超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀制造技术

本发明专利技术提供一种适用于汽轮机的尤其是适用于超临界和超超临界汽轮机的高压主汽调节联合阀，包括：阀壳，具有进汽孔口、排汽孔口、阀杆安装孔口和联络孔口；主汽阀机构，包括经所述阀杆安装孔口伸入阀壳内的主汽阀杆和安装在所述主汽阀杆上的主汽阀碟，所述主汽阀碟构造成能选择性地打开或截止所述排汽孔口；与所述主汽阀机构采用空心套装组合并同轴设置的调节阀机构，包括经所述阀杆安装孔口伸入阀壳内的调节阀杆和安装在所述调节阀杆上的调节阀碟，所述调节阀碟构造成能独立于所述主汽阀碟选择性地打开或截止所述排汽孔口且调节流经所述排汽孔口的流体流动参数；用于操纵所述主汽阀机构的主汽阀驱动机构；和用于操纵所述调节阀机构的调节阀驱动机构；所述阀壳采用无焊接自密封插接组合结构。

【技术实现步骤摘要】
超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀
本专利技术涉及汽轮机领域，尤其是涉及超临界和超超临界汽轮机的高压主汽调节联合阀。此外，本专利技术还涉及一种汽轮机系统。
技术介绍
汽轮机是火力发电站和核电站中的关键能源动力设备，高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀是电站汽轮机的重要通流设备，是重要的能量输入调节和控制设备。来自锅炉或核反应堆的高温高压主蒸汽，在进入汽轮机膨胀作功之前，首先经过高压主汽阀，然后经过高压调节阀，按照设定的压力、温度和流量进入汽轮机，在汽轮机各级动、静叶轮构成的汽流通道内逐级膨胀做功，将巨大的热能转换为旋转机械能，再由发电机将机械能转换为巨大的电能输出。高压主汽阀和高压调节阀位于高温高压主蒸汽流动路径的咽喉要道，承担着重要的功能和职责。一方面，高压主汽阀和高压调节阀在紧急事故状态下，均各自具有快速关闭功能，利用双重保险措施截断主蒸汽，确保汽轮机不发生超速事故，平稳、安全停机。另一方面，高压调节阀在工作状态时的开启程度经常处于变动之中，利用在不同的开启程度时产生的绝热节流阻力效应，不断调节高温高压主蒸汽的进汽参数，保证汽轮机按需要实现启动、升速、工况调节、稳定运转、降速或停机。由此可见，高压主汽阀和高压调节阀在长期连续高温高压运行工况下，必须随时处于灵活、完好、可控、可靠的最佳工作状态。电站汽轮机按主蒸汽参数划分，通常分为高压、超高压、亚临界、超临界和超超临界，汽轮机的功率等级也依次增大。目前火力发电和核电机组均已达1000MW(即百万千瓦)等级。超超临界汽轮机的主蒸汽压力己达28MPa左右，温度已达600℃左右。超超临界汽轮机对结构、材料、制造工艺等技术环节，均提出了更高的标准和要求，诸多技术难点都有待努力一一克服。高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀，是大型电站汽轮机特别是超临界和超超临界汽轮机的关键、重要的配套设备之一。现有的主汽和调节阀门配置的总体布局、阀门匹配、结构特征大致如下:(1)独立阀。高压主汽阀与高压调节阀各自独立制造和装配，各阀在电厂安装现场利用管道相匹配联接，管道全部在电厂现场焊接。每个独立阀的功能单一，每台汽轮机配置多个由独立阀组成的阀组，通常是"一主一调"成一组，每台汽轮机配四组。每个独立阀各自配备一个阀门电调操纵机构，一对一的进行独立驱动及操控。(2)联合阀。高压主汽阀与高压调节阀共用一个阀壳，各阀的内部腔体各自独立并通过孔道相连通，联合阀整体制造和装配不必到电厂现场再拼装焊接管道。各阀均各自配备一个阀门驱动机构，一对一地进行独立驱动及操控，从而例如分别开启或截断主汽阀腔排汽孔口和调节阀腔排汽孔口。共用阀壳但不共用腔体的联合阀，通常是"一主一调"或"一主二调"匹配，每台汽轮机配四个或两个联合阀。例如，CN2782938Y公开一种电站汽轮机高压主汽调节阀，由一个高压主汽阀和两个高压调节阀组合构成；高压主汽阀与高压调节阀共用一个阀壳，阀壳的腔室由各自独立的一个高压主汽阀腔室和两个高压调节阀腔室串接而成，各腔室由通道相连通，其中该高压主汽阀和两个高压调节阀在各自的腔室内与各自的阀座相配合以通断排汽或调节各自腔室的排汽参数。CN103470317A类似地公开了一种汽轮机联合阀门结构，包括一主汽阀、一主汽调节阀和一补汽阀，其中。主汽阀的主蒸汽出汽口与主汽调节阀的主调阀进汽口通过一主连接管连通。在这种汽轮机联合阀门结构中，从主蒸汽入口经主汽阀和主汽调节阀至主出汽口的蒸汽流动路径折转了两次90°。