УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ Российский патент 1999 года по МПК F01D17/14 

Изобретение относится к парорегулирующему клапану для паровых турбин, содержащему расположенную в корпусе клапанную вставку, проходящий в сальниковой набивке шпиндель клапана, скользящий в клапанной вставке конус клапана и расположенный в корпусе клапана диффузор клапана, а также гидропривод.

Известны выравненные по давлению парорегулирующие клапаны для паровых турбин, выполняемые в виде одно- или двухседельных клапанов и приводимых в действие посредством работающего на масле гидропривода.

Двухседельный клапан выравнен по давлению благодаря размещению двух тарелок или конусов спинка к спинке, так что вследствие минимальной разности давлений на клапан в его закрытом состоянии не действуют заметные открывающие усилия от давления пара.

Поскольку, тем самым, гидроприводы могут иметь меньшие размеры, усилие для вытеснения масла в процессе закрывания также меньше, а поскольку из-за меньших усилий смещения может быть также меньше сечение шпинделя клапана, могут быть также меньше подъемная сила шпинделя в открытом состоянии клапана и натяжение запирающей пружины. Это значит, что необходимые усилия для приведения в действие двухседельного клапана относительно малы.

Двухседельный клапан по техническим причинам не бывает, однако, почти никогда герметичным. Причины этого заключаются, во-первых, в конструктивной сверхопределенности при назначении расстояния между обоими седлами клапана, а, во-вторых, в не точно одинаковом тепловом расширении корпуса и шпинделя клапана с двумя являющимися неотъемлемыми частями тарелками клапана. У известного односедельного клапана поршневой конструкции задняя сторона клапана, как и в настоящем изобретении, нагружается таким же давлением, что и за клапаном, если смотреть в направлении потока.

Из-за необходимого соединения шпинделя клапана с задней стороной конуса клапана поверхность сечения шпинделя клапана отпадает, однако, для полного выравнивания давления. Как и у двухседельного клапана, сечение шпинделя клапана может быть меньше, чем у клапана без выравнивания давления. Из-за меньшей, тем самым, подъемной силы шпинделя может быть установлена запирающая пружина также с меньшим натяжением. Это значит, что у двухседельного клапана малы усилия, необходимые для его приведения в действие.

Выполненный в виде поршня конус клапана необходимым образом герметизирован от выполненной в виде втулки клапанной вставки. Утечки пара через это уплотнительное кольцо (кольца) попадают, однако, по выполненным в конусе клапана расточкам для выравнивания давления к лопаточной решетке турбины. При высоких давлениях пара это может привести к нежелательному пуску турбины.

Для обеспечения противопожарной охраны работающие на масле гидроприводы названных парорегулирующих клапанов сегодня всегда располагаются вне зоны горячих частей турбины. Это значит, что клапаны и приводы должны быть расположены под турбиной или что при расположении клапанов над турбиной гидроприводы должны выполнять свои функции через рычаги и направляющие.

Задачей изобретения является разработка парорегулирующего клапана, который требует минимальных усилий перемещения, герметичен в закрытом состоянии и, включая свой привод, может быть расположен над турбиной без возникновения опасности возгорания масла, как в работающих на масле гидроприводах.

Далее клапан, включая его привод, должен иметь возможность расположения в любом положении монтажа, т.е. также в висячем положении под турбиной.

Эта задача решается в соответствии с отличительными признаками п. 1 формулы изобретения. Зависимые пункты представляют собой предпочтительное выполнение изобретения.

Согласно изобретению, клапан состоит из конуса, снабженного двумя или более осевыми расточками, так что под конусом и над ним давления одинаковые. Конус клапана перемещается в клапанной вставке и герметизирован от нее посредством верхних и нижних поршневых колец.

Верхний и нижний диаметры конуса клапана имеют такие размеры, что верхняя нагруженная паром поверхность конуса с учетом сечения шпинделя соответствует поверхности нижней стороны конуса. Конус клапана находится, тем самым, в равновесии в отношении действующих на него сверху и снизу сжимающих усилий. Благодаря этому равновесию усилия перемещения клапана малы, так что диаметр шпинделя может быть небольшим. Шпиндель герметизирован от клапанной вставки посредством сальниковой набивки.

Преодолеваемые усилия в процессе перемещения регулирующего клапана возникают только от трения поршневых колец, трения в сальниковой набивке, меньшего из-за меньшего диаметра шпинделя, и действующей в направлении закрывания пружины, которая может быть расположена в гидроприводе или под ним, и наконец подъемной силы, являющейся следствием давления в кольцеобразной всасывающей камере, оказываемого на различные, образующие камеру кольцеобразные поверхности конуса клапана в сочетании с клапанной вставкой.

Во избежание утечек пара при закрытом регулирующем клапане (конус клапана прилегает к диффузору клапана) через поршневые кольца и осевые расточки конус клапана снабжен выточкой, образующей с верхней и нижней клапанными вставками камеру. Из этой камеры через один или несколько выполненных в клапанной вставке каналов пар утечек всасывается в направлении атмосферного или более низкого уровня давления.

Для обеспечения установки конуса клапана и клапанную вставку, последняя выполнена из двух частей. Обе части клапанной вставки телескопически вставлены друг в друга.

