专利名称：汽轮机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽轮机装置，在其汽轮机上游设集汽箱，其中，为了控制蒸汽进入集汽箱设一进汽阀门。
汽轮机装置通常用于产生电能或驱动加工机械。在汽轮机装置蒸发器循环内运行的工质(通常是一种水-水/汽混合物)在蒸发器内汽化。所产生的蒸汽在汽轮机内膨胀作功，接着输入凝汽器或加工机械。在凝汽器内凝结的工质然后借助给水泵重新供入蒸发器。
在汽轮机装置内，称为喷嘴组调节装置的调节阀用来控制蒸汽进入集汽箱。调节阀的开和关通常借助一主轴系统或液压驱动器进行。在主轴系统的情况下，调节阀悬挂在一根装在集汽箱内的梁上，梁可被两根主轴驱动。作为替换形式，调节阀可有液压的单一驱动器。此液压的单一驱动器通常通过连杆操纵各个调节阀。
但是这种调节阀需要特别大的调整力，因为它要顶着蒸汽流动方向关闭。大的调整力又减慢了调节阀的调整速度，并因而损害了调节阀的调节品质。此外，主轴系统的主轴或液压系统的连杆通常总是借助汽封穿过集汽箱的壳体。因为操纵相关的喷嘴组调节装置要穿过相应的汽封进行，在这种情况下蒸汽的损失不可避免，在穿过多个汽封时可能造成特别大的损失。
因此本发明的目的是，提供一种上述类型具有进汽阀门的汽轮机装置，它允许有特别高的调节品质以及只有特别小的蒸汽损失。
按本发明为达到此目的采取的措施是，汽轮机装置的进汽阀门有一个作为截止机构装在壳体内的转轴，其中，设在壳体中的一个蒸汽进口可通过设在转轴上一个通道与设在壳体中的一个蒸汽出口连通。
在这里，本发明考虑问题的出发点是，为了使汽轮机装置的进汽阀门能达到特别高的调节品质，应设计调整力特别小的进汽阀门。只要将进汽阀门设计为其调整运动的方向基本上避免沿蒸汽流动的方向，就有可能使调整力特别小。当将进汽阀门设计为不是用于作直线的调整运动，而是用于作旋转的调整运动时，便可以特别简单的方式实现这一点。为此，作为进汽阀门的截止机构采用转轴。此外，当采用这种结构时所需要的密封件数量特别少。因此，这种进汽阀门只有特别小的蒸汽损失。
有利的是通道在转轴表面延伸。也就是说这种设计的进汽阀门能非常灵活地满足各种要求。例如，当恰当选择通道长度时，可以使蒸汽进口在转轴的不同位置与蒸汽出口连通。
为了进一步将蒸汽损失的危险保持在特别低的程度，有利的是将包围转轴的壳体设计为一体式的。在这种情况下转轴经由唯一的进入口插入壳体内，此进入口借助一块设在转轴自由端处的端板相对于周围密封。
进汽阀门的端板有利地设计为，它在其面朝转轴壳体的那一侧有城垛状型面。因此在此密封部位流出的蒸汽必须走过特别长的路才能到外面，从而使不希望的蒸汽漏泄的危险性很小。
有利的是，转轴处于壳体内部的那一端支承在一个设在转轴的壳体内呈锥形的支承件内。也就是说，这种结构可使装配非常简单，因为当装入转轴时，设计为锥形的支承件促使自动定心。
进汽阀门有利地具有一弹簧装置，它机械地预紧转轴。按这种设计，进汽阀门适用于特别短的快速闭合时间，并在控制转轴旋转运动的系统失效时自动关闭。由此可避免在发生故障时引起的蒸汽损失。
视不同的运行方式和条件，进入集汽箱的蒸汽可能含有大量杂质。为了使进汽阀门对这种杂质不是那么敏感，有利的是它的转轴表面由一种陶瓷材料构成。因为陶瓷材料对蒸汽中杂质的粘附力特别小，以及对于大的温度变化也非常不敏感。
为了在蒸汽质量特别差的情况下还能附加地保证正常工作，可向进汽阀门供入一持续的高频寄生信号作为调整信号，它保证阀门的通行能力。
有利的是在转轴表面延伸的通道有一种逐渐缩小的截面。因为这样一来当通道相对于蒸汽进口和/或蒸汽出口适当定位时，可以调整蒸汽不同的流量。
在这种情况下，通道有利的是具有一个由通道起点和终点相对于转轴轴线确定的大于180°的弧形角。换句话说通道超过转轴的二分之一圆周延伸。因此，按这种设计可以在通道截面与蒸汽进口和/或蒸汽出口之间有特别多的组合。
为了在调整蒸汽流量时有特别大的灵活性，此进汽阀门有利地具有多个通道，它们设在一公共的转轴表面上。因此，总是一个蒸汽进口可通过一个通道与配属于它的蒸汽出口连通。在这种结构中，恰当地设计转轴，根据转轴的开关位置；可以有目的地开启一个或多个通道。
通道的弧形角有利地按这样的方式设计，即，在转轴的第一位置，第一通道可流过蒸汽；在转轴的第二位置，第一和第二通道可流过蒸汽。按此设计，进汽阀门可以步进式地开启通道，因此在将蒸汽供入集汽箱时可以有特别高的灵活性。