上述己有技术中的两类阀门，从流体力学和气动热力学角度进行分析，均存在相同的欠缺与不足，即由独立阀或联合阀联接而成的汽轮机高压阀组合体系的主蒸汽总的综合压力损失较大。高温高压主蒸汽从进入高压主汽阀直至流出高压调节阀，流动路径长，流向折转多，沿程流动参数变化频繁剧烈，局部压力损失的累积效应明显，削弱了高温高压主蒸汽的作功能力，影响汽轮机发电效率。以已有技术中的联合阀为例，高温高压主蒸汽从进入到排出，汽流方向至少经历两到三次以上90°折转，流动状态和流动参数在主汽阀、调节阀和各折转部位，均会发生多次剧烈变化。尤其是，这样的流动路径的延长和折转造成了较大的压力损失和流量输送效率的下降。由于高压主汽调节阀的压力很高，即使是例如约1％的压力损失或0.1％的极小的流量输送效率下降也造成了蒸汽作功能力的大量损失，并进而造成汽轮机热效率的下降。另外，上述己有技术中的两类阀门，各有特色也各有利弊。独立阀结构单一、功能单一，便于独立设计和灵活布局，制造工艺和装配工艺相对简单，最大的问题是，各独立阀要在电厂安装现场就位、拼装、配管、焊接，大管径大壁厚高合金耐热不锈钢管的焊接工作量比联合阀成倍增加。联合阀结构紧凑，两阀合一或三阀合一，电厂安装现场工作量大幅度减少，存在的问题是集成度高、阀壳厚重、阀体重大、制造工艺和装配工艺相对复杂。而上述己有技术中的两类阀门，从机械制造工艺学角度进行分析，均存在一类相同的欠缺和不足，即由阀门制造企业负责完成的与阀壳装焊进、排汽连管相关的诸多热加工工艺环节，大大提升了阀门产品的工艺难度，也大大增加了阀门产品制造周期和综合成本。高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀的阀壳，通常采用锻造毛坯和铸造毛坯，毛坯材料的化学成分通常与汽轮机高压主蒸汽管道有差异，为了避免在电厂安装现场进行技术要求较高、质量标准较严、工艺难度较大的高合金耐热不锈钢异种钢接头的焊接，通常在制造厂内在阀壳上预先焊好一段进汽连管和排汽连管，进汽连管和排汽连管采用与汽轮机主蒸汽管道材料化学成分相同的锻造毛坯或管坯。异种钢接头的焊接是焊接工艺中的难点，而厚重阀壳管口与大管径大壁厚高合金耐热不锈钢异种钢焊接难度更大，这正是阀门制造企业的技术短板和工艺弱项。上述已有技术中的两类阀门，从最重要的基础部件阀壳的毛坯制造工艺学角度进行分析，还存在着一类相同的欠缺和不足，即通常采用的阀壳铸造毛坯形式，存在诸多难以解决的工艺难点和质量隐患。已有技术中的独立阀和联合阀，皆因为其内部腔体形状和外部形状的原因，无法采用锻造毛坯，通常均被迫采用铸造毛坯，由于高合金耐热不锈钢的铸造工艺性很差，铸造毛坯往往只能铸造成实心状态，加之铸造毛坯的高温许用应力通常都小于锻造毛坯，阀壳壁厚必然增加，阀壳重量和外形尺寸也相应增加，在阀壳内腔体尺寸相同且材料成分类似的情况下，铸造毛坯的壁厚通常为锻造毛坯的1.2倍以上。由于高合金耐热不锈钢的铸造工艺性很差，铸造工艺流程漫长复杂，技术难度大，阀壳铸造毛坯的内在质量很不容易保证，一且在难以修复的重要部位，发生大面积铸造缺陷，则有可能导致阀壳铸件报废，造成大的经济损失和工期延误。另外，在无损检测不易操作或无法操作的复杂部位，容易留下内在质量缺陷并且难以发现和消除，对于长期在高温高压恶劣环境下运行的阀门产品，难免会存在安全性隐患。正在运行中的己有阀门产品中，己发生多起超高压、超临界大型电站阀门的铸造阀壳产生重大裂纹并引发停机事故。因此，希望能够提供一种新型的高压主汽调节联合阀的配置，其能够提供稳定的流动参数、改善流量输送效率并进而提高机组的热效率，而且还能够易于制造成形，并具有较低廉的制造成本。
技术实现思路
对此，本专利技术目的在于提供一种能至少克服上述的一些现有技术缺点的高压主汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽轮机高压主汽调节联合阀(1)，包括：阀壳(10)，具有进汽孔口(110)、排汽孔口(120)、阀杆安装孔口(130)和联络孔口(140)；主汽阀机构(20)，包括经所述阀杆安装孔口(130)伸入阀壳(10)内的主汽阀杆(210)和安装在所述主汽阀杆(210)上的主汽阀碟(220)，所述主汽阀碟(220)构造成能选择性地打开或截止所述排汽孔口(120)；与所述主汽阀机构(20)同轴设置的调节阀机构(30)，包括经所述阀杆安装孔口(130)伸入阀壳(10)内的调节阀杆(310)和安装在所述调节阀杆(310)上的调节阀碟(320)，所述调节阀碟(320)构造成能独立于所述主汽阀碟(220)选择性地打开或截止所述排汽孔口(120)且调节流经所述排汽孔口(120)的流体流动参数；用于操纵所述主汽阀机构(20)的主汽阀驱动机构(40)；和用于操纵所述调节阀机构(30)的调节阀驱动机构(50)。

