专利名称：所谓复合循环发电厂中废气偏流装置所用的调节器的制作方法
技术领域：
本发明的目的是为供所谓复合循环发电厂所用的废气偏流调节器提供改进措施。
所谓复合循环发电厂，由驱动一台交流发电机的燃气轮机、产生蒸汽的能量恢复锅炉以及也驱动一台交流发电机的汽轮机组成。
为了回收燃气轮机的废气中所含的热能而配置一台锅炉，因为这些废气的特征在于体积大、温度高。
复合循环的特征在于污染很小、效率很高、启动速度很快。
在这类设备中，废气偏流管，也称为废气支管，一般装于燃气轮机的废气回路中，处于锅炉上游，以便将热气按要求直接导向大气或导向锅炉。
这样，当不用或不必需蒸汽循环时，就使气体和蒸汽二者的循环独立，并从燃气轮机固有的优点获益，即启动极快且安装时间很短。于是，该燃气轮机就在开循环中工作，亦即废气直接排往大气。
当然，废气支管应当配有一个可使热气流偏转的构件，即废气偏流调节器。
应当注意，燃气轮机机械功率的流行趋向是增大的，目前为100兆瓦至230兆瓦，其功率在不久的将来可能还会增加。
在这样一些运行条件下，气流速度大约为100至150千米/小时，温度大约为摄氏650度。
废气偏流调节器实为一个精致的设备元件，必须满足许多性能标准。其中，可提及在所有情况下非常高度的密封以及又快又可靠的移动。还应当注意，这种性能服从于要求很高的条件尺寸很大(约为6×7×7米)、废气温度高、很大的热冲击、废气速度快以及大量废气紊流。
已有许多大家知道的技术在工业上使用，它们各有优点与缺点。
而所谓“多叶片”装置尤其为人所知，它包括2个调节风门，一个装在废气支管上，另一个装在通往锅炉的排气管上。
每个这种调节器通常都由若干均在其轴上旋转的活叶片组成。活叶片旋转，就打开或关闭安装调节器的排气管。
此种技术为调节废气流动率提供了从容的余地，但在复合循环式运行中并非所需的性能。其缺点是，由于其密封接头太长而密封不严，而且由于两个调节器同时关闭可能大大危及上游的设备。
由于这种调节器性能欠佳，它们在复合循环式运行中并不实用，但仍有工业上的用途，此种用途对于调节通往锅炉的废气流率可能真是必需的。
还有些装置带有铰接在传动轴上的单个活门。该活门既会关闭通往锅炉的排气管，也会关闭通往支管的排气管。
此类装置密封性能极佳，它保证复合循环的最大效能，且很适合大至120兆瓦功率的机器。
然而，由于废气压力起先对抗活门的开口，接着朝向废气交替对抗或促成开启的开口通道中部，引起强大的摩擦，最后此种压力变得加大开启率，所有这些因素极大地强调了要求很大组合尺寸活门支承轴及整个控制系统的误差。另一个缺点起因于活门高度的技术局限，使活门不能用于现代的大功率燃气轮机。
但是，这类调节器显然是全世界限定功率的燃气轮机中用得最广泛的一种。
因而，有人设想出带单活门但由辅助轴即通常所称的索套来控制的调节器。
在本实施例中，单活门装在一根支承轴上，但用一根被连杆连着活门的空心筒轴实行控制。
所提供的优点与上述直控式调节器的一样，同时这些调节器可更好地适应大功率燃气轮机。
但是，它们的缺点是不稳定性问题依然存在，尽管此问题比先前的解决方案减轻了。
此外，液压控制较难安装，因为轴的旋转大于120℃〔原文如此〕。空心筒控制轴必须直径大且必须厚，因为它位于废气支管中，当活门移动时它会受到强大的热应力和机械应力。
也有人设想了三活门调节器，它由三个彼此独立的活门组成，每个活门关闭一部分废气通道。尽管这些调节器可适用于现代的大功率燃气轮机，但它们的特征在于密封性能差(因密封接头超长)、因必须操作三根轴而致相当复杂的控制、仅因电压故障可能意外开启所致的不可靠的内在安全性。
