一种基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统
阅读说明：本技术 一种基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统 (Steam turbine gland seal balanced system based on combination of polymorphic type valve ) 是由 张旭阳 周振东 王晓奇 刘桃宏 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统,用于实现汽封平衡系统内蒸汽压力的稳定,该系统由连接汽封平衡系统的补汽管路和排汽管路组成,所述补汽管路与排汽管路能够分别独立运行。本发明将补汽管路与排汽管路拆分为两个阀组,使得补汽管理与排汽管理能够分别独立运行。在汽轮平衡系统处于稳定运行的情况下,能够处于无补汽、无排汽状态,解决传统汽封压力调整器使用中遇到的阀杆跳动问题,将常用的自力式压力调节阀与备用的电动阀进行并列排布,并设置手动截止阀,使得自力式压力调节阀具备不停机维修能力并降低了单个阀门故障对于汽轮机整体运行产生的影响。(The invention relates to a steam turbine steam seal balance system based on multi-type valve combination, which is used for realizing the stability of steam pressure in the steam seal balance system. The invention splits the steam supply pipeline and the steam exhaust pipeline into two valve groups, so that the steam supply management and the steam exhaust management can respectively and independently operate. Under the condition that a turbine balance system is in stable operation, the turbine balance system can be in a non-steam-supplementing and non-steam-discharging state, the problem of valve rod jumping in the use of a traditional steam seal pressure regulator is solved, a common self-operated pressure regulating valve and a standby electric valve are arranged in parallel, and a manual stop valve is arranged, so that the self-operated pressure regulating valve has non-stop maintenance capability and the influence of single valve fault on the integral operation of a turbine is reduced.)
技术领域
本发明涉及一种汽轮机汽封平衡系统，尤其是一种用于船用汽轮机汽封平衡系统。
背景技术
船用汽轮机由于处于密闭的舱室中，内部蒸汽一旦发生外泄对于船员的生命健康安全将构成巨大的隐患，因此船用汽轮机相比民用汽轮机在轴封结构的密封性能上有着更高的要求。
船用汽轮机的轴封结构分为前汽封和后汽封两个部分。各位置的汽封又分段连接着汽封平衡系统和汽封抽汽系统。其中汽封平衡系统的设计压力常略大于大气压，而汽封抽汽系统的设计压力略小于大气压。
汽封平衡系统内部的压力高低对于汽轮机的整体运行状态有着十分重要的影响。若汽封平衡系统压力过高，则将会有较多的工作新蒸汽被汽封抽汽系统抽走，使得汽轮机的整体耗汽量增加。若汽封平衡系统压力过小，则使得更多的汽轮机内部蒸汽的流入汽封平衡系统后直接进入冷凝器，汽轮机输出功率及效率随之同时下降。
现有常用的汽封平衡系统多使用汽封压力调整器实现对于汽封平衡系统压力的控制。汽封平衡系统通过汽封压力调整器与高压新蒸汽及低压冷凝器相连。
图1中展示了目前常用的液动式汽封调节器，见图1中的(a)及电动式汽封调节器,见图1中的(b)。从图1中能够观察到这两种汽封压力调整器的基本原理均是一致的：
