[发明专利]大型水轮机用中心补气阀

说明书

技术领域：

本发明所涉及一种大型水轮机用中心补气阀。

背景技术：

水轮机补气系统，是保证水电机组稳定运行的重要配 套系统，补气阀则是该系统中起补气调节和返水密封的关键部件。通 常，补气阀安装于发电机顶轴上端，阀体外腔与大气联通，内腔通过 机组轴系内孔与水轮机流道联通。当水轮机运行中出现不稳定的真空 工况时，阀门在内外腔压差作用下自动开启，向水轮机流道中补入空 气，提高机组稳定性。阀门开度大小取决于真空度量值，真空消失， 则阀门在自身配置的弹簧力作用下自动关闭。当机组处于停机或某些 特定工况时，下游尾水会沿机组轴系内孔反冲至发电机顶轴处，称为 “返水”。此时补气阀应在返水作用下快速、可靠关闭，以防止因返 水冲出危及机组电气设备。水轮机用补气阀常用的有几种型式，如浮 球式、吸板式、浮筒式等，以浮筒式应用最多。本发明涉及的即为此 类型。以往中小型水轮机用浮筒式补气阀，结构简单，在补气功能和 密封性方面只能基本满足运行需要。随着近年水电机组容量和尺寸的 不断增大，传统形式的补气阀在使用中陆续暴露出几方面问题：一是 补气量不足，不利于有效消除真空，保障稳定；二是关闭可靠性差， 直接降低机组整体可靠度，影响机组安全；三是振动大，可调节性差。

发明目的：本发明的目的是提供一种补气更有效，运行更稳定、 使用更安全的大型水轮机用中心补气阀。本发明的目的是通过以下结 构实现的：本发明为一种大型水轮机用中心补气阀，整机为立式结构， 通径大于发电机组轴系内孔的外阀体与发电机顶轴固定连接，下导支 臂位于外阀体内，下导支臂上固定下导轴承，立式导向轴一端位于下 导轴承内，立式导向轴另一端与浮筒固定连接，浮筒外边套装浮筒密 封圈，上导支臂与阀座焊接为一体，并采用找正销定位，安装在外阀 体上，阀座中部连接一个上导轴承其上平面装配减震装置。

本发明具有以下优点：

1.优化流道设计：从结构型式上增大入口面积并使流道中各处 过流面积匹配更合理，实现流道整体均匀顺畅，减小气流流动损 失，实现大流量补气。同时合理调整气流进入方向和速度，减小 了噪音

2.设置压气叶片功能，将通常肋板在旋转运动中的排气作用改 为压气作用，利于增大补气量。

3.设置浮筒下导轴承：使其运行中有效克服离心力或返水不平 衡力的干扰，大大提高关闭可靠性，提高安全保障。

4.设置浮筒底部封板：有效增大返水工况时，浮筒关闭行程启 动初期的关闭力，加大关闭速度，提高安全性。封板同时增加了 浮筒刚度。

5.改进弹簧设计和缓冲油路调节阀设计，使浮筒运动更平稳， 减小振动。

6.采用大直径阀轴：增大阀轴直径的同时，采用中空结构，既 增大其抗弯刚度，有不增加重量(即不增加关闭阻力)，能更好 地避免瞬时弯曲变形引起的偏卡，利于保证及时关闭。

7.浮筒下导支臂的辅助作用：使浮筒脱落等事故状态时，检修 危害减小，检修更换、方便。

附图说明：

图1：说明中心补气阀浮筒处于全关位置时的剖面结构。

图2：显示中心补气阀在内外腔压差作用下自动开启时的浮筒全 开状态及补气气流走向。

图3：显示中心补气阀在返水压力作用下自关闭后的浮筒全关状 态。

具体实施方式：

如图1所示的本发明为一种大型水轮机用中心补气阀，整机为 立式结构，通径大于发电机组轴系内孔的外阀体2与发电机顶轴1固 定连接，下导支臂3位于外阀体内，下导支臂3上固定下导轴承4， 立式导向轴5一端位于下导轴承4内，立式导向轴5另一端与浮筒7 固定连接，浮筒7外边套装浮筒密封圈8，上导支臂11与阀座10焊 接为一体，并采用找正销9定位，安装在外阀体2上，阀座10中部 连接一个上导轴承18其上平面装配减震装置。

减震缸12内安装大直径阀轴14，减震缸12侧壁安装调节阀13， 大直径阀轴14外套装弹簧15，弹簧15上部为限位环17，大直径阀 轴14与调整螺母16螺纹连接，弹簧15卡装在减震缸12上端平面处。

上导支臂11为沿机组旋转方向前倾15～20度，在浮筒7底部 设置封板6。

1.优化流道设计