專利名稱：：直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型是一種直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置，應(yīng)用于熱能工程、熱能動(dòng)力工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：空冷是"富煤缺水"地區(qū)火電廠的主要冷卻方式，它改變了原來(lái)"以水定電"的被動(dòng)局面，在水資源日益緊張的今天，具有重要的意義。電力工業(yè)是資源消耗大戶，隨著水資源缺乏，提高電力的生產(chǎn)和使用效率、降低消耗，特別是節(jié)約和降低水資源、石油資源的消耗，對(duì)中國(guó)重要戰(zhàn)略資源的節(jié)約和優(yōu)化配置具有重大意義。根據(jù)中國(guó)"十一五"電力發(fā)展規(guī)劃，中國(guó)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)電力生產(chǎn)仍是以煤電為主的格局。中國(guó)山西、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古西部是煤炭資源富集，而水資源缺乏地區(qū)。致使火電電源點(diǎn)布局不盡合理，中國(guó)西部礦區(qū)、坑口電站的開(kāi)發(fā)建設(shè)相對(duì)遲緩。"十一五"期間，中國(guó)將積極開(kāi)發(fā)大型煤電基地，建設(shè)坑口大機(jī)組并初步形成規(guī)模，坑口電站比例達(dá)到47%。對(duì)于燃煤火電，采用空冷機(jī)組等節(jié)水措施，將在很大程度上解決坑口電站的發(fā)電缺水問(wèn)題?？绽鋺?yīng)用領(lǐng)域，除燃煤火力發(fā)電廠外，已擴(kuò)大到燃?xì)?蒸汽循環(huán)電站、垃圾電站、工業(yè)企業(yè)自備電站等。從氣侯條件方面來(lái)說(shuō)，電站空冷技術(shù)不僅應(yīng)用于沙漠干旱地區(qū)，而且應(yīng)用于水源充沛地區(qū)；不僅應(yīng)用于炎熱地區(qū)，而且應(yīng)用于寒冷地區(qū)。應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，前景看好。直接空冷排汽管道系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著將汽輪機(jī)的排汽均勻分配至各蒸汽分配管，并進(jìn)入直接空冷凝汽器冷卻的任務(wù)。直接空冷排汽管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到直接空冷凝汽器(ACC，AirCooledCondenser)的冷卻效果和直接空冷系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。直接空冷排汽管道系統(tǒng)的布置方式經(jīng)歷了低位布置、高位布置和枝狀布置。枝狀布置方式有著諸多優(yōu)點(diǎn)，正逐步應(yīng)用于直接空冷電站建設(shè)中。公開(kāi)號(hào)CN1576520A，公開(kāi)日2005.2.9所公開(kāi)的名稱為"蒸汽動(dòng)力設(shè)備的排汽排放管"中涉及蒸汽流量分配的內(nèi)容。該發(fā)明的導(dǎo)流裝置所采用蒸汽流通面積等分法，無(wú)法解決蒸汽流量均勻分配問(wèn)題，將會(huì)給直接空冷凝汽器的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)不利的影響。直接空冷排汽管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，關(guān)系到直接空冷凝汽器的冷卻效果和直接空冷系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。排汽分配均勻與否，關(guān)系到直接空冷凝汽器冬季防凍和安全運(yùn)行，以及汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的背壓。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是保證水蒸汽在枝狀排汽管道系統(tǒng)各蒸汽分配管之間均勻分配，并盡量降低流動(dòng)的阻力。本實(shí)用新型為保證直接空冷各蒸汽分配管之間流量的均勻分配，采用如下技術(shù)方案本裝置包括三通及導(dǎo)流葉片。三通入口面和出口面與蒸汽流動(dòng)方向垂直，蒸汽流動(dòng)方向?yàn)閆軸正方向。三通入口面輪廓線為一個(gè)圓。圓形輪廓線與直接空冷排汽管道系統(tǒng)中間剖面有兩個(gè)交點(diǎn)。左側(cè)交點(diǎn)為O點(diǎn)，右側(cè)交點(diǎn)為C點(diǎn)。以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，沿OC方向?yàn)閤軸正方向。將x軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，置于O點(diǎn)，確定y軸。導(dǎo)流葉片與三通入口面的交線是一條線段；d為三通入口面管道內(nèi)徑；導(dǎo)流葉片與入口面交線位于x軸方向大于0.5d，小于等于0.65d的位置，并與y軸平行，該位置為導(dǎo)流葉片的起始位置或終止位置；導(dǎo)流葉片的導(dǎo)流方向(延伸方向)沿直接空冷排汽管道系統(tǒng)中較高阻力支管的鋪設(shè)方向。導(dǎo)流葉片的長(zhǎng)度沿導(dǎo)流方向延伸。導(dǎo)流葉片整體焊接在三通內(nèi)部的管壁上。