旁通阀和包括该旁通阀的汽轮机的制作方法

文档序号:17796966发布日期:2019-05-31 20:50阅读:437来源:国知局
旁通阀和包括该旁通阀的汽轮机的制作方法

本实用新型涉及汽轮机领域,更具体地说,涉及一种旁通阀,以及包括该旁通阀的汽轮机。



背景技术:

汽轮机是一种旋转式蒸汽动力装置,高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上,使装有叶片的转子旋转,同时对外作功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备,也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。

汽轮机的旁通阀应用在高温高压环境中,这种旁通阀有时也被称作旁通调节阀或者过载阀。当需要使汽轮机以超过额定功率的更高功率工作时,可以将旁通阀打开,于是大量的不稳定蒸汽流过旁通阀。如在图2和图4中所示,对于传统的旁通阀200,从第一入口201和第二入口202流入的蒸汽在经过球形的相交区域205时,在蒸汽流中产生涡流,进而从第一出口203和第二出口204流出的蒸汽流中也具有涡流。而且这些涡流将引起旁通阀和相关管路的振动,该振动会导致噪声,并且有可能威胁到涡轮机中蒸汽的安全操作。

由于传统的旁通阀200中的上述球形的相交区域205,阀体的出口通道在相交区域处的壁厚较薄,因此该传统的旁通阀结构可能无法长期承受由涡流产生的脉冲载荷,进而导致服务周期较短。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本实用新型旨在提供这样的旁通阀:通过在阀体中设置导向部,能够减小阀体中的涡流,并由此减小阀体中的噪声和振动。

根据本实用新型的一方面,提供了一种旁通阀,所述旁通阀包括阀体和阀芯,所述阀体包括:一个入口通道,具有至少一个入口;一个出口通道,所述出口通道包括限定第一出口的第一出口通道部分和限定第二出口的第二出口通道部分;以及一个连接通道,位于所述入口通道与所述出口通道之间并具有阀口;其中,所述阀芯设置在所述连接通道与所述入口通道相交的位置中,以打开或关闭所述阀口;并且其中,所述第一出口通道部分、所述第二出口通道部分和所述连接通道三者的相交区域具有朝向所述连接通道的方向突出的导向部,以将来自所述连接通道的流体分别朝向所述第一出口通道部分和第二出口通道部分引导。

以这样的方式,能够通过所述导向部将来自连接通道处的蒸汽流朝向第一出口通道部分、第二出口通道部分分别进行引导,而不会在第一出口通道部分、第二出口通道部分和连接通道三者的相交区域中产生涡流,从而减小阀体中的噪声和振动。

在一示例性实施方式中,所述导向部为弧形导向部,所述导向部包括将流体朝向所述第一出口通道部分引导的第一弧形部分和将流体朝向所述第二出口通道部分引导的第二弧形部分;所述第一弧形部分和所述第二弧形部分相对于所述连接通道的轴线彼此对称布置,并且在所述第一弧形部分和所述第二弧形部分的交界位置处形成了最高突出点。

以这样的方式,蒸汽流能够沿着第一弧形部分和第二弧形部分被更加平顺地引导,使得经由第一出口和第二出口平稳地、均匀地排出蒸汽流。

在一示例性实施方式中,所述第一弧形部分和所述第二弧形部分均呈现为凹入形式的弧形形状。

以这样的方式,通过凹入形式的弧形形状,避免了蒸汽流对所述第一弧形部分和所述第二弧形部分的撞击,进一步地减少产生涡流的可能。

在一示例性实施方式中,所述第一出口通道部分与所述连接通道的相交处包括与所述第一弧形部分对应的第三弧形部分,所述第一弧形部分和所述第三弧形部分具有同一圆弧中心;所述第二出口通道部分与所述连接通道的相交处包括与所述第二弧形部分对应的第四弧形部分,所述第二弧形部分和所述第四弧形部分具有同一圆弧中心。

以这样的方式,通过设置同一圆弧中心,使得第一出口通道部分和第二出口通道部分的横截面积保持恒定,从而进一步地稳定蒸汽流。

在一示例性实施方式中,所述第一出口通道部分和第二出口通道部分垂直于所述连接通道彼此远离地延伸,并共同限定一出口通道中心轴线,所述最高突出点朝向所述连接通道延伸超过所述出口通道中心轴线。

以这样的方式,通过使得最高突出点延伸超过出口通道中心轴线,能够在蒸汽流有产生涡流的趋势之前就开始引导蒸汽流。

在一示例性实施方式中,所述出口通道在所述第一弧形部分、所述第二弧形部分、所述第三弧形部分和所述第四弧形部分的位置处均呈现增加的壁厚。

以这样的方式,增加的壁厚使得旁通阀的服务寿命得到延长。

在一示例性实施方式中,所述第一出口通道部分的内部通路具有从所述相交区域开始的恒定的第一横截面面积以及在所述第一出口处的增大的横截面面积,所述第二出口通道部分的内部通路具有从所述相交区域开始的恒定的第二横截面面积以及在所述第二出口处的增大的横截面面积,所述第一横截面面积等于所述第二横截面面积。

