电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀技术方案

本发明专利技术公开了一种电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，所述阀门为主辅阀分体式、顶部直排或顶部双侧排汽；主阀瓣由热阀瓣和外阀瓣构成，主阀瓣上设置有热补偿、弹性补偿和防卡结构；导向套采用装配结构、通过压架固定；主、辅阀密封面上侧均设置有凝结水收纳结构；辅阀密封面采用球面‑锥面结构并带有热补偿槽；主、辅阀中腔处采用组合密封结构；辅阀上端设置有防蒸汽逸出结构；阀内相关部位设置有可改善流场特性的局部结构。主要优点：无凝结水和氧化锈蚀产物影响阀门密封的问题，主、辅阀密封面补偿能力强、密封可靠性高，主阀瓣弹性间隙不易卡堵，主、辅阀中腔无外泄漏，导向套固定可靠、方便，排放时无蒸汽逸出、振动和噪音更小。

Top exhaust steam electromagnetic relief valve for main steam system of power station

The invention discloses an electromagnetic pressure relief valve for the top exhaust of the main steam system of a power station, the valve is mainly the auxiliary valve type, the top straight row or the top bilateral exhaust. The main valve is composed of the hot valve and the outer valve, and the main valve is set with heat compensation, elastic compensation and anti card structure, and the guide sleeve adopts assembly structure and through press frame. Fixed; the upper and the side of the main and auxiliary valves are covered with condensate structure; the sealing surface of the auxiliary valve adopts a spherical surface structure with a thermal compensation slot; the main and auxiliary valves are combined with a combined seal structure; the upper end of the auxiliary valve has a steam escape structure, and the relevant parts of the valve have a local structure to improve the characteristics of the flow field. Main advantages: no condensation water and oxidation corrosion products affect valve seal, main and auxiliary valve sealing surface compensation ability, high sealing reliability, the main valve elastic gap is not easy to plug, the main and auxiliary valve cavity without external leakage, guide sleeve fixed reliable, convenient, discharge without steam escape, vibration and noise is smaller.

