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La présente invention a pour objet un dispositif de commande des- tiné au réglage à distance d'un organe régulateur d'écoulement qui doit exercer une fonction de sûreté qui est influencée automatiquement en fonc- tion d'au moins une grandeur directrice quelconque mais qui est indépendante du règlage à distance. Par fonction de sûreté, il faut entendre essentiel- lement que,sous l'influence des grandeurs directrices,l'organe régulateur d'écoulement est actionné dans le sens qui évite un danger ou y obvie. Cet- te fonction exclut en tout cas toute action sous l'influence des grandeurs directrices à l'encontre de ce sens au-delà d'une valeur réglée, par exem- ple à partir d'un poste central.
Il est alors supposé que la fonction de sûreté d'un organe régulateur d'écoulement agit toujours dans un sens, même si elle peut être déclenchée par différentes grandeurs directrices.
Les dispositifs de commande de ce genre sont nécessaires, par exem- ple dans des installations d'énergie à vapeur pour amener des organes régu- lateurs d'écoulement en toute position voulue à partir d'un poste de manoeu- vre central, le fonctionnement de ces organes dans le sens d'une fonction de sûreté - par exemple fermeture immédiate en cas de chute de pression au- dessous d'une valeur donnée ou de chute de température au-dessous d'une va- leur donnée- ne doit cependant à aucun moment être empêché ou rendu ineffi- cace par des mesures prises au poste de manoeuvre. Mais une telle indépen- dance n'est assurée que si, lors du fonctionnement d'un organe de manoeuvre agissant dans le sens de la fonction de sûreté, toute prise d'influence d'u- ne impulsion de commande dirigée dans un autre sens est éliminée.
Pour ce motif, le dispositif de commande suivant l'invention est caractérisé par une conduite de commande qui va d'un premier dispositif de manoeuvre, effectuant le règlage à distance à l'encontre du sens de la fonc-. tion de sûreté, a.u servo-moteur de l'organe régulateur d'écoulement, par un deuxième dispositif de manoeuvre effectuant le règlage à distance dans le sens de la fonction de sûreté, et par un troisième dispositif de manoeuvre placé dans la conduite de commande et pouvant être influencé par une gran- deur directrice au moins et qui, lorsqu'il est actionné, ouvre la communica- tion avec le premier dispositif de manoeuvre et envoie au servo-moteur des impulsions de commande agissant dans le sens de la fonction de sûreté, par l'intermédiaire de la conduite de commande.,
Le dispositif possède donc une seule conduite de commande qui peut être interrompue par le troisième dis- positif de manoeuvre et qui empêche toute prise d'influence du premier dis- positif de manoeuvre sur le servo-moteur de l'organe régulateur d'écoulement, dès que ce troisième dispositif de manoeuvre fonctionne au commandement d'u- ne des grandeurs directrices et envoie au servo-moteur des impulsions de commande dans le sens de la fonction de sûreté.
Le deuxième dispositif de manoeuvre qui établit le réglage à dis- tance dans le sens de la fonction de sûreté, peut être placé en des points quelconques du dispositif de commande, sans compromettre les avantages asso- ciés à l'invention. Le premier et le deuxième dispositifs de manoeuvre peu- vent en particulier posséder un organe de manoeuvre commun à deux positions de fonctionnement et une position de repos. Toutefois, le deuxième disposi- tif de manoeuvre peut aussi être monté en un point quelconque de la oondui- te de commande de la même manière que le troisième dispositif de manoeuvre Il peut de plus être situé dans une dérivation de la conduite de commande et ne prendre une position efficace que lorsqu'il est excité.
En outre, le deuxième et le troisième dispositifs de manoeuvre peuvent être réunis en un tout de manière qu'un organe de manoeuvre commun puisse à la fois établir le réglage à distance et être influencé par une grandeur directrice au moins.
Il est souvent avantageux que le troisième dispositif de manoeuvre possède @ unique organe de manoeuvre qui puisse être actionné par toutes
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les grandeurs directrices exerçant une influence sur la fonction de sûreté.
Il peut aussi d'autre part posséder plusieurs organes de manoeuvre montés l'un à la suite de l'autre dans la conduite de commande, dont chacun peut être influencé par une grandeur directrice. Plus le deuxième dispositif de manoeuvre ou un organe de manoeuvre du troisième dispositif de manoeuvre est disposé à proximité du servo-moteur de l'organe régulateur d'écoulement et plus il possède la prédominance sur les autres organes de manoeuvre, car lors de son fonctionnement l'efficacité de tous les organes de manoeuvre si- tués en amont est éliminée. Cette attribution d'une valeur différente aux divers organes de manoeuvre n'est cependant à prendre en considération que sil'organe régulateur d'écoulement doit être influencé par différentes gran- deurs directrices avec un degré d'intensité différent dans le sens de la fonction de sûreté.
Autrement, l'ordre de succession des organes de manoeu- vre agissant dans le sens de la fonction de sûreté ne joue aucun rôle.
Le dispositif de commande peut être actionné au moyen d'un liquide sous pression; il peut l'être aussi, au moins partiellement, électriquement.
Toute combinaison de ces deux moyens d'action entre eux ou avec d'autres moyens de transmission est bien entendu également possible.
