超临界和超超临界汽轮机高压阀壳组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及汽轮机领域，尤其设及汽轮机高压主汽调节联合阀的阀壳组件， 该阀壳组件尤其适用于超临界和超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀。
【背景技术】
[0002] 汽轮机是火力发电站和核电站中的关键能源动力设备，高压主汽阀、高压调节阀 或高压主汽调节联合阀是电站汽轮机的重要通流设备，是重要的能量输入调节和控制设 备。
[0003] 来自锅炉或核反应堆的高溫高压主蒸汽，在进入汽轮机膨胀作功之前，首先经过 高压主汽阀，然后经过高压调节阀，按照设定的压力、溫度和流量进入汽轮机，在汽轮机各 级动、静叶轮构成的汽流通道内逐级膨胀做功，将巨大的热能转换为旋转机械能，再由发电 机将机械能转换为巨大的电能输出。
[0004] 高压主汽阀和高压调节阀位于高溫高压主蒸汽流动路径的咽喉要道，承担着重要 的功能和职责。一方面，高压主汽阀和高压调节阀在紧急事故状态下，均各自具有快速关闭 功能，利用双重保险措施截断主蒸汽，确保汽轮机不发生超速事故，平稳、安全停机。另一方 面，高压调节阀在工作状态时的开启程度经常处于变动之中，利用在不同的开启程度时产 生的绝热节流阻力效应，不断调节高溫高压主蒸汽的进汽参数，保证汽轮机按需要实现启 动、升速、工况调节、稳定运转、降速或停机。由此可见，高压主汽阀和高压调节阀在长期连 续高溫高压运行工况下，必须随时处于灵活、完好、可控、可靠的最佳工作状态。
[0005] 电站汽轮机按主蒸汽参数划分，通常分为高压、超高压、亚临界、超临界和超超临 界，汽轮机的功率等级也依次增大。目前火力发电和核电机组均已达1000 MW(即百万千瓦） 等级。超超临界汽轮机的主蒸汽压力己达28MPa左右，溫度已达600°C左右。超超临界汽轮 机对结构、材料、制造工艺等技术环节，均提出了更高的标准和要求，诸多技术难点都有待 努力 克服。
[0006] 高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀，是大型电站汽轮机特别是超临 界和超超临界汽轮机的关键、重要的配套设备之一。现有的主汽和调节阀口配置的总体布 局、阀口匹配、结构特征大致如下：
[0007] (1)独立阀。高压主汽阀与高压调节阀各自独立制造和装配，各阀在电厂安装现场 利用管道相匹配联接，管道全部在电厂现场焊接。每个独立阀的功能单一，每台汽轮机配置 多个由独立阀组成的阀组，通常是"一主一调"成一组，每台汽轮机配四组。每个独立阀各 自配备一个阀口电调操纵机构，一对一的进行独立驱动及操控。
[000引 似联合阀。高压主汽阀与高压调节阀共用一个阀壳，各阀的内部腔体各自独立并 通过孔道相连通，联合阀整体制造和装配不必到电厂现场再拼装焊接管道。各阀均各自配 备一个阀口驱动机构，一对一地进行独立驱动及操控，从而例如分别开启或截断主汽阀腔 排汽孔口和调节阀腔排汽孔口。共用阀壳但不共用腔体的联合阀，通常是"一主一调"或 "一主二调"匹配，每台汽轮机配四个或两个联合阀。例如，CN2782938Y公开一种电站汽轮 机高压主汽调节阀，由一个高压主汽阀和两个高压调节阀组合构成；高压主汽阀与高压调 节阀共用一个阀壳，阀壳的腔室由各自独立的一个高压主汽阀腔室和两个高压调节阀腔室 串接而成，各腔室由通道相连通，其中该高压主汽阀和两个高压调节阀在各自的腔室内与 各自的阀座相配合W通断排汽或调节各自腔室的排汽参数。