【技术实现步骤摘要】
电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀本申请是申请号为：2014107559134、专利技术创造名称为：电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀、申请日为：2014年12月08日的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种阀门结构，具体涉及一种电站主蒸汽系统所使用的顶排汽电磁泄压阀的产品结构。
技术介绍
电磁泄压阀是电站主蒸汽(过热汽)系统的一种重要的安全泄压阀门，是一种以电磁铁等驱动装置驱动先导阀瓣泄放蒸汽而使主阀瓣动作的先导式阀门。电磁泄压阀安装在主蒸汽弹簧安全阀的前面，是主蒸汽安全阀的预启阀和保护阀门，其所设定的启跳压力值略低于主蒸汽安全阀的启跳压力，当主蒸汽出现超压但还没有达到主蒸汽安全阀的启跳压力值时电磁泄压阀快速开启排放蒸汽，将系统的压力降至正常值，尽可能避免主蒸汽安全阀动作，以维持安全阀的性能和可靠性、延长主蒸汽安全阀的使用和维修周期，使机组保持足够的安全保证能力并保证机组的平衡和稳定运行，并能为根据机组运行状况可能需要同时进行的快开汽机旁路、降低燃烧强度、维持汽包水位等一系列复杂控制赢得宝贵的缓冲时间，是火电机组的重要配套阀门和关键阀门。电磁泄压阀根据机组启动和运行时的压力控制的实际需要，可以自动和手动开阀，也可进入闭锁操作状态；电磁泄压阀的控制系统选用高精度的压力开关(压力传感器)，可控制启闭压差达到2％。目前电磁泄放阀产品应用较多的为以美国德莱赛-康索里德(Dresser-Consolidated)和克罗斯比(Crosby)等企业的产品为代表的采用主阀瓣密封面朝上、顶排汽、辅阀分体侧装结构的产品(见图1和图2)。这种结构型式的电磁泄压阀其主要优点是流道的结构较为简单，主阀阀体便于采用锻件进行加工，因而有利于使阀门保持较高的安全可靠性。由于产品结构设计的原因，目前电磁泄压阀已成为火电机组所配套的各类阀门中一直存在较严重问题的关键阀门之一。现行的主阀瓣朝上、顶排汽、辅阀分体侧装的电磁泄压阀产品在使用方面所存在的缺点和问题有：1、由于蒸汽排放的原因，排气管和出口连接法兰的内腔会较快地氧化锈蚀，尤其是当阀门有一定泄漏时排气通道内会很快发生较严重的锈蚀现象，因为阀门为顶排汽结构，氧化皮等锈蚀产物会掉落或随冷凝水的流动而积聚在主阀瓣密封面附近，从而会给阀门的密封带来影响；2、顶排汽结构会使主阀瓣上端面处有凝结水溅滴或积存凝结水，而主阀瓣密封面的外侧位于阀门内腔、与高温蒸汽直接接触，因而主阀瓣密封面的内侧局部或整个密封面内侧与主阀瓣密封面的外侧会因此而产生较大的温差而使密封面部位产生变形甚至开裂，导致阀门的使用受到影响；3、辅阀的先导密封面处也同样存在前述的这一问题，排汽后会不断有凝结水下渗至密封面的不同部位，使密封面部位因不断的局部降温而产生不均匀变形，造成电磁泄压阀产品在使用中普遍存在辅阀开启数次后密封面即开始出现泄漏这一让电站用户很头痛的现象，辅阀出现泄漏后又会导致主阀瓣的背压不足继而引起主阀瓣密封面出现泄漏；4、主阀瓣和先导阀瓣密封面的设计多为无热补偿能力的常规整体式阀瓣结构。大容量火电机组的主蒸汽温度通常为540～610℃，阀门在工作状态时，阀瓣密封面的外侧为主蒸汽，温度较高，而阀瓣密封面的内侧因与大气相通温度会有所下降因而温度低于阀瓣密封面的外侧，内外温差较大会导致变形而影响阀门密封；5、主阀瓣和先导阀瓣密封面部位采用无热补偿能力的常规整体式阀瓣结构，当密封副某处出现泄漏时，泄漏出的介质因体积急剧膨胀吸热会使密封面泄漏点附近的温度下降，不均衡的温度变化又会导致密封面产生不均匀变形从而加剧泄漏；6、排放蒸汽时或当辅阀有泄漏时，辅阀上端会有蒸汽逸出，除了会对生产环境带来影响，并影响驱动装置的工作可靠性外，更重要的影响是，逸出的高温蒸汽会使辅阀阀盖上侧的弹簧的机械性能受到影响，弹性降低，从而会影响到辅阀的密封以及辅阀关闭动作的可靠性，严重时会使密封面处出现大漏或使阀杆无法关闭；7、阀体与阀座安装面处的密封可靠性差，外泄漏问题较为严重。