УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПАРА Российский патент 1995 года по МПК F01D17/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в различных системах регулирования пара.

Известно устройство для регулирования давления пара, содержащее гидравлический сервомотор с отсечным золотником и регулятором давления, с датчиком давления подключенный к импульсной линии сервомотора.

Сильфон датчика жестко связан с золотником, имеющим относительно большой ход, что снижает надежность сильфона. Разрыв сильфона выводит из строя устройство, для замены сильфона необходимо выключить устройство из работы.

Известно устройство для регулирования давления пара, содержащее гидравлический сервомотор с отсечным золотником, регулятор давления, подключенный к импульсной линии сервомотора, и два сильфонных датчика давления, выходы которых через невозвратные клапаны подключены к входу регулятора давления.

В датчиках давления применены золотники двойного дросселирования, благодаря чему сильфоны работают с малыми рабочими ходами, что существенно повышает их надежность. При разрыве сильфона невозвратный клапан отсекает импульсную линию от выхода соответствующего датчика. Недостаток устройства заключается в том, что при глубоком и резком понижении давления пара устройство не закрывает на соответствующую величину регулирующий клапан парораспределения. При плавном понижении давления пара золотник регулятора давления перемещается (под действием пружины) в сторону прикрытия окна, осуществляющего слив масла из импульсной линии. Давление масла в импульсной линии сервомотора повышается и отсечный золотник, подключенный к импульсной линии, подает в рабочие полости сервомотора силовое масло не прикрытие регулирующего клапана парораспределения, что обеспечивает поддержание давления пара (в меру неравномерности регулирования).

Недостаток этого устройства объясняется тем, что при резком и глубоком понижении давления пара соответственно значительно понижается давление импульсного масла на выходе датчиков.

Давление же масла в камере под золотником регулятора давления остается (за счет действия пружины) на прежнем уровне.

В результате невозвратные клапаны "отсекают" регулятор давления от выходов датчиков давления, его золотник не перемещается и регулирующий клапан парораспределения не прикрывается. Давление пара понижается значительно ниже допустимого уровня.

Цель изобретения повысить надежность работы устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для регулирования давления пара содержит гидравлический сервомотор с отсечным золотником и регулятором давления, подключенный к импульсной линии сервомотора, и два датчика давления. Новым является то, что устройство снабжено переключателем, содержащим корпус и подпружиненный золотник, образующий в сборе с корпусом торцевые камеры. Выходы датчиков давления сообщены через переключатель с входом регулятора давления, а торцевые камеры переключателя попарно подключены к выходам датчиков давления.

Устройство может иметь на неподпружиненном торце золотника и в корпусе переключателя концентричные, притертые друг к другу упорные буртики.

Схема предлагаемого устройства для регулирования давления пара приведена на чертеже.

Устройство для регулирования давления пара содержит сервомотор 1, отсечной золотник 2, парораспределение 3, регулятор давления 4, датчики давления 5, 6, переключатель 7, запорные клапаны 8, 9, 10, 11.

Поршень 12 сервомотора 1 рычажной передачей 13 соединен с паровым клапаном 14 парораспределения 3, расположенным в клапанной коробке 15. Поршень 12 имеет цилиндрический отросток 16 с конусом 17 обратной связи сервомотора 1. В сборе с корпусом 18 поршень 12 образует рабочие полости 19, 20 и камеру 21.

Отсечной золотник 2 содержит золотник 22, подпружиненный пружиной 23 и образующий в сборе с корпусом 24 торцевые камеры 25, 26 и межпоясковые полости 27, 28, 29. В корпусе 24 выполнены рабочие окна 30, 31.

Золотник 32 регулятора давления 4 подпружинен пружиной 33 и образует в корпусе 34 торцевые камеры 35, 36 и межпусковую полость 37. В корпусе 34 выполнено регулирующее окно 38.

Датчики давления 5, 6 имеют общий корпус 39 с камерой 40, в которой размещены сильфоны 41, 42, имеющие герметичные полости 43, 44 и соединенные с золотниками 45, 46. Сильфоны 41, 42 подпружинены пружинами 47, 48. Золотники 45, 46 в сборе с корпусом 39 создают торцевые камеры 49 и 50, а также межпоясковые полости 51, 52, причем последние сообщены с окнами 53, 54, 55 и 56, 57, 58.

Упоры 59, 60 и 61, 62 в корпусе 39 служат ограничителями хода золотников 45, 46. Камера 40 имеет отверстие 63 для дренажа протечек.

