侧装给水泵汽轮机切换阀

　　1、概述
 

　　汽轮机做完功的蒸汽与通过凝汽器的冷却水进行热交换后凝结成水，通过给水泵送至锅炉。给水泵驱动方式有电动、汽动，目前多采用汽动，即给水泵汽轮机驱动。
 

　　2、工作原理
 

　　给水泵汽轮机有两路供汽的汽源，一路为工作汽源，从主机四段进行抽汽，另一路为备用汽源，从再热冷段抽汽。目前给水泵汽轮机工作汽源与备用汽源之间的切换方式多采用外切换(图1) 。

　　图1 给水泵汽轮机进汽系统
 

　　正常工作时，锅炉给水泵汽轮机的汽源为四抽蒸汽。当主机负荷降到约40%额定负荷(定压) 或30%额定负荷(滑压) 以下，并且调节阀开度大于95%。低压蒸汽流量仍不能满足给水泵的功率要求时，切换阀打开，将再热器冷段蒸汽引入小汽机。此时，四抽管道上的抽汽逆止阀门自动关闭(再热冷段压力高于四抽压力) ，汽源由主机四段抽汽切换至再热器冷段蒸汽。反之，当主机负荷升至40%额定负荷(定压) 或30% 额定负荷(滑压) 时，关闭切换阀，低压进汽管道上的逆止阀门自动打开，主机四段抽汽通过主汽阀、调节阀，然后进入喷嘴。此时汽源由再热器冷段蒸汽切换至主机四段抽汽。
 

　　切换阀工质为再热冷段蒸汽，因此该阀的设计温度/设计压力参考再热冷段蒸汽参数即可。根据管道布置的不同，该阀有角式、直通两种形式。根据用户油源的不同，阀门(驱动装置) 有顶装式、侧装式两种。该阀要求具有动作可靠、快关和调节等功能，驱动方式一般为液压驱动。本文主要介绍一种侧装形式的切换阀(图2) 。

　　图2 执行机构侧装的切换阀
 

　　3、结构特点
 

　　3.1、阀体
 

　　阀门本体为平衡笼式结构，不平衡力小。阀体流道呈S流线型(图3) ，流态好，压力损失小。阀芯上装有碳纤维密封环，有效提高了泄漏量等级，泄漏量等级为ANSI B16.104 Ⅳ级。阀座采用直压式无螺纹连接，拆装和维修快捷方便。

　　图3 阀体
 

　　3.2、侧装执行机构
 

　　油源为透平油，透平油不抗燃，若采取顶装形式，一旦漏油，会直接漏到管道上，易引发火灾，存在很大的安全隐患，因此执行机构采用侧装形式。另外，因为透平油压力低，而阀门的工作压力又较高，如果采用顶装结构，油缸需设计的很大。将油缸设置在侧面，通过杠杆增力可有效的减小油缸直径，这也是执行机构采用侧装的又一原因。
 

　　切换阀为油开，弹簧关，执行机构的设计上将油缸与弹簧进行了分体设计。油缸尺寸小，结构简单，并且上装式的弹簧拆装更为方便。弹簧设计上应注意该阀为调节阀，弹簧刚度尽量小。考虑到安全，弹簧装置为2根弹簧，即使1根弹簧断裂，另外1根也可保证阀门关闭。因管道蒸汽温度较高，最高可达400℃左右，执行机构支架设计应注意执行机构连接处尽量远离阀体，一般需要保证执行机构连接处温度不超过60℃。滑块与支架间有很长的导向面，这种结构可以保证阀杆升降过程中不摆动。
 

　　4、功能实现
 

　　4.1、切换
 

　　切换阀控制给水泵汽轮机工作汽源与备用汽源间的切换。
 

　　4.2、调节
 

　　通过执行机构控制阀门的开度，以此来调节主机再热冷段进入给水泵汽轮机的蒸汽流量，实现与小汽机转速的相互匹配(2.8～6kr/min)，以达到调节给水泵汽轮机功率的目的。
 

　　4.3、快关
 

　　以某机型为例，当相关任一信号到达以下数值时，都会引起跳机，自然此时切换阀需要快速关闭。切换阀从接到快关指令到阀门全关时间一般<0.25s。
 

　　(1) 汽轮机转子转速超过最高工作转速达到5.25kr/min。
 

　　(2) 汽轮机转子轴向位移超过±1.2mm。
 

　　(3) 当润滑油油压降低至0.23MPa(g) 。
 

　　(4) 推力轴承回油温度高于80℃。
 

　　(5) 任一轴承金属瓦温度高于107℃。
 

　　(6) 后汽缸排汽压力升至65kPa(a) 。
 

　　(7) 后汽缸排汽温度超过181℃。
 

　　(8) 轴振动(相对轴承座)的峰-峰值大于0.125mm。
 

　　以上数值会因为机型改变数值发生改变。
 

　　5、结语
 

　　给水泵汽轮机系统对切换阀的安全性、调节性及可靠性要求很高。在设计、制造过程中应分析和比较具体的管路系统及其现场工况条件，结合阀门的强度、材料、工艺及装配等因素，使产品能够达到满足工况条件的最佳性能。