專利名稱：轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于大型火力發(fā)電設備汽輪發(fā)電機控制技術領域，特別是一種火力發(fā)電站氫氣冷卻方式的汽輪發(fā)電機軸端油密封裝置中自動調(diào)節(jié)氫測油壓力使之與空測油壓力兩者保持平衡的轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥。
目前，國內(nèi)外氫冷汽輪發(fā)電機其機殼內(nèi)氫氣額定壓力一般為0.3～0.5MPa。發(fā)電機轉(zhuǎn)子一端與汽輪機連接，另一端與勵磁機相連，油密封裝置是兩端軸伸出處設置的一套浮動瓦，在該瓦與大軸間隙供以比機內(nèi)氫氣壓力高0.05～0.08MPa的壓力油，形成一層油膜，防止機內(nèi)氫氣外泄，同時，油流也起潤滑及冷卻浮動瓦的作用，油密封工作是否可靠是整個氫冷發(fā)電機密封問題的關鍵技術。國內(nèi)已生產(chǎn)的200MW、300MW、600MW氫冷汽輪發(fā)電機兩端均裝有雙流環(huán)式油密封裝置。其作用是有兩路供油油路一氫側(cè)壓力油和空側(cè)壓力油。氫側(cè)油流自成閉合循環(huán)。空側(cè)油流始終接觸大氣。兩路油流在密封瓦的中間隔開。用壓力平衡閥保證兩路油流的壓力偏差盡可能小，使兩路油流的竄動油量減至最小，以維持機內(nèi)氫氣純度，所以平衡閥的調(diào)節(jié)精度、靈敏度及可靠性是保證油密封裝置正常工作的關鍵，也是保證大型汽輪發(fā)電機正常運行的重要環(huán)節(jié)。
現(xiàn)有平衡閥其測壓敏感部件是采用活塞式結構，為得到高靈敏度，則需要有較大的活塞直徑(國內(nèi)一般為φ180)，但直徑加大，活塞與缸的摩擦阻力也增加，且活塞質(zhì)量大，慣性時間長，從而使執(zhí)行部件閥塞的動作滯后，因此限制了調(diào)節(jié)靈敏度的提高；另一個影響平衡閥性能的是測壓活塞與殼體以及執(zhí)行部件閥塞與閥體的配合精度要求很高，由于汽輪機油系統(tǒng)中油的清潔度差，可能因油中沉積物的生成而引起活塞和閥塞動作遲緩，甚至卡死。上述兩原因，使現(xiàn)有平衡閥滿足不了密封裝置對壓力快速平衡的要求，造成二路油流竄流量增加，使機內(nèi)氫氣混入油流排出或使空氣隨空側(cè)壓力油帶入機內(nèi)，結果使耗氫量加大，氫氣純度降低，影響機組的效率和安全運行。
根據(jù)制造廠提供的技術要求，國產(chǎn)200MW、300MW氫冷發(fā)電機用的平衡閥其測量精度要求壓力偏差不大于±(100～150)mmH2O；引進美國西屋公司600MW機組平衡閥為±50mmH2O。實際國內(nèi)平衡閥很難達到上述要求。
國家能源部能源投資公司成套局于1991年調(diào)查編制的“安裝投產(chǎn)機組設備質(zhì)量問題匯編”中記載，國內(nèi)不少電站平衡閥不能自動投入而只能靠人工調(diào)節(jié)，嚴重影響機組運行效率下降和危及機組安全運行。
本實用新型的目的是針對目前平衡閥存在的問題，電站迫切需要解決而設計出新型的測壓敏感部件(測壓板、壓蓋、金屬彈性波紋管、下調(diào)節(jié)板等)和轉(zhuǎn)動式的執(zhí)行機構(閥塞等)，即設計一種結構簡單，測壓精度較高，可有效地解決閥塞長期運行引起的卡死問題的轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥。
