专利名称：大可调比高压差蒸汽调节阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽轮机节流调节用的蒸汽调节阀，特别是ー种调节范围大，可调比要求高，小流量时压差大，且调节精度高的蒸汽调节阀。
背景技术：
汽轮机蒸汽调节阀用于调节汽轮机的进汽量，从而改变其输出，以满足不同负荷的需求。汽轮机的调节方式主要包括喷嘴调节和节流调节。其中节流调节是通过控制调节阀的开度实现蒸汽流量的调节。对于蒸汽调节阀，当通过阀门的蒸汽流量改变吋，阀门后的压カ也随之产生变化，二者成正比关系。在汽轮机处于低负荷エ况时，为降低蒸汽流量，调节阀开度减小，此时阀门后的压カ也相应下降，使阀门前后存在一定的压差。当阀后压力低于临界压カ时，会产生超音速流动，而超音速汽流的冲刷作用会对滑阀、套筒等零件造成破坏，降低调节阀的使用寿命。为降低汽流的冲蚀作用，在高压差状态下的调节阀通常可以采用多级降压式的结构。但该种结构虽然在高压差、小流量状态下具有良好的节流效果，却会在低压差、大流量状态下易产生较大的压カ损失，使汽轮机的效率下降，而这种情况无疑是不愿被看到的。因此，如何使调节阀既能在高压差下满足抗冲蚀要求，又可在大流量时降低压损，是汽轮机节流调节的重点和难点。
发明内容
为了能够使汽轮机实现大范围エ况的调节，并使调节阀在高压差、小流量エ况时提高抗冲蚀性能，同时在大流量エ况下压カ损失较小，本发明提供了ー种大可调比高压差蒸汽调节阀，该调节阀具有结构尺寸小，可调比大，抗冲蚀等优点，同时拥有良好的流量特性，可满足汽轮机较高精度的调节。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是ー种大可调比高压差蒸汽调节阀，包括套筒，滑阀，多级节流“鼠笼”，其特点是滑阀底部圆环上设有第一级节流“鼠笼”，套筒的下部设有第二级节流“鼠笼”，套筒的外侧安装有第三级节流“鼠笼”结构。“鼠笼”每ー级由若干个节流小孔组成，第一级至最后ー级节流“鼠笼”的通流面积逐渐増大；每相邻两级“鼠笼”的通流面积比大于蒸汽的临界压比，使蒸汽流速維持在亚音速状态。第一级节流“鼠笼”中节流小孔的数量由上至下逐渐增多并分布排列，使流量特性曲线成线性或等百分比趋势，以满足汽轮机的调节需求。第一级节流“鼠笼”节流小孔的通流面积与第二级节流“鼠笼”节流小孔的通流面积相等但分布形式不同，在第二级节流“鼠笼”节流小孔全部开启时，其通流面积与第一级节流“鼠笼”所开启通流面积的比值大于蒸汽的临界压比，用于保证调节阀的流量特性光滑 连续。本发明的有益效果是分段设计的调节阀在小开度时通过多级节流使蒸汽流动速度保持在较低的范围内，避免对零件的冲蚀，提高了调节阀的安全可靠性和使用寿命。在大开度时由套筒窗口和“鼠笼”结构共同完成流量调节，由于窗ロ的流动阻カ较小，因此调节阀压カ损失较低。通过对前两级小孔通流面积的巧妙设计，将两段独立的流量特性曲线良好的衔接起来，避免出现调节过程中的流量突变。
图I是本发明的结构剖视图，
图2是第一级节流“鼠笼”全周展开图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步说明。如图I所示，本发明的调节阀由阀体I、第一垫片2、套筒3、圆螺母4、止动垫片5、滑阀6、阀杆7、密封圈8、第二垫片9、螺栓10、螺母11、阀盖12、“鼠笼”结构13等主要零件组成。滑阀底部圆环上设有第一级节流“鼠笼”，套筒3的下部设有第二级节流“鼠笼”，套筒3的外侧安装有第三级节流“鼠笼”。每ー级节流“鼠笼”由若干个节流小孔组成，第一级至最后ー级节流“鼠笼”的通流面积逐渐増大，以保证汽流在经过各级小孔时压カ缓慢下降，确保速度被控制在一定的范围内。每相邻两级的节流“鼠笼”的通流面积比大于蒸汽的临界压比，使蒸汽流速維持在亚音速状态。第一级节流“鼠笼”中节流小孔的数量由上至下逐渐增多并分布排列，使流量特性曲线成线性或等百分比趋势，以满足汽轮机的调节需求。第一级节流“鼠笼”节流小孔的通流面积与第二级节流“鼠笼”节流小孔的通流面积相等但分布形式不同，在第二级“鼠笼”节流小孔全部开启吋，其通流面积与第一级“鼠笼”所开启通流面积的比值大于蒸汽的临界压比，用于保证调节阀的流量特性光滑连续。蒸汽由阀体I底部进入，经过调节阀节流后侧向排出。通过阀杆7带动滑阀6上下移动，改变“鼠笼”或套筒3窗ロ的通流面积，实现蒸汽流量的调节。图I中的实例设计为五级，其中第一级节流“鼠笼”布置于滑阀6底部的圆环，第二级节流“鼠笼”布置于套筒3的下部，其余三级安装于套筒3的外侧，称为“鼠笼”结构13。每ー级节流“鼠笼”设有一定数量的小孔，各级小孔的直径和数量均有不同，使通流面积从第一级节流“鼠笼”至最后ー级节流“鼠笼”逐渐増大。其中作为第一级节流“鼠笼”的滑阀6，底部圆环有依次排列的小孔，用于蒸汽流量的调节。如图2所示，小孔由若干排组成，每排小孔的数量由上至下依次增多。“鼠笼”结构13装配在套筒3的外侧，二者构成的套筒组件整体装入阀体I内，由阀盖12进行定位，通过螺栓10和螺母11将阀盖12固定于阀体I上。滑阀6设有平衡孔，以减小垂直方向的蒸汽作用力。密封圈8安装于滑阀6上，阻止蒸汽沿滑阀6和套筒3之间的间隙泄漏。通过圆螺母4使滑阀6与阀杆7连接，并装有止动垫片5，以防止圆螺母4松动。为防止蒸汽的泄漏，安装有第一垫片2和第二垫片9。