汽封压力调整器上具有三个蒸汽接口，分别连接高压新蒸汽管、低压冷凝器管路及汽封平衡系统。在压力较大的时候低压冷凝器管路与汽封平衡系统相互连接，蒸汽从汽封平衡系统流入冷凝器内部，使得汽封平衡系统压力下降。在压力较小的时候汽封平衡系统与高压新蒸汽管相连接，蒸汽从新蒸汽管流入汽封平衡系统，使得汽封平衡系统压力上升。
传统的汽封压力调整器虽然具有结构精简、集成度较高的优点，但是同时其结构本身也存在无法避免的缺点：
(1)阀杆振荡
传统的汽封压力调节器仅有两种工作状态：补汽状态与抽汽状态。不存在理论上即不补汽也不抽汽的工作。当汽封平衡系统内部的压力在目标压力的周围时。易产生过反应的现象，使得汽封压力调整器在补汽状态和抽汽阶段之间转换，进而引起阀杆的上下振荡。这种振荡会磨损阀杆上的密封结构，使得汽封压力调整器的阀杆位置更容易发生蒸汽泄漏。
(2)阀杆卡涩
汽封压力调整器若在阀杆位置发生蒸汽泄漏，蒸汽遇到外界的冷空气后重新凝结为水滴覆盖在汽封压力调整器压盖及壳体上。长时间运行后，上述部件易发生腐蚀，造成阀杆部件的卡涩。阀杆卡涩会导致汽封压力平衡系统压力过高或过低，进而影响汽轮机的整体性能。
对于传统的汽封压力调整器而言，汽封压力调整器卡涩后需要在汽轮机停机后拉动手动复位杆才能够解除阀杆卡涩状态。在停机前阀杆卡涩故障会持续影响汽轮机的正常运行。
(3)系统复杂程度
采用传统的汽封压力调整器需要配套较为复杂的供油系统、油信号检测系统、控制箱、供电系统、UPS电源灯设备。整体配套设备较为复杂。
发明内容
本发明提出一种基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统，使得汽轮机汽封平衡系统具有更高的可靠性与维修性，使得传统的汽封压力调整器的问题能够得到解决。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统，用于实现汽封平衡系统内蒸汽压力的稳定，该系统由连接汽封平衡系统的补汽管路和排汽管路组成，所述补汽管路与排汽管路能够分别独立运行。
进一步，所述补汽管路由依次连接的补汽管路减压阀手动截止阀、补汽管路自力式压力调节阀、手动截止阀组成；所述手动截止阀、补汽管路自力式压力调节阀、手动截止阀连接的管路上并联连接有补汽管路电动阀；所述补汽管路减压阀位于补汽管路的前侧，使得进入汽封平衡系统的蒸汽压力能够得到控制。
进一步，当汽封平衡系统压力过低时，新蒸汽通过补汽管路减压阀-手动截止阀-补汽管路自力式压力调节阀-手动截止阀这一支路进入汽轮机的汽封平衡系统；此时排汽管路中排汽管路中的自力式压力调节阀处于关闭状态。
进一步，所述补汽管路自力式压力调节阀为采用汽封平衡管路压力作为控制信号的自力式压力调节阀，在压力上升的情况下自动减小阀门开度，压力下降的情况下自动增大阀门开度，实现补汽管路的自力式调节。
进一步，当补汽管路自力式压力调节阀发生故障的情况下，汽封平衡系统压力随之过高或过低时，所述补汽管路电动阀与排汽管路中的排汽管路电动阀自动开启，此时关闭手动截止阀和手动截止阀能够在机组运行的工作下对补汽管路自力式压力调节阀进行维修。
进一步，所述排汽管路由依次连接排汽管路减压阀、手动截止阀、排汽管路自力式压力调节阀、手动截止阀组成；所述手动截止阀、排汽管路自力式压力调节阀、手动截止阀连接的管路上并联连接排汽管路电动阀。
进一步，当汽封系统压力过高时，新蒸汽通过手动截止阀-排汽管路自力式压力调节阀-手动截止阀-排汽管路减压阀这一支路流出汽封平衡系统，此时排汽管路中补汽管路自力式压力调节阀处于关闭状态。
进一步，当排汽管路自力式压力调节阀损坏时，所述补汽管路电动阀与排汽管路电动阀自动开启，此时关闭手动截止阀与手动截止阀能够机组运行的工作下对排汽管路自力式压力调节阀进行维修。
进一步，所述补汽管路自力式压力调节阀和排汽管路自力式压力调节阀结构相同，由调节阀壳体，弹簧、阀杆、蒸汽入口、蒸汽出口、推杆及控制入口组成，其中控制入口通过信号管连接蒸汽管路。
本发明的有益效果是：
本发明的采用基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统具有以下好处：
1.将补汽管路与排汽管路拆分为两个阀组，使得补汽管理与排汽管理能够分别独立运行。在汽轮平衡系统处于稳定运行的情况下，能够处于无补汽、无排汽状态，解决传统汽封压力调整器使用中遇到的阀杆跳动问题。
2.将常用的自力式压力调节阀与备用的电动阀进行并列排布，并设置手动截止阀，使得自力式压力调节阀具备不停机维修能力并降低了单个阀门故障对于汽轮机整体运行产生的影响。
附图说明
图1为现有汽封压力调整器结构；
其中：(a)液动式汽封压力调节器，(b)电动式汽封压力调整器；
