Предохранительное сбросное устройство паровой турбины

СОЮЗ СОЕЕТСНИКСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) 111) 04 Е 01.П 21 1 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛЯМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ ОРСНОМУ К траль ергоре М.М. Волынский, В.М. ФишерЕ. Дзеревяго621.165-783 (088.8)Авторское свидетельство СССР1723, кл. Р 01 0 21/14, 1978.Авторское свидетельство СССРВ 922293, кл. Р 01 В 21/14, 198(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ СБРОСНОЕРОЙСТВО ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ. (57) Изобретение относится к предоранительным устройствам и можетбыть использовано на тепловых элек3 Е енд О.УС Ч Ю(21) (22) (46) (71) конст монта (72) и В. (53) (56) В 76 919367/24-06205.857.11.86. Бюл. У 41арьковский филиал Цеукторского бюро Глав трических станциях. Изобретение позволит повысить надежность срабатывания клапана (К) и его плотность путем повышения усилия, прижимающегочашку 16 к седлу 17 без увеличенияпревышения давления срабатываниянад максимальным рабочим давлениемза счет применения ломающегося рычага 39. Устройство содержит предохранительный К 14, нагрузочное устройство 23, включающее дифференциальныйпоршень (П) 25, ось которого перпдикулярна оси К.П 25 нагружен с оной стороны давлением пара, а с другой - давлением конденсата и имеетканал 28 для подачи охлаждающей водв пароотводящую камеру 19. Посредством тяги 37 П 25 соединен с цен тральным шарниром 38 двустержневого ломающегося рычага 39. Стержень 40 этого рычага шарнирно соединен с чашкой 16, а стержень 42 - с опоройЩ44, выполненной в виде подпружиненной тарели 45 и расположенной в камере 13 охлаждающей воды. К камере 30 параллельно подключены регулиру 1268751емый дроссель 31 и импульсный К 32.Электромагнит 48 этого К подключен к датчику давления пара в защищаемом 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 давления (ЧВД и ЧНД) снабжена установленным на входе пара в турбину парозапорным клапаном 4, ЧНД 3 соединена с конденсатором 5 турбины 1, имеющимприемные 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 предохранительногоиклапана 14 размещена чашка 16, взаимодействующая с седлом 17, распо-, ложенным между пароподводящей 18 и пароотводящей 19 камерами. Пароподводящая камера 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 24510 дифференциального поршня 25 с уплотнительными кольцами 26, расположен,ного перпендикулярно оси 27 предохранительного клапана 14. Внутри дифференциального поршня 25 выполненканал 28, в котором установленадроссельная шайба 29, подводящая охлаждающую воду к камере 30, образованной уступом поршня 25 и гильзой24, Камера 30 через регулируемыйдроссель 31 и импульсный клапан 32соединена с пароотводящей камерой 19. С пароотводящей камерой 19 дренажным 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,связанной 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, 25 а стержень 42 - шарниром 43 с опорой44, которая состоит из тарели 45, пружины 46 и уплотнительной поверхности 47 корпуса 15 предохранительного клапана 14. Тарель 45 расположена в камере 13 охлаждающей воды и прижата усилием пружины 46 к уплотнительной поверхности 47, отделяющей камеру 13 охлаждающей воды от пароотводящей камеры 19. Подключенный 35к пароотводящей 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 52.3Предохранительное сбросное устройство паровой турбины работает следующим 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 давления 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 двухстержневого ломающегося рычага 39. Передаваемое через центральный шарнир 38 и стержень 40 усилие вызывает перемещение вверх шарнира 41 и связанной с 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 угломмежду осями стержней 40 и 42 и осью 27 предохранительного клапана 14 усилие Рдействующее на отрыв чашки 16 от седла 17, значительно превышает усилие к передаваемое через тягу 37 от нагрузочного устройства 23. Усилия Р, Р, и К связаны соотношениемР =Р+Р8 с( Благодаря этому повышается надежность срабатывания предохранительного клапана 14 при относительнонебольшом усилии, действующем со стороны нагрузочного устройства 23.При перемещении дифференциального поршня 25 на величину с открывается дополнительный подвод охлаждающей воды в пароотводящую камеру 19 и улучшается охлаждение пара, поступающего через пароотводящую камеру 19 в конденсатор 5 турбины 1, исключающее воэможность перегрева и наруше 1268751 ние плотности конденсатора 5. Приподаче воды из камеры 12 охлаждающей воды в пароотводящую камеру 19,давление воды в камере 12 дополнительно снижается (обусловлено увеличением гидравлических потерь вкамере 12 и канале 28 при увеличении расхода воды), что дополнительно снижает нагружающее усилие воды,действующее на дифференциальный 5 1 Опоршень 25. Благодаря этому создается дополнительное перестановочноеусилие на дифференциальном поршне25, компенсирующее силы трения,появляющггеся при перемещении чашки 16,15 от реакций М во втулке 52 чашки 16 предохранительного клапана 14 (появление реакций М при действии усилия 1 от поршня 25 обусловлено горизонтальной составляющей усилия,20 ки 16 на седло 17 угол 4 между каждым из стержней 40 и 42 и вертикалью 1 направленного вдоль отклоненногоот вертикали стержня 40).На величину указанного дополнительного перестановочного усилия 25 можно влиять при конструированиипредохранительного клапана надлежащим выбором сопротивления водоподводящих каналов и трубопроводов.Увеличением этого дополнительногоусилия можно компенсировать некоторое уменьшение перестановочных усилий на чашке 16 и поршне 25, обусловленное увеличением давления впароотводящей, камере 19, препятствующего открытию чашки 16 и движению поршня 25. Тем самым обеспечивается дополнительное увеличение открытия чашки 16 и, следовательно,повышение 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 подаетсигнал на отключение электромагнита48.