本发明采用了分段设计，调节机构由套筒3和“鼠笼”结构13组成，其中“鼠笼”结构13采用小孔多级节流形式，用于阀门小开度时(30%流量以下)高压差的调节，套筒3采用带有型线的窗ロ，用于大流量エ况的调节(30%流量以上)。“鼠笼”的级数根据调节阀的进出ロ压比计算得出，每ー级节流“鼠笼”由若干个节流小孔组成，各级节流“鼠笼”小孔的直径和数量均有不同，使通流面积从第一级至最后一级逐渐増大，以保证汽流在经过各级小孔时压カ缓慢下降，确保速度被控制在一定的范围内。为使蒸汽流速維持在亚音速状态，每相邻两级的通流面积比应大于蒸汽的临界压比。
各级“鼠笼”中第一级的通流面积最小，称之为喉部，其通流面积决定了蒸汽的流量特性。在第一级“鼠笼”中，小孔的数量由上至下逐渐增多并分布排列，使流量特性曲线成线性或等百分比趋势，以满足汽轮机的调节需求。为使调节阀在极小的开度下具有较好的节流效果，将第一级“鼠笼”布置于滑阀6底部的圆环上。当滑阀6逐渐开启时，第一级和第二级“鼠笼”的通流面积同时増加，避免了在前两级“鼠笼”通流面积之比过大时而引起的高速流动。套筒3上均布着帯有型线的窗ロ，在滑阀6向上移动打开窗ロ时投入工作，用于调节汽轮机30%流量以上的エ况。在汽轮机处于最大エ况时，套筒3的窗ロ全部打开，此时通流面积远远大于“鼠笼”，因此流动阻力小得多，使进入汽轮机的蒸汽维持在较小的压损下。为保证调节阀的流量特性光滑连续，第一级节流“鼠笼”小孔的通流面积与第二级相等，但小孔的分布方式略有不同。在第二级节流“鼠笼”的小孔全部开启时，其通流面积与第一级节流“鼠笼”的比值大于蒸汽的临界压比；当开度继续增加时，第一级节流“鼠笼”小孔的面积持续増大，而第二级节流“鼠笼”的小孔面积保持不变；当第一级节流“鼠笼”小孔的面积与第二级节流“鼠笼”的小孔面积相等时，滑阀6脱离阀座，套筒3上的窗ロ逐渐开启，“鼠笼结构13的喉部由第一级转移至第二级。这种设计可使通过”鼠笼“结构13的蒸汽流量缓慢增加，平稳的过渡到窗ロ调节，避免出现流量的突増。由于此时进汽量已经较大，套筒3两侧的压差得到了大幅度的降低，因此在套筒3窗ロ开启时，蒸汽的流动不会对滑阀6和套筒3造成冲蚀作用。
权利要求
1.ー种大可调比高压差蒸汽调节阀，包括套筒(3)，滑阀(6)，多级节流“鼠笼”，其特征在干所述滑阀(6)底部圆环上设有第一级节流“鼠笼”，所述套筒(3)的下部设有第二级节流“鼠笼”，套筒(3 )的外侧安装有第三级节流“鼠笼”结构(13 )。
2.根据权利要求I所述的大可调比高压差蒸汽调节阀，其特征在于所述“鼠笼”每一级由若干个节流小孔组成，第一级至最后一级节流“鼠笼”的通流面积逐渐増大；每相邻两级节流“鼠笼”的通流面积比大于蒸汽的临界压比，使蒸汽流速維持在亚音速状态。
3.根据权利要求I所述的大可调比高压差蒸汽调节阀，其特征在于所述第一级“鼠笼”中节流小孔的数量由上至下逐渐增多并分布排列，使流量特性曲线成线性或等百分比趋势，以满足汽轮机的调节需求。
4.根据权利要求I所述的大可调比高压差蒸汽调节阀，其特征在于所述第一级节流“鼠笼”节流小孔的通流面积与第二级节流“鼠笼”节流小孔的通流面积相等但分布形式不同，在第二级节流“鼠笼”节流小孔全部开启时，其通流面积与第一级节流“鼠笼”所开启通流面积的比值大于蒸汽的临界压比，用于保证调节阀的流量特性光滑连续。
全文摘要
本发明涉及一种大可调比高压差蒸汽调节阀，包括套筒，滑阀，多级节流“鼠笼”，其特点是滑阀底部圆环上设有第一级节流“鼠笼”，套筒的下部设有第二级节流“鼠笼”，套筒的外侧安装有第三级节流“鼠笼”结构。本发明的分段设计的调节阀在小开度时通过多级节流使蒸汽流动速度保持在较低的范围内，避免对零件的冲蚀，提高了调节阀的安全可靠性和使用寿命。在大开度时由套筒窗口和“鼠笼”结构共同完成流量调节，由于窗口的流动阻力较小，因此调节阀压力损失较低。通过对前两级小孔通流面积的巧妙设计，将两段独立的流量特性曲线良好的衔接起来，避免出现调节过程中的流量突变。
文档编号F01D17/10GK102619579SQ201210088458
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者周振东, 孙玉祥, 高怡秋 申请人:中国船舶重工集团公司第七0四研究所