Enfin le servo-moteur de l'organe régulateur d'écoulement peut être muni d'un dispositif de rappel, et le premier dispositif de manoeuvre peut présenter un ressort dont la tensionpréalable peut être réglée et qui agit sur un piston, de -celle manière qu'une pression correspondant à la tension préalable soit rendue constante dans la conduite de commande et que toute tension préalable établie corresponde à une position déterminée de l'organe régulateur d'écoulement, tant que le deuxième ou de troisième dispositif de manoeuvre n'est pas actionné. On peut alors -au moins en fonctionnement normal- faire la lecture de la position de l'organe régulateur d'écoulement d'après le règlage du ressort..
Autrement, il faudrait réaliser une telle signalisation en retour de la position de l'organe régulateur d'écoulement par un dispositif spécial, par un indicateur de position par exemple, ou par un contrôleur de la différence de pression entre l'amont et l'aval de l'organe d'écoulement. Cet agencement permet en outre que les organes du troisième dispositif de manoeuvre remplissent non seulement une fonction de sûreté, mais encore exercent aussi une certaine fonction régulatrice dans le champ parcouru pendant l'accomplissement de la fonction de sûreté, de telle manière que l'organe régulateur d'écoulement, une fois terminée la prise d'influence du troisième dispositif de manoeuvre, revienne automatiquement à la position déterminée par le premier dispositif de manoeuvre.
D'autres caractéristiques ressortiront de la description dans la- quelle sont expliqués quelques exemples de réalisation de l'objet de l'in- vention.
Les figures 1 et 2 représentent sous une forme extrêmement simpli- fiée deux manières possibles de disposer les organes de manoeuvre du dispo- sitif de commande;
Les figures 3 et 4 représentent chacune une partie d'une installa- tion d'énergie à vapeur dans laquelle est appliqué le dispositif de comman- de selon l'invention en vue du réglage à distance de la soupape de dériva- tion et de la soupape de vapeur., A la figure 3, le règlage à distance est transmis électriquement du poste de manoeuvre au dispositif de commande, à la figure 4, la transmission a lieu à l'aide d'un liquide sous pression, le dispositif de commande des organes régulateurs d'écoulement en particulier étant pourvu d'un système de rappela
A la figure 1,
l'organe régulateur d'écoulement 1 doit pouvoir être ouvert et fermé à distance et aussi maintenu en n'importe quelle position.
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Dans ce cas, on doit comprendre par fonction de sûreté la fermeture d.e l'or- gane régulateur d'écoulement. La pompe ? refoule le liquide sous pression par la conduite 3 vers le premier dispositif de manoeuvre 4. Dès que ce dispositif de manoeuvre a tourné dans le sens de la flèche a, sous l'action du poste de manoeuvre, la pression de liquide se propage, en passant par les sections 5, 6, 7, et 8 de la conduite de commande vers le servo-moteur
9 de l'organe régulateur d'écoulement 1 et soulève le piston 10 de celui-ci; de ce fait, le cône de soupape 11 de l'organe régulateur d'écoulement se soulève deson siège, Si le premier dispositif de manoeuvre 4, agissant à l'encontre du sens de la fonction de sûreté, revient à sa position initiale, l'organe régulateur d'écoulement 1 conserve la position qu'il a prise entre temps.
Le deuxième dispositif de manoeuvre 12 peut être mis en rotation à partir du poste de manoeuvre dans le sens de la flèche b. La pression dans la conduite 13, qui est seulement indiquée, pousse le piston 10 du ser- vo-moteur 9 vers le bas et fait écouler le liquide sous pression dans le réservoir à liquide 15, en passant par les sections de conduite 8,7 et 6, par le deuxième dispositif de manoeuvre 12 et par la conduite d'écoulement
14. Selon la durée d'ouverture du deuxième dispositif de manoeuvre 12, l'or- gane régulateur d'écoulement 1 se ferme totalement ou partiellement.
Le troisième dispositif de manoeuvre enfin, se compose des deux organes de ma- noeuvre 16 et 17, qui - dès que l'organe régulateur d'écoulement doit exer- cer sa fonction de sûreté- peuvent tourner sous l'action d'impulsions dans le sens des flèches f1 et f2 et faire écouler le liquide sous pression, de manière analogue au deuxième dispositif de manoeuvre 12, dans le réservoir
15 en passant par les conduites 18 et 19.
A la figure 2, les mêmes parties sont pourvues des mêmes références qu'à la figure 1. Pour ouvrir l'organe régulateur d'écoulement 1, il faut encore que le premier dispositif de manoeuvre 4 ait tourné sous l'action d'une impulsion dans lesens de la flèche a. Le deuxième et le troisième dispositifs de manoeuvre, agissant dans le sens de la fonction de sûreté, sont rassemblés en un unique organe de manoeuvre 20, qui peut être actionné à partir du poste de manoeuvre dans le sens de la flèche b, et par des gran- deurs directrices quelconques dans le sens des flèches fi et f2. Trois bo- bines d'électro-aimant par exemple peuvent agir sur une armature commune pour actionner cet organe de manoeuvre 20. En tout cas, le liquide sous pression s'écoule dans le réservoir 15 par la conduite d'évacuation 21 et l'organe régulateur d'écoulement 1 se ferme.
