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汽轮机的启动、停机和功率的变化,是通过改变汽阀的开度,从而调节进入汽轮机的蒸汽量或蒸汽参数实现的,这种调节蒸汽量或蒸汽参数的汽阀称为调节汽阀。机组在运行中遇紧急情况需停机时,除了关闭调节汽阀外,还必须设置能快速切断汽源的汽阀,即使在调节汽阀出现泄漏的情况下,也能保证汽轮机停机降速,这种具有安全保护功能的汽阀称为自动主汽阀(截止阀)。
对于一次中间再热机组,在高压缸与中压缸之间,再热器及冷、热再热蒸汽管巨大的容积空间,储存着大量的具有一定压力和温度的蒸汽,若机组发生紧急停机,这部分蒸汽也足以使汽轮机发生超速。为此,在中压缸进口处必须设置中压主汽阀来紧急切断来自再热器及管道的蒸汽。另外,在机组低负荷时为了维持锅炉再热器及旁路系统的稳定运行,保证再热器有足够的冷却蒸汽流量,保护再热器不被烧坏,必须设置中压调节汽阀。
660MW超超临界压力汽轮机设置2个高压主汽阀和2个高压调节汽阀、2个中压主汽阀及2个中压调节汽阀,均通过弹簧弹力来关闭主汽阀和调节汽阀,运行安全可靠,它们的快关时间均小于150ms。
一、高压主汽阀和高压调节汽阀
1、汽轮机高压阀门布置
该汽轮机设置2个高压主汽阀与调节汽阀组合件,安置在汽轮机高压缸的两侧。每个组合件由1个主汽阀与1个调节汽阀组成,安放在共用阀体内。每个主汽阀与调节汽阀具有各自的执行机构(油动机),分别为高压主汽阀执行机构和高压调节汽阀执行机构,如图2-2所示。这些执行机构安放在运转层的高度上,便于运行检查和检修维护。
通过进汽管道进入的蒸汽从高压主汽阔进入高压调节汽阀,短进汽喷嘴从调节汽阀延伸到汽轮机缸体。蒸汽离开调节汽阀,从进汽喷嘴进入高压汽轮机的静叶持环。由于连接的管线很短,封闭在高压调节汽阀与高压汽轮机之间的蒸汽量很小,因此有利于安全停机。
2、高压主汽阀结构与功能
汽轮机正常运行时,高压主汽阀全开;汽轮机停机时,高压主汽阀关闭。高压主汽阀的主要功能是当汽轮机需要紧急停机时(如汽轮发电机组失去负荷、调节阀调节失灵等),主汽阀应能快速关闭,而且越快越能保证机组的安全。
高压主汽阀的关闭速度主要由其控制系统的性能所决定。对于660MW等级的汽轮机组,要求高压主汽阀完成关闭动作的时间小于150ms。
高压调节汽阀的功能是通过改变阀门开度来控制汽轮机的进汽量。在汽轮发电机组并网带负荷之前,高压调节汽阀不同的开度(在蒸汽参数不变的情况下)对应不同的转速,开魔大则进汽量大,相应的转速高;在汽轮发电机组并网带负荷之后,高压调节汽阀不同的开度(在蒸汽参数不变的情况下)对应不同的负荷,即开度大,发出的功率也大。高压调节汽阅在部分开度情况下,蒸汽将发生节流现象,造成蒸汽在不做功情况下的增,从而损失一路分能量,做功能力降低。因此,在进行汽轮机的配汽设计时,应使高压调节汽阔在正常运往时处于全开状态。
该汽轮机取消调节级是一种合理的先进的设计方法。这种机组在稳态工况时,高压调汽阀保持5%主蒸汽压力的节流压降。当需变动负荷时,先由高压调节汽阀通过改变节流第二
