一种汽轮机阀门蒸汽不平衡力的计算方法与流程

1.本发明属于机械工程计算领域。


背景技术：

2.汽轮机在设计过程中涉及油动机以及弹簧选型，蒸汽不平衡力的计算为油动机及弹簧选型提供依据，但是由于机型繁多，蒸汽不平衡力的计算都是各个厂内自己摸索，没有统一的标准，计算准确性差；主汽阀在以下状态下经过定期维护有40年的寿命；冷启：经过一段时间的关机，阀门部件的温度为75华氏度；在8到10小时阀门满载；希望40年内这样的循环为200次；温启：经过一个周末55小时的关机，在3到4小时阀门满载；希望40年内这样的循环为1680次；热启：经过一晚8小时的关机，在0.5到1小时阀门满载；希望40年内这样的循环为7520次；因此，在设计时对阀门蒸汽的不平衡力不经过严格计算，容易造成选大油动机阀杆断裂，选小油动机，提不起阀门的情况。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有的汽轮机阀门蒸汽不平衡力计算准确性差的问题，提出了一种汽轮机阀门蒸汽不平衡力的计算方法。
4.本发明所述的一种汽轮机阀门蒸汽不平衡力的计算方法包括预启阀不平衡力计算方法和阀杆不平衡力计算方法；
5.所述预启阀不平衡力计算方法的具体步骤为：
6.步骤一、确定预启阀压差系数，并根据该预启阀压差系数计算出预启阀压差p1；
7.步骤二、计算出预启阀受力面积s1；
8.步骤三、利用步骤一计算出的预启阀压差p1与步骤二计算出的预启阀受力面积s1做积，得出预启阀不平衡力f1；即f1＝p1×
s1；
9.所述阀杆不平衡力计算方法的具体步骤为：
10.步骤ⅰ、确定阀杆压差系数，并根据该阀杆压差系数计算出阀杆压差p2；
11.步骤ⅱ、计算出阀杆受力面积s2；
12.步骤ⅲ、利用步骤ⅰ计算出的阀杆压差p2与步骤ⅱ计算出的阀杆受力面积s2做积，得出阀杆不平衡力f2；即f2＝p2×
s2。
13.本发明的有益效果是将汽轮机常见阀门进行归类，分不同种类选取不同压差系数，对原有公式进行修订，使得计算更加准确，做到了计算方法的传承性。
附图说明
14.图1为具体实施方式一中预启阀不平衡力计算方法流程图；
15.图2为具体实施方式一中阀杆不平衡力计算方法流程图。
具体实施方式
16.具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种汽轮机阀门蒸汽不平衡力的计算方法包括预启阀不平衡力计算方法和阀杆不平衡力计算方法；
17.所述预启阀不平衡力计算方法的具体步骤为：
18.步骤一、确定预启阀压差系数，并根据该预启阀压差系数计算出预启阀压差p1；
19.步骤二、计算出预启阀受力面积s1；
20.步骤三、利用步骤一计算出的预启阀压差p1与步骤二计算出的预启阀受力面积s1做积，得出预启阀不平衡力f1；即f1＝p1×
s1；
21.所述阀杆不平衡力计算方法的具体步骤为：
22.步骤ⅰ、确定阀杆压差系数，并根据该阀杆压差系数计算出阀杆压差p2；
23.步骤ⅱ、计算出阀杆受力面积s2；
24.步骤ⅲ、利用步骤ⅰ计算出的阀杆压差p2与步骤ⅱ计算出的阀杆受力面积s2做积，得出阀杆不平衡力f2；即f2＝p2×
s2。
25.在本实施方式中，阀门设计时关注以下几方面内容：
26.油缸力必须大于1.2倍的预启阀蒸汽不平衡力与1.2倍的关机位置最大弹簧力以及1.2倍的开状态摩擦力；即
27.油缸力≥1.2
×
(f1+关机位置最大弹簧力+开状态摩擦力)
28.其中，预启阀不平衡力为作用在预启阀上的最大蒸汽不平衡力；
29.假设油缸上所有的力都作用在油动机活塞上，摩擦力为作用在活塞上力的10％；则：油缸力≥1.2
×
(f1+最大弹簧力
‑
阀杆力+开状态摩擦力)
30.活塞最小压强≥0.2
×
1800＝360；
31.为了保证阀门关闭时主阀和预启阀都在阀座上，最小弹簧力必须大于或等于2倍的阀塞和阀杆重量产生的摩擦力与2倍的套筒产生的摩擦力之和；(由阀塞及连接套筒重量产生的，摩擦系数取0.4)；即
32.f
spg,min
≥2(f
f
‑
wt
+f
f
‑
bsg
)
33.其中，f
f
‑
wt
为阀塞和阀杆重量产生的摩擦力，f
f
‑
bsg
为套筒产生的摩擦力，f
spg,min
为最小弹簧力；
34.测试主汽阀时，两个调节阀关闭，因此额定蒸汽压力作用在阀杆上，这会对阀杆产生蒸汽不平衡力；为了避免关闭状态下阀塞离开阀座，则：最小弹簧力必须大于或等于1.2倍的阀杆不平衡力f2即
35.f
spg,min
≥1.2
×
f2；其中，f2＝p2×
s2，此时阀杆压差p2为额定压力；
36.关机弹簧力必须大于或等于1.3倍的阀杆不平衡力f2与1.3倍的摩擦力之和；即：
37.f
spg
≥1.3(f2+f
f,max
)
38.其中：f
spg
为关机弹簧力，f
f,max
为摩擦力；f2＝1.05
×
p2×
s2，此时阀杆压差p2为额定压力，并且额定压力为2400；
39.油动机里克服蒸汽不平衡力提起主阀离开阀座，在开状态，巨大蒸汽不平衡力不再存在，相应的油动力也不再需要；由于油动机力在1000华氏度下长时间作用在阀杆上，对阀杆产生损坏；设计垫圈降低对阀杆的损坏。
40.具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种汽轮机阀门蒸汽不
平衡力的计算方法进一步限定，在本实施方式中，在步骤一中预启阀压差系数的具体分类以及对应具体值为：
41.对于35wm汽轮机预启阀压差系数为0.15；
42.对于小机组汽轮机预启阀压差系数为0；
43.对于不常见机组预启阀压差系数为0.35。
44.在本实施方式中，经过对压差系数调整和确定，使得计算结果更加准确。
45.具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种汽轮机阀门蒸汽不平衡力的计算方法进一步限定，在本实施方式中，在步骤ⅰ中阀杆压差系数的具体分类以及对应具体值为：
46.对于35wm汽轮机预启阀压差系数为0.15；
47.对于小机组汽轮机预启阀压差系数为1；
48.对于不常见机组预启阀压差系数为0.35。
49.在本实施方式中，经过对压差系数调整和确定，使得计算结果更加准确。