克罗斯比(Crosby)公司电磁泄压阀产品的阀体与阀座部位以及辅阀的阀体与阀盖部位采用的是V型金属密封圈(如图12所示，件号32为所述的V型金属密封圈)密封，而德莱赛-康索里德(Dresser-Consolidated)公司的产品则采用了C型金属密封圈密封(如图13所示，件号33为C型金属密封圈)、其辅阀的阀体阀盖处则采用柔性石墨缠绕垫密封。V型或C型金属密封圈依靠自身的弹性张力和压力自密封效应而产生密封比压，但由于下述两个因素的影响，其密封可靠性往往并不能满足要求：一是因为上述两种产品的阀座均采用螺纹旋合的方式安装在阀体上(见图1、图2)，金属密封圈预压紧而产生初始密封比压是通过旋紧阀座来实现的，由于金属密封圈是采用不锈钢材料制作，抗擦伤能力较差，且阀座或阀体的本体材料的抗擦伤能力也并不强，因而在旋紧阀座压紧金属密封圈的过程中，在密封圈与阀座或阀体的接触面处容易产生擦伤现象而影响密封；二是因为V型或C型金属密封圈与阀体和阀座密封表面的接触面积很小，基本为线接触状态，当阀门运行于高温工况时(大容量火电机组的主蒸汽温度为540～610℃)，阀体、阀座材料的强度和硬度会下降、塑性增加，阀体、阀座上与金属密封圈呈线接触状态的表面会因受压产生塑性变形而凹入、使接触比压下降，导致密封可靠性降低。电磁泄压阀产品在安装使用中阀体、阀座等密封部位出现外泄漏是一个较常见的问题；当需要更换密封件时，一个进口金属密封圈的价格会高达四至五万元，且供货期长达数十天，使电厂的产品维修成本大大增加、维修周期加长、制定维修计划的难度和不确定性增大，给电站机组的运行维修带来了较大影响。8、现行产品的用于主阀瓣导向定位的导向套在阀内的固定方式和结构一般是将导向套以过盈配合的方式部分或完全压入和固定在支撑架上或阀体上(图1、图2)，这种方式所存在的缺点有：一是可靠性差，容易因排汽时的强烈振动和碰撞、高速流动介质的扰动以及可能会发生的主阀瓣与导向套的卡涩而使导向套脱出或部分脱出；二是装配和维修不方便、加工要求高。9、先导密封部位的结构：由于电磁泄压阀产品出于执行启闭动作的响应速度的需要，所采用的驱动装置(一般采用电磁铁驱动)的额定作用力较小，再加上现行的电磁泄压阀产品基本上是采用对力的放大倍数较小的杠杆结构这一并不适合的传动结构来传递驱动装置的驱动力，因而使阀杆所能获得的推力受到了限制；受这一因素的影响，现行产品的先导密封面的直径都设计得较小；由于先导密封面主要是依靠关闭后的介质上顶力来保证密封，因而密封面直径越小其所能获得的介质作用力也越小、密封能力也就越差。现行产品的阀杆和先导阀瓣一般采用分开式的设计，由于阀杆、阀瓣和弹性卡环的尺寸较小(如现行产品阀杆下部轴颈处的直径仅为不到7mm)，因而阀杆与先导阀瓣采用分开式而以装配结构来进行组装的方式(图2)，其可靠性会较差，再加上先导阀瓣为整体硬质合金材料，脆性很大，在承受回座的瞬间冲击时连接结构处容易出现断裂等问题，导致阀门不能正常工作；克罗斯比(Crosby)公司的产品尽管采用了阀杆与先导阀瓣一体式的设计，但是先导密封面采用了平面密封的结构(密封面宽度b＝1mm)，虽然方便了密封面的研磨，但与锥面密封相比其密封能力受到了一定的限制；10、阀杆与先导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，所述的电磁泄压阀为所述主辅阀分体式结构、辅阀安装于主阀一侧，阀门的排汽端位于主阀的上部，在主阀阀体(1)的上端设置有排汽结构体(11)，排汽结构体(11)的下侧以法兰与阀体(1)上端相连接同时并压紧阀座(8)；阀体(1)为回转体型结构、由上下两部分焊接而成，在阀体(1)的中部设有支撑架(2)，支撑架(2)的环形的外圈(2‑1)嵌夹于阀体(1)的上、下两部分之间，支撑架(2)的中间部分