Tandis que, dans le deuxième exemple de réalisation, l'efficacité des impulsions correspondant aux flèches b, f1 et f2 est tout à fait la mê- me pour toutes, dans le premier exemple de réalisation, l'organe de manoeu- vre 17 a la prédominance sur les organes de manoeuvre 16 et 12 parce que ceux-ci ne peuvent pas devenir efficaces quand l'organe de manoeuvre 17 en- tre en action. Ceci ne joue cependant un rôle que si les organes de manoeu- vre 12, 16 et 17 ont une action différente l'un de l'autre, si, par exemple, une des conduites d'écoulement 14, 18 ou 19 possède un point d'étranglement, de manière à ne permettre qu'une fermeture plus lente de l'organe régulateur d'écoulement 1. Cet organe de manoeuvre est alors de préférence situé à la dernière place, en amont du dispositif de manoeuvre 4.
La figure 3 représente une partie d'une installation d'énergie à vapeur. L'agent de fonctionnement de cette installation est amené à la chaudière 25 par la conduite d'arrivée 22 en passant par la soupape à pres- sion différentielle 23 et la soupape d'alimentation 24. Après la surface de chauffage d'évaporateur 26, l'agent de fonctionnement traverse un premier thermostat 27, et après la surface de chauffe de surchauffeur 28 un second thermostat 29, avant d'être soit amené dans l'installation de turbines en passant par la soupape de vapeur 30 soit ramené dans le circuit d'agent de
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fonctionnement en contournant 1'installation de turbines par la soupape de dérivation 31.
La soupape de vapeur 30 et la soupape de dérivation 31 doivent ê- tre commandées à distance toutes les deux à partir du poste de manoeuvre.
Il faut en outre que la soupape de vapeur se ferme immédiatement si la pres- sion, en amont de cette soupape tombe au-dessous d'une certaine valeur, 95% par exemple, de la valeur nominale -ou si la température de la vapeur sur- chauffée descend trop fortement. La soupape de dérivation 51, d'autre part, doit s'ouvrir immédiatement si la pression en amont de cette soupape dépas- se une valeur donnée - par exemple 105% de la valeur nominale- ou si la tem- pérature de l'agent de fonctionnement monte trop fortement en aval de la surface de chauffe d'évaporation 26. La soupape de vapeur 30 doit donc se fermer dans le sens de la fonction de sûreté, tandis que la soupape de dé- rivation 31 doit s'ouvrir dans le sens de la fonction de sûreté.
Les grandeurs directrices qui déclenchent la fonction de sûreté des soupapes sont prises au thermostat 27 au moyen d'un émetteur d'impul- sions de température 32, au thermostat 29 au moyen d'un émetteur d'impulsions de température 33 et au système tubulaire en amont des deux soupapes 30 et 31 au moyen d'un émetteur d'impulsions de pression 34. Le règlage à distan- ce des deux soupapes peut être effectué à l'aide des contacts 35, 36, 37 et 38 qui relient chaque fois une bobine d'électro-aimant à un réseau élec- trique 39.
Pour ouvrir la soupape de vapeur 30, on ferme le contact 35 ; de ce fait la bobine d'électro-aimant 40 est mise sous tension et le premier dis- positif de manoeuvre 41 actionné de telle manière que du liquide sous pres- sion s'écoule de la conduite d'arrivée 42 - qui n'est qu'indiquée, comme toutes les autres conduites d'arrivée et d'évacuation en passant par les sections 43, 44 et 45 de la conduite de commande, dans le servo-moteur 46 de la soupape de vapeur 30 et ouvre celle-ci. Pour fermer la soupape 30 le contact 36 peut être actionné au poste de manoeuvre ;
dece fait la bobine d'électro-aimant 47 ouvre le deuxième dispositif de manoeuvre 48, de sorte que du liquide sous pression peut être enlevé au servo-moteur 46 en passant par la conduite 49 qui se détache de la section 45 de la conduite de comman- de, puis par la conduite d'évacuation 50. Le troisième dispositif de manoeu- vre se compose des deux tiroirs 51 et 52 qui, selon la prépondérance de la pression amenée par leurs émetteurs d'impulsions, respectivement 33 et 34, ou de la tension préalable de leurs ressorts,respectivement 53 et 54, ou bien font communiquer entre elles les sections 43, 44 et 45 de la conduite'de commande, ou bien rendent libres les conduites d'évacuation, respectivement 55 et 56, de manière que la soupape de vapeur 30-se ferme.
Si par exemple la pression de l'agent de fonctionnement en amont de la soupape de vapeur 30 tombe au-dessous d'une valeur nominale qui peut être réglée sur l'émet- teur d'impulsions de pression 34 au moyen du mécanisme de règlage 57, le piston 58 de cet émetteur d'impulsions s'abaisse en rendant libre la conduite d'évacuation 59 de telle manière qu'en raison de la pression moindre règnant dans la conduite d'impulsions 60, le tiroir 52 rend libre la conduite d'éva- cuation 56 et que la soupape 30 exerce ainsi sa fonction de sûreté.
De la même manière, la soupape 30 se ferme si la pression tombe dans la conduite d'impulsions 61 allant à l'émetteur d'impulsions de température 33, parce que la température mesurée dans le thermostat 29 descend au-dessous d'une valeur déterminée et que, de ce fait, le piston 62 de l'émetteur d'impulsions de température 33 se soulève.