图2为本发明的基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统图；
图3为自力式压力调节阀结构示意图；
图4为电动阀结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明
如图2至图4所示，本发明的一种基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统，用于实现汽封平衡系统内蒸汽压力的稳定，该系统由补汽管路减压阀1，手动截止阀2，补汽管路自力式压力调节阀3，补汽管路电动阀4，手动截止阀5，排汽管路减压阀6，排汽管路电动阀7，手动截止阀8，排汽管路自力式压力调节阀9，手动截止阀10。
各部套组装位置详见图2。
由补汽管路减压阀1，手动截止阀2，补汽管路自力式压力调节阀3，补汽管路电动阀4，手动截止阀5组成的阀组共同构成补汽管路；其中，补汽管路减压阀1依次通过手动截止阀2、补汽管路自力式压力调节阀3、手动截止阀5连接汽轮机的汽封平衡系统，补汽管路电动阀4并接在手动截止阀2、补汽管路自力式压力调节阀3、手动截止阀5连接的管路上；由排汽管路减压阀6，排汽管路电动阀7，手动截止阀8，排汽管路自力式压力调节阀9，手动截止阀10组成的阀组共同构成排汽管路，其中，排汽管路减压阀6依次连接手动截止阀8、排汽管路自力式压力调节阀9、手动截止阀10，排汽管路电动阀7并接在手动截止阀8、排汽管路自力式压力调节阀9、手动截止阀10连接的管路上。其中各手动截止阀均处于常开状态，仅在维修中关闭。补汽管路电动阀与排汽管路电动阀处于常关备用状态。
当汽封系统压力过低时，新蒸汽主要通过补汽管路减压阀1-手动截止阀2-补汽管路自力式压力调节阀3-手动截止阀5这一支路进入汽轮机100的汽封平衡系统。此时排汽管路中排汽管路自力式压力调节阀9处于关闭状态。
新蒸汽直接来自于锅炉，其压力与汽轮机主蒸汽压力相同。为了减小新蒸汽注入对于汽封平衡系统的影响。因此设计补汽管路减压阀1位于补汽管路的前侧，使得进入汽封平衡系统的蒸汽压力能够得到控制。
补汽管路自力式压力调节阀3使用汽封平衡管路压力作为控制信号，在压力上升的情况下自动减小阀门开度，压力下降的情况下自动增大阀门开度，实现补汽管路的自力式调节。
当补汽管路自力式压力调节阀3发生故障的情况下，汽封平衡系统压力随之过高或过低，此时补汽管路电动阀4与排汽管路电动阀7将自动投入工作。若补汽管路自力式压力调节阀卡涩于关闭状态，则补汽管路电动阀打开，为汽封平衡系统提供蒸汽。若补汽管路自力式压力调节阀卡涩于打开状态，则排汽管路电动阀打开，为汽封平衡系统排除多余的蒸汽。此时可以通过手动关闭手动截止阀2与手动截止阀5在机组运行的工作下对补汽管路自力式压力调节阀进行维修。
当汽封系统压力过高时，新蒸汽主要通过手动截止阀10-排汽管路自力式压力调节阀9-手动截止阀8-排汽管路减压阀6这一支路流出汽封平衡系统。此时排汽管路中补汽管路自力式压力调节阀处于关闭状态。
汽封平衡系统内压力相比冷凝器内压力也有一定的压差，因此让蒸汽通过排汽管路减压阀进行一次减压后排入冷凝器。
排汽管路自力式压力调节阀使用汽封平衡管路压力作为控制信号，在压力上升的情况下自动增大阀门开度，压力下降的情况下自动减小阀门开度，实现排汽管路的自力式调节。
与补汽管路的结构类似，排汽管路自力式压力调节阀损坏时，补汽管路电动阀与排汽管路电动阀将自动投入工作。此时关闭手动截止阀10与手动截止阀8能够对排汽管路自力式压力调节阀进行维修。
综上所示，采用多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统后，该系统具备了运行时维修能力，且可以在自力式压力调节阀发生故障的第一时间由排汽管路电动阀进行介入调整，最大限度的减小了故障对汽轮机正常运行产生的影响。
如图3所示，自力式压力调节阀主要由调节阀壳体11，弹簧12、阀杆13、蒸汽入口14、蒸汽出口15、推杆16及控制入口17组成。其中控制入口通过信号管连接蒸汽管路。自力式压力调节阀的主要功能为可以通过蒸汽管路的压力变化自主调节阀杆所在的位置进而调整通过阀门的流量。
如图4所示，电动减温阀采用传统的阀门结构。主要由执行器21，阀杆22，壳体23，蒸汽入口24和蒸汽出口25组成。电动减温阀的主要功能为通过执行器控制阀杆位置的移动进而控制通过阀门的流量。
对减压阀、自力式压力调节阀、电动阀及连接管路等部套进行独立生产加工及连接。将自力式压力调节阀的控制入口接在蒸汽管路上，并将电动减温阀与控制箱及电源相连接。将系统入口与新蒸汽入口管路相连接，并将系统出口与冷凝器相连接，即可完成基于多类型阀门组合的汽轮机汽封平衡系统的安装。
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