CN102037249B - 用于汽轮机的快关阀的控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽轮机的快速连接阀(2)的控制装置，该装置具有用于减少打开快速连接阀的液压力的泄流阀(4)并具有带有至少三个阀的泄流阀-控制阀装置(6)，该三个阀如此与泄流阀液压相互连接，在泄流阀-控制阀装置的至少两个阀在快速连接位置中切换的情况下，才关闭快速连接阀，具有测试-控制阀装置(8，9)，其用于在关闭的泄流阀(4)下选择地减少和提高打开快速连接阀(2)的液压力。

Description

用于汽轮机的快关阀的控制装置和方法
技术领域
本发明涉及用于汽轮机的快关阀的控制装置，该控制装置具有用于关闭快关阀的泄流阀和从3选2切换的泄流阀-控制阀装置(eine ineiner2-von-3Auswahl geschaltetenEntlastungsventil-Steuerventilanordnung)，本发明还涉及具有该种控制装置的用于汽轮机的快关阀和用于进行该种快关阀的部分冲程测试(Teiltubtest)的方法。
背景技术
例如在电厂中的汽轮机，流通蒸汽(Frischdampf)由加热炉释放到汽轮机中并且在此驱动一个或者多个涡轮级，不应当超过确定的最高转速，用以避免对涡轮组件的特别的伤害。为了在减少负荷、断开连接或者类似情况时避免超过通过涡轮的最高转速，例如由文献DE102004042891B3可知，设有快关阀，当例如涡轮转速超过预设的临界值或者以其它的方式认识到逼近超出最高转速时，该快关阀在最可能短的时间内中断或者减少用于涡轮的蒸汽流量。
在该种快关阀及其激活中相应地提出了较高的可用性、安全性以及可靠性要求。通常因此快关阀具有工作缸，只要液压力超过了预压组件(例如弹簧)的预压力，该工作缸通过液压力克服预压组件拉起并从而激活地打开该快关阀。为了关闭快关阀尽可能地快速减小液压力，例如在罐中终止(abgesteuert)。失压的工作缸通过预压组件被压迫到快关阀的关闭位置中。
文献DE102004042891B3为此建议了开头所述的控制装置，该装置带有用于减小打开快关阀的液压力的壳阀(Cartridgeventil)以及激活壳阀的泄流阀-控制阀装置，该泄流阀-控制阀装置具有三个磁阀，其以所谓的从3选2的方式实现(，，2v3“选择)，也就是如此与泄流阀液压相互连接，在泄流阀-控制阀装置的三个阀中至少两个切换到快速关闭位置中的情况下，其才关闭快关阀。以该种方式可以有利地避免由于泄流阀-控制阀装置的单个缺陷的阀的不必要的快速连接，并且另一方面可以在运转时单个测试这些阀。
关于用于汽轮机的快关阀的控制装置的监控通道，文献DE2254250A介绍了2v3选择，用于提高监控的可靠性。
不利地，在该控制装置中限制了用于核实或者用于测试触发的执行器(Aktorik)和快关阀的可能性。
发明内容
本发明的任务因此在于，改善用于汽轮机的快关阀的可用性、安全性和可靠性。
为了解决该任务，根据本发明对用于汽轮机的快关阀的控制装置进行进一步改进。根据本发明的用于汽轮机的快关阀的控制装置具有用于减少打开快关阀的液压力的泄流阀；以及具有带有至少三个阀的泄流阀-控制阀装置，该至少三个阀如此与泄流阀液压相互连接，在泄流阀-控制阀装置的至少两个阀切换到快速关闭位置中的情况下，所述泄流阀才关闭快关阀，其特征在于，设有测试-控制阀装置，其用于在关闭泄流阀时选择地减少和提高打开快关阀的液压力。本发明还提出了具有该种控制装置的快关阀。本发明还提出了通过该控制装置可实施的方法。在按本发明的用于进行按本发明的快关阀的部分冲程测试的方法中，测试-控制阀装置在关闭泄流阀时减小并随后又升高打开快关阀的液压力。
根据本发明的用于汽轮机的快关阀的控制装置具有用于减小打开快关阀的液压力的泄流阀。如上所述，该快关阀可以具有特别可液压操作的工作缸，该工作缸通过相应的液压力活动地克服预压组件(例如拉力或者压力弹簧)在打开位置中可运动并且在足够减小液压力时关闭快关阀。液压力的减小以及由此快关阀的关闭可以通过泄流阀实现，该泄流阀例如可以包括一个或者多个壳阀或者球阀。
