СЕРВОМОТОР ПРИВОДА РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2001 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к устройствам системы соплового парораспределения паровых турбин, а его объектом является сервомотор привода регулирующих клапанов на паровпуске в цилиндр турбины большой мощности с высокими параметрами пара.

Для таких турбин принято располагать блок регулирующих клапанов вокруг паровпуска, а для привода клапанов обычно используют один сервомотор с механической передаточной системой, включающей реечный механизм и кулачковый вал, обеспечивающий последовательное открытие клапанов через рычаги и подвижные рамки, установленные в колонках на корпусах клапанов и соединенные с их штоками. Для закрытия клапанов используют возвратные пружины, устанавливаемые в монтажных колонках с упором в подвижные рамки со стороны, противоположной штоку клапана (1). Наличие в таких приводах реечного механизма и кулачкового вала, работающих при больших нагрузках, приводит к понижению надежности таких приводов. Этому также не благоприятствует нахождение подвижных рамок и возвратных пружин в высокотемпературных зонах с вероятностью их пропаривания утечками пара из клапанов. Эти рамки и пружины с монтажными колонками приводят также к увеличению вертикального размера пространства, занимаемого блоком клапанов.

Известны системы соплового парораспределения, в частности для турбин K-300-240 ЛМЗ, в которых все регулирующие клапаны оснащены индивидуальными сервомоторами одностороннего действия с размещенными в их полости слива возвратными пружинами (2). Такие системы обладают высокой надежностью в работе, но вместе с тем и высокой металлоемкостью с увеличенными затратами на изготовление, а кроме того, требуют большего пространства для их размещения.

Известны приводы регулирующих клапанов, относящиеся к вариантам промежуточного типа по сравнению с описанными приводными устройствами, в которых использованы сервомоторы с двумя штоками, позволяющие управлять, по меньшей мере, двумя клапанами, одним из которых непосредственно, а другим через относительно простой и надежный рычажный механизм. Из используемых в таких приводах сервомоторов ближайшим аналогом настоящего изобретения является сервомотор привода регулирующих клапанов, содержащий поршень, два штока, один из которых скреплен с поршнем, проходящих через противоположные концы корпуса и противостоящих в полости слива друг другу взаимодействующими контактными поверхностями концевых элементов на расстоянии, определяемом заданной последовательностью срабатывания клапанов (3).

Такой сервомотор одностороннего действия, как и описанный выше для управления группой клапанов, требует использования в приводной системе возвратных пружин с подвижными рамками, установка которых в неблагоприятной зоне приводит к снижению надежности работы привода. Известен сервомотор, аналогичный описанному, с двумя штоками, в полость слива которого встроена возвратная пружина (4). Однако этот сервомотор с телескопически расположенными штоками и раздвоенным поршнем сложен в изготовлении, а возвратный ход обеспечен только для одного из штоков и связанного с ним клапана. В передаточном механизме от второго штока к управляемому им клапану узел возвратной пружины остается, как и остается необходимость в тепловом зазоре, требуемом для гарантированного закрытия этого клапана в любых тепловых состояниях. Настройка этого зазора в необходимом соотношении с расстоянием между контактными поверхностями штоков сервомотора требует особого внимания и повышает вероятность ошибки при установке величин указанного зазора и расстояния.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания сервомотора привода регулирующих клапанов паровой турбины, обеспечивающего непосредственное управление одним клапаном, а через рычажную передачу, по меньшей мере, еще одним другим клапаном, который позволял бы исключить необходимость введения возвратной пружины в передаточную систему между штоками сервомотора и клапана, позволял бы обеспечивать простоту настройки расстояния между контактными поверхностями штоков сервомотора, обеспечивая вместе с тем компенсацию тепловых расширений с гарантированным закрытием клапанов, и который был бы относительно простым в изготовлении.

Эта задача решается в сервомоторе привода регулирующих клапанов, содержащем поршень, два штока, один из которых скреплен с поршнем, проходящих через противоположные концы корпуса и противостоящих друг другу в полости слива на определенном расстоянии, и в котором в соответствии с сущностью настоящего изобретения в полости слива концентрично установлены две возвратные пружины ходов штоков, второй из которых на конце снабжен опорной тарелкой, и в эту тарелку оперта внутренняя из пружин, а наружная - в поршень.

Благодаря такому решению в результате оснащения второго штока тарелкой и установки возвратных пружин для ходов обоих штоков в сервомоторе устраняются все указанные выше недостатки известных приводных устройств.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, иллюстрируемого прилагаемым чертежом, на котором изображена часть блока регулирующих клапанов с приводом, включающим сервомотор согласно изобретению.

Блок регулирующих клапанов паровпуска цилиндра паровой турбины содержит несколько размещенных в индивидуальных корпусах регулирующих клапанов, из которых каждая пара 1 и 2 управляется одним приводом. Этот привод содержит сервомотор 3 и рычажный передаточный механизм, включающий стяжку 4, рычаги 5 и 6 и соединительное звено 7.

