ВОЗДУШНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ВОДЯНОЙ КАМЕРЫ КОНДЕНСАТОРА Российский патент 1999 года по МПК F16K17/19 

Изобретение относится к области конденсационных паротурбинных установок, а его объектом является воздушный предохранительный клапан водяной камеры конденсатора, выполняющий двойную функцию: быстрое травление воздуха и предотвращение тем самым гидроудара при пуске насоса подачи охлаждающей воды в конденсатор; впуск воздуха при отключении насоса и предотвращение тем самым обратного потока охлаждающей воды и устранение воздействия внешнего давления на стенки водяной камеры конденсатора.

Аналогами настоящего изобретения, в том числе и ближайшим аналогом является воздушный предохранительный клапан водяной камеры конденсатора, содержащий запорный орган тарельчатого типа, направляющий элемент и седло для него и приводное устройство для принудительного открытия клапана при впуске воздуха в водяную камеру (1, 2). В таких известных предохранительных клапанах выпуск воздуха и его впуск осуществляются через один кольцевой зазор, образующийся при поднятии запорного органа между его посадочной поверхностью и уплотняющей поверхностью седла. Это не позволяет обеспечить оптимальные характеристики пропуска воздуха через указанный зазор в период выпуска и впуска воздуха в водяную камеру конденсатора, которые по требуемым условиям протекания процессов значительно различаются. Вместе с тем раздельное выполнение и установка на водяной камере клапана выпуска и клапана впуска воздуха нерационально, т. к. это приводит к увеличению числа устройств, монтируемых на водяной камере конденсатора, а следовательно, и к увеличению факторов, влияющих на прочность и плотность этой камеры.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого воздушного предохранительного клапана водяной камеры конденсатора, который имел бы раздельные проходы для впуска и выпуска воздуха из водяной камеры, но вместе был бы компактным и мог бы быть закреплен с помощью одного присоединительного элемента.

Эта задача решается в воздушном предохранительном клапане водяной камеры конденсатора, который содержит запорный орган тарельчатого типа, направляющий элемент и седло для него и приводное устройство для принудительного открытия клапана при впуске воздуха в водяную камеру, и в котором, в соответствии в сущностью настоящего изобретения, тарельчатый запорный орган выполнен с, по меньшей мере, одним отверстием, через которое проходит патрубок для впуска воздуха, оборудованный задвижкой, с которой связано приводное устройство, и служащий также в качестве направляющего элемента для тарельчатого запорного органа.

В таком клапане в одной компактной конструкции имеется два раздельных прохода для впуска и выпуска воздуха. При этом впуск воздуха по патрубку с меньшим проходным сечением, чем у тарельчатого запорного органа, позволяет с помощью задвижки достаточно просто регулировать расход воздуха в соответствии с необходимой динамикой срыва вакуума для разрушения сплошности потока воды в водяной камере.

Клапан в соответствии с основной сущностью изобретения может быть выполнен с одним присоединительным элементом, в качестве которого может быть использовано седло тарельчатого запорного органа с посадочной поверхностью, изготовленное с закрепленной на ребрах кольцевой опорой для патрубка впуска воздуха.

Целесообразно, чтобы патрубок впуска воздуха был выполнен выступающим за посадочную поверхность седла тарельчатого запорного органа, заглушенным на этом конце и перфорированным, например, со щелями, ширина которых меньше диаметра проходного сечения трубок для циркуляции охлаждающей воды через конденсатор. Это позволяет предотвратить забивание названного патрубка веществами, переносимыми потоком охлаждающей воды, и попадание в него шариков системы очистки трубных пучков конденсатора. Противоположный всасывающий конец названного патрубка также предпочтительно выполнить заглушенным и перфорированным. Это мероприятие, с учетом высокого разрежения на всасе патрубка при подаче через него воздуха, позволит предотвратить всасывание посторонних предметов и обеспечить необходимую безопасность для обслуживающего персонала.

Патрубок для впуска воздуха в клапане согласно изобретению может быть выполнен расщепленным, т.е. с общей всасывающей частью и раздельными впускными частями, проходящими через отверстия в тарельчатом запорном органе и образующими направляющий элемент для него.

