旋轉隔板設計流程及注意事項

陳付

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

關鍵詞 旋轉隔板；組成；設計流程；注意事項

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

1 概述

旋轉隔板廣泛應用于抽汽式汽輪機組，通過調節蒸汽流量以達到所需要的抽汽參數和抽汽量，同時具有類似調節閥的調節功能和隔板的功能，旋轉隔板置身于汽道中，其導葉片與常規隔板導葉無本質區別，旋轉隔板板體安裝方式也與常規隔板相同。

采用旋轉隔板有可以實現單缸抽汽調節，簡化機組的布置，降低系統的復雜性，減少汽流損失，提高機組經濟性，減小機組跨距，降低機組成本等優點。

設計旋轉隔板需要結合旋轉隔板特點進行，要進行旋轉隔板的設計，首先需要了解旋轉隔板組成、設計流程以及基本的注意事項，本文就旋轉隔板這些內容進行簡要說明。

2 旋轉隔板的組成

進行旋轉隔板設計首先要了解旋轉隔板的組成結構：旋轉隔板主要由轉動環、板體、上罩環、下罩環、連桿機構以及導葉等組成，轉動環位于罩環和板體中間，蒸汽通過轉動環和板體進入導葉片流道，可以通過轉動轉動環改變轉動環與板體的窗口重疊度，從而改變隔板的進汽度，達到調節抽汽量的作用，轉動環通過連桿機構由油動機來驅動。

各主要組成部件說明：

1）轉動環是控制旋轉隔板開度的部件，是旋轉隔板實現調節功能的核心部件，轉動環由油動機通過連桿機構驅動，轉動環上開有內、外兩圈間隔分布的進汽

窗口。

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

3）上、下罩環是定位轉動環軸向和周向位置的部件，罩環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葉前的腔室連通，進而平衡轉動環前后部分壓差，達到減小轉動環推力的目的，通過改變罩環的平衡槽、孔（一般在中徑處）結構尺寸可以調整轉動環上的軸向推力，罩環上對應轉動環窗口位置開有比轉動環進汽側窗口略大的窗口。

4）連桿機構是連接轉動環和油動機的裝置，是油動機和轉動環之間力與位移的傳導中介，油動機驅動花鍵軸，將花鍵軸的周向轉動轉化為轉動環的周向轉動。

5）導葉即隔板靜葉，導葉片通過定位凸肩裝配在板體上，通過軸向銷釘等手段固定在板體上。

3 旋轉隔板設計流程及注意事項

在了解了旋轉隔板的基本機構組成原理后，進行旋轉隔板的設計必須要清楚旋轉隔板的設計流程以及相關注意事項，下面就旋轉隔板的設計流程及相關注意事項進行簡要說明。

1）明確設計輸入條件，如通流圖、抽汽量、抽汽參數等。

2）根據通流圖以及排汽面積等輸入條件進行旋轉隔板主要部套（轉動環、板體以及平衡罩環等）的初步設計。在轉動環的設計中，轉動環窗口進口面積是需要重點關注的事項，一般跟旋轉隔板導葉的出口面積成比例關系，具體數值各汽輪機廠可能不同，合理的進口面積有利于提高隔板的調節性能；轉動環與板體的滑動面需進行氮化等措施提高硬度，增加耐磨性。

3）對初設圖進行熱力計算：這一步需要進行轉動環的推力、旋轉隔板的配汽曲線以及最小開度（轉動環旋轉角度）的計算。若計算結果顯示推力過大，推力過大會增加連桿機構的應力，相應的油動機也必須增加出力，有可能導致工作時旋轉隔板卡澀，兩岸機構銷軸斷裂等危害，并且成本增加，因此合理的推力在旋轉隔板的設計中至關重要，旋轉角度太小會降低旋轉隔板的調節精度。最小開度計算是為了計算最小冷卻流量，避免產生通流鼓風損失。

4）根據熱力計算的結果，進行結構初設方案的調整以達到合適的推力、配汽曲線和開關的角度。

5）對調整過的結構方案進行隔板剛度、強度和隔板撓度分析，可以采用有限元軟件進行分析，防止隔板變形導致轉動環卡澀，一般情況下，旋轉隔板由于結構原因，板體厚度較厚，強度應力以及撓度值都較小，均能滿足要求。

6）根據熱力反饋的開關角度以后，初步設計連桿機構，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動環的全開、全關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。

連桿設計時需結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。另外注意業主有沒有要求左右手的布置方式。

7）計算連桿機構阻力矩和初步校核連桿機構的強度（包括連桿和連接銷的強度）。校核連桿機構的強度一般要取個合理的安全系數，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行校核。

8）連桿機構的強度校核合格后，根據阻力矩和安全系數進行油動機的設計。

9）根據油動機的實際出力復核連桿機構的強度，合格后可進行旋轉隔板的施工設計。另外：設計過程中遵循常規的結構不干涉，材料選取考慮溫度，壓力的影響，動靜間考慮熱態脹差等原則。

4 結論

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

參考文獻

[1]中國動力工程學會.火力發電設備技術手冊（第二卷汽輪機）[M].北京：機械工業出版社，1998.