为了控制泄流阀设有泄流阀-控制阀装置，该装置具有3个或者多个阀，这些阀如此与泄流阀液压相互连接，在泄流阀-控制阀装置的至少两个阀切换到快速关闭位置中的情况下，也就是实现2v3选择，才关闭快关阀。
根据本发明现在额外地设有测试-控制阀装置，该测试-控制阀装置优选地构造为不依赖于泄流阀-控制阀装置，并且通过该测试-控制阀装置可以减小或者提高克服预压组件打开快关阀的液压力。
通过该额外的测试-控制阀装置也可以由此在泄流阀关闭时进行测试，特别是所谓的快关阀的部分冲程测试，其通过从例如完全地或者在运行通常位置中打开的快关阀开始，首先如此减小液压力，使得通过例如工作缸进行完全或者部分冲程，完全或者至少部分地关闭快关阀。随后重新提高液压力并且从而快关阀回到其起始位置。
通过能够在涡轮工作运行之前、期间和/或之后进行的该测试，可以不依赖于泄流阀-控制阀装置核实快关阀的功能并从而例如大约通过铁鳞生成(Verzunderung)认识到钝性或者无法移动(Festsitzen)。为此在优选的进一改进中测试-控制阀装置描述了过多的、不依赖于泄流阀的可能性来减小液压并由此关闭快关阀，虽然有可能比通过泄流阀要慢。有利地，在快速连接的情况下也可以如此控制泄流阀以及测试-控制阀装置，使得液压力通过两者终止并由此仍快速地关闭快关阀。
优选地，测试-控制阀装置具有一个或多个第一控制阀和/或一个或多个第二控制阀。不仅泄流阀与压力源(例如液压容器、泵或者类似物)的连接，而且泄流阀与减压装置(Drucksenke)(例如一个或者多个罐)的连接也可以通过第一和/或第二控制阀实现。
第一和第二控制阀可以并行或者串行连接，其中与压力源和/或快关阀连接中可以前置优选可调的节流阀，用于将作用测试-控制装置上的液压力减少到合适的数值。
泄流阀-控制阀装置和测试-控制阀装置优选地形成结构单元。特别地这两个组成单元形成紧凑模块而且相互间固定和/或固定在支架上。这简化了整个控制装置的安装并减少了需要的结构空间。
泄流阀-控制阀装置和/或测试-控制阀装置的阀优选地构造为4/2电磁旁通阀(4/2-Magnet-Wegeventil)，也就是说具有四个连接口的阀，这些接口通过优选地克服预压组件作用的电磁铁可在两个位置中切换。当阀没有供电时，也就是说在失电状态下打开泄流阀，在此优选地泄流阀-控制阀装置的阀将泄流阀与降压装置连接或者与压力源分离。当阀被供电时，也就是说在通电状态下关闭快关阀，在阀将泄流阀与压力源分离期间，以相同的方式优选地测试-控制阀装置的第一和/或第二控制阀将快关阀与降压装置连接。然而相反的失电位置也是可能的。
泄流阀-控制阀装置和/或测试-控制阀装置优选地具有终端位置监控，用于确定是否阀正常工作，也就是说占据受控的终端位置(打开或者关闭位置)。
在本发明的优选实施中，控制装置具有用于采集汽轮机转速以及将泄流阀-控制阀装置切换到快速关闭位置中的泄流阀控制器。该泄流阀控制器优选包括至少三个转速采集单元，其如此相互连接，在至少两个转速采集单元采集的汽轮机转速超过了预设临界值的情况下，泄流阀-控制阀装置才切换到快速关闭位置中，也就是说实现了2v3选择。
在此转速采集单元可以具有用于采集到的转速相互比较的同步监控、零转速监控和/或低转速监控。转速采集单元优选地通过总线相互通信，该总线可以实现形成2v3选择的逻辑。优选地同样外部快速连接指令，所谓的外部跳闸(Trip)，可以输入到泄流阀控制器中，其例如来自于涡轮的功率监控、连接监控或者类似而且同样如同超越预设临界值一样通过至少两个采集的转速引起泄流阀-控制阀装置切换到快速关闭位置中。
转速采集单元在此可以各自具有一个或者多个转速采集装置，例如活动的转速传感器，而且可以与这些和/或泄流阀-控制阀装置的阀物理上独立地连接，用于提高可靠性和安全性。
为了以测试方式地控制泄流阀-控制阀装置的阀和/或用于以测试方式地控制测试-控制阀装置，泄流阀控制器可以具有测试发生器。泄流阀-控制阀装置和测试-控制阀装置的以测试方式控制在此可以通过共同的测试发生器被控制，然而同样地也可以各自设有各自的部分-测试发生器，这些部分-测试发生器优选地可以应用在泄流阀控制器中或者从其分开地实现。
