超臨界和超超臨界汽輪機高壓閥殼組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及汽輪機領域，尤其設及汽輪機高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥的閥殼組件， 該閥殼組件尤其適用于超臨界和超超臨界汽輪機高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥。
【背景技術】
[0002] 汽輪機是火力發(fā)電站和核電站中的關鍵能源動力設備，高壓主汽閥、高壓調節(jié)閥 或高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥是電站汽輪機的重要通流設備，是重要的能量輸入調節(jié)和控制設 備。
[0003] 來自鍋爐或核反應堆的高溫高壓主蒸汽，在進入汽輪機膨脹作功之前，首先經過 高壓主汽閥，然后經過高壓調節(jié)閥，按照設定的壓力、溫度和流量進入汽輪機，在汽輪機各 級動、靜葉輪構成的汽流通道內逐級膨脹做功，將巨大的熱能轉換為旋轉機械能，再由發(fā)電 機將機械能轉換為巨大的電能輸出。
[0004] 高壓主汽閥和高壓調節(jié)閥位于高溫高壓主蒸汽流動路徑的咽喉要道，承擔著重要 的功能和職責。一方面，高壓主汽閥和高壓調節(jié)閥在緊急事故狀態(tài)下，均各自具有快速關閉 功能，利用雙重保險措施截斷主蒸汽，確保汽輪機不發(fā)生超速事故，平穩(wěn)、安全停機。另一方 面，高壓調節(jié)閥在工作狀態(tài)時的開啟程度經常處于變動之中，利用在不同的開啟程度時產 生的絕熱節(jié)流阻力效應，不斷調節(jié)高溫高壓主蒸汽的進汽參數(shù)，保證汽輪機按需要實現(xiàn)啟 動、升速、工況調節(jié)、穩(wěn)定運轉、降速或停機。由此可見，高壓主汽閥和高壓調節(jié)閥在長期連 續(xù)高溫高壓運行工況下，必須隨時處于靈活、完好、可控、可靠的最佳工作狀態(tài)。
[0005] 電站汽輪機按主蒸汽參數(shù)劃分，通常分為高壓、超高壓、亞臨界、超臨界和超超臨 界，汽輪機的功率等級也依次增大。目前火力發(fā)電和核電機組均已達1000 MW(即百萬千瓦） 等級。超超臨界汽輪機的主蒸汽壓力己達28MPa左右，溫度已達600°C左右。超超臨界汽輪 機對結構、材料、制造工藝等技術環(huán)節(jié)，均提出了更高的標準和要求，諸多技術難點都有待 努力 克服。
[0006] 高壓主汽閥、高壓調節(jié)閥或高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥，是大型電站汽輪機特別是超臨 界和超超臨界汽輪機的關鍵、重要的配套設備之一?，F(xiàn)有的主汽和調節(jié)閥口配置的總體布 局、閥口匹配、結構特征大致如下：
[0007] (1)獨立閥。高壓主汽閥與高壓調節(jié)閥各自獨立制造和裝配，各閥在電廠安裝現(xiàn)場 利用管道相匹配聯(lián)接，管道全部在電廠現(xiàn)場焊接。每個獨立閥的功能單一，每臺汽輪機配置 多個由獨立閥組成的閥組，通常是"一主一調"成一組，每臺汽輪機配四組。每個獨立閥各 自配備一個閥口電調操縱機構，一對一的進行獨立驅動及操控。
[000引 似聯(lián)合閥。高壓主汽閥與高壓調節(jié)閥共用一個閥殼，各閥的內部腔體各自獨立并 通過孔道相連通，聯(lián)合閥整體制造和裝配不必到電廠現(xiàn)場再拼裝焊接管道。各閥均各自配 備一個閥口驅動機構，一對一地進行獨立驅動及操控，從而例如分別開啟或截斷主汽閥腔 排汽孔口和調節(jié)閥腔排汽孔口。共用閥殼但不共用腔體的聯(lián)合閥，通常是"一主一調"或 "一主二調"匹配，每臺汽輪機配四個或兩個聯(lián)合閥。例如，CN2782938Y公開一種電站汽輪 機高壓主汽調節(jié)閥，由一個高壓主汽閥和兩個高壓調節(jié)閥組合構成；高壓主汽閥與高壓調 節(jié)閥共用一個閥殼，閥殼的腔室由各自獨立的一個高壓主汽閥腔室和兩個高壓調節(jié)閥腔室 串接而成，各腔室由通道相連通，其中該高壓主汽閥和兩個高壓調節(jié)閥在各自的腔室內與 各自的閥座相配合W通斷排汽或調節(jié)各自腔室的排汽參數(shù)。CN103470317A類似地公開了 一種汽輪機聯(lián)合閥口結構，包括一主汽閥、一主汽調節(jié)閥和一補汽閥，其中。主汽閥的主蒸 汽出汽口與主汽調節(jié)閥的主調閥進汽口通過一主連接管連通。在運種汽輪機聯(lián)合閥口結構 中，從主蒸汽入口經主汽閥和主汽調節(jié)閥至主出汽口的蒸汽流動路徑折轉了兩次90°。