La soupape de dérivation 31 est normalement fermée. Si elle était ouverte auparavant, du liquide sous pression peut s'écouler du servo-moteur 63 de la soupape 31 en passant par les sections 64, 65 et 66 de la conduite
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de commande, par le premier dispositif de manoeuvre 67 et la conduite d'éva- cuation 68 de celui-ci. Si la soupape 31 doit être maintenue dans une po- sition déterminée, on actionne le contact 38 à partir du poste de manoeuvre, de ce fait la bobine d'électro-aimant 69 est excitée et ferme le premier dispositif de manoeuvre 67.
Si, au contraire, la soupape 31 doit être plus largement ouverte, il faut en outre actionner le contact 37 ; de ce fait la bobined'électro-aimant 70 est excitée et soulève le tiroir 71, ce qui met la conduite d'impulsions 72 en communication avec la conduite sous pression
73 et soulève le piston de l'organe de manoeuvre 74 à l'encontre de la for- ce de son ressort 75. Du liquide sous pression est alors amené à la condui- te 76 a- au servo-moteur 63 et la soupape 31 plus fortement ouverte. Tant que la bobine d'électro-aimant 70 n'est pas excitée, des impulsions direc- trices peuvent être données par l'émetteur d'impulsions de pression 34, en passant par la conduite d'impulsions 60 de celui-ci au tiroir distributeur
74 par l'intermédiaire de la conduite d'impulsions 72.
Une action dans le sens de la fonction de sûreté de la soupape de dérivation 31 se présente quand le tiroir 58 dé l'émetteur d'impulsions de pression 34 est soulevé par une pression trop élevée de l'agent de fonctionnement dans la conduite en amont de la soupape 31 et met de ce fait la conduite sous pression 76 en communication avec la conduite d'impulsions 60. Le tiroir distributeur 77 est soulevé à l'encontre de la force de son ressort 78 et fait affluer du liquide sous pression dans le servo-moteur 63 par la conduite sous pression 79 quand la température mesurée par le thermostat 27 s'élève de telle façon que le piston 80 de l'émetteur d'impulsions de température 32 s'abaisse as- sez pour que la conduite d'impulsions 81 soit placée sous une pression plus élevée.
Les deux tiroirs distributeurs 74 et 77 sont des organes de manoeu- vre du troisième dispositif de manoeuvre, montés à la suite l'un de l'autre dans la conduite de commande, le deuxième dispositif de manoeuvre étant en- core conjugué au tiroir distributeur 74 de telle manière qu'il peut agir dans le *sens de la fonction de sûreté aussi bien par règlage à distance que par impulsions directrices d'un émetteur d'impulsions.
La figure 4 représente la même partie de l'installation d'énergie à vapeur que la figure 3. Les émetteurs d'impulsions de température et de pression sont également conservés et portent les mêmes références qu'à la figure 3. La différence réside dans la construction du dispositif de com- mande destiné aux deux soupapes 30 et 31, qui permet que ces soupapes puis- sent être réglées aussi dans le cadre de leur fonction de sûreté, c'est-à- dire qu'elles prennent de nouveau leur position fixée par le poste de manoeu- vre dès que la pression ou la température ont repris leur valeur normale.
Le premier et deuxième dispositifs de manoeuvre destinés à la sou- pape 30 se composent du tiroir distributeur 82, dont le piston 83 prend, selon la pression règnant dans la section 84 de la conduite de commande d'une part, et la tension préalable réglable du ressort 85 d'autre part, une position de repos ou une première position de fonctionnement dans laquel- le du liquide sous pression est évacué de la conduite de commande en pas- sant par la conduite d'évacuation 86, ou une seconde position de fonction- nement dans laquelle du liquide sous pression est amené par la conduite d'ar- rivée 87.
Entre les sections 84,88 et 89 de la conduite de commande sont disposés, en tant qu'organes de manoeuvre du troisième dispositif de manoeu- vre, deux tiroirs distributeurs 90 et 91 qui, selon la tension de leurs res- sorts,respectivement 92 et 93, et la pression dans les conduites d'impulsions 61 et 60 respectivement, ou bien laissent la conduite de commande libre, ou bien évacuent du liquide sous pression par les conduites d'écoulement, respectivement 94 et 95. La pression existant dans la conduite de commande agit sur le tiroir distributeur 96 du servo-moteur 97 de la soupape de va- peur 30.
Le piston du tiroir distributeur 96 est toujours ramené à sa posi-
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tion zéro par 1'intermédiaire d'un dispositif de rappel 98, de telle ma- nière que la pression du liquide dans la conduite de commande et la tension du ressort 98a du tiroir distributeur 96 se maintiennent réciproquement en équilibre. De cette manière, à toute valeur de la pression dans la con- duite de commande, qui dépend de son côté de la tension préalable du res- sort 85 du tiroir distributeur 82correspond une position déterminée de la soupape de vapeur 30.