Сущность настоящего изобретения будет более понятна из подробного описания примеров его реализации, изображенных на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 изображает воздушный предохранительный клапан водяной камеры конденсатора в продольном разрезе;
фиг. 2 - вид по А-А по фиг. 1 на седло клапана;
на фиг. 3 - систему циркуляции охлаждающей воды конденсатора паровой турбины;
фиг. 4 - другой вариант по сравнению с фиг. 1 выполнения воздушного предохранительного клапана.

Изображенный на фиг. 1 и 2 воздушный предохранительный клапан содержит тарельчатый запорный орган 1 с гильзой 2, седло 3, проходящий через отверстие тарельчатого запорного органа патрубок 4 для впуска воздуха с задвижкой 5, управляемой электроприводным устройством 6, и механизм 7 ручного управления задвижкой 5. Седло 3 выполнено с центральным кольцом 8, удерживаемым ребрами 9 и служащим опорным элементом патрубка 4 для впуска воздуха. В кольцевых пазах на торцовых поверхностях седла 3, обращенных к тарельчатому запорному органу 1, установлены уплотнительные кольца 10 и 11.

Патрубок 4 для впуска воздуха, кроме своей основной функции, служит также в качестве направляющего элемента для тарельчатого запорного органа 1, и поэтому его наружная поверхность должным образом обработана, а тарельчатый запорный орган 1 выполнен со втулкой 12, сопряженной своей внутренней поверхностью с патрубком по ходовой посадке скольжения. Для амортизации удара тарельчатого запорного органа 1 при его резком открытии на торце гильзы 2 установлено упругое кольцо 13. Для предотвращения разворотов тарельчатого запорного органа 1 может быть использовано любое известное средство, в частности продольная шпонка или направляющий паз на патрубке 4 и штифт, проходящий через юбку 2 в этот паз (эти средства на чертежах не показаны).

Патрубок 4 для впуска воздуха выполнен по длине с частью, выступающей за посадочную поверхность седла 3. При этом этот конец заглушен и выполнен со целями 14. Ширина этих щелей меньше диаметра проходного сечения трубок для циркуляции охлаждающей воды через конденсатор. Это позволяет уменьшить прохождение в полость патрубка 4, являющуюся застойной зоной веществ, переносимых с охлаждающей водой, и предотвратить попадание в названную полость шариков системы очистки трубных пучков конденсатора. Противоположный всасывающий конец патрубка 4 также выполнен заглушенным и перфорированным. Так как разрежение на всасе патрубка при его открытии для срыва вакуума очень велико, указанная перфорация позволит предотвратить подсос в этих патрубках близлежащих легких предметов, например обрывков ветоши, и обеспечить безопасность для обслуживающего персонала.

Описанный клапан входит в систему циркуляции охлаждающей воды конденсатора паровой турбины, изображенной на фиг. 3, где клапан обозначен позицией A. Эта система включает водозаборный насос 14, напорный водовод 15 с сифоном 16, приемную 17 и сливную 18 водяные камеры конденсатора для пропускания охлаждающей воды через трубный пучок 19 конденсатора, сливной водовод 20 и приемный резервуар 21. В верхней стенке сливной водяной камеры 18 закреплен трубопровод, подключенный к воздушному отсасывающему эжектору 22, и описанный выше воздушный предохранительный клапан A. Верхняя часть сифона 16 напорного водовода 15 и приемной водяной камеры 17 сообщена с верхней частью полости сливной водяной камеры 18 конденсатора.

Работа описанного воздушного предохранительного клапана в изображенной на фиг. 3 системе происходит следующим образом.

Перед пуском насоса 14 включают эжектор 22, с помощью которого создают разрежение в водяных камерах конденсатора и отсасывают воздух из сифона 16 напорного водовода 15. Через некоторое расчетное время пускают насос 14, не дожидаясь полного удаления воздуха, т.к. для этого требуется большое время работы эжектора 22. В процессе заполнения охлаждающей водой конденсатора остаточный воздух сжимается, и при достижении определенного расчетного значения происходит подъем тарельчатого запорного органа 1 с седлом 3 и выпуск воздуха из водяной камеры 18 конденсатора. Такой сброс воздуха происходит за короткий период времени, что позволяет устранить гидроудары и значительно снизить динамические нагрузки в системе циркуляции охлаждающей воды. После выпуска воздуха запорный орган 1 опускается на седло 3, а функционирование эжектора 22 продолжается до достижения необходимой степени разрежения в сливной водяной камере конденсатора.