降进行调节,以满足快速响应的要求,然后再由机组的协调控制系统调节锅炉的热负荷及蒸汽压力,直至高压调节汽阀压降恢复正常值。
高压调节汽阀的一部分阀杆,带有管状阀盘,可在内阀碟的衬套内滑动。阀盘上的平衡孔减小了开启阀门所需的提升力。高压调节汽阔由液压执行机构打开,即阀门由液压力打开,由弹簧弹力关闭。当系统有扰动或汽轮机跳呵时,高压主汽阀(截止阀)与调节汽阀均会迅速关闭。
二、中压主汽阀和中压调节汽阀
中压主汽阀和中压调节汽阀用来控制进入中压缸的再热蒸汽,它们的结构原理与高压主汽阀和高压调节汽阀大同小异。
对于采用高压缸启动的汽轮机组,在启动过程中,中压主汽阀、调节汽阀通常不发挥调节作用。汽轮机组在正常运行中,中压主汽阀、调节汽阀也不发挥调节作用,只有在某些情况下,如汽轮机需要紧急停机,或需要将再热蒸汽予以旁路时,中压主汽阀、调节汽阀将迅速关闭。
1、中压汽轮机阀门布置
中压汽轮机阀门布置如图2-4所示。中压汽轮机设置2个主汽阀与2个调节汽阀,安置在汽轮机汽缸的两侧。每个主汽阀与调节汽阀合并放置在共用的阀体内。每个主汽阀与调节通过进汽管道进入的蒸汽从中压主汽阀进入中压调节汽阀,短进汽喷嘴从调节汽阀延伸到汽轮机缸体。蒸汽离开调节汽阀,通过进汽喷嘴进入汽轮机中压缸的内缸。因连接的管线很短,封闭在中压调节汽阀与汽轮机中压缸之间的蒸汽量很小,有利于安全停机。
2、中压主汽阀和中压调节汽阀的功能
1个主汽阀和1个调节汽阀组合在1个共用的阀体中,阀杆彼此垂直。主汽阀可迅速中断从再热器向汽轮机第一部分第二膨胀区和汽轮机第二部分的叶片供应的蒸汽。负荷中断、启动与停机时,调节汽阀控制流向汽轮机第一部分第二膨胀区与汽轮机第二部分叶片的蒸汽流,并在负荷上限全开,以消除节流损失。
3、主汽阀结构
中压主汽阀、调节汽阀结构如图2-5所示。主汽阀是一个具有整体导向盘的单座阀,蒸汽通过进口连接管进入阀体,并在主汽阀关闭时停留在阀盘上部。与阀杆组装在一起的导向
盘插入阀盘中,用来释放阀盘上的蒸汽压力,由此可减小开启阀门所需的力。阀盘在阀盖(6)衬套内滑动。在阀盘背面有一压条,当阀门开启时,可顶住基础衬套(7),并在此点全汽封。石墨环汽封阀杆衬套,隔绝空气。阀杆与阀盘不能转动。主汽阀由液压执行机构打开,由弹簧弹力关闭。
4、调节汽阀结构
调节汽阀具有管状阀盘,通过阀杆与执行机构相连。阀盘具有释压孔减小开启阀门所需的提升力。调节汽阀由液压执行机构打开,即阀门由液压力打开,由弹簧弹力关闭。当系统有扰动或汽轮机跳闸时,主汽阀与调节汽阀均会迅速关闭。
在汽轮机运行过程中,为防止蒸汽中夹杂的颗粒进入汽轮机并对汽轮机造成损坏,在中压主汽阀进口处设置了蒸汽过滤器。蒸汽过滤器由缠绕在简形结构边缘的波纹条带制成。这种设计提供了很大的阻力,即使对于以高速冲击的颗粒也具有很大的阻力。筒形结构包括2个环和大量焊接在环之间的棒,棒又通过焊接在其内部的加强环撑牢。过滤器设计用于从外向内的单向汽流。对于较长的过滤器,其滤网由多个部分组成,波纹条带的端部被缠绕并被点焊在T形中间环上。滤网的最大网眼由波纹的高度确定,为1.6mm,有效面积为管道横截面面积的倍数。该过滤器在汽轮机的首调试和连续运行中均适用。