以这样的方式,使得从第一出口通道部分和第二出口通道部分流出的蒸汽流平稳、均匀,避免了由于这两个出口通道部分之间的差异导致的蒸汽流不稳定。

在一示例性实施方式中,所述至少一个入口包括第一入口和第二入口,所述入口通道包括限定所述第一入口的第一入口通道部分和限定所述第二入口的第二入口通道部分。

以这样的方式,通过由两个入口引入蒸汽流,增加了蒸汽系统的稳定性,即使有一个入口发生失效,也能够产生旁通蒸汽流。

根据本实用新型的另一方面,提供了一种汽轮机,该汽轮机包括根据上述各实施方式中任一项所述的旁通阀,所述汽轮机包括:缸体、设置于所述缸体中的主轴和多级叶片、向所述缸体内供应蒸汽的第一主进气通道和第二主进气通道、以及向所述缸体内供应蒸汽的第一旁通进气通道和第二旁通进气通道;所述旁通阀的所述至少一个入口连接至一个蒸汽源;所述旁通阀的所述第一出口连接至所述第一旁通进气通道的进口,并且所述旁通阀的所述第二出口连接至所述第二旁通进气通道的进口。

通过使用该旁通阀,能够增加引入到汽轮机的缸体的蒸汽的量,使得汽轮机能够稳定地将输出功率提高到额定功率的105%,同时抑制涡流并减小噪声。

在一示例性实施方式中,所述旁通阀的所述至少一个入口连接至所述第一主进气通道和所述第二主进气通道中的至少一者。

通过使用公用的蒸汽源,不会增加现有的汽轮机系统的成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1是根据本实用新型一优选实施例的旁通阀的正面剖视示意图;

图2是根据现有技术的旁通阀的正面剖视示意图;

图3是示出了根据本实用新型的汽轮机的整体构造和蒸汽流的流动方式的示意图;

图4是根据现有技术的旁通阀的蒸汽流的流动方式的示意图;以及

图5是根据本实用新型一优选实施例的旁通阀的蒸汽流大的流动方式的示意图。

10、汽轮机;100、旁通阀;101、第一入口;102、第二入口;103、第一出口;104、第二出口;105、相交区域;106、阀芯;120、出口通道;121、第一弧形部分;122、第二弧形部分;123、第三弧形部分;124、第四弧形部分;125、腔室;126、第一出口通道部分;127、第二出口通道部分;128、最高突出点;130、连接通道;131、阀口;140、入口通道;L、中心轴线;

200、旁通阀;201、第一入口;202、第二入口;203、第一出口;204、第二出口;205:相交区域;

300、主轴;400、多级叶片;500、缸体;501、第一主进气通道;502、第二主进气通道;503、第一旁通进气通道;504、第二旁通进气通道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

首先说明的是,本实用新型的旁通阀也可称为过载阀,该旁通阀例如应用在汽轮机中。通常汽轮机是由主进气通道供应蒸汽,当需要汽轮机以高于100%的额定功率运行时(例如以105%的功率运行时),则需要开启旁通阀以通过旁通进气通道来增加额外的蒸汽供应。

下面首先参照图1说明根据本实用新型一优选实施例的旁通阀的结构,在后文中会参照图3详细地介绍该旁通阀在汽轮机中的布置方式和工作方式。

图1是根据本实用新型一优选实施例的旁通阀的正面剖视示意图。如图1所示,旁通阀包括阀体和阀芯106。阀体包括:一个入口通道140,具有至少一个入口,在此是第一入口101和第二入口102;一个出口通道120,出口通道120包括限定第一出口103的第一出口通道部分126和限定第二出口104的第二出口通道部分127;以及一个连接通道130,位于入口通道140与出口通道120之间,具有阀口131。阀芯106设置在连接通道130与入口通道140相交的位置处,即腔室125处,用于打开或关闭阀口131。第一出口通道部分126、第二出口通道部分127和连接通道130这三者的相交区域105具有朝向连接通道130的方向突出的导向部,以将来自连接通道130的蒸汽流分别朝向第一出口通道部分126和第二出口通道部分127引导。由于导向部的存在,蒸汽流能够沿着导向部被更加平顺地引导,使得由第一出口103和第二出口104平稳、均匀地排出蒸汽,降低了噪声。