Перед нормальной остановкой насоса 14 открывают задвижку 5 патрубка 4 и осуществляют впуск воздуха в водяную камеру 18 для срыва вакуума и разрыва сплошности потока охлаждающей воды, что предотвращает обратный заброс сливаемой воды в систему, сопровождающийся значительными динамическими нагрузками. Динамика открытия задвижки 5 контролируется указателем положения и регулируется по показаниям указателя уровня и прибора разрежения в сливной камере.

В случае аварийной остановки при потере питания насоса 14 по соответствующему сигналу автоматически включается приводное устройство 6 задвижки 5. При подключении насоса 14 к дублирующей системе электропитания и его повторном включении задвижка 5 закрыта, а тарельчатый запорный орган 1 готов для сброса давления в системе циркуляции охлаждающей воды и предотвращения динамических нагрузок.

На фиг. 4 показан воздушный предохранительный клапан в другом исполнении. В этом клапане патрубок для впуска воздуха выполнен расщепленным с двумя раздельными впускными частями 23, проходящими через два отверстия в тарельчатом запорном органе 1, и с общей всасывающей частью 24, оснащенной задвижкой 5. При этом впускные части 23 выполняют также функцию направляющего элемента для тарельчатого запорного органа 1. Такое исполнение позволяет обеспечить более равномерный, распределенный впуск воздуха в водяную камеру 18, а кроме того, без использования каких-либо специальных средств предотвратить развороты тарельчатого запорного органа 1. Для амортизации его движения на открытие в рассматриваемом примере использованы цилиндрические винтовые пружины 25.

Следует отметить, что кроме указанных амортизирующих средств для запорного органа 1 могут быть использованы и другие известные, в частности, пневматические и гидравлические демпферы. Следует понимать также, что вместо задвижки 5 может быть использовано другое аналогичное известное запорное устройство, в том числе и с тарельчатым запорным органом, связанным с приводным механизмом. Возможны и другие очевидные видоизменения по сравнению с описанным, не выходящие за пределы объема формулы изобретения.

Источники информации, цитируемые в описании:
1. Авт. св. СССР N 1239438, F 16 K 17/08, 1986 г.

2. Авт. св. СССР N 1571305, F 04 D 15/00, 1990 г.

Воздушный предохранительный клапан водяной камеры конденсатора входит в состав конденсатора паровой турбины и предназначен для выполнения двойной функции, быстрого травления воздуха при пуске насоса подачи охлаждающей воды в конденсатор, впуска воздуха при отключении насоса. Клапан содержит тарельчатый запорный орган, направляющий элемент для него и седло, образующее с запорным органом пару для травления воздуха при возникновении избыточного давления в водяной камере конденсатора. Кроме того, клапан содержит патрубок с управляемой задвижкой для впуска воздуха, проходящий через отверстие в тарельчатом запорном органе, и который выполнен в виде направляющего элемента. Изобретение позволяет осуществлять выпуск и впуск воздуха из водяной камеры конденсатора по раздельным каналам с оптимальными расходными характеристиками. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Воздушный предохранительный клапан водяной камеры конденсатора, содержащий тарельчатый запорный орган, направляющий элемент, седло и приводное устройство для принудительного открытия клапана при впуске воздуха в водяную камеру конденсатора, отличающийся тем, что тарельчатый запорный орган выполнен с по меньшей мере одним отверстием, через которое проходит патрубок для впуска воздуха, снабженный задвижкой, связанной с приводным устройством, и выполненный в виде направляющего элемента. 2. Воздушный предохранительный клапан по п.1, отличающийся тем, что седло выполнено с посадочной поверхностью и закрепленным на ребрах кольцом, охватывающим отверстие, через которое пропущен патрубок для впуска воздуха, и обеспечивающим опору для патрубка. 3. Воздушный предохранительный клапан по п.2, отличающийся тем, что патрубок для впуска воздуха выполнен с выступающим за посадочную поверхность концом, который заглушен, но содержит щели, ширина которых меньше диаметра проходного сечения трубок для прохода охлаждающей воды через конденсатор. 4. Воздушный предохранительный клапан по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что всасывающий конец патрубка для впуска воздуха выполнен заглушенным и перфорированным. 5. Воздушный предохранительный клапан по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что патрубок для впуска воздуха выполнен расщепленным с общей всасывающей частью и раздельными впускными частями, проходящими через отверстия в тарельчатом запорном органе и образующими направляющий элемент для него.