旋轉(zhuǎn)隔板設(shè)計流程及注意事項

陳付

摘 要 本文簡要介紹了旋轉(zhuǎn)隔板用途和原理，主要敘述了旋轉(zhuǎn)隔板的組成、設(shè)計流程以及設(shè)計過程中需要注意和考慮的一些事項。

關(guān)鍵詞 旋轉(zhuǎn)隔板；組成；設(shè)計流程；注意事項

中圖分類號 TK263 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）12-0086-02

1 概述

旋轉(zhuǎn)隔板廣泛應(yīng)用于抽汽式汽輪機組，通過調(diào)節(jié)蒸汽流量以達(dá)到所需要的抽汽參數(shù)和抽汽量，同時具有類似調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)功能和隔板的功能，旋轉(zhuǎn)隔板置身于汽道中，其導(dǎo)葉片與常規(guī)隔板導(dǎo)葉無本質(zhì)區(qū)別，旋轉(zhuǎn)隔板板體安裝方式也與常規(guī)隔板相同。

采用旋轉(zhuǎn)隔板有可以實現(xiàn)單缸抽汽調(diào)節(jié)，簡化機組的布置，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，減少汽流損失，提高機組經(jīng)濟(jì)性，減小機組跨距，降低機組成本等優(yōu)點。

設(shè)計旋轉(zhuǎn)隔板需要結(jié)合旋轉(zhuǎn)隔板特點進(jìn)行，要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)隔板的設(shè)計，首先需要了解旋轉(zhuǎn)隔板組成、設(shè)計流程以及基本的注意事項，本文就旋轉(zhuǎn)隔板這些內(nèi)容進(jìn)行簡要說明。

2 旋轉(zhuǎn)隔板的組成

進(jìn)行旋轉(zhuǎn)隔板設(shè)計首先要了解旋轉(zhuǎn)隔板的組成結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)隔板主要由轉(zhuǎn)動環(huán)、板體、上罩環(huán)、下罩環(huán)、連桿機構(gòu)以及導(dǎo)葉等組成，轉(zhuǎn)動環(huán)位于罩環(huán)和板體中間，蒸汽通過轉(zhuǎn)動環(huán)和板體進(jìn)入導(dǎo)葉片流道，可以通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動環(huán)改變轉(zhuǎn)動環(huán)與板體的窗口重疊度，從而改變隔板的進(jìn)汽度，達(dá)到調(diào)節(jié)抽汽量的作用，轉(zhuǎn)動環(huán)通過連桿機構(gòu)由油動機來驅(qū)動。

各主要組成部件說明：

1）轉(zhuǎn)動環(huán)是控制旋轉(zhuǎn)隔板開度的部件，是旋轉(zhuǎn)隔板實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能的核心部件，轉(zhuǎn)動環(huán)由油動機通過連桿機構(gòu)驅(qū)動，轉(zhuǎn)動環(huán)上開有內(nèi)、外兩圈間隔分布的進(jìn)汽

窗口。

2）板體是裝配導(dǎo)葉片、轉(zhuǎn)動環(huán)以及上下罩環(huán)的基體，是蒸汽通道的載體，板體上也開有內(nèi)、外兩圈間隔分布的進(jìn)汽窗口，與轉(zhuǎn)動環(huán)上有內(nèi)、外兩圈進(jìn)汽窗口對齊，板體進(jìn)汽側(cè)窗口四周有凸臺，凸臺的作用是減少轉(zhuǎn)動環(huán)與板體的摩擦面積，從而減少轉(zhuǎn)動環(huán)的摩擦力矩，進(jìn)而減小油動機的驅(qū)動力矩和油缸尺寸，降低成本。

3）上、下罩環(huán)是定位轉(zhuǎn)動環(huán)軸向和周向位置的部件，罩環(huán)上開有平衡槽和平衡孔，一部分蒸汽可以通過平衡槽和平衡孔與板體上導(dǎo)葉前的腔室連通，進(jìn)而平衡轉(zhuǎn)動環(huán)前后部分壓差，達(dá)到減小轉(zhuǎn)動環(huán)推力的目的，通過改變罩環(huán)的平衡槽、孔（一般在中徑處）結(jié)構(gòu)尺寸可以調(diào)整轉(zhuǎn)動環(huán)上的軸向推力，罩環(huán)上對應(yīng)轉(zhuǎn)動環(huán)窗口位置開有比轉(zhuǎn)動環(huán)進(jìn)汽側(cè)窗口略大的窗口。

4）連桿機構(gòu)是連接轉(zhuǎn)動環(huán)和油動機的裝置，是油動機和轉(zhuǎn)動環(huán)之間力與位移的傳導(dǎo)中介，油動機驅(qū)動花鍵軸，將花鍵軸的周向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動環(huán)的周向轉(zhuǎn)動。