本實用新型是通過下列方式予以實現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥，包括閥體及其下面通過凸臺配合安裝的閥座和閥蓋、閥體內(nèi)的閥塞及其下端設置的測量元件，其特征在于所說的閥塞軸向中心和徑向中間位置分別設有呈倒T字型垂直連通的中心孔和徑向通孔，徑向通孔的上、下部位分別設有控制流量的對稱設置的四個開口槽，在閥塞的上端設有與其固連的轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪內(nèi)設有相通的徑向十字通孔和軸向中心孔且軸向中心孔與閥塞上的中心孔連通，在徑向十字通孔的四個外端左側(cè)分別設有切向射流孔；所說的閥體，在其右側(cè)對應于閥塞徑向通孔處開設有單向氫側(cè)進口，左側(cè)開設有雙向氫側(cè)出口，氫側(cè)進口內(nèi)端恰好對應于閥塞上下設置的開口槽的位置，閥塞上下移動其上的開口槽的開口將減小或增大，從而控制出油壓力的小或大，同時在閥體頂端的轉(zhuǎn)輪上部可通過密封圈和底蓋安裝密封；所說的閥座和閥蓋可通過螺釘連接，其內(nèi)部設置的測量元件可通過球軸承與閥塞下端連接，閥塞可相對于測量元件轉(zhuǎn)動，所說的測量元件是由通過球軸承內(nèi)、外圈與閥塞連接的測壓板和壓蓋、與測壓板外周密封固連的金屬彈性波紋管及其下端固連的恰好位于閥座與閥蓋相接處的密封板、以及設置在金屬彈性波紋管內(nèi)且置于測壓板下面凸臺處的彈簧及其下調(diào)節(jié)板構成，在閥蓋的中間設有伸入閥蓋內(nèi)恰好頂在下調(diào)節(jié)板中心的調(diào)節(jié)螺釘，其中上述的密封板(包括金屬彈性波紋管、測壓板)將閥座和閥蓋構成的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔，并在上、下腔對應的閥座和閥蓋上分別設置氫側(cè)瓦進口和空側(cè)瓦進口。本技術設計采用的測壓元件是一種不銹鋼彈性波紋管組合結構(如
圖1中的測壓板、壓蓋、金屬彈性波紋管、密封板、彈簧、下調(diào)節(jié)板等)取代現(xiàn)有的活塞式結構，它能承受油流可能出現(xiàn)的最大壓力。摩擦阻力很小，質(zhì)量小且反應靈敏，測壓精度高。與金屬彈性波紋管焊在一起的測壓板中心設置的小型球軸承，外圈用壓蓋固定，軸承內(nèi)圈與執(zhí)行部件閥塞直接連接并用彈性漲圈緊固，閥塞可在球軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，閥塞頂部裝有一個轉(zhuǎn)輪與閥塞連成一體，閥塞和轉(zhuǎn)輪中心鉆有中心孔，壓力油通過中心孔與轉(zhuǎn)輪上四個小切向射流孔(見圖2A－A剖面)噴出，利用進出口的壓力差，噴射出的油產(chǎn)生對轉(zhuǎn)輪的反作用力推動轉(zhuǎn)輪作逆時針方向轉(zhuǎn)動，閥塞根據(jù)測壓信號偏差作上、下移動，并同時作旋轉(zhuǎn)運動，由于閥塞轉(zhuǎn)動摩擦阻力大大減小，并有可能克服因油污引起動作發(fā)卡，將提高平衡閥的測量精度和工作可靠性。
本實用新型的轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥其工作原理如下本閥各接口接附圖4所示連在油密封裝置的系統(tǒng)中，氫冷發(fā)電機在正常工作狀態(tài)下，氫側(cè)與空側(cè)油壓力基本保持相等，即測壓板上、下腔壓力相等。閥塞轉(zhuǎn)輪等零件重量與彈簧相平衡。此時的執(zhí)行部件閥塞中部圓柱體上、下各開有四條矩形槽即四個開口槽，見圖3B－B剖面，閥塞系雙向流量控制，接氫側(cè)壓力油泵壓力一般在0.8～0.9MPa，通過開口槽與閥體間的控制開口減壓至0.35～0.5MPa，此值大小可調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘改變控制開口來達到，使接至氫側(cè)瓦的壓力油比發(fā)電機氫氣壓力約高0.05MPa。當機內(nèi)氫氣壓力發(fā)生變化時，如氫壓下降，系統(tǒng)中另一調(diào)節(jié)元件自動調(diào)節(jié)空側(cè)油壓力相應降低，使之比機內(nèi)氫壓高0.05MPa，此時平衡閥氫側(cè)油壓力大于空側(cè)壓力，測壓板上、下腔壓力失去平衡，即上腔壓力大于下腔壓力，從而使測壓板向下移動，帶動閥塞向下移動，閥塞中部開口槽的控制開口減小，使出口至氫側(cè)瓦壓力降低，測壓板上、下腔壓力又處于平衡狀態(tài)，平衡閥在新的平衡位置工作，整個調(diào)節(jié)過程均是在瞬時完成的，機內(nèi)氫壓上升，則調(diào)節(jié)過程與上述相反。