Si l'on considère par exemple l'opération de mise en marche, pen- dant le premier temps le ressort 85 est détendu et la soupape de vapeur 30 complètement fermée. Quand température et pression possèdent la valeur voulue, on tend un peu le ressort 85 en poussant ainsi le piston 83 vers le bas; de ce fait il arrive du liquide sous pression par la conduite 87 jusqu'à ce que le piston 83 soit ramené à sa position neutre par la pres- sion du liquide dans la conduite de commande. Entre temps, la soupape de vapeur 30 s'est un peu ouverte D'une manière analogue on ouvre lentement la soupape de vapeur plus largement par accentuation-de la tension préala- ble du ressort 85.
Si maintenant, en raison par exemple d'une trop forte cons.ommation de vapeur à la turbine, la pression venait à baisser en amont de la soupape 30, la pression baisserait aussi -comme indiquée- dans la conduite d'impulsions 60, le piston du tiroir distributeur 91 serait pous- sé vers le bas par le ressort 93 et du liquide sous pression s'écoulerait par la conduite d'évacuation 95, de manière que la soupape 30 se ferme.
Mais dès que la pression s'élève de nouveau, et que le tiroir distributeur 91 revient à sa position normale, il est amené du liquide sous pression par la conduite d'arrivée 87 jusqu'à ce que soit atteinte de nouveau la po- sition initiale de la soupape 30 déterminée par la tension préalable du ressort 85. Il n'est pas possible que cette position soit dépassée. En cas d'oscillations de la pression, la soupape 30 peut donc non seulement être fermée -comme l'exige sa fonction de sûreté- mais elle peut aussi être ramenée par règlage à la position fixée par le poste de manoeuvre. Le ti- roir distributeur 90 agit aussi de manière analogue au tiroir distributeur 91 quand la température varie au thermostat 29. Si la température baisse en ce point, la soupape 50 peutêtre fermée à l'aide du tiroir distributeur 90.
La température allant croissant, elle peut être ouverte de nouveau dans la mesure correspondant au réglage à distance initial.
La soupape de dérivation 31 est commandée de façon analogue Un tiroir distributeur 99 servant de premier et deuxième dispositif de manoeu- vre possède un piston 100 qui, selon la pression dans la section 101 de la conduite de commande, d'une part, et latension préalable du ressort 102 d'autre part, prend une position neutre ou une première position de fonction- nement dans laquelle la conduite de commande est en communication avec la conduite d'évacuation 103, ou enfin une seconde position de fonctionnement dans laquelle la conduite de commande est en communication avec la condui- te d'arrivée 104. Les tiroirs distributeurs 107 et 108 sont disposés com- me orgares de manoeuvre du troisième dispositif de manoeuvre entre les sec- tions 101,105 et 106 de la conduite de commande.
Les pistons de ces deux tiroirs, selon la pression dans les conduites d'impulsions, respectivement 81 et 60, et de la tension de leurs ressorts, 109 et 110 respectivement, ou bien rendent libre la conduite de commande, ou bien font communiquer cel- le-ci avec les conduites d'arrivée, 111 et 112 respectivement.
Le liquide sous pression existant dans la conduite de commande agit sur le tiroir dis- tributeur 113 du servo-moteu-- 114 de la soupape de dérivation 31; Un dispo- sitif de rappel 115 assure le retour du piston du tiroir distributeur 113 à sa position neutre dès que l'équilibre existe entre la pression du liqui- de dans la conduite de commande et la tension du ressort 116:
Là encore la position de la soupape de dérivation 31 peut être fixée
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à l'aide de la tension préalable du ressort 102 du tiroir distributeur 99.
La fonction de sûreté s'exerçant alors en sens inverse de ce qu'il en est pour la soupape de vapeur 30 la soupape ne peut que s'ouvrir plus large- ment pour des grandeurs directrices variables, et quand ces grandeurs direc- trices atteignent de nouveau leur va-leur normale, elle revient à sa posi- tion initiale. Il n'est pas possible en revanche de fermer davantage la soupape 31 par une prise d'influence quelconque des grandeurs directrices -et donc des impulsions de l'émetteur d'impulsions de température 32 ou de l'émetteur d'impulsions de pression 34- que ne le permet la tension préala- ble du ressort 102.
Bien des variantes sont possible dans ce dispositif de commande.
Tout d'abord, les dispositions décrites peuvent être combinées à volonté les unes avec les autres.Il dépend en outre des conditions locales que l'on exécute toute l'installation électriquement, et donc que l'on remplace par exemple le servo-moteur par un moteur électrique et les tiroirs distributeurs par des contacts de commande.
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The object of the present invention is a control device intended for the remote adjustment of a flow regulating member which must exert a safety function which is automatically influenced as a function of at least any directing quantity but which is independent of remote control. By safety function, it should be understood essentially that, under the influence of the directing quantities, the flow regulating member is actuated in the direction which avoids a danger or obviates it. This function excludes in any case any action under the influence of the directing quantities against this direction beyond a set value, for example from a central station.
It is then assumed that the safety function of a flow regulating member always acts in one direction, even if it can be triggered by different directing quantities.
Controllers of this kind are required, for example in steam power installations, to bring flow regulators to any desired position from a central control station, the operation of these components in the sense of a safety function - for example immediate closure in the event of a pressure drop below a given value or a temperature drop below a given value - must however at no time be prevented or rendered ineffective by measures taken at the maneuvering station. But such independence is only ensured if, during the operation of an operating device acting in the direction of the safety function, any influence of a control pulse directed in another direction is eliminated.