[0009] 上述己有技術中的兩類閥n，從流體力學和氣動熱力學角度進行分析，均存在相 同的欠缺與不足，即由獨立閥或聯(lián)合閥聯(lián)接而成的汽輪機高壓閥組合體系的主蒸汽總的綜 合壓力損失較大。高溫高壓主蒸汽從進入高壓主汽閥直至流出高壓調節(jié)閥，流動路徑長，流 向折轉多，沿程流動參數(shù)變化頻繁劇烈，局部壓力損失的累積效應明顯，削弱了高溫高壓主 蒸汽的作功能力，影響汽輪機發(fā)電效率。W已有技術中的聯(lián)合閥為例，高溫高壓主蒸汽從進 入到排出，汽流方向至少經歷兩到=次W上90°折轉，流動狀態(tài)和流動參數(shù)在主汽閥、調節(jié) 閥和各折轉部位，均會發(fā)生多次劇烈變化。尤其是，運樣的流動路徑的延長和折轉造成了 較大的壓力損失和流量輸送效率的下降。由于高壓主汽調節(jié)閥的壓力很高，即使是例如約 1 %的壓力損失或0. 1 %的極小的流量輸送效率下降也造成了流量的大量損失，并進而造成 汽輪機熱效率的下降。
[0010] 另外，上述己有技術中的兩類閥口，各有特色也各有利弊。獨立閥結構單一、功能 單一，便于獨立設計和靈活布局，制造工藝和裝配工藝相對簡單，最大的問題是，各獨立閥 要在電廠安裝現(xiàn)場就位、拼裝、配管、焊接，大管徑大壁厚高合金耐熱不誘鋼管的焊接工作 量比聯(lián)合閥成倍增加。聯(lián)合閥結構緊湊，兩閥合一或=閥合一，電廠安裝現(xiàn)場工作量大幅度 減少，存在的問題是集成度高、閥殼厚重、閥體重大、制造工藝和裝配工藝相對復雜。
[0011] 而上述己有技術中的兩類閥n，從機械制造工藝學角度進行分析，均存在一類相 同的欠缺和不足，即由閥口制造企業(yè)負責完成的與閥殼裝焊進、排汽連管相關的諸多熱加 工工藝環(huán)節(jié)，大大提升了閥口產品的工藝難度，也大大增加了閥口產品制造周期和綜合成 本。高壓主汽閥、高壓調節(jié)閥或高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥的閥殼，通常采用鍛造毛巧和鑄造毛 巧，毛巧材料的化學成分通常與汽輪機高壓主蒸汽管道有差異，為了避免在電廠安裝現(xiàn)場 進行技術要求較高、質量標準較嚴、工藝難度較大的高合金耐熱不誘鋼異種鋼接頭的焊接， 通常在制造廠內在閥殼上預先焊好一段進汽連管和排汽連管，進汽連管和排汽連管采用與 汽輪機主蒸汽管道材料化學成分相同的鍛造毛巧或管巧。異種鋼接頭的焊接是焊接工藝中 的難點，而厚重閥殼管口與大管徑大壁厚高合金耐熱不誘鋼異種鋼焊接難度更大，運正是 閥口制造企業(yè)的技術短板和工藝弱項。
[0012] 上述已有技術中的兩類閥n，從最重要的基礎部件閥殼的毛巧制造工藝學角度進 行分析，還存在著一類相同的欠缺和不足，即通常采用的閥殼鑄造毛巧形式，存在諸多難W 解決的工藝難點和質量隱患。已有技術中的獨立閥和聯(lián)合閥，皆因為其內部腔體形狀和外 部形狀的原因，無法采用鍛造毛巧，通常均被迫采用鑄造毛巧，由于高合金耐熱不誘鋼的鑄 造工藝性很差，鑄造毛巧往往只能鑄造成實屯、狀態(tài)，加之鑄造毛巧的高溫許用應力通常都 小于鍛造毛巧，閥殼壁厚必然增加，閥殼重量和外形尺寸也相應增加，在閥殼內腔體尺寸相 同且材料成分類似的情況下，鑄造毛巧的壁厚通常為鍛造毛巧的1. 2倍W上。由于高合金 耐熱不誘鋼的鑄造工藝性很差，鑄造工藝流程漫長復雜，技術難度大，閥殼鑄造毛巧的內 在質量很不容易保證，一且在難W修復的重要部位，發(fā)生大面積鑄造缺陷，則有可能導致閥 殼鑄件報廢，造成大的經濟損失和工期延誤。另外，在無損檢測不易操作或無法操作的復雜 部位，容易留下內在質量缺陷并且難W發(fā)現(xiàn)和消除，對于長期在高溫高壓惡劣環(huán)境下運行 的閥口產品，難免會存在安全性隱患。正在運行中的己有閥口產品中，己發(fā)生多起超高壓、 超臨界大型電站閥口的鑄造閥殼產生重大裂紋并引發(fā)停機事故。
