專利名稱：大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種汽輪機(jī)節(jié)流調(diào)節(jié)用的蒸汽調(diào)節(jié)閥，特別是一種調(diào)節(jié)范圍大，可調(diào)比要求高，小流量時壓差大，且調(diào)節(jié)精度高的蒸汽調(diào)節(jié)閥。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，從而改變其輸出，以滿足不同負(fù)荷的需求。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)方式主要包括噴嘴調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)。其中節(jié)流調(diào)節(jié)是通過控制調(diào)節(jié)閥的開度實(shí)現(xiàn)蒸汽流量的調(diào)節(jié)。對于蒸汽調(diào)節(jié)閥，當(dāng)通過閥門的蒸汽流量改變時，閥門后的壓力也隨之產(chǎn)生變化，二者成正比關(guān)系。在汽輪機(jī)處于低負(fù)荷工況時，為降低蒸汽流量，調(diào)節(jié)閥開度減小，此時閥門后的壓力也相應(yīng)下降，使閥門前后存在一定的壓差。當(dāng)閥后壓力低于臨界壓力時，會產(chǎn)生超音速流動，而超音速汽流的沖刷作用會對滑閥、套筒等零件造成破壞，降低調(diào)節(jié)閥的使用壽命。 為降低汽流的沖蝕作用，在高壓差狀態(tài)下的調(diào)節(jié)閥通?？梢圆捎枚嗉壗祲菏降慕Y(jié)構(gòu)。但該種結(jié)構(gòu)雖然在高壓差、小流量狀態(tài)下具有良好的節(jié)流效果，卻會在低壓差、大流量狀態(tài)下易產(chǎn)生較大的壓力損失，使汽輪機(jī)的效率下降，而這種情況無疑是不愿被看到的。因此，如何使調(diào)節(jié)閥既能在高壓差下滿足抗沖蝕要求，又可在大流量時降低壓損，是汽輪機(jī)節(jié)流調(diào)節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為了能夠使汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)大范圍工況的調(diào)節(jié)，并使調(diào)節(jié)閥在高壓差、小流量工況時提高抗沖蝕性能，同時在大流量工況下壓力損失較小，本實(shí)用新型提供了一種大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥具有結(jié)構(gòu)尺寸小，可調(diào)比大，抗沖蝕等優(yōu)點(diǎn)，同時擁有良好的流量特性，可滿足汽輪機(jī)較高精度的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥，包括套筒，滑閥，多級節(jié)流“鼠籠”，其特點(diǎn)是滑閥底部圓環(huán)上設(shè)有第一級節(jié)流“鼠籠”，套筒的下部設(shè)有第二級節(jié)流“鼠籠”，套筒的外側(cè)安裝有第三級節(jié)流“鼠籠”結(jié)構(gòu)?！笆蠡\”每一級由若干個節(jié)流小孔組成，第一級至最后一級節(jié)流“鼠籠”的通流面積逐漸增大；每相鄰兩級“鼠籠”的通流面積比大于蒸汽的臨界壓比，使蒸汽流速維持在亞音速狀態(tài)。第一級節(jié)流“鼠籠”中節(jié)流小孔的數(shù)量由上至下逐漸增多并分布排列，使流量特性曲線成線性或等百分比趨勢，以滿足汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)需求。第一級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔的通流面積與第二級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔的通流面積相等但分布形式不同，在第二級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔全部開啟時，其通流面積與第一級節(jié)流“鼠籠”所開啟通流面積的比值大于蒸汽的臨界壓比，用于保證調(diào)節(jié)閥的流量特性光滑連續(xù)。本實(shí)用新型的有益效果是分段設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥在小開度時通過多級節(jié)流使蒸汽流動速度保持在較低的范圍內(nèi)，避免對零件的沖蝕，提高了調(diào)節(jié)閥的安全可靠性和使用壽命。在大開度時由套筒窗口和“鼠籠”結(jié)構(gòu)共同完成流量調(diào)節(jié)，由于窗口的流動阻力較小，因此調(diào)節(jié)閥壓力損失較低。通過對前兩級小孔通流面積的巧妙設(shè)計(jì)，將兩段獨(dú)立的流量特性曲線良好的銜接起來，避免出現(xiàn)調(diào)節(jié)過程中的流量突變。