旋转隔板设计流程及注意事项

陈付

摘 要 本文简要介绍了旋转隔板用途和原理，主要叙述了旋转隔板的组成、设计流程以及设计过程中需要注意和考虑的一些事项。

关键词 旋转隔板；组成；设计流程；注意事项

中图分类号 TK263 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）12-0086-02

1 概述

旋转隔板广泛应用于抽汽式汽轮机组，通过调节蒸汽流量以达到所需要的抽汽参数和抽汽量，同时具有类似调节阀的调节功能和隔板的功能，旋转隔板置身于汽道中，其导叶片与常规隔板导叶无本质区别，旋转隔板板体安装方式也与常规隔板相同。

采用旋转隔板有可以实现单缸抽汽调节，简化机组的布置，降低系统的复杂性，减少汽流损失，提高机组经济性，减小机组跨距，降低机组成本等优点。

设计旋转隔板需要结合旋转隔板特点进行，要进行旋转隔板的设计，首先需要了解旋转隔板组成、设计流程以及基本的注意事项，本文就旋转隔板这些内容进行简要说明。

2 旋转隔板的组成

进行旋转隔板设计首先要了解旋转隔板的组成结构：旋转隔板主要由转动环、板体、上罩环、下罩环、连杆机构以及导叶等组成，转动环位于罩环和板体中间，蒸汽通过转动环和板体进入导叶片流道，可以通过转动转动环改变转动环与板体的窗口重叠度，从而改变隔板的进汽度，达到调节抽汽量的作用，转动环通过连杆机构由油动机来驱动。

各主要组成部件说明：

1）转动环是控制旋转隔板开度的部件，是旋转隔板实现调节功能的核心部件，转动环由油动机通过连杆机构驱动，转动环上开有内、外两圈间隔分布的进汽

窗口。

2）板体是装配导叶片、转动环以及上下罩环的基体，是蒸汽通道的载体，板体上也开有内、外两圈间隔分布的进汽窗口，与转动环上有内、外两圈进汽窗口对齐，板体进汽侧窗口四周有凸台，凸台的作用是减少转动环与板体的摩擦面积，从而减少转动环的摩擦力矩，进而减小油动机的驱动力矩和油缸尺寸，降低成本。

3）上、下罩环是定位转动环轴向和周向位置的部件，罩环上开有平衡槽和平衡孔，一部分蒸汽可以通过平衡槽和平衡孔与板体上导叶前的腔室连通，进而平衡转动环前后部分压差，达到减小转动环推力的目的，通过改变罩环的平衡槽、孔（一般在中径处）结构尺寸可以调整转动环上的轴向推力，罩环上对应转动环窗口位置开有比转动环进汽侧窗口略大的窗口。

4）连杆机构是连接转动环和油动机的装置，是油动机和转动环之间力与位移的传导中介，油动机驱动花键轴，将花键轴的周向转动转化为转动环的周向转动。

5）导叶即隔板静叶，导叶片通过定位凸肩装配在板体上，通过轴向销钉等手段固定在板体上。

3 旋转隔板设计流程及注意事项

在了解了旋转隔板的基本机构组成原理后，进行旋转隔板的设计必须要清楚旋转隔板的设计流程以及相关注意事项，下面就旋转隔板的设计流程及相关注意事项进行简要说明。

1）明确设计输入条件，如通流图、抽汽量、抽汽参数等。

2）根据通流图以及排汽面积等输入条件进行旋转隔板主要部套（转动环、板体以及平衡罩环等）的初步设计。在转动环的设计中，转动环窗口进口面积是需要重点关注的事项，一般跟旋转隔板导叶的出口面积成比例关系，具体数值各汽轮机厂可能不同，合理的进口面积有利于提高隔板的调节性能；转动环与板体的滑动面需进行氮化等措施提高硬度，增加耐磨性。

3）对初设图进行热力计算：这一步需要进行转动环的推力、旋转隔板的配汽曲线以及最小开度（转动环旋转角度）的计算。若计算结果显示推力过大，推力过大会增加连杆机构的应力，相应的油动机也必须增加出力，有可能导致工作时旋转隔板卡涩，两岸机构销轴断裂等危害，并且成本增加，因此合理的推力在旋转隔板的设计中至关重要，旋转角度太小会降低旋转隔板的调节精度。最小开度计算是为了计算最小冷却流量，避免产生通流鼓风损失。

4）根据热力计算的结果，进行结构初设方案的调整以达到合适的推力、配汽曲线和开关的角度。

5）对调整过的结构方案进行隔板刚度、强度和隔板撓度分析，可以采用有限元软件进行分析，防止隔板变形导致转动环卡涩，一般情况下，旋转隔板由于结构原因，板体厚度较厚，强度应力以及挠度值都较小，均能满足要求。

6）根据热力反馈的开关角度以后，初步设计连杆机构，过程中需要考虑汽缸中空间大小以及汽缸连杆窗口大小来确定转动环的全开、全关位置定位尺寸以及连杆长度，同时确定汽缸窗口位置和尺寸。

连杆设计时需结合汽缸考虑装配操作的空间，比如受空间限制，连杆连接销的朝向可能不同，连杆的尺寸也可能不同。另外注意业主有没有要求左右手的布置方式。

7）计算连杆机构阻力矩和初步校核连杆机构的强度（包括连杆和连接销的强度）。校核连杆机构的强度一般要取个合理的安全系数，各汽轮机制造厂可能不同。注意事项：须在工作温度和压力下进行校核。

8）连杆机构的强度校核合格后，根据阻力矩和安全系数进行油动机的设计。

9）根据油动机的实际出力复核连杆机构的强度，合格后可进行旋转隔板的施工设计。另外：设计过程中遵循常规的结构不干涉，材料选取考虑温度，压力的影响，动静间考虑热态胀差等原则。

4 结论

本文对旋转隔板基本组成做了简要介绍，对旋转隔板的设计流程进行了梳理，对设计过程中的注意事项进行了简要说明，希望对未涉及过或刚涉及旋转隔板的设计人员了解旋转隔板有所帮助。

参考文献

[1]中国动力工程学会.火力发电设备技术手册（第二卷汽轮机）[M].北京：机械工业出版社，1998.