Переключатель 7 содержит золотник 64, подпружиненный пружиной 65. Со стороны неподпружиненного торца на золотнике 64 выполнен упорный буртик 66, наружные и внутренние цилиндрические поверхности которого выполнены концентрично относительно оси золотника 64. На смежном с ним торце корпуса 67 выполнен такой же ответный буртик 68, используемый для упора золотника 64 в корпус 67. Торцевые поверхности буртиков 66 и 68 притерты друг к другу. При смыкании поясков 66 и 68 золотник 64 образует в корпусе 67 торцевые камеры 69 и 70, а также кольцевую камеру 71. В кольцевой камере 71 выполнено дренажное отверстие 72 небольшого размера. В корпусе 67 выполнены рабочие окна 73, 74, первое из которых сообщено с кольцевой камерой 71, а второе с кольцевой проточкой 75 и через окна 76 с торцевой камерой 70.

Паровая камера (коробка) 15 паропроводом 77 сообщена с объектом регулирования резервуаром пара (на чертеже не показан). Импульсной линией 78 полости 43 и 44 датчиков давления 5 и 6 через дроссельные диафрагмы 79 и 80 и клапаны 8 и 9 также подключены к объекту регулирования. Маслопровод 81 масла высокого давления подключен к межпоясковой полости 28 отсечного золотника 2, к окнам 53, 56 датчиков давления 5, 6, а также к дроссельной диафрагме 82 импульсной линии 83. Окна 30, 31 перепускными каналами 84, 85 сообщены с рабочими полостями 19, 20.

Камеры 21, 25 и межпоясковые полости 27, 29 и полость 37 подключены к линии 86 масла низкого давления. Межпоясковые полости 51 и 52 через окна 55 и 58 каналами 87, 88 подключены к камерам 70 и 69.

Окна 54, 57, отверстия 63, 72 и камера 35 соединены со сливным маслопроводом 89.

Окна 73 и 74 переключателя 7 каналом 90 сообщены с камерой 36 регулятора давления 4.

Линии 91 направлены в атмосферу, а парораспределение 3 подключено к магистрали 92 пара низкого давления.

На чертеже изображены элементы устройства в положении, которое они занимают на установившемся режиме при работе устройства с двумя включенными датчиками 5, 6. При этом силы давления пара в полостях 43, 44 сильфонов 41, 42 уравновешиваются силами натяжения пружин 47, 48 и силами давления масла в камерах 49, 50 на торцы золотников 45, 46. Давление же масла в камерах 49, 50 определяется соотношением площадей открытых частей окон 53, 54 и 56, 57. Благодаря этому давление масла в камерах 49 и 50 зависит от давления пара в полостях 43, 44 сильфонов 41, 42.

Параметры сильфонов 41, 42, пружин 47, 48 и золотников 45, 46 одинаковые, поэтому давление в камерах 49, 50 также одинаковые (в меру технологических отклонений параметров). Соответственно и в камерах 69 и 70 переключателя 7 давление масла одинаковое и золотник 66 находится в верхнем, изображенном на чертеже положении. При этом окно 73 перекрыто верхним пояском золотника 64 и импульсное масло от датчика давления 5 по каналу 87 через торцевую камеру 70, окна 76 в золотнике 64, кольцевую проточку 75, окно 74 подведено в камеру 36 регулятора давления 4. Протечки масла в кольцевую камеру 71 через золотник 64 и через притертые пояски (буртики) 66, 68 сливаются через отверстие 72 в сливной маслопровод 89. Сила разности давлений масла в камере 70 и в кольцевой камере 71 на площадь торца золотника 64 в кольцевой камере 71 и сила натяжения пружины 65 плотно прижимает упорные буртики 66 и 68 друг к другу.

Золотник 32 регулятора давления 4 уравновешивается силой натяжения пружины 33. Масло, поступающее в импульсную линию 83 из линии 81 масла высокого давления через дроссельную диафрагму 82, сливается в линию 86 масла низкого давления через окно 38 и кольцевой зазор, образованный конусом 17 обратной связи сервомотора 1, и камеру 21. Соотношение сливных площадей обратной связи сервомотора 1 и окна 38 с площадью входной дроссельной диафрагмы 82 таково, что получающееся при этом давление масла в импульсной линии 83 на золотник 22 уравновешивается пружиной 23 в положении, при котором рабочие окна 30 и 31 отсечного золотника 2 перекрыты поршеньками золотника 22 и отсекает рабочие полости 19, 20 сервомотора 1.

Поршень 12 сервомотора 1 при этом находится в положении, при котором паровой клапан 14 парораспределения 3 открыт настолько, что сброс пара из паропровода 77 в магистраль 92 пара низкого давления обеспечивает поддержание давления свежего пара в резервуаре (на чертеже не изображен). Таким образом, при работе устройства с двумя включенными датчиками давления 5, 6 они оба создают импульсное давление масла в каналах 87, 88, однако лишь от датчика давления 5 оно подведено к регулятору давления 4. Следовательно, датчик давления 5 является основным датчиком, а датчик давления 6 находится в "горячем" резерве.