具体地,上述导向部包括第一弧形部分121、第二弧形部分122、第三弧形部分123和第四弧形部分124,下文中会对这四个弧形部分进行具体介绍。

如图1所示,第一弧形部分121将流体朝向第一出口通道部分126引导,第二弧形部分122将流体朝向第二出口通道部分127引导,第一弧形部分121和第二弧形部分122相对于连接通道130的轴线彼此对称布置,并且在第一弧形部分121和第二弧形部分122的交界位置处形成了最高突出点128。第一弧形部分121和第二弧形部分122均呈现为凹入形式的弧形形状。通过设置凹入形式的弧形形状,避免了蒸汽流对第一弧形部分121和第二弧形部分122的撞击,进一步地减少在第一出口103和第二出口104中产生涡流的可能。

如图1所示,第一出口通道部分126与连接通道130的相交处包括与第一弧形部分121对应的第三弧形部分123,第一弧形部分121和第三弧形部分123具有同一圆弧中心;第二出口通道部分127与连接通道130的相交处包括与第二弧形部分122对应的第四弧形部分124,第二弧形部分122和第四弧形部分124具有同一圆弧中心。这种布置方式使得第一出口通道部分126和第二出口通道部分127的横截面积保持恒定,从而进一步地稳定蒸汽流。

第一弧形部分121、第二弧形部分122、第三弧形部分123和第四弧形部分124能够将第一出口通道部分126、第二出口通道部分127和连接通道130三者的相交区域105的蒸汽流朝向不同的第一出口103和第二出口104引导,而不会在该相交区域105中产生涡流。因此,在第一出口通道部分126和第二出口通道部分127中的涡流也得以抑制。

此外,如图1所示,第一出口通道部分126和第二出口通道部分127垂直于连接通道130彼此远离地延伸,并共同限定一出口通道中心轴线L,最高突出点128朝向连接通道130延伸超过出口通道中心轴线L这样使得在蒸汽流有产生涡流的趋势之前就开始与导向部开始接触,从而在更早的时间点就开始抑制涡流。

如图1所示,出口通道在第一弧形部分121、第二弧形部分122、第三弧形部分123和第四弧形部分124的位置处均呈现增加的壁厚。通过这种布置方式,用类似于Y形的结构(参考图1)替代了现有技术的在相交区域205中形成的球形结构(参考图2),实现了增加的壁厚。通过增加的壁厚,使得旁通阀100的服务寿命得到延长。

如图1所示,第一出口通道部分126的内部通路具有从相交区域105开始的恒定的第一横截面面积以及在第一出口103处的增大的横截面面积,第二出口通道部分127的内部通路具有从相交区域105开始的恒定的第二横截面面积以及在第二出口104处的增大的横截面面积,第一横截面面积等于第二横截面面积,这样使得从第一出口通道部分126和第二出口通道部分127流出的蒸汽流平稳、均匀,避免了由于在这两个出口通道部分之间的横截面差异导致的蒸汽流不稳定。

如图1所示,经由第一入口101和第二入口102引入蒸汽流,增加了蒸汽系统的稳定性,即使有一个入口发生失效,也能够产生旁通蒸汽流。另一方面,来自第一入口101和第二入口102的蒸汽流也使得能够在连接通道130中得到稳定的蒸汽流。

如图3所示,本实用新型提供了一种汽轮机10,该汽轮机装配有如图1中所示的旁通阀100。该汽轮机10包括:缸体500、设置于缸体500中的主轴300和多级叶片400、向缸体500内供应蒸汽的第一主进气通道501和第二主进气通道502、以及向缸体500内供应蒸汽的第一旁通进气通道503和第二旁通进气通道504。

如图3所示,旁通阀100的第一入口101和第二入口102连接至一个蒸汽源,具体地,连接至作为蒸汽源的第一主进气通道501;旁通阀100的第一出口103连接至第一旁通进气通道503的进口,并且旁通阀100的第二出口104连接至第二旁通进气通道504的进口。

通过在汽轮机中设置该旁通阀100,能够在需要增大汽轮机的功率时,增加引入到汽轮机的缸体的蒸汽的量,从而能够使汽轮机10能够稳定地将输出功率提高到额定功率的105%。

在图3的汽轮机中,通过将旁通阀100设置成与第一主进气通道501使用公用的蒸汽源,在提供汽轮机的输出功率的同时,而不会增加现有的汽轮机系统的成本。

根据本实用新型的旁通阀通过在阀体中设置导向部,能够减小阀体中的涡流,并由此减小阀体中的噪声和振动,本申请的图4和图5中清楚地显示了本实用新型的技术方案所能带来的有益技术效果的一个重要方面。

具体地,如图4所示,根据现有技术的旁通阀200的蒸汽流在相交区域205处形成了紊乱的涡流,并且在整个出口通道中蒸汽流也处于涡流状态。对比地,如图5所示,在本实用新型的大致Y形的相交区域105、第一出口通道部分126和第二出口通道部分127中蒸汽流都是处于均匀且稳定的状态,因此,根据本实用新型的旁通阀能够减小阀体中的涡流,并由此减小阀体中的噪声和振动。

以上仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

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