汽轮机高压主汽阀和高压调节阀概述

汽轮机高压主汽阀和高压调节阀概述汽轮机高压主汽阀和高压调节阀概述 1 1、、 概述概述 主汽阀位于调节汽阀前面的主蒸汽管道上。从锅炉来的主蒸汽， 首先必须经过主汽阀，才能进入汽轮机。对于汽轮机来说，主汽阀是 主蒸汽的总闸门。主汽阀打开，汽轮机就有了汽源，有了驱动力；主 汽阀关闭，汽轮机就切断了汽源，失去了驱动力。 汽轮机正常运行时，主汽阀全开；汽轮机停机时，主汽阀关闭。 主汽阀的主要功能有两点：一是当汽轮机需要紧急停机时， 主汽阀应 当能够快速关闭，切断汽源。二是在启动过程中控制进入汽缸的蒸汽 流量。 主汽阀的关闭速度主要由其控制系统的性能所决定。 对于 600MW 等级的汽轮机组，要求主汽阀完成关闭动作的时间小于0.2 秒。本机 组主汽门关闭时间小于 0.15 秒，延迟时间小于 0.1 秒。 主汽阀在工作中承受高温、高压。为了在高温、高压条件下可靠 的工作，其构件必须采用热强钢，阀壳也做得比较厚。为了避免产生 太大的热应力，阀壳各处厚度应均匀， 阀壳外壁面必须予以良好的保 温， 阀腔内应采取良好的疏水措施， 并在运行时注意疏水通道的畅通。 在启动、负荷变化或停机过程中，应注意主汽阀部件金属表面避免发 生热冲击，以免金属表面产生热应力疲劳裂纹。 急剧的温度变化，对主汽阀上螺栓的危害是很严重的。这些螺栓 在高温环境中承受着极大的拉伸应力， 会产生缓慢的蠕变，其材料随 之逐渐硬化、韧性降低；温度急剧变化所产生的热交变应力，将会使 其产生热疲劳裂纹。 螺栓工作的时间越长， 蠕变就越大， 材料就越脆， 就越容易在热交变应力的作用下螺栓产生裂纹，甚至断裂。 温度的急剧变化，将使阀盖与阀壳之间产生明显的膨胀差，致使 螺栓的受力面倾斜，螺栓发生弯曲，从而在已承受极大拉伸应力的螺 栓上又增加了弯应力。温度的急剧变化，还造成阀盖内外表面很大温 差，阀盖产生凹凸变化，又增加了螺栓的弯应力。这种交变的热应力 和弯应力，将导致螺栓很快产生裂纹，甚至折断。因此，对螺栓应当 有计划地进行检查。 阀杆在工作过程中，将承受很大的冲击力，阀杆应选用冲击韧性良好 的热强钢，而且其截面尺寸的选取应保证能承受这种冲击力， 应避免 阀杆截面尺寸的突变，尽量避免应力集中。由于密封的要求，阀杆与 阀套之间的间隙比较小，因此要求阀杆、套筒配合表面平直，并予以 硬化处理或涂、敷耐磨金属层，还要注意防腐，以保证其光滑耐磨。 2 2、、高压主汽阀结构 高压主汽阀位于汽轮机调节阀前的主蒸汽管道上，每个高压主汽 阀有一个进汽口和一个连接到调节阀腔室的出汽口。 图 2－18 为高压 主汽门示意图 图 2－18 高压主汽门示意图 1．阀盖 2．阀壳 3．阀蝶 4．阀座 5．套筒 6．密封 7．阀杆 8．执行机构 9．滤网 10．阀腔 高压主汽阀阀为立式结构，主要包括阀壳、阀座、阀蝶（其中 1 号高压主汽阀阀碟内装有预启阀） ，阀杆、阀杆套筒、阀盖、蒸汽滤 网等部件。阀门各部结构特点如下： 该主汽阀为单座球形阀，1 号高压主汽阀阀蝶上钻有通孔，阀杆 端部从孔中穿过。预启阀置于阀杆的端部，并采用螺纹、定位销与阀 杆连成一体。预启阀与主阀蝶的密封面呈圆锥型，并经过淬硬处理， 主阀蝶与阀座的密封面也经过硬化处理。 1）主阀蝶开启时，由阀杆上的凸肩推动向上移动， 关闭时由预启 阀向下压紧。为了防止阀蝶的转动， 在阀蝶的内孔两侧开有导 向槽，而一个横穿阀杆的销子两端则嵌入该槽内。 2）阀蝶与阀盖之间有一定的自由度， 这样既为阀蝶之间的上下移 动起导向作用，又能使阀蝶在阀座上找中。 