WO 88/09458号文件描述了一种受高温废气作用的活门所用的控制装置，以便轴与连杆在活门移动时经受强大的热应力，该应力可以导致变形而可损害活门的密封。这是因为挠性接头对于调整套箍住的活门所遭受的变形，能力有限且不充足。
US-A-3605811号文件描述了一种装置，类似于阀门或滑阀类型的气动分配器，其主要缺点是在高温状态下密封不够。
由于其设计所致，阀门的尺寸必须微小。它是按加工精度相当高尤其滑道精度高的滑阀的原理使用的，就不可能适应高温或大的废气流率。
此外，可以说，滑阀的插接控制是直接暴露的，因而其接杆会经受作用于该系统上的热应力。
EP-A-0533282号文件描述了用铰接轴控制活门的原理。如已提及的，应当注意，此类控制是供尺寸小的活门和限定功率的叶轮机所用的。这是因为，对于较大尺寸而言，可以说轴的传动扭矩之值高，会导致装置的设计建造费工。此外，如果使用尺寸大的活门，用轴控制就保证不了在发生开启与关闭运动时抗得住摩擦。
US-A-4354528号文件描述了一种用途完全不同(用于吸尘器)的调节器，这种调节器不需要密封。此外可以说，活板控制杆是由一根输出管导向，且无论如何也不会暴露在能使其损伤的高温下或有卡在导管中的危险。
FR-A-2305666号文件描述了用于烟道的调节器，但可能与燃气轮机无关。在该文件中可以看出，烟道废气的方向是从合叶/末端滑向活门，因而使用一套缆索系统来移动置于这样一条废气流中的活门会引起下述问题活门位置要精确、产生于顶端区域的紊流会造成密度与方向可变的气动力。这些因素都会造成摩擦，如果活门与其有弹性的控制系统共振的话摩擦会加大危险，可能达到使控制系统崩断的程度。最后还应当注意，由于缆索系统有弹性，它就保证不了活门的精确定位，因为这种定位基本上是依赖于作用于一面的废气压力与动力系统之间的平衡位置的。
本发明的目的，是提供一种改进的装置，它能适用于当前的机器上以及未来的大功率机器上的调节器，尤其是它同时避免了上述先前工艺解决方法存在的种种缺点。
本发明的目的尤其是提供一种装置，它可以综合下列优点密封紧实、不受高温作用的控制系统、移动活门所用的部件简单、可适用于大功率叶片机情况下大尺寸送气管的设计。
本发明特有的各种优点、技术特性与改进之处，可从以下对发明的特性成份与发明的几个推荐实施例所做的说明中看出来。
为了达到上述目的，重要的是要尽可能保护活门的控制元件免受热冲击的影响，在以上所述的几个实例中这些元件是受影响的。
本发明提出的解决办法包括一个调节器，它由铰接在一根仅为支承起见所用之轴上的单活门构成，以便吸取与索套式实例中有关的优点。
按照本发明的实施例，活门的移动，是靠连杆实现的，这些连杆通过球窝接头铰接在活门下部，并在管道的斜坡侧壁中穿通调节器壳。
连杆连着受导向的横梁，该横梁本身靠装在调节器壳任一侧上的适当设施而移动。
这种移动最好由两个千斤顶实现，千斤顶的直线运动开启或关闭活门，同时使受导的横梁沿该梁的导板做实为垂直的运动。
各种不同的特别措施按照本发明而提供，以便大大减少并循环中废气的头部损耗，并减少噪音的产生；这种损耗与噪音是由于顺废气前进方向上的突变而发生的。
一方面，活门在关闭通往锅炉的位置即处于开循环运行位置时，其角度对应于水平是倾斜的。
这样就会把废气导往开循环的烟囱。
另一方面，通往支管的上部角落被侧壁截去一大块，最好截得与上述闭合位置的活门实为平行。
最后，调节器的下部有一可接纳活门下部有一可接纳活门下部并形成调节器止动器的外罩。
所有这些措施有益于避免可导致气头损耗与噪音的紊动，截掉的角落则便于接纳连杆穿通调节器侧壁的那个落点。