[0013] 因此，希望能夠提供一種新型的閥殼組件，其能夠提供穩(wěn)定的流動參數(shù)，并且具有 安全可靠的結構和較低廉的制造成本。

【發(fā)明內容】

[0014] 對此，本實用新型目的在于提供一種能至少克服上述的一些現(xiàn)有技術缺點的超臨 界和超超臨界汽輪機高壓閥殼組件。
[0015] 在本實用新型的一個方案中，提供一種超臨界和超超臨界汽輪機高壓閥殼組件， 包括：閥殼，具有進汽孔口、排汽孔口和閥桿安裝孔口；和設置在所述進汽孔口、排汽孔口 和閥桿安裝孔口的至少一個中的接頭組件，其中所述接頭組件借助螺栓預緊與閥殼密封相 接。本實用新型的閥殼組件由于免去了諸多熱加工工藝環(huán)節(jié)，尤其是高難度的異種鋼焊接， 相比于現(xiàn)有技術的焊接式閥殼具有顯著的優(yōu)勢。
[0016] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述接頭組件包括伸入所述閥殼內的進汽連管插接件、排 汽連管插接件或密封閥套插接件，所述接頭組件還包括位于閥殼和各自的插接件之間的密 封件和用于相對閥殼預緊所述插接件W對該密封件施加密封預緊力的螺栓預緊機構。
[0017] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述螺栓預緊機構包括連接所述插接件的頂緊法蘭和與該 頂緊法蘭螺紋連接的頂緊螺栓。
[0018] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述螺栓預緊機構包括安置閥殼上的拉緊壓蓋和與所述插 接件螺紋連接的拉緊螺栓。
[0019] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述密封件為模形密封環(huán)；其中設置有所述接頭組件的孔 口為具有大直徑部和小直徑部的階梯孔，所述接頭組件的插接件包括匹配于所述大直徑部 的第一整體部分、匹配于所述小直徑部的第二整體部分和面向所述模形密封環(huán)的模形斜 面；其中螺栓預緊機構安裝至所述插接件且構造成相對小直徑部預緊所述插接件W對該模 形密封環(huán)施加密封預緊力。
[0020] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述密封件為模形密封環(huán)；其中設置有所述接頭組件的孔 口設有環(huán)形擋塊和容納所述環(huán)形擋塊的環(huán)形容槽，所述接頭組件的插接件包括匹配于所述 孔口的第一整體部分、徑向尺寸小于所述第一整體部分的第二整體部分和面向所述模形密 封環(huán)的模形斜面；其中螺栓預緊機構安裝至所述插接件且構造成相對環(huán)形擋塊預緊所述插 接件W對該該模形密封環(huán)施加密封預緊力。
[0021] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，設置有所述接頭組件的孔口為進汽孔口和/或排汽孔口。
[0022] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，該閥殼還包括聯(lián)絡孔口。設置有所述接頭組件的孔口為閥 桿安裝孔口和/或聯(lián)絡孔口。
[0023] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述環(huán)形擋塊由多塊環(huán)形部段拼合而成，W便于裝配并被 容納在所述環(huán)形容槽中。
[0024] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，在進汽孔口、排汽孔口和閥桿安裝孔口中安裝有接頭組件 的孔口中，設有在所述密封件的密封區(qū)域外的漏汽通道。
[00巧]本實用新型的其它特征和