При изменении давления пара в резервуаре устройство изменяет количество пара, сбрасываемого из клапанной коробки 15 в магистраль 92. Например, при повышении давления пара повышается сила его давления на подвижные торцы сильфонов 41, 42. В результате золотники 45, 46 смещаются вниз (по чертежу), увеличивая площадь открытой части напорных окон 53, 56 и уменьшая площадь открытой части сливных окон 54, 57. Давление импульсного масла в камерах 49, 50 увеличивается так, что обеспечивается новое равновесное положение золотников 45, 46. Соответственно повышается давление масла в камере 36 и золотник 32, сжимая пружину 33, переместится вверх (по чертежу) до положения нового равновесия. При этом открытая часть окна 38 уменьшается, и давление масла в импульсной линии 83 повышается.

Золотник 22, сжимая пружину 23, смещается от своего среднего положения вверх (по чертежу) и сообщает рабочую полость 19 сервомотора 1 по каналу 84 через окно 30 и межпоясковую полость 28 с линией 81 масла высокого давления и рабочую полость 20 по каналу 85 через окно 31 и межпоясковую полость 29 с линией 86 масла низкого давления. Под действием перепада давлений масла в рабочих полостях 19 и 20 поршень 12 начнет перемещаться вниз (по чертежу), увеличивая открытие клапана 14 и тем самым понижая давление пара в резервуаре. Соответственно понижается и давление пара в полостях 43, 44. При перемещении поршня 12 конус 17 обратной связи сервомотора 1 увеличивает площадь слива масла из импульсной линии 83 через камеру 21 в линию 86 масла низкого давления. Давление масла в импульсной линии 83 понижается, золотник 22 возвращается в свое среднее положение, перекрывает окна 30 и 31 и отсекает рабочие полости 19, 20 от линий 81 и 86 масла высокого и низкого давления. Наступает новый равновесный режим работы устройства.

При понижении давления пара в резервуаре устройство работает аналогичным образом, но в другом направлении: давление импульсного масла в канале 87 понижается, золотник 32 смещается вниз, давление масла в импульсной линии 83 понижается, золотник 22 смещается от среднего положения вниз. Рабочая полость 19 соединяется по каналу 84 через окно 30 и межпоясковую полость 27 с линией 86, и рабочая полость 20 сервомотора 1 по каналу 85 через окно 31 и межпоясковую полость 28 с маслопроводом 81. Поршень 12 перемещается вверх, уменьшается открытие парового клапана 14. Конус 17 обратной связи сервомотора 1 при этом уменьшает слив масла из импульсной линии 83 в линию 86 и восстанавливает давление масла в импульсной линии 83. Золотник 22 занимает свое среднее положение и отсекает рабочие полости 19, 20 сервомотора 1. Наступает новый равновесный режим работы устройства при несколько пониженном (в меру неравномерности регулирования) давлении пара в резервуаре.

При разрыве сильфона 42 давление пара в полости 44 падает, величина которого зависит от соотношения площадей диафрагмы 80 и площади щели, образовавшейся в сильфоне 42. Под действием пружины 48 золотник 46 переместится вверх, прикрывает напорное окно 56 и приоткрывает окно 57. В результате давление импульсного масла в камере 50 и в канале 88 понижается, однако это не оказывает воздействия на устройство, поскольку подвод импульсного масла в камеру 36 регулятора давления 4 осуществляется от второго датчика давления 5 (основного). Для исключения протечек пара через дроссельную диафрагму 80 через поврежденный сильфон 42, камеру 40 и отверстие 63 в маслопровод 89, необходимо перекрыть клапан 9. Работоспособность устройства сохраняется.