Сервомотор 3 с помощью опорной колонки 8 установлен на корпусе клапана 1. В корпусе 9 сервомотора 3 расположен поршень 10, разделяющий корпус 9 на полости напора 11 и слива 12, и два штока 13 и 14, проходящих через противоположные концы корпуса 9 сервомотора. Шток 13 скреплен с поршнем 10, а на втором штоке 14 закреплена опорная тарелка 15. Кроме того, в корпусе 9 сервомотора в его полости слива 12 концентрично расположены две возвратные пружины 16 и 17 хода штоков, внешняя 17 из которых упирается в поршень 10 на штоке 13, а внутренняя 16 - в тарелку 15 на втором штоке 14.

Сервомотор 3 выполнен с последовательным ходом штоков 13 и 14. При этом ход штока 14 происходит после упора в него штока 13. Взаимодействие штоков осуществляется по контактным поверхностям на поршне 10 и опорной тарелке 15, расстояние "L" между которыми определяется необходимой задержкой в заданной последовательности открытия клапанов 1 и 2. Из этих клапанов шток 18 клапана 1 непосредственно с помощью шарнирного сочленения 19 соединен со штоком 13 сервомотора 3, а шток 20 клапана 2 с помощью шарнирного сочленения 19 связан с осью 21 рычага 6, а через него соединительное звено 7, рычаг 5 и его ось 22 - со штоком 14. Стяжка 4 в этом передаточном механизме выполнена в виде талрепа, позволяющего осуществлять точную настройку расстояния "L" между контактными поверхностями штоков 13 и 14.

Работа описанного привода происходит следующим образом.

При открытии клапанов в полость управления 11 сервомотора 3 подают напорное давление и подъемом штока 13 открывают клапан 1 до его эффективного значения. Дальнейший ход штока 13 определяется установленным значением расстояния "L", рассчитанного по нужной задержке открытия клапана 2, соответствующей заданной последовательности открытия клапанов 1 и 2. После выборки расстояния "L" шток 13 своей контактной поверхностью через контактную поверхность штока 14 осуществляет его перемещение и через рычажный передаточный механизм открывает клапан 2. При перемещении штоков 13 и 14 осуществляется сжатие возвратных пружин 16 и 17.

При отключении напорного давления под действием возвратных пружин 16 и 17 осуществляется перемещением штоков 13 и 14 в обратном направлении и тем самым закрытие клапанов 1 и 2.

Как следует из изложенного и видно из чертежа, в приводе регулирующих клапанов с использованием настоящего изобретения возвратные пружины размещены в сервомоторе 3, а не в отдельных специальных монтажных узлах с подвижной рамкой, как это осуществлялось в других известных приводах регулирующих клапанов. Это позволяет повысить надежность работы привода, а кроме того, уменьшает вертикальный размер пространства, занимаемого блоком клапанов. При этом для компенсации тепловых расширений с целью предотвращения тепловых напряжений не требуется создания специального теплового зазора, т.к. он обеспечивается конструкционным выполнением сервомотора 3 - за счет расстояния "L" между контактными поверхностями штоков 13 и 14.

Источники информации
1. А.Д. Трухний, С.М. Лосев. Стационарные паровые турбины. М., 1981 г., с. 149-150, рис. 5.25.

2. Там же, с.220, рис. 7.23.

3. Патент РФ N 2080455, F 01 D 17/10, 1997 г.

4. Патент РФ N 2135781, F 01 D 17/10, 1999 г.

Сервомотор предназначен для привода регулирующих клапанов паровой турбины. Сервомотор содержит поршень и два штока, проходящих через противоположные концы корпуса, один из которых предназначен для непосредственного управления одним клапаном, а второй - для управления, по меньшей мере, еще одним другим клапаном через рычажный механизм. Штоки сервомотора противостоят друг другу в полости слива взаимодействующими контактными поверхностями своих концевых элементов на расстоянии, определяемом заданной поверхностью срабатывания клапанов. При этом один из штоков скреплен с поршнем, а второй снабжен опорной тарелкой, и в них оперты возвратные пружины, концентрично установленные в полости слива. Такой сервомотор обеспечивает управление несколькими регулирующими клапанами через простые связи и позволяет исключить необходимость установки узлов возвратных пружин на самих клапанах, что повышает надежность работы привода регулирующих клапанов. 1 ил.

Сервомотор привода регулирующих клапанов паровой турбины, содержащий поршень, два штока, один из которых скреплен с поршнем, проходящих через противоположные концы корпуса и противостоящих в полости слива друг другу взаимодействующими контактными поверхностями концевых элементов на расстоянии, определяемом заданной последовательностью срабатывания клапанов, отличающийся тем, что в полости слива концентрично установлены две возвратные пружины ходов штоков, второй из которых на конце снабжен опорной тарелкой, и в эту тарелку оперта внутренняя из пружин, а наружная - в поршень.