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖，圖2是第一級節(jié)流“鼠籠”全周展開圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)用新型的調(diào)節(jié)閥由閥體I、第一墊片2、套筒3、圓螺母4、止動墊片5、滑閥6、閥桿7、密封圈8、第二墊片9、螺栓10、螺母11、閥蓋12、“鼠籠”結(jié)構(gòu)13等主要零件組成?；y底部圓環(huán)上設(shè)有第一級節(jié)流“鼠籠”，套筒3的下部設(shè)有第二級節(jié)流“鼠籠”，套筒3的外側(cè)安裝有第三級節(jié)流“鼠籠”。每一級節(jié)流“鼠籠”由若干個節(jié)流小孔組成，第一級至最后一級節(jié)流“鼠籠”的通流面積逐漸增大，以保證汽流在經(jīng)過各級小孔時壓力緩慢下降，確保速度被控制在一定的范圍內(nèi)。每相鄰兩級的節(jié)流“鼠籠”的通流面積比大于蒸汽的臨界壓比，使蒸汽流速維持在亞音速狀態(tài)。第一級節(jié)流“鼠籠”中節(jié)流小孔的數(shù)量由上至下逐漸增多并分布排列，使流量特性曲線成線性或等百分比趨勢，以滿足汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)需求。第一級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔的通流面積與第二級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔的通流面積相等但分布形式不同，在第二級“鼠籠”節(jié)流小孔全部開啟時，其通流面積與第一級“鼠籠”所開啟通流面積的比值大于蒸汽的臨界壓比，用于保證調(diào)節(jié)閥的流量特性光滑連續(xù)。蒸汽由閥體I底部進(jìn)入，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥節(jié)流后側(cè)向排出。通過閥桿7帶動滑閥6上下移動，改變“鼠籠”或套筒3窗口的通流面積，實(shí)現(xiàn)蒸汽流量的調(diào)節(jié)。圖I中的實(shí)例設(shè)計(jì)為五級，其中第一級節(jié)流“鼠籠”布置于滑閥6底部的圓環(huán)，第二級節(jié)流“鼠籠”布置于套筒3的下部，其余三級安裝于套筒3的外側(cè)，稱為“鼠籠”結(jié)構(gòu)13。每一級節(jié)流“鼠籠”設(shè)有一定數(shù)量的小孔，各級小孔的直徑和數(shù)量均有不同，使通流面積從第一級節(jié)流“鼠籠”至最后一級節(jié)流“鼠籠”逐漸增大。其中作為第一級節(jié)流“鼠籠”的滑閥6，底部圓環(huán)有依次排列的小孔，用于蒸汽流量的調(diào)節(jié)。如圖2所示，小孔由若干排組成，每排小孔的數(shù)量由上至下依次增多。“鼠籠”結(jié)構(gòu)13裝配在套筒3的外側(cè)，二者構(gòu)成的套筒組件整體裝入閥體I內(nèi)，由閥蓋12進(jìn)行定位，通過螺栓10和螺母11將閥蓋12固定于閥體I上?；y6設(shè)有平衡孔，以減小垂直方向的蒸汽作用力。密封圈8安裝于滑閥6上，阻止蒸汽沿滑閥6和套筒3之間的間隙泄漏。通過圓螺母4使滑閥6與閥桿7連接，并裝有止動墊片5，以防止圓螺母4松動。為防止蒸汽的泄漏，安裝有第一墊片2和第二墊片9。[0021]本實(shí)用新型采用了分段設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由套筒3和“鼠籠”結(jié)構(gòu)13組成，其中“鼠籠”結(jié)構(gòu)13采用小孔多級節(jié)流形式，用于閥門小開度時(30%流量以下)高壓差的調(diào)節(jié)，套筒3采用帶有型線的窗口，用于大流量工況的調(diào)節(jié)(30%流量以上)?！笆蠡\”的級數(shù)根據(jù)調(diào)節(jié)閥的進(jìn)出口壓比計(jì)算得出，每一級節(jié)流“鼠籠”由若干個節(jié)流小孔組成，各級節(jié)流“鼠籠”小孔的直徑和數(shù)量均有不同，使通流面積從第一級至最后一級逐漸增大，以保證汽流在經(jīng)過各級小孔時壓力緩慢下降，確保速度被控制在一定的范圍內(nèi)。為使蒸汽流速維持在亞音速狀態(tài)，每相鄰兩級的通流面積比應(yīng)大于蒸汽的臨界壓比。各級“鼠籠”中第一級的通流面積最小，稱之為喉部，其通流面積決定了蒸汽的流量特性。在第一級“鼠籠”中，小孔的數(shù)量由上至下逐漸增多并分布排列，使流量特性曲線成線性或等百分比趨勢，以滿足汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)需求。為使調(diào)節(jié)閥在極小的開度下具有較好的節(jié)流效果，將第一級“鼠籠”布置于滑閥6 底部的圓環(huán)上。當(dāng)滑閥6逐漸開啟時，第一級和第二級“鼠籠”的通流面積同時增加，避免 了在前兩級“鼠籠”通流面積之比過大時而引起的高速流動。