泄流阀-控制阀装置的阀的控制在此优选地如此实现，泄流阀-控制阀装置的阀交替地特别是周期性单个地以测试方式切换到快速关闭位置中。因为在只有一个切换到快速关闭位置中的泄流阀-控制阀装置的阀下由于2v3选择泄流阀还没有关闭快关阀，该测试例如周期性地也可以在涡轮运行期间进行。
测试-控制阀装置的控制优选地如此实现，测试-控制阀装置在关闭泄流阀时减小并随后又提高打开快关阀的液压力，用以从而进行完全或者部分冲程测试。特别地，部分冲程测试也可以在涡轮工作运行期间进行，优选在涡轮工作运行之前和/或之后进行。为了评估测试，优选地设有一个或者多个传感器，这些传感器采集快关阀的移位，例如工作缸的冲程。优选地设有至少两个位于相同冲程高度的传感器，用于可以区分只通过一个传感器信号识别的传感器故障与通过所有传感器信号识别的错误冲程。
测试发生器是可设定参数的，用于可以设置测试条件，例如两次测试之间的持续时间、部分冲程高度或者类似。
优选地测试发生器借助于测试-控制阀装置的控制进行快关阀的测试和/或自动进行泄流阀-控制阀装置的测试，例如根据预设的运行小时数、预设的其它测试数或者类似。为此测试发生器可以具有运行小时数计数器和/或开始计数器。
附图说明
更多的优点和特征来自于实施例。为此部分地示意显示单个图1：
图1根据本发明的实施用于汽轮机的快关阀的控制装置。
图1以液压和信息图的形式部分地示意了根据本发明的实施的用于汽轮机的快关阀的控制装置。
具体实施方式
汽轮机的转子1的转速通过三个独立的转速传感器17.1到17.3采集。如果由传感器17采集的转速超过预设的临界值，与传感器连接的转速采集单元10，20或者30通过控制线10.2，20.2或者30.3给出切换指令到泄流阀-控制阀装置6中的4/2电磁旁通阀上。
这不会再详细描述或说明，因为就这方面而言可以参考文献DE102004042891B3，该文献关于这一点的公开内容明确地用作于本申请的内容。通常泄流阀-控制阀装置6的三个4/2电磁旁通阀液压如此连接，得出所谓的2v3选择。
如果泄流阀-控制阀装置6的三个电磁旁通阀中的至少两个通过转速采集单元10，20或者30的控制指令没有切换到快速关闭位置中，在泄流阀4通过通道5，15.1，15.2，15.22与降压装置16连通期间，壳泄流阀4通过通道5，7.2与压力源P的连接被断开。
由此快关阀2的工作腔2.3中的液压力打开壳阀4，其工作活塞2.1在预压膜片弹簧2.2的力作用下被推出(根据图1下面)，在此液压液流由工作腔2.3排出通过通道3，3.1、打开的阀4、通道15.21，15.22进入到罐16中，并且在此快关阀如此关闭，中断汽轮机的蒸汽供给并且由此阻止转子1超过其可靠的最高转速。
出于核实泄流阀-控制阀装置6，测试发生器40周期性地如此控制单个转速采集单元10，20和30，转速采集单元交替地将泄流阀-控制阀装置6的分配的电磁旁通阀切换到快速关闭位置中。通过信号线10.1，20.1或者30.1在电磁铁(未表示)中的终端位置传感器告知是否各个阀正常运行。
为了进行部分冲程测试，测试发生器40通过控制线40.3，40.5以4/2电磁旁通阀8，9的形式如此控制两个其它的控制阀，从在图1表示的运行位置开始，测试-控制阀装置的控制阀8，9同时切换并且工作腔2.3通过通道3，3.2(也就是在泄流阀4旁路)，3.21，单向阀11，可调的节流阀13，当前导流切换的控制阀8，9和通道15，15.2，15.22与罐16连接。相应于第一和第二控制阀8，9的控制或者节流阀13的调节因此工作腔2.3中的液压力下降，工作活塞2.1实施部分冲程(根据图1下面)，由传感器40.1，40.2采集该部分冲程并传送到测试发生器。
在达到期望的部分冲程后，部分冲程表示快关阀2的功能能力或者通过生成铁鳞的胀裂(Aufbrechung)或者类似重新生产或者改善，测试-控制阀装置的第一控制阀8和第二控制阀9重新切换到图1所示的工作位置中，从而压力源P通过通道7，7.1、可调节流阀14、第一和第二控制阀8，9、止回阀12和通道3.22，3.2，3与工作腔2.3相连，从而液压力在此升高，推动工作活塞2.1克服膜片弹簧2.2的预压力并且从而重新打开快关阀，直到测试发生器40通过传感器40.1，40.2确定部分冲程进行倒退。同样通过终端位置传感器监控第一控制阀8和第二控制阀9的终端位置并且通过信号线40.4，40.6在测试发生器上被告知。
