СТОПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 2008 года по МПК F16K1/06 F01D17/14 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к системам парораспределения паровых турбин.

Известен стопорно-регулирующий клапан [1], содержащий корпус, крышки стопорного и регулирующего клапанов, диффузорное седло, колокольный регулирующий клапан с тянущим штоком, стопорный клапан с толкающим штоком, расположенный после регулирующего клапана и имеющий посадку на седло с той же стороны седла, что и регулирующий клапан.

Недостатки известной конструкции состоят в высоком гидравлическом сопротивлении, высоком шуме, размыву обтекаемых поверхностей, особенно при работе на влажно-паровых турбинах, в отсутствие центровки регулирующего клапана относительно продольной оси седла при его горизонтальном расположении, в возможности открытия стопорного клапана при открытом регулирующем клапане.

Наиболее близким к предлагаемому стопорно-регулирующему клапану является горизонтально расположенный клапан [2], содержащий корпус, крышки стопорного и регулирующего клапанов, профилированные стопорный и регулирующий клапаны с перфорированными цилиндрическими отверстиями обтекаемыми паром поверхностями, расположенными по обе стороны диффузорного седла, причем стопорный клапан расположен после регулирующего, штоки с запорными головками, стойки сервомоторов с сервомоторами, седло разгрузочного клапана.

Недостатками этого стопорно-регулирующего клапана являются:

1) отсутствие его центровки относительно продольной оси седла при горизонтальном расположении корпуса,

2) возможность открытия стопорного клапана при открытом регулирующем клапане, что может привести к неконтролируемому пуску турбины.

Цель изобретения состоит в устранении отмеченных недостатков прототипа.

Указанная цель достигается тем, что в стопорно-регулирующем клапане [1] в цилиндрическую направляющую крышки стопорного клапана вставляется специальная опорная втулка, выполненная с двумя центрирующими поверхностями длиной l=(0,2÷0,4)L, где L - общая длина втулки, расположенными по ее краям с углом охвата α не более 160°, причем радиус центрирующих поверхностей R₀ выполнен равным радиусу внешней цилиндрической поверхности регулирующего клапана, а радиус остальных внутренних поверхностей центрирующей втулки равен R₁=R₀+Δ, где Δ=0.3÷0.5 мм.

По пункту 2 в крышке стопорного клапана выполняется цилиндрический канал, соединенный с одной стороны с внутренним пространством стопорного клапана, а с другой стороны с управляющим золотником, перекрывающим доступ масла сервомотора к сервомотору стопорного клапана при давлении внутри клапана, превышающем заданную техническим заданием величину.

На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого стопорно-регулирующего клапана, на фиг.2 - чертеж опорной втулки с центрирующими поверхностями, на фиг.3 - схема подсоединения управляющего золотника.

Стопорно-регулирующий клапан, изображенный на фиг.1, содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, крышку стопорного клапана 4, крышку регулирующего клапана 5, седло 6, стопорный клапан 7, регулирующий клапан 8, опорную втулку 9 регулирующего клапана, запрессованную в направляющую 10, стойку сервомотора регулирующего клапана 11 с сервомотором, стойку сервомотора стопорного клапана 12 со своим сервомотором, цилиндрический канал 13 в крышке стопорного клапана, защитную сетку 14, штоки 15 и 16, седло разгрузочного клапана 17 и специальную цилиндрическую прижимную гайку 18.

Опорная втулка (фиг.2) содержит две центрирующие поверхности «а» и «b», расположенные по краям втулки и выполненные радиусом R₀, равным радиусу цилиндрической поверхности регулирующего клапана. Центрирующие поверхности «а» и «b» с нижней стороны втулки при горизонтальном ее расположении выполнены на секторе с углом α, не превышающим 160°. Оставшаяся внутренняя поверхность центрирующей втулки очерчена радиусом R₁=R₀+Δ, где Δ - радиальный зазор, равный 0.3÷0.5 мм.

Схема соединения крышки стопорного клапана с управляющим золотниковым блоком (фиг.3) содержит крышку стопорного клапана 4 с цилиндрическим каналом 19, магистраль 21 с фланцем 20, соединяющую канал 19 в крышке 4 с управляющим золотниковым блоком 26, пружину 23, золотник 25, линию подвода масла 29 к сервомотору стопорного клапана, сильфон 24, вентиль 22 на линии 21, вентиль 28 на линии 27 сброса пара из стопорного клапана, упорный цилиндр 31 и линию 30 отвода протечек масла через золотник 25.

Устройство работает следующим образом.

Пар через входной патрубок 2 (фиг.1) подводится в корпус 1 стопорно-регулирующего клапана. В начальный момент оба клапана 7 и 8 находятся в закрытом состоянии. Первым включается сервомотор стопорного клапана 7, обеспечивающий с помощью штока 16 полное открытие клапана 7. В представленной конструкции открытие стопорного клапана 7 возможно только при условии необходимой плотности регулирующего клапана 8. В этом случае давление во внутренней полости клапана 7 равно давлению в выходном патрубке 3 корпуса 1. Управляющее давление в сильфоне 24 (фиг.3) устанавливается с помощью вентиля 28. При низком давлении в сильфоне 24 золотник 25 пружиной 23 удерживается на упоре 31 в крайнем левом положении и не препятствует подводу масла по магистрали 29 к поршню сервомотора стопорного клапана. При отсутствии плотности регулирующего клапана давление в сильфоне 24 повышается и при некотором значении, определяемом жесткостью пружины 23, золотник 25 смещается в крайнее правое положение, перекрывая доступ масла к сервомотору. В результате открыть стопорный клапан оказывается невозможным.

