1000MW等级核电汽轮机高压阀门的设计特点.pdf

第44卷第4期
热力平
Vol 44 No 4
2015年12月
THERMAL TURBINE
Dec.2015
文章编号:1672-5549(2015)04-0263-04
1000MW级蔽泛轮机高压门的设计特点
徐嗣华
(上海电气电站设备有限公司汽轮机厂,上海200240)
摘要:从整体结构、滤网、阀座和门杆漏气等几个方面介绍了1000MW等级核电汽轮机高压间门的设计特
点。通过对通流效率、调节特性、关闭时间、强度及振动的分析,证明了该高压阀门在这些方面都有较好的性
能表现,在保证机组安全稳定和提高机组效率方面具有重要作用
关键词:核电汽轮机;高压阀门;结构设计;通流效率
中图分类号:TK262
文献标识码:A
doi:10.13707/._cnki.31-1922/th.2015.04.007
Design Features of HP Valve in 1 000 MW Class Nuclear Turbines
XU Si-hua
(Shanghai Electric Power Generation Equipment Co, Ltd, Turbine Plant, Shanghai 200240, China)
Abstract: The design features of HP valve of 1 000 MW class nuclear turbines are presented on overall
structure, filters, valve seat and valve leakage. By analyzing flow efficiency, throttling characteristics, closing
time, strength and vibration, it is proved that the HP valve has a better performance, which can improve unit'
safety, stability and efficiency.
Key words: nuclear turbine; HP valve; structure features; flow efficiency
核电作为一种清洁能源,具有安全、高效和清洁4组中压阀门,如图1所示。它们分别两两布置
的特点,同时是一种已经非常成熟的发电技术,其所在汽轮机的两侧。每组高压阀门由1个高压主汽
需要的装备已能够完全国产化。发展核电能够改善阀和1个高压调节阀1+1组合而成。高压主汽
国家的能源结构,减少对化石能源的依赖。随着国阀在汽轮机运行过程中起到切断汽源的功能,它
产核电技术的不断进步以及国家一带一路战略的提所采用的自带预启阀的结构可以大大减小阀门开
出,中国政府鼓励中国核电走出去。在这个背景下,启时需要克服的蒸汽力,同时又能保证良好的气
国产核电技术在将来会有很广阔的市场前景。
密性。高压调节阀采用了具有90%卸载能力的
作为核电汽轮机的关键部件之一,核电汽轮阀碟结构设计。目前共有两款百万等级的核电高
机阀门的研制往往成为机组开发的重点项目。核
中压主汽阀
中压调节阀
电汽轮机高压阀门从第一代、第二代发展到了
高压主汽阀
目前的第三代核电高压阀门。新一代的百万等级
高压调节网
核电汽轮机高压阀门在各项性能上达到国际一流
的水平,在结构上采用了许多成熟可靠的先进技
术,在设计方法上也采用了最新的设计理念。本
高压调节阀
文将从通流效率、调节特性、关闭时间、强度及振
高压主汽阀
动等方面对其进行分析。
1高压阀门的结构特点
1.1整体结构和布置
中压主汽阀
中压调节阀
每台百万等级核电机组共有4组高压阀门和
图1核电汽轮机阀门布置示意图
收稿日期:2015-07-02修订日期:201507-30
基金项目:上海市科学技术委员会资助项目(15DZ1180301)
作者简介:徐嗣华(19890-),男,毕业于西安交通大学,本科,高工,从事汽轮机本体设计和阀门设计工作。
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第4期
1000MW等级核电汽轮机高压阀门的设计特点
压阀门用于匹配不同功率的机组,阀门尺寸和通上海汽轮机厂第一代和第二代核电高压阀门采用
流能力如表1所示。
的是打孔式滤网。该滤网是在平板上打上一排排
表1阀门尺寸参数
的小孔加工而成的。百万等级核电高压阀门采用
参数
IN450
DN500
了波浪状片式滤网,如图3所示。该滤网由滤网
主汽阀口径/mm
500
560
带缠绕加工而成。在相同的通流能力下对比两种
调节阀口径/mm
450
滤网,后者具有更小的颗粒物通过尺寸,比原来打
通流能力/(m3?s)
12
17
孔式滤网小10%。因此打孔式滤网必须在机组
总体尺寸(LWH)/m6.3×4.8X2.66.7×4.9×2.8
初次启动或者大修过后安装临时滤网来获得较小
重量/t
功率范围/MW1000~12001100~1400
的颗粒物通过尺寸,同时牺牲了部分通流能力:而
不管是高压主汽阀还是高压调节阅,都采用第三代核电高压阀门则无需临时滤网也能阻挡绝
了比第二代核电高压阀门更粗的门杆结构,截面
大部分的杂质和颗粒物,同时保持较高的通流能
面积增加了110%,再加上门杆细节结构的优化力。该设计还可以减少因更换临时滤网而需要解
设计?使得阀杆在工作过程中更加不容易发生弯体阀门的次数。
曲变形,能够承受更大的气动力和关闭冲击力。
阀门阀杆与执行机构的连接采用了无定位销的独
特设计,实践证明该结构能够很好地避免因定位
销断裂导致门杆脱落的事故。
由于核电汽轮机参数低,体积流量大2,高压
阀门共采用了4组,比常规火电多了一倍的数量,
所以阀门与汽缸的连接没有采用直连的形式,而
是通过4根进汽管道连接,如图2所示。高压阀
图3波浪状片式滤网
门以及进汽管道则通过钢结构平台和支吊架支撑.3阀座的设计
在汽缸高处。钢结构平台和支吊架一方面承受阀
高压阀门的阀座采用了圆弧光滑型线的结构
门和管道的质量,另一方面吸收并减小管道的振设计,而不是原来的斜面型线设计。由于流道更
动,起到减振的作用。
加平顺没有尖角,所以具有更好的流动特性,可以
减小压损。高压主汽阀和高压调节阀的阀座分别
采用了1.12和1.4的扩散面积比例。合理的扩
压设计可以回收部分静压,提高通流能力。在
汽流速度最高的喉部位置,阀座以及阀碟都堆焊
了 STELLET硬质合金,能够很好地防止汽流冲
刷,提高使用寿命。
1.4门杆密封的设计
与第二代核电高压门不同,除了有一档门
杆漏气对阀杆进行密封之外,在阀杆伸出阀盖的
位置还设计有一档盘根密封,如图4所示。该结
构设计针对性地解决了在轴封系统压力高的情况
下,蒸汽会往大气环境中泄露的问题。
图2阀门与管道布置示意图
性能
1.2滤网的设计
阀门中的滤网可以阻挡由锅炉管道的氧化脱
2.1新的设计理念
落物形成的杂质颗粒,同时还能起到整