For this reason, the control device according to the invention is characterized by a control pipe which goes from a first operating device, carrying out the remote adjustment against the direction of the func-. safety function, to the servomotor of the flow regulator, by a second operating device carrying out the remote adjustment in the direction of the safety function, and by a third operating device placed in the control pipe and can be influenced by at least one directing variable and which, when actuated, opens communication with the first operating device and sends control pulses to the servomotor acting in the direction of the control function. safety, via the control line.,
The device therefore has a single control line which can be interrupted by the third operating device and which prevents any influence of the first operating device on the servomotor of the flow regulator member, as soon as this third maneuvering device operates on command of a guide quantity and sends control pulses to the servomotor in the direction of the safety function.
The second operating device, which establishes the remote adjustment in the direction of the safety function, can be placed at any point of the control device, without compromising the advantages associated with the invention. The first and second maneuvering devices can in particular have a common maneuvering member with two operating positions and one rest position. However, the second maneuvering device can also be mounted at any point of the control pipe in the same way as the third maneuvering device It can also be located in a bypass of the control pipe and not take an effective position only when excited.
Furthermore, the second and the third actuator can be combined as a whole so that a common actuator can both establish the remote setting and be influenced by at least one directing quantity.
It is often advantageous that the third operating device has a single operating member which can be actuated by all
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the leading quantities exerting an influence on the safety function.
On the other hand, it can also have several actuators mounted one after the other in the control pipe, each of which can be influenced by a directing quantity. The more the second actuator or an actuator of the third actuator is disposed near the servomotor of the flow regulator member, the more it has the predominance over the other actuators, because during its operation the efficiency of all the upstream actuators is eliminated. This attribution of a different value to the various actuators is however only to be taken into consideration if the flow regulating member is to be influenced by different leading quantities with a different degree of intensity in the direction of the function. security.
Otherwise, the order of succession of the actuators acting in the direction of the safety function does not play any role.
The control device can be operated by means of a pressurized liquid; it can also be, at least partially, electrically.
Any combination of these two means of action with each other or with other transmission means is of course also possible.
Finally, the servomotor of the flow regulator member may be provided with a return device, and the first operating device may have a spring, the prior tension of which can be adjusted and which acts on a piston, in this way. that a pressure corresponding to the preliminary tension is made constant in the control line and that any established preliminary tension corresponds to a determined position of the flow regulating member, as long as the second or third operating device is not not actuated. It is then possible - at least in normal operation - to read the position of the flow regulating member according to the spring adjustment.
Otherwise, such feedback signaling of the position of the flow regulator would have to be made by a special device, for example by a position indicator, or by a controller of the pressure difference between upstream and downstream. downstream of the flow member. This arrangement further allows that the members of the third operating device not only fulfill a safety function, but also also exercise a certain regulatory function in the field traversed during the performance of the safety function, so that the member flow regulator, once the influence of the third maneuvering device has been taken, automatically returns to the position determined by the first maneuvering device.
Other characteristics will emerge from the description in which a few exemplary embodiments of the object of the invention are explained.
FIGS. 1 and 2 show, in an extremely simplified form, two possible ways of arranging the operating members of the control device;
Figures 3 and 4 each show a part of a steam power plant in which the control device according to the invention is applied for the remote adjustment of the bypass valve and of the valve. steam valve., In figure 3, the remote control is transmitted electrically from the maneuvering station to the control device, in figure 4, the transmission takes place using a pressurized liquid, the control device flow regulating members in particular being provided with a return system
In figure 1,
the flow regulator 1 must be able to be opened and closed remotely and also to be maintained in any position.
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In this case, the safety function must be understood as closing the flow regulator. The pump ? delivers the liquid under pressure through line 3 to the first operating device 4. As soon as this operating device has turned in the direction of arrow a, under the action of the operating station, the liquid pressure propagates, in passing through sections 5, 6, 7, and 8 of the control line to the servo motor
9 of the flow regulating member 1 and lifts the piston 10 thereof; as a result, the valve cone 11 of the flow regulating member rises from its seat, If the first operating device 4, acting against the direction of the safety function, returns to its initial position, flow regulator member 1 retains the position it has taken in the meantime.
The second maneuvering device 12 can be rotated from the maneuvering station in the direction of arrow b. The pressure in the line 13, which is only indicated, pushes the piston 10 of the servomotor 9 downwards and causes the pressurized liquid to flow into the liquid reservoir 15, passing through the line sections 8,7. and 6, by the second operating device 12 and by the flow pipe
14. Depending on the duration of the opening of the second operating device 12, the flow regulating member 1 closes completely or partially.
Finally, the third maneuvering device is made up of two maneuvering members 16 and 17, which - as soon as the flow regulating member has to perform its safety function - can rotate under the action of pulses in the direction of the arrows f1 and f2 and let the pressurized liquid flow, similarly to the second operating device 12, into the tank
15 through lines 18 and 19.
In Figure 2, the same parts are provided with the same references as in Figure 1. To open the flow regulating member 1, it is also necessary that the first operating device 4 has rotated under the action of a impulse in the direction of the arrow a. The second and third maneuvering devices, acting in the direction of the safety function, are brought together in a single maneuvering member 20, which can be actuated from the maneuvering station in the direction of arrow b, and by means of Any directional quantities in the direction of arrows fi and f2. Three solenoid coils, for example, can act on a common armature to actuate this operating member 20. In any case, the pressurized liquid flows into the reservoir 15 through the discharge pipe 21 and the flow regulator 1 closes.