В открытом состоянии стопорного клапана его цилиндрическая часть перекрывает канал 19 и управляющий золотниковый блок 26 (фиг.3) отключается от стопорного клапана. Давление в сильфоне, при котором перекрывается доступ масла к сервомотору стопорного клапана, регулируется вентилем 28.

Пуск турбины с помощью рассматриваемого стопорно-регулирующего клапана осуществляется следующим образом.

После открытия стопорного клапана 7 (фиг.1) турбина пускается регулирующим клапаном 8. При включении сервомотора этого клапана вначале головка штока 15 открывает доступ пара к турбине через седло 17 разгрузочного клапана. При этом давление пара внутри регулирующего клапана снижается и резко снижается усилие, необходимое для открытия основного клапана 8. Затем головка штока 15 упирается в гайку 18, и происходит открытие основного клапана 8, обеспечивающее выход турбины на холостой ход и последующее ее нагружение.

Основной особенностью предлагаемого регулирующего клапана по сравнению с прототипом является использование опорной втулки 9 (фиг.1) с центрирующими поверхностями.

Во всех известных конструкциях с горизонтальным расположением корпуса клапана регулирующий клапан 8 контактирует с направляющей или с симметричной опорной втулкой по образующей клапана 8. При этом неизбежно возникает эксцентриситет между осью клапана и продольной осью седла, величина которого определяется радиальным зазором между направляющей частью и цилиндрической частью клапана.

Расцентровка клапана затрудняет обеспечение его плотности в закрытом состоянии, нарушает осесимметричность течения в клапанном канале, и опора клапана по образующей ведет к износу опорной втулки и соответственно увеличивает эксцентриситет в процессе эксплуатации.

Все эти недостатки ликвидированы в результате использования втулки с центрирующими поверхностями «а» и «b» (фиг.2). С их помощью продольная ось клапана всегда совпадает с продольной осью седла, а контакт клапана 8 с опорной втулкой 9 происходит по большим центрирующим поверхностям «а» и «b» (фиг.2), что резко снижает контактное напряжение и практически исключает износ контактирующих поверхностей. Кроме того, при этом увеличивается устойчивость клапана к возможным поперечным динамическим силам.

Источники информации

1. Зарянкин А.Е., Симонов Б.П. Регулирующие и стопорно-регулирующие клапаны паровых турбин. Из-во МЭИ, 2005 г.

2. Zariankin А.Е., Sliwinski J., Michalek E. Dozwiadczenia z eksloatacji zaworow odcinajaco-regulacyjnych do turbin 18К360 // Problemy innowacja w remontach energetycznych. Jugowce. 27-29 XI 2002, p.275-281.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и предназначено для регулирования давления пара на выходе энергетических турбин. Стопорно-регулирующий клапан содержит корпус, крышки стопорного и регулирующего клапанов, стопорный и регулирующий клапаны с профилированными поверхностями, перфорированными цилиндрическими отверстиями и обтекаемыми паром. Имеются штоки с запорными головками, седло с двухсторонними посадочными диаметрами, защитная сетка, седло разгрузочного клапана и опорная втулка. Опорная втулка выполнена с двумя центрирующими относительно продольной оси поверхностями длиной, равной 0,2÷0,4 от общей длины втулки. Эти поверхности расположены внутри втулки по ее краям с углом охвата не более 160°. Радиус центрирующих поверхностей равен наружному радиусу внешней цилиндрической поверхности регулирующего клапана. Радиус остальных внутренних поверхностей опорной втулки равен сумме радиуса центрирующих поверхностей и радиального зазора. Радиальный зазор равен 0.3÷0.5 мм. Изобретение направлено на снижение контактного напряжения и на уменьшение износа контактирующих поверхностей элементов клапана. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Стопорно-регулирующий клапан, содержащий корпус, крышки стопорного и регулирующего клапанов, стопорный и регулирующий клапаны с перфорированными цилиндрическими отверстиями, обтекаемыми паром профилированными поверхностями, штоки с запорными головками, седло с двухсторонними посадочными диаметрами, защитную сетку, седло разгрузочного клапана, опорную втулку, отличающийся тем, что опорная втулка выполнена с двумя центрирующими поверхностями длиной l=(0,2÷0,4)L, где L - общая длина втулки, расположенными внутри втулки по ее краям с углом охвата α не более 160°, причем радиус центрирующих поверхностей R₀ равен наружному радиусу внешней цилиндрической поверхности регулирующего клапана, а радиус остальных внутренних поверхностей опорной втулки равен R₁=R₀+Δ, где Δ=0,3÷0,5 мм.2. Стопорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в крышке стопорного клапана выполнен цилиндрический канал, соединенный одной стороной с внутренним пространством стопорного клапана, а с другой стороны с управляющим золотником, перекрывающим доступ масла к сервомотору стопорного клапана при давлении внутри клапана, превышающем заданную техническим условием величину.