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多工况汽轮机大小开度组合切换阀
2019-1-26 08:22 中国泵阀第一网 作者:佚名 点击:1597
【中国泵阀第一网 基础知识】背景技术:工业拖动用汽轮机广泛的使用于炼油、化工、化肥、冶金、轻工、能源等工业部门中拖动压缩机、鼓风机、泵及压榨机等旋转机械,汽轮机的安全、可靠运行对保障炼油、化工等工业部门的安全生产及稳定收益具有重要作用。汽轮机调节阀主要用于汽轮机不同工况之间的相互切换,通过调整阀门的升程以及各个阀门的开启和关闭,来控制通过汽轮机的蒸汽流量,从而控制汽轮机的转速及输出功率

背景技术:

工业拖动用汽轮机广泛的使用于炼油、化工、化肥、冶金、轻工、能源等工业部门中拖动压缩机、鼓风机、泵及压榨机等旋转机械,汽轮机的安全、可靠运行对保障炼油、化工等工业部门的安全生产及稳定收益具有重要作用。汽轮机调节阀主要用于汽轮机不同工况之间的相互切换,通过调整阀门的升程以及各个阀门的开启和关闭,来控制通过汽轮机的蒸汽流量,从而控制汽轮机的转速及输出功率。调节阀的稳定运行对保障各个工况的效率以及安全稳定运行具有重要作用。

工业用汽轮机工况变化繁多,有的工业汽轮机运行工况多达十几、二十种。相同进汽参数下,由于运行工况的繁多,导致有些工况运行时只有一到两个阀门开启,且阀门开度很小,而有些工况运行时,尽管阀门开启较多,但最后一个阀门开启时开度很小,因此,工况的繁多不仅导致汽机设计时阀点的分配困难,而且导致部分工况运行时阀门开度小。小阀门开度不仅导致节流效应增大,汽机效率降低,且导致阀碟所受汽流应力的增大,汽流流动的非定常性增加,阀碟所受非定常汽流应力增加,造成阀碟、阀杆的振动,汽轮机调节系统的控制困难,严重时会导致阀碟脱落、阀杆断裂。

此外,工业汽轮机的进汽参数,即进汽压力、进汽温度,及排汽压力变化范围较大,当汽流参数变动时,可能会导致小阀门开度工况时阀门的时开时关,从而导致阀碟、阀座的磨损,汽轮机调节系统的波动,严重时甚至导致阀碟脱落、阀杆断裂。

现行汽轮机调阀结构如图1所示,主要由阀梁1.1、阀碟螺栓1.7~1.11、阀碟1.12~1.16、衬套1.2~1.6、阀杆1.17组成,阀碟螺栓1.7~1.11、衬套1.2~1.6的长度可调。阀门开度曲线如图2所示,汽轮机运行时,阀梁向上提升到h01时,阀Ⅰ首先开启,随着阀梁的继续提升,阀Ⅰ开度增大;当阀梁提升到h02时,阀Ⅱ开启,随着阀梁的继续提升,阀Ⅱ开度增大;当阀梁提升到h03时,阀Ⅲ开启……。通过调整阀碟螺栓、衬套的长度,调阀按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的顺序开启。实际运行过程中,一般要求稳定运行工况至少有三个阀的开启,且第三个阀的开度不能太低,因此,对于工况繁多,或工况范围变化较大的汽轮机,各个工况在阀门开度的分配上存在较大困难,导致部分工况下某个阀门的开度很小,有些流量较小工况甚至导致只有两个阀的开启,且阀Ⅱ的开度很小。

因此,现行汽轮机调阀结构对工况变化繁多的情况适应性不足,在阀点设置上存在困难,可能导致某些工况下汽轮机运行的不稳定、不安全。

图一 现行汽轮机调节阀典型结构

图2 典型的阀门升程曲线

改进结构:

针对上述现有技术存在的局限性,提出一种在汽轮机工况变化繁多情况下,能够保证汽轮机在各个工况下安全、稳定运行的调节阀。图3给出了一种可能存在的典型结构,调节阀结构主要由阀梁1、主阀碟12~16、次阀碟17~21、阀碟螺母7~11、衬套2~6组成。图4给出了阀碟的三维示意图。主阀碟12~16沿侧壁周向开有若干进汽口, 图5给出了阀碟螺母的示意图,图6为阀梁俯视图。

阀梁向上提升时,阀Ⅰ的次阀碟首先开启,当阀梁上升到一定程度时,阀Ⅰ主阀碟开启;当阀梁继续上升时,阀Ⅱ的次阀碟开启,当阀梁继续提升时,阀Ⅱ的主阀碟开启……。汽轮机的阀点数最多可增加到十个,由于汽轮机的阀点数增多,从而使得工况的分配更加合理。小流量工况下,可能只需开启阀Ⅰ的主阀碟以及阀Ⅱ的次阀碟,由于次阀碟尺寸较小,从而保证次阀碟有较大的升程,防止了小开度下汽流流动的剧烈非定常性,以及阀碟、阀杆的振动;同时,可有效避免小开度下,进汽参数波动时,阀碟的时开时关。每只阀开启时,首先开启的是次阀碟,次阀碟上升到一定升程后主阀碟再开启,从而使得主阀碟开启时的启动提升力较小。对于进汽量较大,阀碟较大的汽轮机,相较现有的调节阀,改进后的调节阀可有效减小阀杆的提升力,。阀杆提升力的减小不仅可缩小阀杆的尺寸,延长阀杆寿命;还可减小阀门提升机构、油动机等的尺寸,从而有效节省阀门提升机构等的成本。同时,通过次阀碟、阀碟螺母、阀梁的组合,可有效防止阀门开启时,由汽流扰动引起的主、次阀碟的周向转动。

图3 改进后的调节阀

图4 阀碟示意图

图5 阀碟螺母示意图

图6 阀梁示意图

以上结构为初步设想,细节处尚在改进中,随着技术的不断进步,对汽轮机的要求会愈来愈多,愈来愈严格,个人认为精密调节是今后汽轮机的发展趋势之一,在实际工作中也遇到多工况汽轮机个别工况阀点很难分配的问题,故这一现状亟待改进。

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(来源:未知)

本文标签: 汽轮机 切换阀 
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