‑内毂(2‑2)与外圈(2‑1)之间的环形通道，可供介质自下往上通过，在内毂(2‑2)与外圈(2‑1)之间设有多个连接筋(2‑3)，使内毂(2‑2)在阀体(1)内的位置获得支持和固定；阀门由驱动装置带动辅阀动作而使主阀内的主阀瓣开启，其特征在于：主阀瓣采用阀瓣组件结构，阀瓣组件(5)由热阀瓣(5‑1)和外阀瓣(5‑4)构成，热阀瓣(5‑1)和外阀瓣(5‑4)均为回转体型零件，两者为同心配置、热阀瓣(5‑1)在内而外阀瓣(5‑4)在外，两者并以螺纹旋合连接为一体；热阀瓣(5‑1)上端面靠外周为圆环形的阀瓣密封面(5‑2)，热阀瓣(5‑1)在阀瓣密封面(5‑2)的背侧设置有锥面，同时在外阀瓣(5‑4)上位于上述锥面外侧的相邻位置处亦设置有相同锥度的锥面，在阀瓣组件(5)处于未装配时的自由状态时，上述两相邻锥面之间存在微小的间隙，而在阀瓣组件(5)处于工况状态受压时则两锥面相接触；在所述热阀瓣(5‑1)的锥面处还设置有弹性槽(5‑3)，所述弹性槽(5‑3)包含有上、下台阶平面和圆柱面，圆柱面和上、下台阶平面之间以圆角过渡；外阀瓣(5‑4)在靠近阀瓣密封面(5‑2)外径处的上端面的垂直高度高于阀瓣密封面(5‑2)的垂直高度；位于阀瓣组件(5)的外侧、用于阀瓣组件(5)导向定位的筒形的导向套(4)，其下端以圆柱形定位面在支撑架(2)上安装定位，导向套(4)的外圆上设有台阶面，在阀座(8)外侧的凸台下平面往下还设有压架(6)，压架(6)为回转体型并在外圆上加工有多个贯通的窗口‑通流窗口(6‑1)供介质由外往内流入，压架(6)的上、下端面分别位于阀座(8)外侧的凸台下平面与导向套(4)外圆上的台阶上平面之间，位于主阀阀体(1)上端的排汽结构体(11)带有上、下端连接法兰，上端连接法兰用于安装时和位于其上侧的排汽管连接，位于主阀阀体(1)上端的排汽结构体(11)为三通型结构，其中间垂直通道向上往左、右两侧方向分流形成水平通道，左、右水平通道在两端端部对称设置有连接法兰，用于安装时和两侧的排汽弯头连接；排汽结构体(11)的材料为不锈钢材料，其左、右水平通道在两端带有从孔口或孔口附近向内直径逐渐减小的锥度；在排汽结构体(11)下端与阀座(8)之间设有环形的空腔‑主阀凝结水室(11‑1)，所述的主阀凝结水室(11‑1)由阀座(8)外侧凸台上平面和其上侧的阀座(8)外圆与排汽结构体(11)中间垂直通道下端的台阶孔所围成；排汽结构体(11)中间垂直通道下端位于阀座(8)上侧相邻部位处的孔径大于阀座(8)中间通道孔上端孔口处的孔径，阀座(8)上端外圆处与排汽结构体(11)中间垂直通道下端内腔孔之间留有环形的间隙使主阀凝结水室(11‑1)与排汽结构体(11)的内腔相连通；在阀座(8)被排汽结构体(11)压紧的凸台上平面处并设置有垫片(10)；阀体(1)和阀座(8)安装面处的密封采用多重组合密封结构(7)，所述的多重组合密封结构(7)包含圆环形的金属密封圈(7‑1)和缠绕垫片(7‑2)；所述的金属密封圈(7‑1)的截面为上下对称结构，金属密封圈(7‑1)的靠内径处为压力密封段，所述的压力密封段包括由金属密封圈(7‑1)内径中部向外挖去的圆环形的承压空腔部(7‑1‑1)、金属密封圈(7‑1)上下表面靠近内径侧的环形面与承压空腔上下表面之间的实体所构成的弹性密封舌部(7‑1‑2)、金属密封圈(7‑1)上下表面位于弹性密封舌部外侧并向内凹进的环形的减薄凹陷部(7‑1‑3)；在金属密封圈(7‑1)的靠近外径的一侧的上下表面设置有向内凹进的环形的阶梯平面并在该凹进的阶梯平面内放置有缠绕垫片(7‑2)；在金属密封圈(7‑1)的位于缠绕垫片(7‑2)和靠内径一侧的压力密封段之间的上下表面还设置有齿形密封段，所述的齿形密封段为在金属密封圈(7‑1)的上下表面在刻除若干个等间距排列的凹槽后留下的等宽的窄的同心圆环面形成的金属密封齿(7‑1‑4)；压力密封段的弹性密封舌部(7‑1‑2)与阀体(1)、阀座(8)接触的上下密封表面在装配前处于未受压状态时，所述的密封表面略高于减薄凹陷部(7‑1‑3)外侧的金属密封齿(7‑1‑4)的表面。...

