ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2007 года по МПК F01C1/16 

Изобретение относится к области теплоэнергетических установок на базе паровых винтовых машин, работающих на двухфазной рабочей среде, например, на влажном и сухом паре, на природном или попутном газе, содержащем жидкие фракции и др.

Известна энергетическая установка, содержащая паровую винтовую машину, выходной вал которой связан с нагрузочным устройством, и двухпозиционный переключатель пара, соединенный с системой автоматического регулирования и защиты при помощи исполнительного механизма и выполненный с входом и штатным выходом, сообщенным с входом пара в паровую винтовую машину (см. патент РФ №2144984, МПК F01C 1/16, 27.01.2000).

При возникновении какой-либо аварийной ситуации переключатель пара известной установки мгновенно перекрывает подачу пара в паровую винтовую машину, следствием чего является резкое повышение давления пара на выходе из парового котла. Это вызывает аварийное срабатывание предохранительных клапанов на котле, что нежелательно. Кроме того, пар выбрасывается в атмосферу, а потребители пара, выходящего из паровой винтовой машины, испытывают перебои в расходе и давлении пара, что считается нарушением в технологии потребления пара.

Задачей настоящего изобретения является повышение полноты защиты энергетической установки при возникновении аварийных ситуаций.

Поставленная задача решается тем, что в энергетической установке, содержащей паровую винтовую машину, выходной вал которой связан с нагрузочным устройством, и двухпозиционный переключатель пара, соединенный с системой автоматического регулирования и защиты при помощи исполнительного механизма и выполненный с входом и штатным выходом, сообщенным с входом пара в паровую винтовую машину, согласно изобретению переключатель пара дополнительно выполнен с аварийным выходом и снабжен сервоцилиндром с размещенным в нем с возможностью перемещения поршнем, установленным на штоке, на концах которого закреплены клапан штатного выхода и клапан аварийного выхода, причем диаметр поршня больше, чем диаметр клапана аварийного выхода, исполнительный механизм переключателя пара выполнен с перепускным патрубком, связанным с его сервоцилиндром, входным патрубком, связанным с его входом, и выходным патрубком, связанным с атмосферой.

Поставленная задача решается также тем, что вход пара в паровую винтовую машину между последней и переключателем пара может быть сообщен с атмосферой через нормально закрытый электроклапан, связанный с системой автоматического регулирования и защиты, а на выходе пара из паровой винтовой машины может быть установлен обратный клапан.

Поставленная задача решается также тем, что выход пара из паровой винтовой машины между последней и обратным клапаном может быть сообщен с атмосферой через нормально закрытый электроклапан, связанный с системой автоматического регулирования и защиты.

Поставленная задача решается также тем, что аварийный выход переключателя пара может быть через редукционное устройство связан с выходом пара из обратного клапана.

Поставленная задача решается также тем, что аварийный выход переключателя пара может быть связан с атмосферой.

На чертеже представлена предлагаемая энергетическая установка.

Описываемая энергетическая установка содержит паровую винтовую машину 1, выходной вал которой связан с нагрузочным устройством, например с электрогенератором 2. Электрогенератор 2 может быть синхронным или асинхронным. Вместо него может быть другое нагрузочное устройство, например насос. Установка содержит также двухпозиционный переключатель пара 3, соединенный с системой автоматического регулирования и защиты 4 при помощи исполнительного механизма 5. Переключатель пара 3 выполнен с входом 6, штатным выходом 7, сообщенным с входом пара в паровую винтовую машину 1, и аварийным выходом 8. На выходе пара из паровой винтовой машины 1 может быть установлен обратный клапан 9.

Переключатель пара 3 снабжен сервоцилиндром 10 с размещенным в нем с возможностью перемещения поршнем 11, установленным на штоке 12, на концах которого закреплены клапан 13 штатного выхода 7 и клапан 14 аварийного выхода 8, причем диаметр поршня 11 больше, чем диаметр клапана 14 аварийного выхода 8. Со стороны клапана 13 сервоцилиндр 10 имеет сальник 15, уплотняющий шток 12.

Исполнительный механизм 5 переключателя пара 3 может быть выполнен с перепускным патрубком 16, связанным с его сервоцилиндром 10, входным патрубком 17, связанным с его входом 6, и выходным патрубком 18, связанным с атмосферой.

Аварийный выход 8 переключателя пара 3 может быть связан с выходом пара из обратного клапана 9 через редукционное устройство 19 или с атмосферой.

Вход пара в паровую винтовую машину 1 между последней и переключателем пара 3 может быть сообщен с атмосферой через нормально закрытый электроклапан 20, связанный с системой автоматического регулирования и защиты 4. Выход пара из паровой винтовой машины 1 между последней и обратным клапаном 9 может быть сообщен с атмосферой через нормально закрытый электроклапан 21, также связанный с системой автоматического регулирования и защиты 4.

На входе острого пара в предлагаемую энергетическую установку расположена задвижка 22, а на выходе мятого пара - задвижка 23.

Работа предлагаемой установки осуществляется следующим образом.

При нормальной работе острый пар (пар высокого давления) через задвижку 22 поступает на вход 6 переключателя пара 3. Исполнительный механизм 5 переключателя пара 3 перекрывает выходной патрубок 18 и соединяет перепускной патрубок 16 с входным патрубком 17, поэтому пар поступает также в полость сервоцилиндра 10. Давление пара на противоположных сторонах поршня 11 одинаково. Давление пара внутри переключателя пара 3 прижимает клапан 14 к седлу аварийного выхода 8, и пар проходит через штатный выход 7 к входу в паровую винтовую машину 1. Внутри паровой винтовой машины 1 пар расширяется, совершает работу, и паровая винтовая машина 1 вращает электрогенератор 2. Далее мятый пар (пар низкого давления) через обратный клапан 9 и задвижку 23 поступает на технологические нужды, например на выварку сахара из свеклы.