5）導(dǎo)葉即隔板靜葉，導(dǎo)葉片通過定位凸肩裝配在板體上，通過軸向銷釘?shù)仁侄喂潭ㄔ诎弩w上。

3 旋轉(zhuǎn)隔板設(shè)計流程及注意事項

在了解了旋轉(zhuǎn)隔板的基本機構(gòu)組成原理后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)隔板的設(shè)計必須要清楚旋轉(zhuǎn)隔板的設(shè)計流程以及相關(guān)注意事項，下面就旋轉(zhuǎn)隔板的設(shè)計流程及相關(guān)注意事項進(jìn)行簡要說明。

1）明確設(shè)計輸入條件，如通流圖、抽汽量、抽汽參數(shù)等。

2）根據(jù)通流圖以及排汽面積等輸入條件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)隔板主要部套（轉(zhuǎn)動環(huán)、板體以及平衡罩環(huán)等）的初步設(shè)計。在轉(zhuǎn)動環(huán)的設(shè)計中，轉(zhuǎn)動環(huán)窗口進(jìn)口面積是需要重點關(guān)注的事項，一般跟旋轉(zhuǎn)隔板導(dǎo)葉的出口面積成比例關(guān)系，具體數(shù)值各汽輪機廠可能不同，合理的進(jìn)口面積有利于提高隔板的調(diào)節(jié)性能；轉(zhuǎn)動環(huán)與板體的滑動面需進(jìn)行氮化等措施提高硬度，增加耐磨性。

3）對初設(shè)圖進(jìn)行熱力計算：這一步需要進(jìn)行轉(zhuǎn)動環(huán)的推力、旋轉(zhuǎn)隔板的配汽曲線以及最小開度（轉(zhuǎn)動環(huán)旋轉(zhuǎn)角度）的計算。若計算結(jié)果顯示推力過大，推力過大會增加連桿機構(gòu)的應(yīng)力，相應(yīng)的油動機也必須增加出力，有可能導(dǎo)致工作時旋轉(zhuǎn)隔板卡澀，兩岸機構(gòu)銷軸斷裂等危害，并且成本增加，因此合理的推力在旋轉(zhuǎn)隔板的設(shè)計中至關(guān)重要，旋轉(zhuǎn)角度太小會降低旋轉(zhuǎn)隔板的調(diào)節(jié)精度。最小開度計算是為了計算最小冷卻流量，避免產(chǎn)生通流鼓風(fēng)損失。

4）根據(jù)熱力計算的結(jié)果，進(jìn)行結(jié)構(gòu)初設(shè)方案的調(diào)整以達(dá)到合適的推力、配汽曲線和開關(guān)的角度。

5）對調(diào)整過的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行隔板剛度、強度和隔板撓度分析，可以采用有限元軟件進(jìn)行分析，防止隔板變形導(dǎo)致轉(zhuǎn)動環(huán)卡澀，一般情況下，旋轉(zhuǎn)隔板由于結(jié)構(gòu)原因，板體厚度較厚，強度應(yīng)力以及撓度值都較小，均能滿足要求。

6）根據(jù)熱力反饋的開關(guān)角度以后，初步設(shè)計連桿機構(gòu)，過程中需要考慮汽缸中空間大小以及汽缸連桿窗口大小來確定轉(zhuǎn)動環(huán)的全開、全關(guān)位置定位尺寸以及連桿長度，同時確定汽缸窗口位置和尺寸。

連桿設(shè)計時需結(jié)合汽缸考慮裝配操作的空間，比如受空間限制，連桿連接銷的朝向可能不同，連桿的尺寸也可能不同。另外注意業(yè)主有沒有要求左右手的布置方式。

7）計算連桿機構(gòu)阻力矩和初步校核連桿機構(gòu)的強度（包括連桿和連接銷的強度）。校核連桿機構(gòu)的強度一般要取個合理的安全系數(shù)，各汽輪機制造廠可能不同。注意事項：須在工作溫度和壓力下進(jìn)行校核。

8）連桿機構(gòu)的強度校核合格后，根據(jù)阻力矩和安全系數(shù)進(jìn)行油動機的設(shè)計。

9）根據(jù)油動機的實際出力復(fù)核連桿機構(gòu)的強度，合格后可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)隔板的施工設(shè)計。另外：設(shè)計過程中遵循常規(guī)的結(jié)構(gòu)不干涉，材料選取考慮溫度，壓力的影響，動靜間考慮熱態(tài)脹差等原則。

4 結(jié)論

本文對旋轉(zhuǎn)隔板基本組成做了簡要介紹，對旋轉(zhuǎn)隔板的設(shè)計流程進(jìn)行了梳理，對設(shè)計過程中的注意事項進(jìn)行了簡要說明，希望對未涉及過或剛涉及旋轉(zhuǎn)隔板的設(shè)計人員了解旋轉(zhuǎn)隔板有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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