Клапан приводится в действие посредством гидропривода. Соответствующим признаком настоящего изобретения является использование осветленной воды в качестве гидравлической жидкости для привода парорегулирующего клапана. Это выполнение привода простым образом удовлетворяет требованиям защиты окружающей среды и противопожарной охраны.

Для установок, подверженных воздействию минусовых температур, к осветленной воде добавляют обычный антифриз.

Изобретение более подробно поясняется с помощью схематичного примера его выполнения. На чертеже изображают: фиг. 1 - разрез регулирующего клапана с гидроприводом; фиг. 2: увеличенный разрез регулирующего клапана.

На фиг. 1 изображен разрез регулирующего клапана с установленным сверху, работающим на воде гидроприводом 7, и фонарем 15. Шпиндель 5 конуса 1 клапана проходит через сальниковую набивку 12 в верхней части клапанной вставки 3a.

Клапанная вставка 3a и 3b и диффузор 6 клапана разъемно закреплены в корпусе 10 клапана. Нижняя часть клапанной вставки 3 входит в паровой объем 11. Клапанная вставка 3 выполнена из верхней 3a и нижней 3b частей, вставленных друг в друга или свинченных между собой.

Конус 1 клапана скользит в частях 3a, 3b клапанной вставки, будучи герметизирован с каждой стороны тремя поршневыми кольцами 4. Вставленные друг в друга части 3a, 3b клапанной вставки образуют в месте своего разъема посредством продольных канавок и выточки в верхней части 3a проточный канал 9, выполненный в качестве всасывающего канала для утечек пара и присоединенный к всасывающей линии 17.

В конусе 1 клапана выполнены сквозные осевые расточки 2. Над конусом 1 клапана образуется камера 16, в которую через расточки 2 подают пар.

За счет выточки в средней части 1b конуса 1 клапана между конусом 1 клапана и клапанной вставкой 3a, 3b образуется камера 8, к которой присоединен всасывающий канал 9.

На фиг. 2 изображен увеличенный разрез регулирующего клапана, однако без работающего на воде гидропривода. Клапанная вставка 3a, 3b в корпусе 10 клапана изображена заштрихованной.

Конус 1 клапана закреплен на шпинделе 5 клапана. Как верхняя 14, так и нижняя 13 поверхности конуса 1a, 1c клапана нагружены паром. Нижняя нагруженная паром поверхность 13 в закрытом состоянии клапана находится в одной плоскости с диффузором 6 клапана, вставленном в корпус 10 клапана. Остальные признаки на фиг. 2 идентичны фиг. 1.

Устройство предназначено для управления паровой турбиной. Устройство имеет клапан, содержащий расположенную в корпусе клапана клапанную вставку, проходящий в сальниковой набивке верхний шпиндель клапана, скользящий в нижней и верхней клапанных вставках конус клапана и расположенный в корпусе клапана диффузор клапана. Поршневые кольца установлены в верхней части конуса клапана, скользящей в верхней части клапанной вставки, а поршневые кольца - в нижней части конуса клапана, скользящей в нижней части клапанной вставки. Для установленного на фонаре гидропривода в качестве гидравлической жидкости используют осветленную воду. В конусе клапана выполнена по меньшей мере одна осевая расточка. Средняя часть конуса клапана образует с верхней и нижней частями клапанной вставки кольцеобразную камеру, к которой присоединен по меньшей мере один всасывающий канал. Такое выполнение устройства позволит обеспечить минимальные усилия перемещения парорегулирующего клапана, его герметичность в закрытом состоянии и его расположение, включая привод, над турбиной без возникновения опасности возгорания масла. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Парорегулирующий клапан для паровых турбин, содержащий расположенную в корпусе клапанную вставку, проходящий в сальниковой набивке шпиндель клапана, скользящий в клапанной вставке конус клапана и расположенный в корпусе клапана диффузор клапана, а также гидропривод, отличающийся тем, что в верхней части (1а) конуса (1) клапана, скользящей в верхней части (3а) клапанной вставки, установлены поршневые кольца (4а), в нижней части (1с) конуса (1) клапана, скользящей в нижней части (3b) клапанной вставки, установлены поршневые кольца (4b), верхняя нагруженная паром поверхность (14) конуса (1) клапана имеет такую же величину, что и нижняя нагруженная паром поверхность (13) конуса клапана, верхняя (14) и нижняя (13) нагруженные паром поверхности конуса (1) клапана связаны между собой по меньшей мере одной осевой расточкой (2), конус (1) клапана в средней части (1) имеет меньший диаметр и образует с клапанными вставками (3а, 3b) кольцеобразную камеру (8), к которой присоединен по меньшей мере один всасывающий канал (9) со всасывающим присоединением (17), при этом для приведения в действие парорегулирующего клапана (1) предусмотрен работающий на осветленной воде гидропривод (7). 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что к осветленной воде гидропривода (7) примешивают антифриз. 3. Клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что конус (1) клапана, клапанную вставку (3) и корпус (10) клапана, включая работающий на осветленной воде гидропривод (7), располагают в любом пространственном положении на паровой турбине или турбодвигателе.