泄流阀-控制阀装置6和测试-控制阀装置8，9作为结构单元结合在紧凑模块中。在此第一控制阀8和第二控制阀9与前置可调的节流阀13以图1所示的方式串行连接。如上所述，在测试发生器40预设的时间间隔中为了进行部分冲程测试控制它们。2v3阀模块6，8，9也可以构造为外部-保护-实施(Ex-Schutz-Ausführung)。
两个部分单元泄流阀-控制阀装置6和测试-控制阀装置8，9由转速采集单元10，20，30或者测试发生器40控制，转速采集单元10，20，30或者测试发生器40可以结合到超转速采集系统50中。
超转速采集系统50可以具有其它的继电器结构组件(Relaisbaugruppen)(未表示)，特别是用于实现2v3结构中用于切断其它耗能件(Verbraucher)的双电流回路(Doppelstromkreisen)。
该系统以三通道冗余(Redundanz)构成。跳闸或者快速连接报告或者指令在2v3选择中比较并且多数待定报告三重地在具有安全装置(ausfallsicher)的继电切换中以强制引导(zwangsgeführten)的接触发出(未表示)。
为了触发跳闸或者快速连接向外具有三个在触发时打开的2v3电流回路。额外地还具有上述其它的双电流回路。
优选地一个或者多个转速采集单元10，20，30具有发送-电流回路-监控、发送-信号-监控、发送信号-进一连接、超转速-临界值、低转速-临界值、带有继电输出的零转速报告、用于外部跳闸触发的控制输入、跳闸-线监控或者2v3磁阀监控、干扰报告和/或转动方向识别。
用于操作和参数设定的键盘区域(未表示)、用于显示当前转速和用于错误报告显示的五位数显示器和用于状态显示的四个LED位于一个或者多个转速采集单元10，20，30的仪器前部上。为了与Profibus-主机数据交换每个转速采集单元10，20，30具有一个前侧的Profibus-DP-接口(未表示)。
测试发生器40设计有用于超转速、2v3阀块的2v3逻辑以及部分冲程测试的自动的周期性的测试程序(Prüfroutinen)。用于参数设定的键盘区域、用于显示测试转速的显示器、用于显示状态的LED和用于与Profibus-主机(未显示)数据交换的Profibus-接口位于发生器的外壳前部上。
以未进一步表示的方式跳闸或者快速连接可以存储在具有故障保护(fehlersicheren)的控制器中。跳闸重置可以在具有故障保护的控制器中实现。当没有待定内部或者外部跳闸条件时，系统优选地自动进入“好”状态。对于超转速保护的实施来说具有故障保护的控制器是有利的。
附图标记列表：
1汽轮机转子
2快关阀(Schnellschlussventil)
2.1工作缸(Arbeitszylinder)
2.2膜片弹簧(Tellerfeder)
2.3工作腔(Arbeitsraum)
3，3.1，3.2液压流体通道(Hydraulikfluidpassage)
4泄流阀(Entlastungsventil)
5液压流体通道(Hydraulikfluidpassage)
6泄流阀-控制阀装置(Entlastungsventil-Steuerventilanordnung)
7，7.1，7.2液压流体通道(Hydraulikfluidpassage)
8第一控制阀(erstes Steuerventil)
9第二控制阀(zweites Steuerventil)
10，20，30转速采集单元(Drehzahlerfassungseinheit)
10.1，20.1，30.1信号线(Informationsleitung)
10.2，20.2，30.2控制线(Steuerleitung)
11，12止回阀(Rückschlagventil)
13，14可调节流阀(einstellbare Drossel)