導(dǎo)流葉片沿導(dǎo)流方向上的長(zhǎng)度是變化的，長(zhǎng)度沿導(dǎo)流方向截取最短的導(dǎo)流葉片沿導(dǎo)流方向的長(zhǎng)度應(yīng)大于等于0.4山最長(zhǎng)的導(dǎo)流葉片，一端起始于三通入口面位置處，另一端終止于三通出口面位置處；或起始位置、終止位置互換。上述技術(shù)方案基于以下理由1)枝狀排汽管道系統(tǒng)三通處必須設(shè)置導(dǎo)流裝置，才能保證水蒸汽的均勻分配。直接空冷排汽管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是排汽管道系統(tǒng)上的三通設(shè)計(jì)。2)枝狀排汽管道系統(tǒng)各三通的優(yōu)化設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)中應(yīng)統(tǒng)一考慮。直接空冷排汽管道系統(tǒng)各三通之間是相互聯(lián)系、密切配合的。每個(gè)三通的設(shè)計(jì)不僅影響自身阻力和系統(tǒng)總阻力，而且影響其他三通的導(dǎo)流效果以及系統(tǒng)總體流量分配。3)面積等分原則不能解決枝狀排汽管道系統(tǒng)蒸汽流量均勻分配的問(wèn)題。簡(jiǎn)單幾何分流原則的前提是來(lái)流流速分布均勻或流動(dòng)對(duì)稱，以及下游流動(dòng)情況大致相同。因此，針對(duì)不同直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)，必須進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。4)要實(shí)現(xiàn)蒸汽流量的均勻分配，分流斷面的面積分配取決于兩個(gè)分支管段的阻力。高阻力的分支管應(yīng)得到更大的分流面積。5)不同形式的枝狀排汽管道系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。6)優(yōu)化中所采用的平直導(dǎo)流葉片還可以轉(zhuǎn)化為圓弧導(dǎo)流葉片，設(shè)計(jì)基本思路不變。本實(shí)用新型和已有技術(shù)相比所具有的有益效果本實(shí)用新型解決了汽輪機(jī)乏汽在各蒸汽分配管之間的流量均勻分配問(wèn)題。防止由于排汽管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能造成的直接空冷凝汽器凍結(jié)的危險(xiǎn)，保證汽輪機(jī)在冬季的安全運(yùn)行。保證系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)水蒸汽流量的均勻分配的同時(shí)，防止水蒸汽壓損過(guò)高，過(guò)冷面積過(guò)大，造成換熱量減少，降低了電廠的熱效率。充分發(fā)揮了直接空冷凝汽器各部分的冷卻能力，保證汽輪機(jī)在其他季節(jié)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。圖1是直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置短葉片剖面圖2是直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置長(zhǎng)葉片剖面圖3是導(dǎo)流葉片在三通入口面的位置示意圖4是導(dǎo)流葉片長(zhǎng)度示意圖5是某枝狀排汽管道系統(tǒng)的實(shí)例圖。具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1和圖2分別為直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置短葉片和長(zhǎng)葉片剖面圖。主排汽管道分成兩個(gè)支排汽管道，每個(gè)支排汽管道又分枝為兩個(gè)支排汽管道，稱為排汽分配管。流量分配依靠直接空冷枝狀排汽管道內(nèi)導(dǎo)流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置包括三通1及導(dǎo)流葉片2。如圖3所示，三通1入口面和出口面與蒸汽流動(dòng)方向垂直，蒸汽流動(dòng)方向?yàn)閦軸正方向。三通1入口面輪廓線為一個(gè)圓。假定三通1入口面管道內(nèi)徑為d。圓形輪廓線與直接空冷排汽管道系統(tǒng)中間剖面有兩個(gè)交點(diǎn)。左側(cè)交點(diǎn)為O點(diǎn)，右側(cè)交點(diǎn)為C點(diǎn)。以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，沿OC方向?yàn)閤軸正方向。將x軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，置于O點(diǎn)，確定y軸。導(dǎo)流葉片2與三通1入口面的交線是一條線段。導(dǎo)流葉片2與入口面的交線位于x軸方向大于0.5d，小于等于0.65d的位置，并與y軸平行；該位置為導(dǎo)流葉片2的起始位置或終止位置。導(dǎo)流葉片2的導(dǎo)流方向沿直接空冷排汽管道系統(tǒng)中較高阻力支管的鋪設(shè)方向。導(dǎo)流葉片2整體焊接在三通1內(nèi)部的管壁上。導(dǎo)流葉片2沿導(dǎo)流方向上的長(zhǎng)度是變化的，長(zhǎng)度沿導(dǎo)流方向截?。蛔疃痰膶?dǎo)流葉片2沿導(dǎo)流方向的長(zhǎng)度應(yīng)大于等于0.4d;最長(zhǎng)的導(dǎo)流葉片2，一端起始于位置(a)處，另一端終止于位置(b)處，如圖4所示。