进汽阀门有利地连接在集汽箱上，后者设在汽轮机装置的汽轮机上游。基于其特别高的调节品质及其特别低的漏汽危险，此进汽阀门特别适合于在这里使用。
采用本发明获得的优点主要在于，对于具有设在集汽箱上游的进汽阀门的汽轮机装置，由于采用转轴作为截止机构，所以蒸汽损失的危险特别小。此外，此进汽阀门有特别小的调整力，因为它设计用于旋转的调整运动。因此，进汽阀门有特别高的调整速度并因而有特别高的调节品质。此外，特别小的调整力允许为进汽阀门采用电控制机构。因而可以取消液压调节系统，由于有液压油，液压调节系统在汽轮机装置内始终是一个潜在的火源。
下面借助附图进一步说明本发明的实施例，附图中
图1是具有两个用于控制蒸汽进入汽轮机的进汽阀门的汽轮机装置示意图；图2是在图1所示汽轮机上配置进汽阀门的示意图；图3是图1和图2所示进汽阀门的示意图；图4是在图1至3所示进汽阀门的壳体旁配置端板的示意图；以及图5是设在图3所示转轴表面上的通道的弧形角示意图。
在所有的附图中相同的部件采用同一个附图标记。
图1中的汽轮机装置2包括汽轮机4和与之相连的发电机6，以及在水汽循环8内包括设在汽轮机4下游的凝汽器10和蒸汽发生器12。汽轮机4由第一压力级或高压部分4a和另一级或中压和低压部分4b组成，它们通过一公共轴14驱动发电机6。
蒸汽发生器12在蒸汽出口侧与汽轮机4的高压部分4a的蒸汽进口18连接。汽轮机4高压部分4a的蒸汽出口20通过一根溢流管道22与汽轮机4中压和低压部分4b的蒸汽进口24连接。汽轮机4中压和低压部分4b的蒸汽出口26通过蒸汽管道28连接在凝汽器10上。凝汽器通过其中接入给水泵32和给水箱34的一根给水管30，与蒸汽发生器12连接形成一个封闭的水汽循环8。
汽轮机装置2设计为能控制蒸汽D进入汽轮机4的高压部分4a和中压及低压部分4b。为此，连接蒸汽发生器12和汽轮机4的蒸汽管道36通入一进汽阀门38，它设在设计为汽轮机4高压部分4a的透平外壳的集汽箱40上游的进口侧。此外，在溢流管道22内接入一进汽阀门42，它设在设计为汽轮机4中压和低压部分4b的透平外壳的集汽箱44上游的进口侧。进汽阀门38、42结构基本相同，并可借助一电调整信号控制，在调整信号中加入一高频寄生信号。为此，进汽阀门38、42分别通过控制线46或48与控制器50连接。
如图2中详细表示的那样，进汽阀门38直接固定在集汽箱40上。蒸汽D从蒸汽管道36经进汽阀门38到达集汽箱40内。进汽阀门38在其壳体52内有三个蒸汽进口54和三个蒸汽出口56。进汽阀门38的蒸汽出口56分别通入集汽箱40的一个室40a、40b或40c内。在汽轮机4高压级4a的集汽箱40内设一透平58，它包括一转子60和一些透平叶片62。进汽阀门42以大体相同的方式装在设计为汽轮机4中压和低压部分4b的透平外壳的集汽箱44上。
作为结构近似的进汽阀门38、42的举例，在图3中详细表示了图1和图2所示的进汽阀门38。进汽阀门38包括一壳体52。在此设计为一体式的壳体52中设三个蒸汽进口54和三个蒸汽出口56。转轴64装在壳体52内，它的表面66有一种城垛状型面(在图3中对此没有详细表示)以及由陶瓷材料k构成。转轴64可经由进入口68插入壳体52中。通过其位于壳体52内部的端部64a，转轴64支承在一个设在壳体52内的呈锥形的支承件70中。在转轴64没有装在壳体52内的那一端64b处设一端板72。如图4详细表示的那样，端板72在面朝壳体52的那一侧72a有城垛状型面74。在转轴64的端板72上设一导引装置76。转轴64通过导引装置76借助于一弹簧装置78可机械地复位。
转轴64在其表面66有三个通道80、82和84，蒸汽进口54可通过它们分别与对应的蒸汽出口56连通。在这里通道80、82和84各自的横截面按没有进一步表示的方式沿蒸汽流道收缩。此外如图5中详细表示的那样，通道80、82和84具有各不相同的弧形角86、88或90，它们分别通过起点86a、88a、90a和终点86b、88b、90b确定。在这里弧形角86、88或90按这样的方式选择，即它们总是大于180°。在这种情况下，在转轴64的第一位置，通道80可流过蒸汽D，以及在转轴64的第二位置，通道80和通道82可流过蒸汽D，在转速64的第三位置，通道80、通道82和通道84均可流过蒸汽D。