While, in the second exemplary embodiment, the effectiveness of the pulses corresponding to arrows b, f1 and f2 is quite the same for all, in the first exemplary embodiment, the actuator 17 a the predominance over the actuators 16 and 12 because they cannot become effective when the actuator 17 comes into action. However, this only plays a role if the actuators 12, 16 and 17 have a different action from each other, if, for example, one of the flow lines 14, 18 or 19 has a point throttling, so as to allow only a slower closing of the flow regulating member 1. This actuator is then preferably located in the last place, upstream of the actuator 4.
Figure 3 shows part of a steam power plant. The operating medium of this installation is supplied to the boiler 25 through the supply line 22, passing through the differential pressure valve 23 and the supply valve 24. After the evaporator heating surface 26, the operating agent passes through a first thermostat 27, and after the superheater heating surface 28 a second thermostat 29, before being either brought into the turbine installation via the steam valve 30 or brought back into the circuit agent of
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operation bypassing the turbine installation through bypass valve 31.
Steam valve 30 and bypass valve 31 must both be remotely controlled from the maneuvering station.
The steam valve must also close immediately if the pressure upstream of this valve falls below a certain value, 95% for example, of the nominal value - or if the temperature of the steam overheated drops too much. The bypass valve 51, on the other hand, must open immediately if the pressure upstream of this valve exceeds a given value - for example 105% of the nominal value - or if the temperature of the medium operating temperature rises too strongly downstream of the evaporative heating surface 26. The steam valve 30 must therefore close in the direction of the safety function, while the bypass valve 31 must open in the direction of the safety function. sense of the safety function.
The guiding variables which trigger the safety function of the valves are taken from thermostat 27 by means of a temperature pulse transmitter 32, from thermostat 29 by means of a temperature pulse transmitter 33 and from the tubular system. upstream of the two valves 30 and 31 by means of a pressure pulse transmitter 34. The remote adjustment of the two valves can be carried out using the contacts 35, 36, 37 and 38 which each time connect an electromagnet coil to an electrical network 39.
To open the steam valve 30, the contact 35 is closed; thereby the electromagnet coil 40 is energized and the first operating device 41 actuated so that pressurized liquid flows from the inlet pipe 42 - which is not as shown, like all other inlet and outlet lines passing through sections 43, 44 and 45 of the control line, in the servomotor 46 of the steam valve 30 and opens the latter. To close the valve 30, the contact 36 can be actuated at the operating station;
thereby the electromagnet coil 47 opens the second actuator 48, so that pressurized liquid can be removed from the servomotor 46 through line 49 which is detached from section 45 of the line. command, then via the discharge pipe 50. The third operating device consists of two sliders 51 and 52 which, depending on the preponderance of the pressure supplied by their pulse emitters, 33 and 34 respectively, or of the prior tension of their springs, respectively 53 and 54, or else make the sections 43, 44 and 45 of the control pipe communicate with one another, or else make the discharge pipes, respectively 55 and 56, free. that the steam valve 30-closes.
If, for example, the pressure of the operating medium upstream of the steam valve 30 falls below a nominal value which can be set on the pressure pulse transmitter 34 by means of the adjusting mechanism 57, the piston 58 of this pulse emitter is lowered, making the discharge pipe 59 free so that due to the lower pressure prevailing in the pulse pipe 60, the spool 52 frees the pipe. evacuation 56 and that the valve 30 thus performs its safety function.
Likewise, the valve 30 closes if the pressure drops in the pulse line 61 going to the temperature pulse transmitter 33, because the temperature measured in the thermostat 29 drops below a value. determined and therefore the piston 62 of the temperature pulse transmitter 33 rises.
The bypass valve 31 is normally closed. If it was opened previously, pressurized liquid can flow from the servomotor 63 of the valve 31 through sections 64, 65 and 66 of the pipe.
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control, by the first operating device 67 and the discharge pipe 68 thereof. If the valve 31 is to be maintained in a determined position, the contact 38 is actuated from the operating station, thereby the electromagnet coil 69 is energized and closes the first operating device 67.
If, on the contrary, the valve 31 must be more widely open, it is also necessary to actuate the contact 37; thereby the solenoid coil 70 is energized and lifts the spool 71, which puts the pulse line 72 in communication with the pressure line
73 and lifts the piston of the actuator 74 against the force of its spring 75. Liquid under pressure is then supplied to the line 76 a- to the servomotor 63 and the valve 31 more strongly open. As long as the electromagnet coil 70 is not energized, direction pulses can be given by the pressure pulse transmitter 34, passing through the pulse line 60 thereof to the spool. distributor
74 via the pulse line 72.
An action in the direction of the safety function of the bypass valve 31 occurs when the spool 58 of the pressure pulse transmitter 34 is lifted by too high a pressure of the operating medium in the upstream line. valve 31 and thereby places the pressure line 76 in communication with the pulse line 60. The distributor spool 77 is lifted against the force of its spring 78 and causes liquid under pressure to flow into the valve. servo motor 63 through the pressure line 79 when the temperature measured by the thermostat 27 rises so that the piston 80 of the temperature pulse emitter 32 is lowered enough so that the pressure line pulses 81 is placed under a higher pressure.