本實用新型和現(xiàn)有技術相比，具有結構簡單，摩擦阻力小，反應靈敏，測量精度高，可有效地解決閥塞長期運行引起的卡死問題等特點。
圖1是本實用新型的總體結構示意圖。
圖2、圖3是
圖1的A－A、B－B剖面圖。
圖4是本實用新型在火力發(fā)電站氫氣冷卻方式的汽輪發(fā)電機軸端密封裝置中的位置關系圖。
圖中1調(diào)節(jié)螺釘、2密封板、3金屬彈性波紋管、4彈簧、5壓蓋、6測壓板、7球軸承、8閥體、9閥塞、10轉(zhuǎn)輪、11徑向十字通孔、12中心孔、13切向射流孔、14底蓋、15開口槽、16氫側(cè)進口(單向)、17氫側(cè)出口(雙向)、18凸臺、19上腔、20氫側(cè)瓦進口(H1)、21閥座、22閥蓋、23下腔、24空側(cè)瓦進口、25下調(diào)節(jié)板、26徑向通孔、27勵端、28密封瓦、29發(fā)電機、30瓦氫側(cè)、31瓦空側(cè)、32汽端、33氫油分離箱、34油封箱、35平衡閥、36備用壓差閥、37排煙機、38主油箱、39備用油源、40主用壓差閥、41安全閥、42壓力調(diào)節(jié)閥或稱溢流閥、43空側(cè)泵、44濾油器、45平衡閥(本技術的平衡閥)、46發(fā)電機軸承、47氫側(cè)泵、48壓力調(diào)節(jié)閥(或稱溢流閥)、49冷油器。
本實用新型的最佳實施例，如
圖1－4所示。一種轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥，包括閥體8及其下面通過凸臺18配合安裝的閥座21和閥蓋22、閥體8內(nèi)的閥塞9及其下端設置的測量元件，其特征在于所說的閥塞9軸向中心和徑向中間位置分別設有呈倒T字型垂直連通的中心孔12和徑向通孔26，徑向通孔26的上、下部位分別設有控制流量的對稱設置的四個開口槽15，在閥塞9的上端設有與其固連的轉(zhuǎn)輪10，轉(zhuǎn)輪10內(nèi)設有相通是徑向十字通孔11和軸向中心孔12且軸向中心孔12與閥塞9上的中心孔11連通，在徑向十字通孔11的四個外端左側(cè)分別設有切向射流孔13；所說的閥座21，在其右側(cè)對應于閥塞9徑向通孔11處開設有單向氫側(cè)進口16(H)，左側(cè)開設有雙向氫側(cè)出口17(H1)，氫側(cè)進口16(H)內(nèi)端應恰好對應于閥塞9上下設置的開口槽15的位置，閥塞9上下移動其上的開口槽15的開口將減小或增大，從而控制出油壓力的小或大，同時在閥體8頂端的轉(zhuǎn)輪10上部可通過密封圈和底蓋14安裝密封；所說的閥座21和閥蓋22可通過螺釘連接，其內(nèi)部設置的測量元件可通過球軸承7與閥塞9下端連接，閥塞9可相對于測量元件轉(zhuǎn)動，所說的測量元件是由通過球軸承7內(nèi)、外圈與閥塞9連接的測壓板6和壓蓋5、與測壓板6外周密封固連的金屬彈性波紋管3及其下端固連的恰好位于閥座21與閥蓋22相接處的密封板2、以及設置在金屬彈性波紋管3內(nèi)且置于測壓板2下面凸臺處的彈簧4及其下調(diào)節(jié)板25構成，在閥蓋22的中間設有伸入閥蓋22內(nèi)恰好頂在下調(diào)節(jié)板25中心的調(diào)節(jié)螺釘1，其中上述的密封板2(包括金屬彈性波紋管3、測壓板6)將閥座21和閥蓋22構成的內(nèi)腔分隔成上腔19和下腔23，并在上、下腔19和23對應的閥座21和閥蓋22上分別設置氫側(cè)瓦進口20和空側(cè)瓦進口24。本技術設計采用的測壓元件是一種不銹鋼彈性波紋管組合結構(如