CN103470317A类似地公开了 一种汽轮机联合阀口结构，包括一主汽阀、一主汽调节阀和一补汽阀，其中。主汽阀的主蒸 汽出汽口与主汽调节阀的主调阀进汽口通过一主连接管连通。在运种汽轮机联合阀口结构 中，从主蒸汽入口经主汽阀和主汽调节阀至主出汽口的蒸汽流动路径折转了两次90°。
[0009] 上述己有技术中的两类阀n，从流体力学和气动热力学角度进行分析，均存在相 同的欠缺与不足，即由独立阀或联合阀联接而成的汽轮机高压阀组合体系的主蒸汽总的综 合压力损失较大。高溫高压主蒸汽从进入高压主汽阀直至流出高压调节阀，流动路径长，流 向折转多，沿程流动参数变化频繁剧烈，局部压力损失的累积效应明显，削弱了高溫高压主 蒸汽的作功能力，影响汽轮机发电效率。W已有技术中的联合阀为例，高溫高压主蒸汽从进 入到排出，汽流方向至少经历两到=次W上90°折转，流动状态和流动参数在主汽阀、调节 阀和各折转部位，均会发生多次剧烈变化。尤其是，运样的流动路径的延长和折转造成了 较大的压力损失和流量输送效率的下降。由于高压主汽调节阀的压力很高，即使是例如约 1 %的压力损失或0. 1 %的极小的流量输送效率下降也造成了流量的大量损失，并进而造成 汽轮机热效率的下降。
[0010] 另外，上述己有技术中的两类阀口，各有特色也各有利弊。独立阀结构单一、功能 单一，便于独立设计和灵活布局，制造工艺和装配工艺相对简单，最大的问题是，各独立阀 要在电厂安装现场就位、拼装、配管、焊接，大管径大壁厚高合金耐热不诱钢管的焊接工作 量比联合阀成倍增加。联合阀结构紧凑，两阀合一或=阀合一，电厂安装现场工作量大幅度 减少，存在的问题是集成度高、阀壳厚重、阀体重大、制造工艺和装配工艺相对复杂。
[0011] 而上述己有技术中的两类阀n，从机械制造工艺学角度进行分析，均存在一类相 同的欠缺和不足，即由阀口制造企业负责完成的与阀壳装焊进、排汽连管相关的诸多热加 工工艺环节，大大提升了阀口产品的工艺难度，也大大增加了阀口产品制造周期和综合成 本。高压主汽阀、高压调节阀或高压主汽调节联合阀的阀壳，通常采用锻造毛巧和铸造毛 巧，毛巧材料的化学成分通常与汽轮机高压主蒸汽管道有差异，为了避免在电厂安装现场 进行技术要求较高、质量标准较严、工艺难度较大的高合金耐热不诱钢异种钢接头的焊接， 通常在制造厂内在阀壳上预先焊好一段进汽连管和排汽连管，进汽连管和排汽连管采用与 汽轮机主蒸汽管道材料化学成分相同的锻造毛巧或管巧。异种钢接头的焊接是焊接工艺中 的难点，而厚重阀壳管口与大管径大壁厚高合金耐热不诱钢异种钢焊接难度更大，运正是 阀口制造企业的技术短板和工艺弱项。
[0012] 上述已有技术中的两类阀n，从最重要的基础部件阀壳的毛巧制造工艺学角度进 行分析，还存在着一类相同的欠缺和不足，即通常采用的阀壳铸造毛巧形式，存在诸多难W 解决的工艺难点和质量隐患。已有技术中的独立阀和联合阀，皆因为其内部腔体形状和外 部形状的原因，无法采用锻造毛巧，通常均被迫采用铸造毛巧，由于高合金耐热不诱钢的铸 造工艺性很差，铸造毛巧往往只能铸造成实屯、状态，加之铸造毛巧的高溫许用应力通常都 小于锻造毛巧，阀壳壁厚必然增加，阀壳重量和外形尺寸也相应增加，在阀壳内腔体尺寸相 同且材料成分类似的情况下，铸造毛巧的壁厚通常为锻造毛巧的1. 