15，15.1，15.2，15.21，15.22液压流体通道(Hydraulikfluidpassage)16降压装置(罐)(Drucksenke(Tank))
17.1，17.2，17.3转速采集装置(Drehzahlerfassungseinrichtung)
40测试发生器(Testgenerator)
40.1，40.2冲程传感器(Hubsensor)
40.3，40.5控制线(Steuerleitung)
40.4，40.6信号线(Informationsleitung)
50超转速采集系统

Claims (13)

1.用于汽轮机的快关阀(2)的控制装置，该控制装置具有用于减少打开快关阀的液压力的泄流阀(4)；以及
具有带有至少三个阀的泄流阀-控制阀装置(6)，该至少三个阀如此与泄流阀液压相互连接，使得在泄流阀-控制阀装置的至少两个阀切换到快速关闭位置中的情况下，所述泄流阀才关闭快关阀，
其特征在于，
设有测试-控制阀装置(8，9)，其用于在关闭泄流阀(4)时选择地减少和提高打开快关阀(2)的液压力，其中，在测试-控制阀装置(8，9)和压力源(P)和/或快关阀(2)之间设置有可调的节流阀(13，14)，其中，测试-控制阀装置具有第一控制阀(8)和第二控制阀(9)，其中，第一控制阀(8)和第二控制阀(9)串联连接。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，泄流阀-控制阀装置(6)和测试-控制阀装置(8，9)形成结构单元。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，泄流阀-控制阀装置(6)的至少一个阀和/或测试-控制阀装置的至少一个阀(8，9)构造为4/2电磁旁通阀。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，泄流阀-控制阀装置和/或测试-控制阀装置具有终端位置监控。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，该控制装置具有用于采集汽轮机转速和将泄流阀-控制阀装置(6)切换到快速关闭位置中的泄流阀控制器(10，20，30)。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，泄流阀控制器具有至少三个转速采集单元(10，20，30)，其如下相互连接，使得在至少两个转速采集单元采集的汽轮机转速超过了预设临界值的情况下，泄流阀-控制阀装置才切换到快速关闭位置中。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，转速采集单元具有同步监控、零转速监控和/或低转速监控。
8.根据上述权利要求6至7中任一项所述的控制装置，其特征在于，泄流阀控制器(10，20，30)与至少三个转速采集装置(17.1，17.2，17.3)和/或与泄流阀-控制阀装置(6)的至少三个阀的连接构造为物理上独立。
9.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，泄流阀控制器具有测试发生器(40)用于以测试方式控制泄流阀-控制阀装置(6)的阀和/或测试-控制阀装置(8，9)。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，测试发生器是可设定参数的，具有运行小时数计数器和/或开始计数器。
11.用于汽轮机的具有上述权利要求中任一项所述的控制装置的快关阀(2)。
12.用于进行根据权利要求11所述的快关阀(2)的部分冲程测试的方法，其特征在于，测试-控制阀装置(8，9)在关闭泄流阀时减小并随后又升高打开快关阀的液压力。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，泄流阀-控制阀装置(6)的至少三个阀交替单个地以测试方式切换到快速关闭位置中。
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