長(zhǎng)、短葉片在一個(gè)直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)中可混合使用。如圖5所示為某直接空冷排汽管道采用枝狀布置方式，主排汽管道直徑為6.0m，分支為直徑為4.2m的兩個(gè)支管，四個(gè)蒸汽分配管直徑為3.0m;各蒸汽分配管的間距為11.31m。導(dǎo)流葉片2的位置分別位于0.58d，0.55d和0.65d，流量分配和通道壓降的數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。由表可見(jiàn)，每個(gè)蒸汽分配管的流量與目標(biāo)流量的偏差不超過(guò)5.5%，流量分配基本均勻?？梢?jiàn)，當(dāng)導(dǎo)流葉片2的位置位于大于0.50d，小于等于0.65d之間時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)各蒸汽分配管之間流量的均勻分配。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>對(duì)導(dǎo)流葉片2位置、長(zhǎng)度和方向的進(jìn)一步微調(diào)，能保證完全平均的流量分配。實(shí)例表明，采用本技術(shù)方案能完全解決蒸汽流量在各分配管之間均勻分配的問(wèn)題。導(dǎo)流葉片的位置在大于0.50d，小于等于0.65d之間。幾何分流原則無(wú)法解決流量均勻分配問(wèn)題，導(dǎo)流葉片的位置應(yīng)偏離管道中心線，其下限位置為0.50d。偏離位置的大小由不同分支管道之間的阻力損失來(lái)決定。分支管道之間的阻力損失差值越大，偏離位置也越大。對(duì)于直接空冷排汽管道系統(tǒng)而言，由于各蒸汽分配管之間的阻力損失差別不大，因此，導(dǎo)流葉片安裝位置的上限為0.65d。當(dāng)導(dǎo)流葉片的偏離位置超過(guò)0.65d，也會(huì)出現(xiàn)的流量分配不均現(xiàn)象。此時(shí)，阻力大的分支管道的流量反而高于阻力小的分支管道蒸汽流量。為保證分流后流體速度分布的均勻或局部微調(diào)，分流后的兩部分可再設(shè)置若干個(gè)輔助導(dǎo)流葉片。權(quán)利要求1.直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置，其特征在于該裝置包括三通(1)及導(dǎo)流葉片(2)；三通(1)的入口面和出口面與蒸汽流動(dòng)方向垂直；蒸汽流動(dòng)方向?yàn)閦軸正方向；導(dǎo)流葉片(2)與三通(1)入口面的交線是一條線段；d為三通(1)入口面管道內(nèi)徑；導(dǎo)流葉片(2)與入口面交線位于x軸方向大于0.5d，小于等于0.65d的位置，并與y軸平行，該位置為位置(a)；導(dǎo)流葉片(2)的導(dǎo)流方向沿直接空冷排汽管道系統(tǒng)中較高阻力支管的鋪設(shè)方向；導(dǎo)流葉片(2)整體焊接在三通(1)內(nèi)部的管壁上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接空冷枝狀排汽管道內(nèi)導(dǎo)流裝置，其特征在于-導(dǎo)流葉片(2)起始于位置(a)和終止于位置(b);導(dǎo)流葉片(2)沿導(dǎo)流方向逐漸彎曲延伸；導(dǎo)流葉片(2)沿導(dǎo)流方向上的長(zhǎng)度是變化的；導(dǎo)流葉片(2)的長(zhǎng)度按需要沿導(dǎo)流方向截取最短的導(dǎo)流葉片(2)沿導(dǎo)流方向的長(zhǎng)度應(yīng)大于等于0.4d;最長(zhǎng)的導(dǎo)流葉片(2)，一端起始于位置(a)處，另一端終止于三通(1)出口面的位置(b)處。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接空冷枝狀排汽管道內(nèi)導(dǎo)流裝置，其特征在于導(dǎo)流葉片(2)起始于位置(b)，終止于位置(a)。專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直接空冷枝狀排汽管道系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)流裝置，應(yīng)用于熱能動(dòng)力工程領(lǐng)域。解決了汽輪機(jī)乏汽在各蒸汽分配管之間的流量均勻分配問(wèn)題。防止由于直接空冷排汽管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能造成的直接空冷凝汽器凍結(jié)的危險(xiǎn)，保證汽輪機(jī)在冬季的安全運(yùn)行。保證系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)水蒸汽流量的均勻分配的同時(shí)，防止水蒸汽壓損過(guò)高，過(guò)冷面積過(guò)大，造成換熱量減少，降低了電廠的熱效率。充分發(fā)揮了直接空冷凝汽器各部分的冷卻能力，保證汽輪機(jī)在其他季節(jié)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)蒸汽流量的均勻分配，分流斷面的面積分配取決于兩個(gè)分支管段的阻力，高阻力的分支管應(yīng)得到更大的分流面積。主要用于電站、石油化工、等的蒸汽分流和冷卻系統(tǒng)中。文檔編號(hào)F01D25/00GK201330625SQ20092010523公開(kāi)日2009年10月21日申請(qǐng)日期2009年1月19日優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日發(fā)明者萱吳,錦王,磊石申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)