[實用新型]超臨界和超超臨界汽輪機高壓閥殼組件

有效

• 申請號: 201520577271.3
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN205078308U
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 崔永強;蔡虎;王振鵬;張曉光;王學博;賀新宇;秦中偉;顧亞楠;夏賀平;孫秀君
• 申請（專利權）人: 北京全三維能源科技股份有限公司
• 主分類號: F01D17/10
• 分類號: F01D17/10;F01D17/26
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 胡強;譚彥聞

技術領域

本實用新型涉及汽輪機領域，尤其涉及汽輪機高壓主汽調節聯合閥的閥殼組件，該閥殼組件尤其適用于超臨界和超超臨界汽輪機高壓主汽調節聯合閥。

背景技術

汽輪機是火力發電站和核電站中的關鍵能源動力設備，高壓主汽閥、高壓調節閥或高壓主汽調節聯合閥是電站汽輪機的重要通流設備，是重要的能量輸入調節和控制設備。

來自鍋爐或核反應堆的高溫高壓主蒸汽，在進入汽輪機膨脹作功之前，首先經過高壓主汽閥，然后經過高壓調節閥，按照設定的壓力、溫度和流量進入汽輪機，在汽輪機各級動、靜葉輪構成的汽流通道內逐級膨脹做功，將巨大的熱能轉換為旋轉機械能，再由發電機將機械能轉換為巨大的電能輸出。

高壓主汽閥和高壓調節閥位于高溫高壓主蒸汽流動路徑的咽喉要道，承擔著重要的功能和職責。一方面，高壓主汽閥和高壓調節閥在緊急事故狀態下，均各自具有快速關閉功能，利用雙重保險措施截斷主蒸汽，確保汽輪機不發生超速事故，平穩、安全停機。另一方面，高壓調節閥在工作狀態時的開啟程度經常處于變動之中，利用在不同的開啟程度時產生的絕熱節流阻力效應，不斷調節高溫高壓主蒸汽的進汽參數，保證汽輪機按需要實現啟動、升速、工況調節、穩定運轉、降速或停機。由此可見，高壓主汽閥和高壓調節閥在長期連續高溫高壓運行工況下，必須隨時處于靈活、完好、可控、可靠的最佳工作狀態。

電站汽輪機按主蒸汽參數劃分，通常分為高壓、超高壓、亞臨界、超臨界和超超臨界，汽輪機的功率等級也依次增大。目前火力發電和核電機組均已達1000MW(即百萬千瓦)等級。超超臨界汽輪機的主蒸汽壓力己達28MPa左右，溫度已達600℃左右。超超臨界汽輪機對結構、材料、制造工藝等技術環節，均提出了更高的標準和要求，諸多技術難點都有待努力一一克服。

高壓主汽閥、高壓調節閥或高壓主汽調節聯合閥，是大型電站汽輪機特別是超臨界和超超臨界汽輪機的關鍵、重要的配套設備之一。現有的主汽和調節閥門配置的總體布局、閥門匹配、結構特征大致如下:

(1)獨立閥。高壓主汽閥與高壓調節閥各自獨立制造和裝配，各閥在電廠安裝現場利用管道相匹配聯接，管道全部在電廠現場焊接。每個獨立閥的功能單一，每臺汽輪機配置多個由獨立閥組成的閥組，通常是一主一調成一組，每臺汽輪機配四組。每個獨立閥各自配備一個閥門電調操縱機構，一對一的進行獨立驅動及操控。

(2)聯合閥。高壓主汽閥與高壓調節閥共用一個閥殼，各閥的內部腔體各自獨立并通過孔道相連通，聯合閥整體制造和裝配不必到電廠現場再拼裝焊接管道。各閥均各自配備一個閥門驅動機構，一對一地進行獨立驅動及操控，從而例如分別開啟或截斷主汽閥腔排汽孔口和調節閥腔排汽孔口。共用閥殼但不共用腔體的聯合閥，通常是一主一調或一主二調匹配，每臺汽輪機配四個或兩個聯合閥。例如，CN2782938Y公開一種電站汽輪機高壓主汽調節閥，由一個高壓主汽閥和兩個高壓調節閥組合構成；高壓主汽閥與高壓調節閥共用一個閥殼，閥殼的腔室由各自獨立的一個高壓主汽閥腔室和兩個高壓調節閥腔室串接而成，各腔室由通道相連通，其中該高壓主汽閥和兩個高壓調節閥在各自的腔室內與各自的閥座相配合以通斷排汽或調節各自腔室的排汽參數。CN103470317A類似地公開了一種汽輪機聯合閥門結構，包括一主汽閥、一主汽調節閥和一補汽閥，其中。主汽閥的主蒸汽出汽口與主汽調節閥的主調閥進汽口通過一主連接管連通。在這種汽輪機聯合閥門結構中，從主蒸汽入口經主汽閥和主汽調節閥至主出汽口的蒸汽流動路徑折轉了兩次90°。

上述己有技術中的兩類閥門，從流體力學和氣動熱力學角度進行分析，均存在相同的欠缺與不足，即由獨立閥或聯合閥聯接而成的汽輪機高壓閥組合體系的主蒸汽總的綜合壓力損失較大。高溫高壓主蒸汽從進入高壓主汽閥直至流出高壓調節閥，流動路徑長，流向折轉多，沿程流動參數變化頻繁劇烈，局部壓力損失的累積效應明顯，削弱了高溫高壓主蒸汽的作功能力，影響汽輪機發電效率。以已有技術中的聯合閥為例，高溫高壓主蒸汽從進入到排出，汽流方向至少經歷兩到三次以上90°折轉，流動狀態和流動參數在主汽閥、調節閥和各折轉部位，均會發生多次劇烈變化。尤其是，這樣的流動路徑的延長和折轉造成了較大的壓力損失和流量輸送效率的下降。由于高壓主汽調節閥的壓力很高，即使是例如約1％的壓力損失或0.1％的極小的流量輸送效率下降也造成了流量的大量損失，并進而造成汽輪機熱效率的下降。