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机高压主汽调节联合阀(1)，包括：阀壳(10)，具有进汽孔口(110)、排汽孔口(120)、阀杆安装孔口(130)和联络孔口(140)；主汽阀机构(20)，包括经所述阀杆安装孔口(130)伸入阀壳(10)内的主汽阀杆(210)和安装在所述主汽阀杆(210)上的主汽阀碟(220)，所述主汽阀碟(220)构造成能选择性地打开或截止所述排汽孔口(120)；与所述主汽阀机构(20)同轴设置的调节阀机构(30)，包括经所述阀杆安装孔口(130)伸入阀壳(10)内的调节阀杆(310)和安装在所述调节阀杆(310)上的调节阀碟(320)，所述调节阀碟(320)构造成能独立于所述主汽阀碟(220)选择性地打开或截止所述排汽孔口(120)且调节流经所述排汽孔口(120)的流体流动参数；用于操纵所述主汽阀机构(20)的主汽阀驱动机构(40)；和用于操纵所述调节阀机构(30)的调节阀驱动机构(50)。2.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀杆(210)和所述主汽阀碟(220)均构造成空心筒状，所述调节阀杆(310)和所述调节阀碟(320)同轴地设置于所述主汽阀杆(210)和主汽阀碟(220)内且可相对所述主汽阀杆(210)和主汽阀碟(220)轴向移动。3.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括用于引导所述主汽阀碟(220)沿轴向移动的阀碟导向套筒(70)。4.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括设在所述排汽孔口(120)处的阀座(14)；其中所述阀座(14)限定出与所述主汽阀碟(220)接触的第一环形配合接触线(M1)和与所述调节阀碟(320)接触的第二环形配合接触线(M2)，其中，所述第二环形配合接触线(M2)位于所述第一环形配合接触线(M1)的下游。5.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括压紧安装在所述阀杆安装孔口(130)上的阀盖(12)，用于支承所述主汽阀驱动机构(40)和所述调节阀驱动机构(50)中至少一个。6.根据权利要求1所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀驱动机构(40)和所述调节阀驱动机构(50)中的至少一个借助于杠杆结构操作连接相应的主汽阀杆(210)和调节阀杆(310)。7.根据权利要求6所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀驱动机构(40)包括与所述主汽阀杆(210)操作连接的主汽驱动杆，所述调节阀驱动机构(50)包括借助于一传动杠杆(550)与调节阀杆(310)操作连接的调节驱动杆。8.根据权利要求7所述的高压主汽调节联合阀(1)，还包括支承所述主汽阀驱动机构(40)且具有凹槽或通孔的支座(60)、可滑动地设置于所述凹槽或开口内的传动滑架(440)和可滑动地设置在所述传动滑架内或所述凹槽或开口内的传动滑块(540)；其中，所述传动滑架(440)一端连接主汽驱动杆，另一端连接主汽阀杆(210)；所述传动滑块(540)枢转连接所述传动杠杆(550)并连接所述调节阀杆(310)。9.根据权利要求1至8中任一项所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中，所述主汽阀驱动机构(40)和所述调节阀驱动机构(50)均为电子计算机数字电液调节控制机构。10.根据权利要求7或8所述的高压主汽调节联合阀(1)，其中：所述主汽阀驱动机构(40)包括液压缸(410)、用作主汽驱动杆或与主汽驱动杆操作连接的液压活塞杆(430)和作用在所述液压活塞杆(430)上以向主汽阀杆(210)施加常闭预设压力的弹簧结构(420)...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永强，蔡虎，王振鹏，张晓光，王学博，贺新宇，秦中伟，顾亚楠，夏贺平，孙秀君，
申请(专利权)人：北京全三维能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11