活门包括一层长度设计得可以抗扭力的筒形壳，这样就可组装得稳固，在该壳上，配有密封面，每个密封面都设有单个或一对密封隔热接头。密封面由一个灵活的系统连着该壳，该系统本身以为人所知的方式，允许各个元件互相之间任意不均匀地延伸。
密封接头是带有灵活的金属片的常规类型，按单排或双排安装，可选择在密封择气流注入处安装使废气被完全封住。
当连杆穿通壳体时，它们被可选择地带有装在可动系统上之密封片的曲折密封择系统封住，使得连杆对应于壳体可做横向运动。通过适当安排连杆，上述横向运动的幅度一般就不大。
在此实施例中，活门轴具有支承活门的唯一功能，该轴因而不是传动轴且其两端不穿通调节器壳，在此实施例中也不存在额外的传动轴(在索套式实例中却备有)，这样就避免了专门与此有关的密封问题。
按照此实施例，支承轴的支座也包括球窝接头。
按照本身即为人所知的常规方式，调节器壳无论里面还是外面均是隔热的。
包括千斤顶的控制系统，可以是机动的或液压的。在液压控制的情况下，备有监测系统使两个千斤顶完善的同步移动得以长久保持。
此外，调节器可带有一块与之合为一体的金属板，安装在调节器通向锅炉的出口处，这样就对应于废气和温度形成完全密封，就可装配和/或运转锅炉，同时又使燃气轮机在开循环中保持运转。
本发明的装置提供的明显优点胜过现有的各种装置轴的尺寸减小，因它仅是活门支承轴而非传动轴；连杆在纯正的张力/压力中运行，因而便于负荷抗热应力欠佳的沉重部件得以避免；
废气头部损耗由于使燃气轮机朝着废气支管运行而减小；这样就明显改善了开循环的效率；尺寸可适合于任何燃气轮机，无论其功率与排气温度如何；活门稳固在4个间隙减小的点上，由于其设计的缘故，不稳定点实际上不再存在；由于轴不穿通壳体，轴的密封不漏缝；效率有了，又没有热气泄漏固有的危险；由于整个形状的缘故，噪音的产生大大减少，可避免有可能额外添加的消声器。
下面以本发明的一个推荐实施例的形式，参照附图，对本发明加以更详细的说明，所有附图均是为了不含任何限制地标示本发明。
图1是复合循环发电厂略示图；图2表示符合本发明、其位置为开往废气偏流管(废气支管)、带有穿通外壳的连杆的一个调节器部分剖面侧视略图；图3是相似于图2的略图，显示活门的两个位置及连杆的活动；图4是从左到右的前视图，即相应于图2从燃气轮机一侧到锅炉；图5是从后部看去的调节器整体透视图，即来自燃气轮机的废气从图右方到达；图6是活门铰接在其轴上的细部(图3中的细部A)视图；图7是供连杆穿通支管体部处所用的密封接头(图3中的细部B)细部视图。
如图1所示的复合循环发电厂，实质上包括驱动一台交流发电机的一台燃气轮机1、一个产生蒸汽送给一台也驱动一台交流发电机的汽轮机使用的能量回收锅炉3。
无论靠还是不靠使用锅炉，调节器2都必须可把废气通过烟囱4直接送往大气，或送往锅炉3然后再通过烟囱5送往大气。
基本特本性是，符合本发明的调节器首先是单叶片调节器，因而它由铰接在轴11上的单活门10组成，该轴仅为支承活门所用。
按照本发明，活门是使用一根被球窝接头15铰接在活门下部的连杆13而活动的。被铰接的连杆在废气偏流管21的斜坡侧壁22中穿通调节器壳2。
如图4与图5显示得最清楚的那样，各根连杆的上部连在一根横梁31上，横梁本身靠位于调节器外壳任一侧上所装的适配设施移动，在本例中该设施为液压千斤顶35。
横梁31被稳便地卡在导向部件33中。
活门因而就能从一基本水平的位置，在该位置上关着废气偏流管(如图3中10’所示)，移动到一个相应于水平为倾斜的位置(如图3中10”，所示)，通向支管的角落40由于特性元件方面提到的原因而是截头的。
调节器底部便利地包括一层形成止动器41的外罩，它能接纳活门，并防止由于活门在底部平面上方抬起的突起部分可能造成的紊流。
活门包括一层稳固的简形壳，上面配有密封面。
