Предохранительное сбросное устройство паровой турбины Советский патент 1986 года по МПК F01D21/14 

тральным шарниром 38 двустерл иевого ломающегося рычага 39. Стержб;нь 40 этого рычага шарнирно соединен с чашкой 16, а стержень 42 - с опорой 44, выполненной в виде подпружиненной тарели 45 и расположенной в камере 13 охлаждающей воды. К камере 30 параллельно подключены регулиру1268751

емый дроссель 31 и импульсный К 32. Электромагнит 48 этого К подключен к датчику давления пара в- заш щаемом объеме и имеет время отпускания, обеспечивающее прохождение прямого гидравлического удара в трубопроводе,подключенном к импульсному К 32 и камере 30. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для защиты паровых турбин от повышения давления в камерах отбора пара выше предельно допустимой величины .

Целью изобретения является повышение надежности.

На чертеже представлена схема предохранительного сбросного устройства паровой турбины.

Турбина 1 с частью 2.высокого давления и частью 3 низкого давлени (ЧВД и ЧНД) снабжена установленным на входе пара в турбину парозапорным клапаном 4. ЧНД 3 соединена с конденсатором 5 турбины 1, имеюш;им приемные патрубки 6 и конденсатоотводящее устройство 7. Последнее соединено с конденсатными насосами 8 (показан один насос), подключенными к коллектору 9, который через клапан 10 рециркуляции конденсата сообщен с конденсатоотводящим устройством 7 и трубопроводом 11 подвода конденсата с основной и дополнительной камерами 12 и 13 охлаждающей воды соответственно, расположенными в предохранительном клапане 14. В корпусе 15 предохранительного клапана 14 размещена чашка 16, взаимодействующая с седлом 17, распо-, ложенным между пароподводящей 18 и пароотводящей 19 камерами. Пароподводящая 18 трубопроводом 20 соединена с трубопроводом 21 отвода пара из турбины 1 и с камерой 22 нагрузочного устройства 23, размещенного в камере 12 охлаждающей воды. Нагрузочное устройство 23 состоит из расположенного в гильзе 24

дифференциального поршня 25 с уплотнитедьными кольцами 26, расположен,ного перпендикулярно оси 27 предохранительного клапана 14. Внутри дифференциального поршня 25 выполнен канал 28, в котором установлена дроссельная шайба 29, подводящая охлазвдающую воду к камере 30, образованной уступом поршня 25 и гильзой