由于进汽阀门38、42特别高的调节品质，所以保证特别精细地逐级控制蒸汽D进入汽轮机装置相关的集汽箱40或44内。在此由于采用转轴64作为截止机构，所以蒸汽D损失的危险特别小。
权利要求
1．一种汽轮机装置(2)，在其汽轮机(4)上游设一集汽箱(40、44)，在集汽箱(40、44)进口侧连接一进汽阀门(38、42)用于控制蒸汽(D)进入集汽箱(40、44)，其中，进汽阀门(38、42)具有一个作为截止机构装在壳体(52)内的转轴(64)；以及，其中，设在壳体(52)中的一个蒸汽进口(54)可通过一个设在转轴(64)上的通道(80)与设在壳体(52)中的一个蒸汽出口(56)连通。
2．按照权利要求1所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)的通道(80)沿转轴(64)的表面(66)延伸。
3．按照权利要求1或2所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)的壳体(52)设计为一体部件，转轴(64)经由唯一的进入口(68)插入壳体(52)内，以及，壳体(52)内腔借助一块设在转轴(64)自由端(64b)处的端板(72)相对于周围密封。
4．按照权利要求3所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)的端板(72)在其面朝转轴(64)壳体(52)的那一侧(72a)具有城垛状型面(74)。
5．按照权利要求3或4所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)转轴(64)处于壳体(52)内部的那一端(64a)，支承在一个设置在壳体(52)内呈锥形的支承件(70)内。
6．按照权利要求1至5之一所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)的转轴(64)借助一弹簧装置(78)机械地预紧。
7．按照权利要求1至6之一所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)转轴(64)的表面(66)由一种陶瓷材料(k)构成。
8．按照权利要求1至7之一所述的汽轮机装置(2)，其中，往进汽阀门(38、42)的调整信号中加入一持续的寄生信号。
9．按照权利要求2至8之一所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)的通道(80)具有一种逐渐缩小的截面。
10．按照权利要求1至9之一所述的汽轮机装置(2)，其中，在进汽阀门(38、42)转轴(64)的表面(66)上设多个通道(80、82、84)，借助每一个通道(80、82、84)可分别使一个蒸汽进口(54)与一个相对应的蒸汽出口(56)连通。
11．按照权利要求1至10之一所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)的通道(80、82、84)通过其各自的起点(86a、88a、90a)和终点(86b、88b、90b)相对于转轴轴线确定的各自的弧形角(86、88、90)均大于180°。
12．按照权利要求11所述的汽轮机装置(2)，其中，进汽阀门(38、42)的通道(80、82、84)的弧形角(86、88、90)选择为，在转轴(64)的第一位置，第一通道(80)可流过蒸汽(D)；在转轴(64)的第二位置，第一通道(80)和第二通道(82)可流过蒸汽(D)。
全文摘要
本发明涉及一种汽轮机装置(2),为了控制蒸汽(D)进入集汽箱(40、44),它应设有一调整品质极高的进汽阀门(38、42),并因此使蒸汽(D)的损失非常小。为此按本发明规定,进汽阀门(38、42)有一个作为截止机构装在壳体(52)内的转轴(64),蒸汽进口(54)可通过设在转轴(64)表面(66)内的通道(80)与蒸汽出口(56)连通。
文档编号F16K5/12GK1297509SQ99805191
公开日2001年5月30日 申请日期1999年3月5日 优先权日1998年3月11日
发明者保罗·格比格 申请人:西门子公司