При возникновении какой-либо аварийной ситуации системой автоматического регулирования и защиты 4 подается сигнал (электрическое напряжение) на исполнительный механизм 5. Последний перекрывает входной патрубок 17, соединяет перепускной патрубок 16 с выходным патрубком 18 и стравливает давление пара внутри сервоцилиндра 10. Ввиду того, что площадь поршня 11 больше площади клапана 14, давление пара снаружи сервоцилиндра 10 перемещает влево поршень 11 вместе со штоком 12. Клапан 13 закрывает проход пара в штатный выход 7, а клапан 14 открывает проход пара в аварийный выход 8. Таким образом, переключатель пара 3 практически мгновенно, например, в течение 0,1 секунды переходит из штатного положения в аварийное. При этом перекрывается поток пара на вход в паровую винтовую машину 1, и поток пара через аварийный выход 8 и редукционное устройство 19 поступает на выход из обратного клапана 9 и далее пар идет на технологические нужды. Редукционное устройство 19 снижает давление этого пара. Таким образом, при возникновении в энергоустановке аварийной ситуации не происходит перебоев давления и расхода пара, что благоприятно с позиций использования пара низкого давления в технологическом процессе.

Если не требуется непрерывной подачи пара на технологические нужды, тогда пар через аварийный выход 8 может стравливаться в атмосферу.

В любом случае не возникает повышения давления пара на выходе из котла.

При прекращении подачи потока пара на вход в паровую винтовую машину 1 пар из ее внутренней полости стравливается через уплотнения на ее валах в атмосферу, и обратный клапан 9 закрывается. Для более быстрого сброса давления пара внутри паровой винтовой машины 1 и для ускорения действия обратного клапана 9 могут быть использованы нормально закрытые электроклапаны 20 и/или 21, которые срабатывают по аварийному сигналу системы автоматического регулирования и защиты 4 одновременно с переключателем пара 3. Давление пара внутри паровой винтовой машины 1 быстро стравливается до атмосферного. При этом через обратный клапан 9 возникает обратный поток пара, приводящий к быстрому его закрытию. Таким образом, внутренняя паровая полость паровой винтовой машины 1 отсекается как от пара высокого давления, так и от пара низкого давления.

После аварийной остановки энергоустановки задвижки 22 и 23 закрывают, и давление внутри переключателя пара 3 с течением времени выравнивается по всему его объему и становится равным атмосферному. Под действием, например, силы тяготения или не показанной на чертеже возвратной пружины шток 12 занимает правое крайнее положение, и переключатель пара 3 готов к новому запуску.

Перед началом нового запуска исполнительный механизм 5 также возвращают в исходное положение.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает более полную защиту энергетической установки при возникновении какой-либо аварийной ситуации, а также исключает перебои давления и расхода пара и не приводит к аварийному срабатыванию предохранительных клапанов на котле.

Настоящее изобретение относится к энергоустановкам на базе паровой винтовой машины. Установка содержит паровую винтовую машину, выходной вал которой связан с нагрузочным устройством, и двухпозиционный переключатель пара, соединенный с системой автоматического регулирования и защиты при помощи исполнительного механизма и выполненный с входом и штатным выходом, сообщенным с входом пара в паровую винтовую машину. Переключатель пара дополнительно выполнен с аварийным выходом и снабжен сервоцилиндром с размещенным в нем с возможностью перемещения поршнем, установленным на штоке, на концах которого закреплены клапан штатного выхода и клапан аварийного выхода. Диаметр поршня больше, чем диаметр клапана аварийного выхода. Исполнительный механизм переключателя пара выполнен с перепускным патрубком, связанным с его сервоцилиндром, входным патрубком, связанным с его входом, и выходным патрубком, связанным с атмосферой. Повышается полнота защиты энергетической установки при возникновении аварийных ситуаций. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Энергетическая установка, содержащая паровую винтовую машину, выходной вал которой связан с нагрузочным устройством, и двухпозиционный переключатель пара, соединенный с системой автоматического регулирования и защиты при помощи исполнительного механизма и выполненный с входом и штатным выходом, сообщенным с входом пара в паровую винтовую машину, отличающаяся тем, что переключатель пара дополнительно выполнен с аварийным выходом и снабжен сервоцилиндром с размещенным в нем с возможностью перемещения поршнем, установленным на штоке, на концах которого закреплены клапан штатного выхода и клапан аварийного выхода, причем диаметр поршня больше, чем диаметр клапана аварийного выхода, исполнительный механизм переключателя пара выполнен с перепускным патрубком, связанным с его сервоцилиндром, входным патрубком, связанным с его входом, и выходным патрубком, связанным с атмосферой.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вход пара в паровую винтовую машину между последней и переключателем пара сообщен с атмосферой через нормально закрытый электроклапан, связанный с системой автоматического регулирования и защиты, а на выходе пара из паровой винтовой машины установлен обратный клапан.3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что выход пара из паровой винтовой машины между последней и обратным клапаном сообщен с атмосферой через нормально закрытый электроклапан, связанный с системой автоматического регулирования и защиты.4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что аварийный выход переключателя пара через редукционное устройство связан с выходом пара из обратного клапана.5. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что аварийный выход переключателя пара связан с атмосферой.