，即它們總是大于180°。在這種情況下，在轉(zhuǎn)軸64的第一位置，通道80可流過(guò)蒸汽D，以及在轉(zhuǎn)軸64的第二位置，通道80和通道82可流過(guò)蒸汽D，在轉(zhuǎn)速64的第三位置，通道80、通道82和通道84均可流過(guò)蒸汽D。
由于進(jìn)汽閥門38、42特別高的調(diào)節(jié)品質(zhì)，所以保證特別精細(xì)地逐級(jí)控制蒸汽D進(jìn)入汽輪機(jī)裝置相關(guān)的集汽箱40或44內(nèi)。在此由于采用轉(zhuǎn)軸64作為截止機(jī)構(gòu)，所以蒸汽D損失的危險(xiǎn)特別小。
權(quán)利要求
1．一種汽輪機(jī)裝置(2)，在其汽輪機(jī)(4)上游設(shè)一集汽箱(40、44)，在集汽箱(40、44)進(jìn)口側(cè)連接一進(jìn)汽閥門(38、42)用于控制蒸汽(D)進(jìn)入集汽箱(40、44)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)具有一個(gè)作為截止機(jī)構(gòu)裝在殼體(52)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸(64)；以及，其中，設(shè)在殼體(52)中的一個(gè)蒸汽進(jìn)口(54)可通過(guò)一個(gè)設(shè)在轉(zhuǎn)軸(64)上的通道(80)與設(shè)在殼體(52)中的一個(gè)蒸汽出口(56)連通。
2．按照權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)的通道(80)沿轉(zhuǎn)軸(64)的表面(66)延伸。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)的殼體(52)設(shè)計(jì)為一體部件，轉(zhuǎn)軸(64)經(jīng)由唯一的進(jìn)入口(68)插入殼體(52)內(nèi)，以及，殼體(52)內(nèi)腔借助一塊設(shè)在轉(zhuǎn)軸(64)自由端(64b)處的端板(72)相對(duì)于周圍密封。
4．按照權(quán)利要求3所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)的端板(72)在其面朝轉(zhuǎn)軸(64)殼體(52)的那一側(cè)(72a)具有城垛狀型面(74)。
5．按照權(quán)利要求3或4所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)轉(zhuǎn)軸(64)處于殼體(52)內(nèi)部的那一端(64a)，支承在一個(gè)設(shè)置在殼體(52)內(nèi)呈錐形的支承件(70)內(nèi)。
6．按照權(quán)利要求1至5之一所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)的轉(zhuǎn)軸(64)借助一彈簧裝置(78)機(jī)械地預(yù)緊。
7．按照權(quán)利要求1至6之一所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)轉(zhuǎn)軸(64)的表面(66)由一種陶瓷材料(k)構(gòu)成。
8．按照權(quán)利要求1至7之一所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，往進(jìn)汽閥門(38、42)的調(diào)整信號(hào)中加入一持續(xù)的寄生信號(hào)。
9．按照權(quán)利要求2至8之一所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)的通道(80)具有一種逐漸縮小的截面。
10．按照權(quán)利要求1至9之一所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，在進(jìn)汽閥門(38、42)轉(zhuǎn)軸(64)的表面(66)上設(shè)多個(gè)通道(80、82、84)，借助每一個(gè)通道(80、82、84)可分別使一個(gè)蒸汽進(jìn)口(54)與一個(gè)相對(duì)應(yīng)的蒸汽出口(56)連通。
11．按照權(quán)利要求1至10之一所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)的通道(80、82、84)通過(guò)其各自的起點(diǎn)(86a、88a、90a)和終點(diǎn)(86b、88b、90b)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸軸線確定的各自的弧形角(86、88、90)均大于180°。
12．按照權(quán)利要求11所述的汽輪機(jī)裝置(2)，其中，進(jìn)汽閥門(38、42)的通道(80、82、84)的弧形角(86、88、90)選擇為，在轉(zhuǎn)軸(64)的第一位置，第一通道(80)可流過(guò)蒸汽(D)；在轉(zhuǎn)軸(64)的第二位置，第一通道(80)和第二通道(82)可流過(guò)蒸汽(D)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)裝置(2),為了控制蒸汽(D)進(jìn)入集汽箱(40、44),它應(yīng)設(shè)有一調(diào)整品質(zhì)極高的進(jìn)汽閥門(38、42),并因此使蒸汽(D)的損失非常小。為此按本發(fā)明規(guī)定,進(jìn)汽閥門(38、42)有一個(gè)作為截止機(jī)構(gòu)裝在殼體(52)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸(64),蒸汽進(jìn)口(54)可通過(guò)設(shè)在轉(zhuǎn)軸(64)表面(66)內(nèi)的通道(80)與蒸汽出口(56)連通。
文檔編號(hào)F16K5/12GK1297509SQ99805191
公開日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月11日
發(fā)明者保羅·格比格 申請(qǐng)人:西門子公司