С пароотводящей камерой 19 дре5 нажным трубопроводом 33 с дроссельной шайбой 34 соединена камера 35, выполненная в поршне 25 между уплотнитеЛьными кольцами 26. Поршень 25 шарниром 36 соединен с тягой 37,свя0 занной с центральным шарниром 38 двухстержневого ломающегося рычага 39, состоящего из стержня 40, шарнира 41 и стержня 42. Стержень 40 соединен шарниром 41 с чашкой 16, 5 а стержень 42 - шарниром 43 с опорой 44, которая состоит из тарели 45, пружины 46 и уплотнительной поверхности 47 корпуса 15 предохранительного клапана 14. Тарель 45 располоQ жена в камере 13 о шаждагащей воды и прижата усилием пружины 46 к уплотнительной поверхности 47, отделяющей камеру 13 охлаждающей воды от пароотводящей камеры 19, Подключенньш к пйроотводящей камере 19 импульсный клапан 32 связан с электромагнитом 48, подключенным линией 49 к датчику 50 давления пара в турбине (отборе турбины) 1 ., Длина (в м) трубопровода 11 подвода конденсата больше в 717,5 раза времени (в с) опускания электромагнита 48. Шток 51 чашки 16 расположен во втулке 52, Предохранительное сбросное устройство паровой турбины работает следуюпщм образом. При .повышении давления пара в трубопроводах 20 и 21 и, соответствующем уставке срабатывания предохранительного сбросного устройства датчик 50 давления пара подает сигнал на срабатывание электромагнита 48. При этом открывается импульсный клапан 32 и соединяет камеру 30 в гильзе 24 с пароотводящей камерой 19, что приводит к снижению давлени воды в камере 30 и одновременно к подаче охлаждающей воды в пароотводящую камеру 19. Под действием разности между увеличенным давлением пара в камере 22 и уменьшенным давлением воды в камере 30 дифференциальный поршень 25 перемещается в сторону оси 27 предохранительного клапана 14 (по чертежу - влево) и смещает влево центральный шарнир 38 двухстержнево го ломающегося рычага 39. Передавае мое через центральный шарнир 38 и стержень 40 усилие вызывает перемещение вверх шарнира 41 и связанной ним чашки 16. Этому перемещению помогает также возросшее в связи с увеличением давления в пароотводящей камере 19 усилие Р направленное в сторону открытия чашки 16. В связи с малым начальным углом с, меж ду осями стержней 40 и 42 и осью 27 предохранительного клапана 14 усилие Р , действующее на отрыв чашки 16 от седла 17, значительно превьш1а ет усилие R передаваемое через тягу 37 от нагрузочного устройства 23. Усилия С , PI и R связаны соотношениемБлагодаря этому повышается надеж ность срабатывания предохранительного клапана 14 при относительно небольшом усилии, действующем со сто роны нагрузочного устройства 23.При перемещении дифференциального поршня 25 на величину а открывается дополнительный подвод охлаждающей воды в пароотводящую камеру 19 и улуч шается охлаждение пара, поступающего через пароотводящую камеру 19 в конденсатор 5 турбины 1, исключаю щее возможность перегрева и наруше87514ние плотности конденсатора 5. При подаче воды из камеры 12 охлаждающей воды в пароотводящую камеру 19, давление воды в камере 12 дополнительно снижается (обусловлено увеличением гидравлических потерь в камере 12 и канале 28 при увеличении расхода воды), что дополнительно снижает нагружающее усилие воды, действующее на дифференциальный поршень 25. Благодаря этому создается дополнительное перестановочное усилие на дифференциальном поршне 25, компенсирующее силы трения,появляющггеся при перемещении чашки 16, от реакций N во втулке 52 чашки 16 предохранительного клапана 14 (появление реакций N при действии усилия R от поршня 25 обусловлено горизонтальной составляющей усилия, направленного вдоль отклоненного от вертикали стержня 40). На величину .указанного дополнительного перестановочного усилия можно влиять при конструировании предохранительного клапана надлежащим выбором сопротивления водоподводящих каналов и трубопроводов. Увеличением этого дополнительного усилия можно компенсировать некоторое уменьшение перестановочных усилий на чашке 16 и поршне 25, обусловленное увеличением давления в пароотводящей, камере 19, препятствующего открытию чашки 16 и движению поршня 25. Тем самым обеспечивается дополнительное увеличение открытия чашки 16 и, следовательно, повьшгение пропускной способности предохранительного клапана 14. При снижении давления пара в трубопроводе 21 (после устранения причин, вызвавших его чрезмерное.повышение) до величины меньшей, чем уставка срабатывания импульсного клапана 32, датчик 50 давления подает сигнал на отключение электромагнита 8.Под действием механических усилий мпульсный клапан 32 закрывается.При том давление воды в камере 30 повыается и под действием разности усиий, определяемых увеличением воды уменьшенным давлением пара в каере 22, поршень 25 перемещается право, перемещая через тягу 37,шарИР 38 и стержень 40 чашки 16 в наравлении закрытия. При посадке чаши 16 на седло 17 угол « между кажым из стержней 40 и 42 и вертикалью

становится наименьшим. Соответственно усилие, прижимающее чашку 16 к седлу- 17, становится наибольшим,что способствует повьшению плотности клапана 14.

Для дополнительного увеличения плотности клапана 14 предусмотрено создание дополнительной силы прижатия чашки 16 к седлу 17 за счет ди- н.амического повышения давления в камере 30. Это динамическое повышение давления осуществляется гидравлическим ударом, возникаюш м в камере 30. Наибольшая интенсивность гидроудара соответствует одновременному закрытию импульсного клапана 32 и остановке поршня 25. Для экспериментальной регулировки интенсивности гидроудара можно воспользоваться регулируемым дросселем 31 и дроссельными шайбами 29 и 34.

В предохранительном сбросном устройстве селективное срабатывание обеспечивается следуюш 1м образом.