В случае же разрыва сильфона 41 основного датчика давления 5 давление импульсного масла в камере 49 и канале 87 понизится, как это имело место в предыдущем случае. Золотник 32 регулятора давления 4 воспринимает падение давления импульсного масла как понижение давления пара в резервуаре (хотя произошло падение давления пара лишь в сильфоне 41) и дает команду на прикрытие парового клапана 14, как это показано выше. При этом давление импульсного масла в камере 50 и канале 88 повышается пропорционально повышению давления пара. Соответственно сила давления масла на золотнике 64 со стороны камеры 70 понижается, а со стороны камеры 69 увеличивается. При наступлении равновесия сил импульсного масла и пружины 65, действующих на золотник 64, происходит размыкание притертых буртиков 68 и 66, давление импульсного масла в камере 69 распространяется на часть площади торца золотника 64, ограниченную кольцевой камерой 71. В результате возникает избыточная (астатическая) сила, которая, сжимая пружину 65, перемещает золотник 64 в крайнее нижнее положение (по чертежу) до его упора в корпус 67. При этом окно 74 будет перекрыто и окно 73 открыто. Камера 36 через окно 73, кольцевую камеру 71 и камеру 69 соединится с каналом 88 и камерой 50. Таким образом, вступает в работу резервный датчик давления 6, и работоспособность устройства при разрыве сильфона 41 сохраняется. Поврежденный датчик давления 5 необходимо по пару отключить, перекрыв клапан 8. Поскольку фактически давление пара изменилось лишь в полости 43 сильфона 41, то после включения в работу резервного датчика давления 6, паровой клапан 14 устройства займет то же положение, которое он занимал до разрыва сильфона 41 основного датчика давления 5.

Переключатель 7 можно выполнить без упорных буртиков 66, 68 с применением обычного ограничителя хода золотника 64 вверх (по чертежу). При этом отверстие 72 должно быть исключено. В этом варианте переключателя 7 (на чертеже не изображен) импульсное масло датчика давления 6 действует (до отрыва золотника) на всю торцевую площадь золотника 64, а не на площадь, ограниченную буртиками 66, 68, поэтому момент отрыва золотника 64 от верхнего упора в корпус 67 наступает при меньшем перепаде давлений импульсного масла на золотник 64. Кроме того, вариант переключателя 7 конструктивно проще рассмотренного выше, однако при отрыве золотника 64 отсутствует астатическая сила, резко перемещающая золотник 64 на нижний упор в рассмотренном выше устройстве. Поэтому целесообразность и возможность применения варианта переключателя 7 без притертых буртиков 66, 68 необходимо рассматривать в каждом случае отдельно.

Для экономии ресурса датчика и сокращения расхода масла можно отключать датчики давления 5, 6.

Для этого необходимо закрыть клапан 8 и открыть клапан 10, что имитирует разрыв сильфона 41 (отключение основного датчика давления 5) или закрыть клапан 9 и открыть клапан 11, что имитирует разрыв сильфона 42 (отключение резервного датчика давления 6). Под действием пружины 47 в первом случае и под действием пружины 48 во втором случае золотники 45, 46 переместятся вверх (по чертежу) до упора в упоры 59, 61. При этом напорное окно 53 будет полностью перекрыто золотником 45 (или напорное окно 56 золотником 46), что и обеспечивает соответствующее уменьшение расхода масла.

При резком и значительном повышении давления пара упоры 60 и 62 ограничивают перемещение золотников 45, 46.

Использование: в теплоэнергетике в различных системах регулирования пара. Сущность изобретения: устройство для регулирования давления пара содержит сервомотор 1 с отсечным золотником 2, датчики давления 5, 6 с торцевыми камерами 49, 50 и регулятор давления 4, подключенный импульсной линии 83. Устройство снабжено также переключателем 7 с золотником 64, подпружиненным пружиной 65, с притертым кольцевым буртиком 66, притертым к отвесному буртику 68 в корпусе 67. Торцевые камеры 69, 70 каналами 87, 88 подключены к камерам 49, 50. Давление масла в камерах 49, 50 и пружины 47, 48 уравновешивают силу давления пара в камерах 43, 44 сильфонов 41, 42. При открытых клапанах 8, 9 и закрытых клапанах 10, 11 датчиков давлений 5, 6 создают в камерах 49, 50 давление масла, пропорциональное давлению пара в магистрали 78, причем из камеры 49 оно через окна 75 и 74 по каналу 90 подведено в камеру 36 регулятора давления 4. При разрыве сильфона 41 давление масла в камере 70 понижается и давление масла в камере 69 золотник 64 открывается от пояска 68. Давление масла распространяется на кольцевую камеру 71 и возникающая при этом астатическая сила, сжимая пружину 65, перемещает золотник 64 на второй упор в корпус 67. Окно 74 закрывается, а окно 73 открывается. Регулятор давления подключается через окно 73 к камере 50 датчика давления 6. Поврежденный датчик давления необходимо отключить по пару, для чего требуется закрыть клапан 8. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПАРА, содержащее гидравлический сервомотор с отсечным золотником, регулятор давления, подключенный к импульсной линии сервомотора, и два датчика давления, отличающееся тем, что оно снабжено переключателем, содержащим корпус и подпружиненный золотник, образующий с корпусом торцевые камеры, подключенные к выходам датчиков давления, причем последние через переключатель сообщены с входом регулятора давления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на неподпружиненном торце золотника и в корпусе переключателя выполнены концентричные притертые друг к другу упорные буртики.