圖1中的測壓板6、壓蓋5、金屬彈性波紋管3、密封板2、彈簧4、下調(diào)節(jié)板25等)取代現(xiàn)有的活塞式結構，它能承受油流可能出現(xiàn)的最大壓力。摩擦阻力很小，質(zhì)量小且反應靈敏，測壓精度高。與金屬彈性波紋管3焊在一起的測壓板6中心設置的小型球軸承7，外圈用壓蓋5固定，球軸承7內(nèi)圈與執(zhí)行部件閥塞9直接連接并用彈性漲圈緊固，閥塞9可在球軸承7內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，閥塞9頂部裝有一個轉(zhuǎn)輪10與閥塞9連成一體，閥塞9和轉(zhuǎn)輪10中心鉆有中心孔12，壓力油通過中心孔12與轉(zhuǎn)輪10上四個小切向射流孔13(見圖2A－A剖面)噴出，利用進出口的壓力差，噴射出的油產(chǎn)生對轉(zhuǎn)輪10的反作用力推動轉(zhuǎn)輪10作逆時針方向轉(zhuǎn)動，閥塞9根據(jù)測壓信號偏差作上、下移動，并同時作旋轉(zhuǎn)運動，由于閥塞轉(zhuǎn)動摩擦阻力大大減小，并有可能克服因油污引起動作發(fā)卡，將提高平衡閥的測量精度和工作可靠性。
權利要求1.一種轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥，包括閥體及其下面通過凸臺配合安裝的閥座和閥蓋、閥體內(nèi)的閥塞及其下端設置的測量元件，其特征在于A、所說的閥塞軸向中心和徑向中間位置分別設有呈倒T字型垂直連通的中心孔和徑向通孔，徑向通孔的上、下部位分別設有控制流量的對稱設置的四個開口槽，在閥塞的上端設有與其固連的轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪內(nèi)設有相通的徑向十字通孔和軸向中心孔且軸向中心孔與閥塞上的中心孔連通，在徑向十字通孔的四個外端左側(cè)分別設有切向射流孔；B、所說的閥體，在其右側(cè)對應于閥塞徑向通孔處開設有單向氫側(cè)進口，左側(cè)開設有雙向氫側(cè)出口，氫側(cè)進口內(nèi)端應恰好對應于閥塞上下設置的開口槽的位置，閥塞上下移動時其上的開口槽的開口將減小或增大，從而控制出油壓力的小或大，同時在閥體頂端的轉(zhuǎn)輪上部可通過密封圈和底蓋安裝密封；C、所說的閥座和閥蓋可通過螺釘連接，其內(nèi)部設置的測量元件可通過球軸承與閥塞下端連接，閥塞可相對于測量元件轉(zhuǎn)動，所說的測量元件是由通過球軸承內(nèi)圈和外圈與閥塞連接的測壓板和壓蓋、與測壓板外周密封固連的金屬彈性波紋管及其下端固連的恰好位于閥座與閥蓋相接處的密封板、以及設置在金屬彈性波紋管內(nèi)且置于測壓板下面凸臺處的彈簧及其下調(diào)節(jié)板構成，在閥蓋的中間設有伸入閥蓋內(nèi)恰好頂在下調(diào)節(jié)板中心的調(diào)節(jié)螺釘，其中上述的密封板將閥座和閥蓋構成的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔，并在上、下腔對應的閥座和閥蓋上分別設置氫側(cè)瓦進口和空側(cè)瓦進口。
專利摘要本實用新型涉及轉(zhuǎn)動式壓力平衡閥。主要用于氫冷汽輪發(fā)電機軸端密封裝置自動調(diào)節(jié)氫側(cè)壓力，使之與空側(cè)壓力保持平衡的一種閥。它包括閥體、閥塞、閥座、閥蓋及它們內(nèi)部設置的測量元件，主要特征是測量元件設計采用金屬彈性波紋管組合結構，執(zhí)行元件如閥塞等設計為可轉(zhuǎn)動的雙向流量控制閥塞，其它部分也作相應改進，具有摩擦阻力小，質(zhì)量小，反應靈敏、測量精度高，克服發(fā)卡現(xiàn)象，可靠性較高等特點。
文檔編號F16K17/18GK2204366SQ94220189
公開日1995年8月2日 申請日期1994年8月16日 優(yōu)先權日1994年8月16日
發(fā)明者王廷寶, 王敬平, 李洪斌, 高學波 申請人:王敬平, 王廷寶