При отказе импульсного клапана 32 или линии 49 (каналов) управления электромагнитом 48J давление пара продолжает повышаться. При достижении второго предела (первый предел соответствовал давлению настройки датчика 50 давления и, соответственно, подаче сигнала на срабатывание электромагнита 48), давление пара в пароподводящей камере 18 и камере 22 увеличивается на величину, достаточную для преодоления усилиями, действующими на поршень 25 со стороны чашки 16 и со стороны давления пара 22 на его торцовую площадь, противодействующих усилий от давления воды в камере 30, действуюпр1х на площадь противолежащей кольцевой площадки поршня 25.Поршень 25 перемещается влево, обеспечивая, аналогично описанному, открытие чашки 16 подачу охлаждающей воды из камеры 30 в пароотводящую камеру 19 и дополнительное открытие чашки 16„

Посадка чашки 16 на седло 17 пос ле устранения причин, вызвавших повышение давления пара, осуществляется, как и в описанном случае,, с увеличенным статическим усилием прижатия чашки 16 к седлу 17,

Таким образом, даже в случа«г отказа в срабатывании импульсного клапана 32 турбина 1 не остается без защиты, хотя и происходит несколько больший заброс давления пара, че

в первом случае, когда импульсный клапан 32 срабатывает.

Учитывая, что прочность элементов турбины 1 (ЧНД 3, трубопровода

5 21 и других) обеспечивается с некот торым запасом5 можно в пределах этого запаса выбрать величину второго предела давления не превьш1ающей давления, соответствующего пределу

0 текучести наиболее слабого элемента установки.

Следовательно, даже в случае отказа в срабатывании импульсного клапана 32 вероятность разрушения тур5 бины 1 благодаря селективному срабатыванию уменьшается.

В случае отказа в срабатывании поршня 25 давление пара возрастает до третьего предела, когда усилие,

0 действующее от давления пара на чашку 16, преодолевает усилие от действия предварительно сжатой пружины 46 и давления воды в камере 13 охлаждающей воды. В этом случае про5 исходит срабатывание клапана 14,

как предохранительного клапана прямого действия. Чашка 15 перемещается вверх вместе со стержнями 40 и 42 и тарелью 45, Тяга 37 при этом повора0 чивается вокруг шарнира 36, не препятствуя перемещению вверх чашки 16 со стержнями 40 и 42.

По мере подъема чашки 16 и стержней 40 и 42 пружина 46 дополнитель5 но сжимается, препятствуя дальнейшему открытию чашки 16. При этом создается дополнительное реактивное усилие, направленное на открытие чашки 16 и компенсирующее увеличе0 ние усилия пружины 46.

Третий предел давления можно выбрать несколько большим, чем второй, но не превышающим давление, соответствующее пределу текучести наи5 более слабого элемента установки.

При открытии тарели 45 из камеры 13 охлаждающая вода поступает в пароотводящую камеру 19, при этом давление воды в камере 13 несколько

0 уменьшается, что способствует дополнительному подъему чашки 16.

Формула изобретения

7

модействующую с седлом, расположенным между пароподводящей и пароотводящей камерами, подключенными соответственно к трубопроводу отбора пара, снабженному датчиком давления пара, и приемному патрубку конденсатора турбины, камеру охлаждающей воды, соединенную трубопроводом подвода конденсата с напорным коллектором конденсатного насоса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, предохранительное сбросное устройство снабжено регулируемым дросселем и дополнительной камерой охлаждающей воды, а нагрузочное устройство выполнено в виде подключенного к камере охлаждающей воды дифференциального поршня с уплотнительными кольцами, расположенного перпендикулярно оси клапана в гильзе, имеющей отверстия, соединяющие одну из двух, образованных поршнем и гильзой полостей с трубопроводом, подключенным через регулируемый дроссель к пароотводящей камере, а другую полость - с паропод687518

водящей камерой, и соединенного посредством тяги с центральным шарниром

. двустержневого ломающегося рычага, один стержень которого шарнирно соеj динен с чашкой, а другой - с подрружинной опорой,выполненной в виде тарели,установленной в дополнительной камере охлаяздагощей воды,подключенной к трубопроводу подвода конденсата.

10 2. Устройство по п.1, о т лгичающееся тем, что оно снаб-. жено подключенным параллельно регулируемому дросселю электромагнитным импульсным клапаном, электромагнит

16 которЪго подключен к датчику давления пара в отборе,при этом время опускания электромагнита связано с длиной трубопровода конденсата неравенством

21

t

31,

t - время опускания электро, магнита, с j

1 - длина трубопровода конденсата, м; Vj(, - скорость звука в воде, м/с.