套筒3上均布著帶有型線的窗口，在滑閥6向上移動打開窗口時投入工作，用于調(diào)節(jié)汽輪機(jī)30%流量以上的工況。在汽輪機(jī)處于最大工況時，套筒3的窗口全部打開，此時通流面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“鼠籠”，因此流動阻力小得多，使進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽維持在較小的壓損下。為保證調(diào)節(jié)閥的流量特性光滑連續(xù)，第一級節(jié)流“鼠籠”小孔的通流面積與第二級相等，但小孔的分布方式略有不同。在第二級節(jié)流“鼠籠”的小孔全部開啟時，其通流面積與第一級節(jié)流“鼠籠”的比值大于蒸汽的臨界壓比；當(dāng)開度繼續(xù)增加時，第一級節(jié)流“鼠籠”小孔的面積持續(xù)增大，而第二級節(jié)流“鼠籠”的小孔面積保持不變；當(dāng)?shù)谝患壒?jié)流“鼠籠”小孔的面積與第二級節(jié)流“鼠籠”的小孔面積相等時，滑閥6脫離閥座，套筒3上的窗口逐漸開啟，“鼠籠結(jié)構(gòu)13的喉部由第一級轉(zhuǎn)移至第二級。這種設(shè)計(jì)可使通過”鼠籠“結(jié)構(gòu)13的蒸汽流量緩慢增加，平穩(wěn)的過渡到窗口調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)流量的突增。由于此時進(jìn)汽量已經(jīng)較大，套筒3兩側(cè)的壓差得到了大幅度的降低，因此在套筒3窗口開啟時，蒸汽的流動不會對滑閥6和套筒3造成沖蝕作用。
權(quán)利要求1.ー種大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥，包括套筒(3)，滑閥(6)，多級節(jié)流“鼠籠”，其特征在干所述滑閥(6)底部圓環(huán)上設(shè)有第一級節(jié)流“鼠籠”，所述套筒(3)的下部設(shè)有第二級節(jié)流“鼠籠”，套筒(3 )的外側(cè)安裝有第三級節(jié)流“鼠籠”結(jié)構(gòu)(13 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述“鼠籠”每一級由若干個節(jié)流小孔組成，第一級至最后一級節(jié)流“鼠籠”的通流面積逐漸増大；每相鄰兩級節(jié)流“鼠籠”的通流面積比大于蒸汽的臨界壓比，使蒸汽流速維持在亞音速狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述第一級“鼠籠”中節(jié)流小孔的數(shù)量由上至下逐漸增多并分布排列，使流量特性曲線成線性或等百分比趨勢，以滿足汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)需求。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述第一級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔的通流面積與第二級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔的通流面積相等但分布形式不同，在第二級節(jié)流“鼠籠”節(jié)流小孔全部開啟時，其通流面積與第一級節(jié)流“鼠籠”所開啟通流面積的比值大于蒸汽的臨界壓比，用于保證調(diào)節(jié)閥的流量特性光滑連續(xù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大可調(diào)比高壓差蒸汽調(diào)節(jié)閥，包括套筒，滑閥，多級節(jié)流“鼠籠”，其特點(diǎn)是滑閥底部圓環(huán)上設(shè)有第一級節(jié)流“鼠籠”，套筒的下部設(shè)有第二級節(jié)流“鼠籠”，套筒的外側(cè)安裝有第三級節(jié)流“鼠籠”結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的分段設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥在小開度時通過多級節(jié)流使蒸汽流動速度保持在較低的范圍內(nèi)，避免對零件的沖蝕，提高了調(diào)節(jié)閥的安全可靠性和使用壽命。在大開度時由套筒窗口和“鼠籠”結(jié)構(gòu)共同完成流量調(diào)節(jié)，由于窗口的流動阻力較小，因此調(diào)節(jié)閥壓力損失較低。通過對前兩級小孔通流面積的巧妙設(shè)計(jì)，將兩段獨(dú)立的流量特性曲線良好的銜接起來，避免出現(xiàn)調(diào)節(jié)過程中的流量突變。
文檔編號F16K3/32GK202545864SQ201220126520
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者周振東, 孫玉祥, 高怡秋 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所