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?泵閥知識

多工況汽輪機大小開度組合切換閥

2019-12-19 03:20:27      點擊:615

背景技術:

產業拖動用汽輪機廣泛的使用於煉油 、化工、化肥、冶金、輕工、能源等產業部分中拖動壓縮機 、鼓風機、泵及壓榨機等旋起色械,汽輪機的安全、可靠運行對保障煉油、化工等產業部分的安全生產及穩定收益具有首要感化。汽輪機調節閥首要用於汽輪機不同工況之間的相互切換,通過調整閥門的升程和各個閥門的開啟和封閉,來控製通過汽輪機的蒸汽流量,從而控製汽輪機的轉速及輸出功率。調節閥的穩定運行對保障各個工況的效率和安全穩定運行具有首要感化。

產業用汽輪機工況變化繁多,有的產業汽輪機運行工況多達十幾、二十種。相同進汽參數下,由於運行工況的繁多,導致有些工況運行時隻有一到兩個閥門開啟,且閥門開度很小,而有些工況運行時,盡管閥門開啟較多,但最後一個閥門開啟時開度很小,是以 ,工況的繁多不僅導致汽機設計時閥點的分配困難,而且導致部分工況運行時閥門開度小 。小閥門開度不僅導致節流效應增大,汽機效率降低,且導致閥碟所受汽流應力的增大,汽流活動的非定常性增加,閥碟所受非定常汽流應力增加,造成閥碟、閥杆的振動,汽輪機調節係統的控製困難,嚴重時會導致閥碟脫落、閥杆斷裂。

此外,產業汽輪機的進汽參數,即進汽壓力、進汽溫度,及排汽壓力變化範圍較大,當汽流參數變動時,可能會導致小閥門開度工況時閥門的時開時關,從而導致閥碟 、閥座的磨損 ,汽輪機調節係統的波動,嚴重時甚至導致閥碟脫落、閥杆斷裂。

現行汽輪機調閥結構如圖1所示,首要由閥梁1.1、閥碟螺栓1.7~1.11、閥碟1.12~1.16、襯套1.2~1.6、閥杆1.17構成,閥碟螺栓1.7~1.11、襯套1.2~1.6的長度可調。閥門開度曲線如圖2所示,汽輪機運行時,閥梁向上提升到h01時,閥Ⅰ首先開啟,隨著閥梁的繼續提升,閥Ⅰ開度增大;當閥梁提升到h02時,閥Ⅱ開啟 ,隨著閥梁的繼續提升,閥Ⅱ開度增大;當閥梁提升到h03時,閥Ⅲ開啟……。通過調整閥碟螺栓、襯套的長度,調閥按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的順序開啟。實際運行過程中,一般要求穩定運行工況最少有三個閥的開啟,且第三個閥的開度不能太低,是以,對於工況繁多,或工況範圍變化較大的汽輪機 ,各個工況在閥門開度的分配上存在較大困難,導致部分工況下某個閥門的開度很小,有些流量較小工況甚至導致隻有兩個閥的開啟,且閥Ⅱ的開度很小。

是以,現行汽輪機調閥結構對工況變化繁多的情況適應性不足,在閥點設置上存在困難,可能導致某些工況下汽輪機運行的不穩定、不安全。

圖一 現行汽輪機調節閥典型結構

圖2 典型的閥門升程曲線

改進結構:

針對上述現有技術存在的局限性,提出一種在汽輪機工況變化繁多情況下,能夠保證汽輪機在各個工況下安全、穩定運行的調節閥。圖3給出了一種可能存在的典型結構,調節閥結構首要由閥梁1、主閥碟12~16、次閥碟17~21、閥碟螺母7~11、襯套2~6構成。圖4給出了閥碟的三維示意圖。主閥碟12~16沿側壁周向開有若幹進汽口, 圖5給出了閥碟螺母的示意圖 ,圖6為閥梁俯視圖 。

閥梁向上提升時,閥Ⅰ的次閥碟首先開啟,當閥梁上升到一定程度時,閥Ⅰ主閥碟開啟;當閥梁繼續上升時,閥Ⅱ的次閥碟開啟,當閥梁繼續提升時,閥Ⅱ的主閥碟開啟……。汽輪機的閥點數最多可增加到十個,由於汽輪機的閥點數增多 ,從而使得工況的分配更加公道。小流量工況下 ,可能隻需開啟閥Ⅰ的主閥碟和閥Ⅱ的次閥碟,由於次閥碟尺寸較小,從而保證次閥碟有較大的升程,防止了小開度下汽流活動的劇烈非定常性 ,和閥碟、閥杆的振動;同時,可有效避免小開度下,進汽參數波動時,閥碟的時開時關 。每隻閥開啟時,首先開啟的是次閥碟,次閥碟上升到一定升程後主閥碟再開啟,從而使得主閥碟開啟時的啟動提升力較小。對於進汽量較大 ,閥碟較大的汽輪機,相較現有的調節閥,改進後的調節閥可有效減小閥杆的提升力, 。閥杆提升力的減小不僅可縮小閥杆的尺寸 ,延長閥杆壽命;還可減小閥門提升機構、油動機等的尺寸,從而有效節省閥門提升機構等的本錢。同時,通過次閥碟、閥碟螺母、閥梁的組合,可有效防止閥門開啟時,由汽流擾動引發的主 、次閥碟的周向轉動。

圖3 改進後的調節閥

圖4 閥碟示意圖

圖5 閥碟螺母示意圖

圖6 閥梁示意圖

以上結構為初步設想,細節處尚在改進中,隨著技術的不斷進步,對汽輪機的要求會愈來愈多,愈來愈嚴格,個人以為精密調節是今後汽輪機的發展趨勢之一,在實際工作中也碰到多工況汽輪機個別工況閥點很難分配的題目 ,故這一現狀亟待改進。

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