密封接头为常规类型。
至于连杆13穿通调节器壳尤其是倾斜部分22处的密封，本发明提供的连杆13备有联接板密封系统43，它允许连杆对应于壳22横向移动。
一个曲折密封系统，最好装有密封片，也允许连杆对应于壳体竖直移动。
要注意，连杆的适当安排允许活门完全移动(从位置10’移至位置10”)，而连杆对应于调节器壳做有限的横向移动。
还要注意，对照起现有技术的各种装置来，在由支管偏流的热气(废气)流中不安装控制轴。
权利要求
1.用于复合循环发电厂的废气装置偏流调节器，包括一个铰接在仅为支承活门(10)的轴(11)上的活门(10)，其特征在于活门(10)靠铰接在活门(10)下部的连杆(13)而移动，连杆最好通过球窝接头(15)实现铰接并在送气管(21)的斜坡侧壁(22)中穿通调节器壳(2)。
2.按照权利要求1所述的调节器，其特征在于连杆(3)连在一根受导的横梁(31)上，横梁本身由位于调节器壳(2)任一侧上的适当设施(35)移动。
3.按照权利要求2所述的调节器，其特征在于横梁使用两个千斤顶(35)移动，千斤顶的直线运动开启或关闭活门(10)，同时使受导的横梁(31)沿该梁(31)的导板(33)做实为垂直的运动。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的调节器，其特征在于活门(10)处于关闭通往锅炉(3)的位置时，其角度对应于水平是倾斜的；通往支管的角落(40)被截去一大块以便大大减少开循环中废气头的损耗，并减少噪音的产生，这种损耗与噪音是由于废气前进方向的突变而发生的。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的调节器，其特征在于活门(10)包括一层配有密封面的筒形壳，每个密封面都设有单个或一对密封隔热接头，密封面由一个挠性系统连着该壳，该系统本身以公知的方式，允许各个元件互相之间的任意差胀。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的调节器，其特征在于当连杆穿通壳体时，它们被可选择地带有装在可动系统上去密封择片的曲折密封系统封住，使得连杆对应于壳体可做横向运动。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的调节器，其特征在于支承轴(11)的支座制成球窝接头的形式。
8.按照权利要求1至7中任一条要求的调节器，其特征在于按常规方式，调节器壳无论里面还是外面均是隔热的。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的调节器，其特征在于它包括一个液压控制系统，该系统备有监测系统使两个千斤顶完善的同步移动得以长久保持。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的调节器，其特征在于它带有一块与之合为一体的闭合金属板，安装在调节器通向锅炉的出口处，这样就对应于废气和温度形成充分的密封。
全文摘要
复合循环发电站所用的废气偏流调节器。该调节器包括铰接在仅供支承活门(10)的轴(11)上的活门(10)。活门(10)靠铰接在活门(10)下部的连杆(13)而移动，连杆最好通过球窝接头(15)实现铰接并在调节器壳(2)中穿通送气管(21)的斜坡侧壁(22)。
文档编号F16K11/052GK1147850SQ95193008
公开日1997年4月16日 申请日期1995年4月11日 优先权日1994年4月11日
发明者阿尔弗雷德·狄歇尔 申请人:考克瑞尔机械工业有限公司