2倍W上。由于高合金 耐热不诱钢的铸造工艺性很差，铸造工艺流程漫长复杂，技术难度大，阀壳铸造毛巧的内 在质量很不容易保证，一且在难W修复的重要部位，发生大面积铸造缺陷，则有可能导致阀 壳铸件报废，造成大的经济损失和工期延误。另外，在无损检测不易操作或无法操作的复杂 部位，容易留下内在质量缺陷并且难W发现和消除，对于长期在高溫高压恶劣环境下运行 的阀口产品，难免会存在安全性隐患。正在运行中的己有阀口产品中，己发生多起超高压、 超临界大型电站阀口的铸造阀壳产生重大裂纹并引发停机事故。
[0013] 因此，希望能够提供一种新型的阀壳组件，其能够提供稳定的流动参数，并且具有 安全可靠的结构和较低廉的制造成本。
【发明内容】
[0014] 对此，本实用新型目的在于提供一种能至少克服上述的一些现有技术缺点的超临 界和超超临界汽轮机高压阀壳组件。
[0015] 在本实用新型的一个方案中，提供一种超临界和超超临界汽轮机高压阀壳组件， 包括：阀壳，具有进汽孔口、排汽孔口和阀杆安装孔口；和设置在所述进汽孔口、排汽孔口 和阀杆安装孔口的至少一个中的接头组件，其中所述接头组件借助螺栓预紧与阀壳密封相 接。本实用新型的阀壳组件由于免去了诸多热加工工艺环节，尤其是高难度的异种钢焊接， 相比于现有技术的焊接式阀壳具有显著的优势。
[0016] 根据一个优选实施例，所述接头组件包括伸入所述阀壳内的进汽连管插接件、排 汽连管插接件或密封阀套插接件，所述接头组件还包括位于阀壳和各自的插接件之间的密 封件和用于相对阀壳预紧所述插接件W对该密封件施加密封预紧力的螺栓预紧机构。
[0017] 根据一个优选实施例，所述螺栓预紧机构包括连接所述插接件的顶紧法兰和与该 顶紧法兰螺纹连接的顶紧螺栓。
[0018] 根据一个优选实施例，所述螺栓预紧机构包括安置阀壳上的拉紧压盖和与所述插 接件螺纹连接的拉紧螺栓。
[0019] 根据一个优选实施例，所述密封件为模形密封环；其中设置有所述接头组件的孔 口为具有大直径部和小直径部的阶梯孔，所述接头组件的插接件包括匹配于所述大直径部 的第一整体部分、匹配于所述小直径部的第二整体部分和面向所述模形密封环的模形斜 面；其中螺栓预紧机构安装至所述插接件且构造成相对小直径部预紧所述插接件W对该模 形密封环施加密封预紧力。
[0020] 根据一个优选实施例，所述密封件为模形密封环；其中设置有所述接头组件的孔 口设有环形挡块和容纳所述环形挡块的环形容槽，所述接头组件的插接件包括匹配于所述 孔口的第一整体部分、径向尺寸小于所述第一整体部分的第二整体部分和面向所述模形密 封环的模形斜面；其中螺栓预紧机构安装至所述插接件且构造成相对环形挡块预紧所述插 接件W对该该模形密封环施加密封预紧力。
[0021] 根据一个优选实施例，设置有所述接头组件的孔口为进汽孔口和/或排汽孔口。
[0022] 根据一个优选实施例，该阀壳还包括联络孔口。设置有所述接头组件的孔口为阀 杆安装孔口和/或联络孔口。
[0023] 根据一个优选实施例，所述环形挡块由多块环形部段拼合而成，W便于装配并被 容纳在所述环形容槽中。
[0024] 根据一个优选实施例，在进汽孔口、排汽孔口和阀杆安装孔口中安装有接头组件 的孔口中，设有在所述密封件的密封区域外的漏汽通道。
[00巧]本实用新型的其它特征和