РЕГУЛИРУЮЩИЙ ДВУХСЕДЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ПАРА Российский патент 2000 года по МПК F16K1/44 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах регулирования паровых турбин.

Известен односедельный регулирующий клапан, управляемый сервомотором [1] .

Недостатком его при установке на трубопровод большого диаметра является то, что односедельный клапан имеет большие габариты и на его затвор действует большое статическое усилие среды, прижимающее затвор к седлу клапана, что требует установки соответствующего сервомотора с большим запасом по перестановочному усилию, чтобы при работе на малых открытиях клапана затвор не втягивался в седло клапана.

При больших перепадах давления среды этот клапан должен иметь специальный разгрузочный клапан, который полностью или частично разгружает затвор от одностороннего действия усилия среды, однако это не исключает вероятности возникновения пульсации давления среды в камерах под и над затвором.

Чтобы исключить влияние этих пульсаций на клапан можно сделать специальные разгрузочные отверстия в клапане, всегда соединяющие между собой эти камеры, но это на клапанах больших диаметров приведет к заметной потере плотности клапана, т.к. необходимо выполнять большие радиальные зазоры в таких клапанах, что нежелательно с точки зрения защиты турбины от обратного потока пара при сбросах нагрузки или при срабатывании защит.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухседельный клапан с тарельчатым затвором, управляемый сервомотором и служащий для защиты турбины от обратного потока пара при сбросе нагрузки генератора или при срабатывании защиты турбины [1].

При работе турбины эти клапаны находятся в положении полного открытия. И несмотря на то, что условия движения потока пара в камерах над верхней и под нижней тарелками клапана отличаются одно от другого, это отличие при полном открытии клапана мало отражается на динамических и статических характеристиках клапана, шток которого находится на упоре, запирая протечки пара по штоку.

Если применить эти клапаны в качестве регулирующих клапанов для поддержания давления пара, например, при организации на паровой турбине регулируемого отбора пара, то в зоне малых открытий клапана возникает срыв потока пара с тарелок клапана с образованием вихревых зон, причем на клапанах большого диаметра D_y = 600 мм и более) из-за неодинаковости условий обтекания тарелок клапана потоком пара в камерах над верхней и под нижней тарелками клапана давление пара, а особенно амплитуды и фазы пульсаций давления могут быть существенно различными, а шток клапана не находится на упоре. Кроме того, из-за отрывных явлений потока может возникать пульсация давления пара и соответственно штока клапана.

Это может привести к возникновению нерасчетных усилий, действующих на тарелки клапана, и т.к. на клапанах диаметром D_y = 600-1500 мм и более разница диаметров верхней и нижней тарелок клапана незначительна, то при определенных условиях эти нерасчетные усилия могут быть превалирующими и поэтому могут возникать самопроизвольные качания клапана, вплоть до его полного закрытия с последующим открытием, что снижает надежность работы клапана и затрудняет процесс регулирования для поддержания давления пара.

Технический эффект изобретения - исключение или уменьшение влияния пульсаций давления среды в двухседельных клапанах при малых открытиях клапана.

В результате повышается надежность работы клапана за счет исключения пульсаций штока клапана, обеспечивается хорошая управляемость во всем диапазоне перемещения клапана, что позволяет использовать двухседельный клапан большого диаметра в качестве регулирующего органа.

Технический эффект изобретения обеспечен в двухседельном регулирующем клапане для регулирования расхода пара, содержащем тарельчатый затвор, управляемый сервомотором, в котором согласно изобретению затвор имеет между верхней и нижней тарелками клапана одну уравнительную трубу, составляющую единое целое с тарелками клапана, расположенную концентрично оси клапана, или по крайней мере две трубы, расположенные симметрично оси клапана, причем труба (трубы) соединяет (соединяют) между собой камеры над верхней и под нижней тарелками клапана.

Уравнительная труба, выполненная таким образом, позволяет максимальным образом выравнивать давление пара в камерах над верхней и под нижней тарелками клапана, что исключает или существенно уменьшает влияние пульсации давления пара и соответственно штока клапана.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан общий вид клапана.

Двухседельный регулирующий клапан содержит размещенный в корпусе 1 затвор, содержащий верхнюю 2, нижнюю 3 тарелки и уравнительную трубу 4. Затвор управляется сервомотором 5 с помощью штока 6.

Уравнительная труба 4 расположена концентрично оси клапана, охватывает шток 6, жестко соединена с тарелками 2 и 3 разъемно со штоком 6. Камера 7 над тарелкой 2 сообщена через уравнительную трубу 4 с камерой 8 под тарелкой 3.

Такое конструктивное выполнение уравнительной трубы не оказывает существенного влияния на сопротивление клапана.

Затвор может быть выполнен с двумя уравнительными трубами, размещенными симметрично оси клапана между тарелками 2, 3, жестко соединенными с последними, сообщающими камеру 7 с камерой 8 (на чертеже не показано).

Во всем диапазоне открытия клапана камеры 7 и 8 с помощью уравнительной трубы всегда соединяются между собой, таким образом выравнивается возникающая на определенных режимах открытия клапана разница давлений между камерами и уменьшается пульсация клапана, что упрощает процесс регулирования давления пара.

Таким образом, наличие уравнительной трубы позволяет обеспечить хорошую управляемость клапаном во всем диапазоне его открытия, что дает возможность применить его в качестве регулирующего клапана для поддержания давления пара для паровых турбин при организации в них регулируемого отбора пара.

Источники информации
1. А.С. Клюева. Наладка автоматических систем и устройств управления технологическими процессами (справочное пособие). -М.: Энергия, 1977, с. 239, рис. 4-8; с. 243, рис. 4-11.

Изобретение может быть использовано в системах регулирования паровых турбин в качестве регулирующего органа для поддержания давления пара. Регулирующий двухседельный клапан содержит размещенный в его корпусе затвор, содержащий верхнюю и нижнюю тарелки. Затвор управляется сервомотором с помощью штока. Для выравнивания давления в камерах над верхней и под нижней тарелками клапана затвор снабжен средством для выравнивания давления в виде одной уравнительной трубы, расположенной между тарелками концентрично оси клапана, жестко соединенной с тарелками и разъемно - со штоком и сообщающей камеру над тарелкой и камеру под тарелкой. Затвор может быть выполнен с двумя уравнительными трубами, размещенными симметрично оси клапана между тарелками, жестко соединенными с последними и сообщающими камеры. Во всем диапазоне открытия клапана камеры с помощью уравнительной трубы всегда соединяются между собой, таким образом выравнивается возникающая на определенных режимах открытия клапана разница давлений между камерами и уменьшается пульсация клапана, что упрощает процесс регулирования давления пара. Изобретение позволяет обеспечить хорошую управляемость клапаном во всем диапазоне его открытия, что дает возможность применить его в качестве регулирующего клапана для поддержания давления пара для паровых турбин. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Регулирующий двухседельный клапан для регулирования расхода пара, содержащий размещенный в корпусе тарельчатый затвор камер клапана, привод, отличающийся тем, что между тарелками двухседельного клапана установлено средство для выравнивания давления между камерами, причем последнее жестко соединено с тарелками двухседельного клапана. 2. Двухседельный клапан по п.1, отличающийся тем, что средство для выравнивания давления выполнено в виде трубы, расположенной концентрично оси клапана. 3. Двухседельный клапан по п.1, отличающийся тем, что средство для выравнивания давления выполнено в виде по меньшей мере двух труб, расположенных симметрично относительно оси клапана.