The two distributor spools 74 and 77 are actuators of the third actuator, mounted one after the other in the control pipe, the second actuator still being combined with the distributor spool. 74 in such a way that it can act in the direction of the safety function both by remote control and by guiding pulses of a pulse transmitter.
Figure 4 shows the same part of the steam power plant as figure 3. The temperature and pressure pulse transmitters are also kept and bear the same references as in figure 3. The difference lies in the construction of the control device intended for the two valves 30 and 31, which allows these valves to be able to be regulated also within the framework of their safety function, that is to say that they take their again their position fixed by the control station as soon as the pressure or temperature have returned to their normal value.
The first and second operating devices intended for the valve 30 consist of the distributor spool 82, the piston 83 of which takes, depending on the pressure prevailing in the section 84 of the control line on the one hand, and the adjustable preliminary tension. of the spring 85 on the other hand, a rest position or a first operating position in which the pressurized liquid is discharged from the control line by passing through the discharge line 86, or a second position of operation in which liquid under pressure is supplied via the inlet line 87.
Between the sections 84, 88 and 89 of the control pipe are arranged, as actuators of the third actuator, two distributor spools 90 and 91 which, depending on the tension of their springs, respectively 92 and 93, and the pressure in the pulse lines 61 and 60 respectively, either leave the control line free, or discharge liquid under pressure through the flow lines, 94 and 95, respectively. The control line acts on the distributor spool 96 of the servomotor 97 of the steam valve 30.
The distributor spool piston 96 is always returned to its position.
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zeroing through a return device 98, such that the pressure of the liquid in the control line and the tension of the spring 98a of the distributor spool 96 are kept in equilibrium with each other. In this way, any value of the pressure in the control line, which in turn depends on the pre-tension of the spring 85 of the distributor spool 82, corresponds to a determined position of the steam valve 30.
Considering for example the start-up operation, during the first step the spring 85 is relaxed and the steam valve 30 fully closed. When the temperature and pressure have the desired value, the spring 85 is stretched a little, thus pushing the piston 83 down; as a result, pressurized liquid arrives through line 87 until piston 83 is returned to its neutral position by the pressure of the liquid in the control line. In the meantime, the steam valve 30 has opened a little. Similarly, the steam valve is opened slowly more widely by increasing the pre-tension of the spring 85.
If now, due for example to too much steam consumption at the turbine, the pressure were to drop upstream of the valve 30, the pressure would also drop -as indicated- in the impulse line 60, the valve spool piston 91 would be pushed down by spring 93 and pressurized liquid would flow through discharge line 95 so that valve 30 closes.
But as soon as the pressure rises again, and the distributor spool 91 returns to its normal position, pressurized liquid is supplied through the inlet pipe 87 until the position is again reached. initial of the valve 30 determined by the pre-tension of the spring 85. It is not possible that this position is exceeded. In the event of pressure oscillations, the valve 30 can therefore not only be closed - as required by its safety function - but it can also be returned by adjustment to the position fixed by the operating station. Dispenser drawer 90 also acts analogously to dispenser drawer 91 when the temperature varies at thermostat 29. If the temperature drops at this point, valve 50 can be closed using dispenser drawer 90.
As the temperature increases, it can be opened again to the extent corresponding to the initial remote setting.
The bypass valve 31 is controlled in a similar fashion. A distributor spool 99 serving as the first and second actuator has a piston 100 which, depending on the pressure in section 101 of the control line, on the one hand, and the voltage. prior to the spring 102 on the other hand, takes a neutral position or a first operating position in which the control line is in communication with the discharge line 103, or finally a second operating position in which the control line. The control is in communication with the inlet line 104. The distributor spools 107 and 108 are arranged as operating orifices of the third operating device between the sections 101, 105 and 106 of the control line.
The pistons of these two spools, depending on the pressure in the impulse lines, respectively 81 and 60, and the tension of their springs, 109 and 110 respectively, either make the control line free, or else make this communicate. the latter with the inlet pipes, 111 and 112 respectively.
The pressurized liquid existing in the control line acts on the distributor spool 113 of the servomotor 114 of the bypass valve 31; A return device 115 ensures the return of the piston of the distributor spool 113 to its neutral position as soon as there is a balance between the pressure of the liquid in the control line and the tension of the spring 116:
Here again the position of the bypass valve 31 can be fixed.
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using the pre-tension of the spring 102 of the distributor spool 99.
As the safety function is then exerted in the opposite direction to that for the steam valve 30, the valve can only open more widely for variable guide quantities, and when these guide quantities reach their normal value again, it returns to its initial position. On the other hand, it is not possible to further close the valve 31 by taking any influence whatsoever on the guide quantities - and therefore on the pulses of the temperature pulse transmitter 32 or of the pressure pulse transmitter 34. - than permitted by the prior tension of spring 102.
Many variations are possible in this control device.
First of all, the described arrangements can be combined with each other at will. It also depends on the local conditions that the entire installation is carried out electrically, and therefore that the servo motor is replaced, for example. by an electric motor and the distributor spools by control contacts.