3）主阀蝶下游的阀座成扩展形状， 做为主阀蝶下游的扩压段， 以 便使流过阀座蒸汽的流速转化为压力能，提高蒸汽的做功能 力。 4）不带预启阀的阀蝶则通过阀杆的凸尖与阀杆端部的螺母 （另加 定位销）直接紧密地连成一体。主汽阀开启时用油动机推动， 关闭时由弹簧压下。 因为本机组 4 只高压调节阀共用一个蒸汽室，而且与高压主汽阀 焊接在一起，每只高压主汽阀座前后都有疏水， 所以根据高压主汽阀 与高压调节阀布置结构特点，1 号高压主汽阀预启阀开启时，进入的 少量蒸汽可以对高压调节阀阀壳及高压导汽管进行预热，2 号高压主 汽阀阀座后疏水同时开启， 可以暖到 2 号高压主汽阀阀蝶下游，以减 少启动时的热应力，也可以减小2 号高压主汽阀前后的压差，便于2 号高压主汽阀的开启，预启阀对 2 号高压主汽阀同时有效， 所以 2 号 高压主汽阀就不设预启阀了， 以简化结构。 在蒸汽室均装有温度测点， 以确定暖阀的情况。 3 3、高压主汽阀材质、高压主汽阀材质 我公司机组高压主汽阀为进口件，由日立公司制造。材料牌号为 改良型 ZG1Cr11MoNbVN， 抗拉强度 680－850 N/mm2， 屈服强度≥520 N/mm2，使用温度 600℃，内径 279mm，阀杆材质 KT5301ES20。 高压调节阀高压调节阀 1 1、概述、概述 调节阀的工作条件与主汽阀基本相同，因此在设计或选用调节阀 及其部件时应注意的事项与主汽阀的基本相同。 然而，调节阀的功能 与主汽阀有较大区别。 调节阀的功能是通过改变阀门开度来控制汽轮机的进汽量。在汽 轮发电机组带负荷之前，调节阀不同的开度（在蒸汽参数不变的情况 下）对应不同的转速，开度大则进汽量大，相应的转速高；在汽轮发 电机组并网带负荷之后，调节阀不同的开度（在蒸汽参数不变的情况 下）应对不同的负荷，即开度大发出的功率也大。调节阀在部分开度 的情况下，蒸汽将发生节流的现象，造成蒸汽在不作功的情况下的熵 增，损失一部分的能量，做功能力降低。因此，在汽轮机的配汽设计 时，应使调节阀在正常运行时处于全开状态。 汽轮机功率的调节是通过改变高压调节汽阀的开启个数及开度， 进而 改变汽轮机的进汽量实现的， 调节阀由执行机构驱动，是调节系统的 终端元件。本机组有4 个高压调节阀，根据不同运行方式的要求，可 实现汽轮机的复合配汽方式，在低负荷时，采用喷嘴调节方式，而在 高负荷段实现节流调节方式。 对于 600MW 等级的汽轮机组，要求调节阀完成关闭动作的时间 小于 0.5 秒。本机组主汽门关闭时间小于 0.2 秒，延迟时间小于 0.1 秒。 2、高压调节阀结构 高压调节阀本体的结构主要有以下部分组成（见图2－19） 。由阀 壳、阀盖（以及紧固件及密封件） 、阀杆套筒（密封、定位、对中、 防振） 、阀杆、阀蝶、阀蝶套筒（导向、对中） 、阀座（其喉部下游有 扩压管） 、操纵座等。 调节阀各主要部件的配合特性如下： 阀座与阀壳之间采用过盈配合， 并用销子固定，以防止阀座转动。 阀座喉部下游有一扩压段能够回收一部分动能，减少流动损失。 阀杆与阀芯做成一体，阀芯的头部（即与阀座配合部位）为球形 面，阀芯与阀座的接触面处，二者均镶有司太立合金，以提高阀门的 耐磨性、严密性。阀芯与阀杆均设有套筒。 阀芯、阀杆套筒与阀罩之间设有叠片式阻汽片，该阻汽片能够游 动，可以自动找中，其间隙见图 该调节阀设有两处阀杆漏汽孔，它们与汽轮机的轴封系统相连 图 2－19高压调节阀示意图 1．阀杆 2．阀杆套筒 3．阀蝶４．阀座 5．阀壳 6．密封 3、高压调节阀材质 高压调节汽阀壳材质，材料牌号改良型 ZG15Cr1Mo