【技术特征摘要】
1.一种电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，所述的电磁泄压阀为所述主辅阀分体式结构、辅阀安装于主阀一侧，阀门的排汽端位于主阀的上部，在主阀阀体(1)的上端设置有排汽结构体(11)，排汽结构体(11)的下侧以法兰与阀体(1)上端相连接同时并压紧阀座(8)；阀体(1)为回转体型结构、由上下两部分焊接而成，在阀体(1)的中部设有支撑架(2)，支撑架(2)的环形的外圈(2-1)嵌夹于阀体(1)的上、下两部分之间，支撑架(2)的中间部分-内毂(2-2)与外圈(2-1)之间的环形通道，可供介质自下往上通过，在内毂(2-2)与外圈(2-1)之间设有多个连接筋(2-3)，使内毂(2-2)在阀体(1)内的位置获得支持和固定；阀门由驱动装置带动辅阀动作而使主阀内的主阀瓣开启，其特征在于：主阀瓣采用阀瓣组件结构，阀瓣组件(5)由热阀瓣(5-1)和外阀瓣(5-4)构成，热阀瓣(5-1)和外阀瓣(5-4)均为回转体型零件，两者为同心配置、热阀瓣(5-1)在内而外阀瓣(5-4)在外，两者并以螺纹旋合连接为一体；热阀瓣(5-1)上端面靠外周为圆环形的阀瓣密封面(5-2)，热阀瓣(5-1)在阀瓣密封面(5-2)的背侧设置有锥面，同时在外阀瓣(5-4)上位于上述锥面外侧的相邻位置处亦设置有相同锥度的锥面，在阀瓣组件(5)处于未装配时的自由状态时，上述两相邻锥面之间存在微小的间隙，而在阀瓣组件(5)处于工况状态受压时则两锥面相接触；在所述热阀瓣(5-1)的锥面处还设置有弹性槽(5-3)，所述弹性槽(5-3)包含有上、下台阶平面和圆柱面，圆柱面和上、下台阶平面之间以圆角过渡；外阀瓣(5-4)在靠近阀瓣密封面(5-2)外径处的上端面的垂直高度高于阀瓣密封面(5-2)的垂直高度；位于阀瓣组件(5)的外侧、用于阀瓣组件(5)导向定位的筒形的导向套(4)，其下端以圆柱形定位面在支撑架(2)上安装定位，导向套(4)的外圆上设有台阶面，在阀座(8)外侧的凸台下平面往下还设有压架(6)，压架(6)为回转体型并在外圆上加工有多个贯通的窗口-通流窗口(6-1)供介质由外往内流入，压架(6)的上、下端面分别位于阀座(8)外侧的凸台下平面与导向套(4)外圆上的台阶上平面之间，位于主阀阀体(1)上端的排汽结构体(11)带有上、下端连接法兰，上端连接法兰用于安装时和位于其上侧的排汽管连接，位于主阀阀体(1)上端的排汽结构体(11)为三通型结构，其中间垂直通道向上往左、右两侧方向分流形成水平通道，左、右水平通道在两端端部对称设置有连接法兰，用于安装时和两侧的排汽弯头连接；排汽结构体(11)的材料为不锈钢材料，其左、右水平通道在两端带有从孔口或孔口附近向内直径逐渐减小的锥度；在排汽结构体(11)下端与阀座(8)之间设有环形的空腔-主阀凝结水室(11-1)，所述的主阀凝结水室(11-1)由阀座(8)外侧凸台上平面和其上侧的阀座(8)外圆与排汽结构体(11)中间垂直通道下端的台阶孔所围成；排汽结构体(11)中间垂直通道下端位于阀座(8)上侧相邻部位处的孔径大于阀座(8)中间通道孔上端孔口处的孔径，阀座(8)上端外圆处与排汽结构体(11)中间垂直通道下端内腔孔之间留有环形的间隙使主阀凝结水室(11-1)与排汽结构体(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：赵红艳，
类型：发明
国别省市：新疆,65