Под действием механических усилийимпульсный клапан 32 закрывается.При 50этом давление воды в камере 30 повы.шается и под действием разности усилий, определяемых увеличением водыи уменьшенным давлением пара в камере 22, поршень 25 перемещаетсявправо, перемещая через тягу 37,шарнир 38 и стержень 40 чашки 16 в направлении закрытия. При посадке чаш 5 12становится наименьшим. Соответственно усилие, прижимающее чашку 16 кседлу 17, становится наибольшимчтоспособствует повышению плотностиклапана 14,Для дополнительного увеличенияплотности клапана 14 предусмотреносоздание дополнительной силы прижатия чашки 16 к седлу 17 за счет динамического повышения давления вкамере 30. Это динамическое повышение давления осуществляется гидравлическим ударом, возникающим в камере 30, Наибольшая интенсивность гидроудара соответствует одновременномузакрытию импульсного клапана 32 иостановке поршня 25. Для экспериментальной регулировки интенсивностигидроудара можно воспользоваться регулируемым дросселем 31 и дроссельными шайбами 29 и 34.В предохранительном сбросном устройстве селективное срабатываниеобеспечивается следующим образом.При отказе импульсного клапана 321 или линии 49 (каналов) управленияэлектромагнитом 48 давление парапродолжает повышаться. При достижении второго предела (первый пределсоответствовал давлению настройкидатчика 50 давления и, соответственно, подаче сигнала на срабатываниеэлектромагнита 48), давление пара впароподводящей камере 18 и камере22 увеличивается на величину, достаточную для преодоления усилиями,действующими на поршень 25 со стороны чашки 16 и со стороны давленияпара 22 на его торцовую площадь,противодействующих усилий от давления воды в камере 30, действующихна площадь противолежащей кольцевойплощадки поршня 25.Поршень 25 перемещается влево, обеспечивая, аналогично описанному, открытие чашки 16,подачу охлаждающей воды из камеры30 в пароотводящую камеру 19 и дополнительное открытие чашки 16.,Посадка чашки 16 на седло 17 после устранения причин, вызвавших повышение давления пара, осуществляется, как и в описанном случае сувеличенным статическим усилием прижатия чашки 16 к седлу 17.Таким образом, даже в случае отказа в срабатывании импульсного клапана 32 турбина 1 не остается беэзащиты, хотя и происходит несколько больший заброс давления пара, чем 68751 ьв первом случае, когда импульсныйклапан 32 срабатывает.Учитывая, что прочность элементов турбины 1 (ЧНД 3, трубопровода21 и других) обеспечивается с неко-,торым запасом, можно в пределах этого запаса выбрать величину второгопредела давления не превышающейдавления, соответствующего пределу 1 О текучести наиболее слабого элементаустановки.Следовательно, даже в случае отказа в срабатывании импульсного клапана 32 вероятность разрушения тур бины 1 благодаря селективному срабатыванию уменьшается .В случае отказа в срабатываниипоршня 25 давление пара возрастаетдо третьего предела, когда усилие, 20 действующее от давления пара на чашку 16, преодолевает усилие от действия предварительно сжатой пружины46 и давления воды в камере 13 охлаждающей воды. В этом случае про исходит срабатывание клапана 14,как предохранительного клапана прямого действия. Чашка 15 перемещаетсявверх вместе со стержнями 40 и 42 итарелью 45. Тяга 37 при этом повора,зо чивается вокруг шарнира 36, не препятствуя перемещению вверх чашки 16со стержнями 40 и 42.По мере подъема чашки 16 и стержней 40 и 42 пружина 46 дополнительно сжимается, препятствуя дальнейшему открытию чашки 16. При этомсоздается дополнительное реактивноеусилие, направленное на открытиечашки 16 и компенсирующее увеличе О ние усилия пружины 46.Третий предел давления можно выбрать несколько большим, чем второй,но не превышающим давление, соответствующее пределу текучести наиболее слабого элемента установки.При открытии тарели 45 из камеры13 охлаждающая вода поступает в пароотводящую камеру 19, при этом давление воды в камере 13 несколькоуменьшается, что способствует дополнительному подъему чашки 16. Формула изобретения551. Предохранительное сбросноеустройство паровой турбины, содержащее клапан, связанный с нагрузочным устройством и имеющий чашку, взаи-,(Ч- время опускания электромагнита, с;- длина трубопровода конденсата, м;- скорость звука в воде, м/с. где Составитель В. ГуторовТехред И,Попович Корректор М. Пожо Редактор Н. Марголина Заказ 6008/32 Тираж 500 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4(5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 1268 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 под-, .вода конденсата с напорным коллектором конденсатного насоса, о т л и О ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, предохранительное сбросное устройство снабжено регулируемым дросселем и дополнительной камерой охлаждающей воды, а 16 нагрузочное устройство выполнено в виде подключенного к камере охлаждающей воды дифференциального поршня с уплотнительными кольцами, расположенного перпендикулярно оси клапана 20 в гильзе, имеющей отверстия, соединяющие одну из двух, образованных поршнем и гильзой полостей с трубопроводом, подключенным через регулируемый дроссель к пароотводящей ка мере, а другую полость - с пароподводящей камерой, и соединенного посредством тяги с центральным шарниром двустержневого ломающегося рычага, один стержень которого шарнирно соединен с чашкой, а другой - с поддружинной опорой, выполненной в виде тарели,установленной в дополнительной камере охлаждающей воды, подключенной к трубопроводу подвода конденсата.2. Устройство по и. 1, о т л:.ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено подключенным параллельно регулируемому дросселю электромагнитным импульсным клапаном, электромагнит которого подключен к датчику давления пара в отборе,при этом время опускания электромагнита связано с длиной трубопровода конденсата не- равенством