CN1032848A - 检测止回阀工作状况的监测器 - Google Patents

Abstract

一种监测加压壳体(12)内阀件位移的装置，其中 第一和第二可压缩容器(86，88)各与一压差表相连 接以便测定两容器间压力变化情况。第一容器与阀 件(24)相连接以接受阀件被驱动时的可变压力。阀 件(24)的位移是作为第一和第二容器间压力变化的 函数来测算的。

Description

本发明涉及蒸汽系统，具体来说，涉及测定汽轮机系统中止回阀工作状况的监测器。

例如水电站所用汽轮机具有许多重要阀门，这些阀门又都具有在使用中会逐渐损坏的静止的或非静止的零件。因此，这些零件要定期检查以便测定其工作状况。由于许多必要的检查只有当汽轮机停止工作时才能进行，因此只对许多重要阀门的工作状况进行有限的不停产检测。过去，这种有限的不停产检测一直是费时费力的方法，需要控制室的工作人员调整汽轮机工作参数，技工在阀门所在地点进行测试，同时还需要人员协调控制室和阀门所在地点的测试工作。不停产检测方法也要求工作人员在靠近高能热蒸汽的地方工作。这种人工方法需要大量电站工作人员参加，与维护保养工作争人力，因此重要阀门的检测往往被延误，不能保障阀门的正常工作。因此，阀门故障不能及时检查出来，以至发生汽轮机的严重损坏。

可能形成不易检出的故障的重要阀门的一个例子是位于大型汽轮机系统抽汽管中防止蒸汽回流的止回阀。众所周知，在大型汽轮机系统中的蒸汽循环包括向锅炉中给水的循环;在锅炉中给水变成蒸汽。这种给水来自冷凝器，也包括在排汽中冷凝的水，在泵入锅炉前就经过多道加热步骤。抽汽管一般连接到汽轮机的各级，以便用一部分高能蒸汽来预热返回锅炉的汽轮机给水。抽汽被冷凝成为预热水，然后与来自冷凝器的较冷的水相混合。这种方法，由于减小了锅炉内的水与从冷凝器流向锅炉以便再次加热的给水之间的温差，所以提高了蒸汽循环的效率。

当汽轮机发电站的电负载下降或受到电负载（例如由于线路故障引起的重大功率损失，或者甚至局部正常断路引起的较小功率损失）时，一台或多台汽轮机必须被脱线。当汽轮机被脱线时，加热器或抽汽管中的预热水就会受到减压，引起湿蒸汽和水通过抽汽管向汽轮机叶片的回流。由于脱线的汽轮机不承受负载，这种回流除了可能导致冷汽和冷水渗入汽轮机的有害情况外，还会引起超速状况。为了防止这种回流，在抽气管中安装了快速止回阀。这种快速止回阀在使用过程中会逐渐损坏，必须定期检查，以便在紧急断路引起功率损失时避免发生故障。止回阀的故障不拆卸难于检查，而且为了保持阀门零件的完善，只能进行有限的不停机检测。由于手工检测方法的特点以及由于与维修保养争人力，保障止回阀正常工作的测试和检查往往被延误。

因此，本发明的主要目的是提供定期地或连续地监测加压抽汽管内止回阀工作能力的另一种装置。

鉴此，本发明涉及一种监测阀内封闭件运动的装置，它具有使伺服马达与阀门件相联结的工作结构，以便阀门件在打开和闭合位置之间利用动力动作，在阀门的外壳内放置有一个第一可压缩容器以容纳加压流体，使所述第一容器定位以便被阀碟的运动所压缩，其特征在于：在阀门外壳中还装有适于容纳加压流体并与在所述外壳中暴露于压力下的第一容器相同的第二可压缩容器;设有传感装置与第一和第二容器有流体连通以便检测由于所述作用于第一容器的阀碟的运动引起的，在第一和第二容器之间流体平衡的任何变化，设有提供指示伺服马达位置信号的位置指示装置;设有进一步的处理装置以接收从所述传感装置和所述位置指示装置发来的信号，从而相互比较阀门件实际位置和伺服马达位置的关系，这样来测定伺服马达是否使封闭件在打开和闭合位置之间有效地移动。

由于阀件的移动并对第一容器提供了一个增加的压力，第一容器中的流体压力增加，这样在第一和第二容器之间的压差可由传感装置测出，与阀碟的位移成正比。

现在对照以下附图，只是通过举例的方式对本发明的推荐实施例进行描述，从而对本发明作详细说明。

图1是阀门的横截面图;

图2是图1所示阀门的平面剖视图;

图3是监测容纳高温高压流体容器内移动件位频男滦妥爸玫募蚧适油?

图4和5是监测移动件位移的本发明另一实施例的剖视图;

图6所示是本发明的推荐实施例，用来监测图1和2所示止回阀的工作状况。

图1和2所示为在汽轮机抽汽管中控制回流所用的那种利用动力的止回阀10。止回阀10具有一个阀壳12，上面有进口14，接受来自抽汽管第一段16A的蒸汽，还有一个出口18用来通过抽汽管第二段16B排出蒸汽。一盖板22可拆下以便检修阀门，通过螺栓紧固在阀壳12上部盖住检修孔23。阀座20环绕阀壳临近进口14的部分设置。阀碟24绕阀轴26转动，可以抵住阀座20。阀碟的连接靠阀臂34实现，阀臂第一端36靠螺栓38固定在阀碟24上，阀臂的第二端40通过阀臂34和阀轴26之间的阀轴轴承44连接在阀轴26上，可绕阀轴26转动。

在正常工作期间，如图2所示，伺服马达46在气体或液体的压力下动作维持驱动活塞48和活塞杆49处于伸出位置。活塞杆49与阀臂34连接以使阀碟24离开阀座20至如图1虚线所示打开位置。在从汽轮机控制系统收到汽轮机停机的停机信号时，伺服马达46中的流体压下通过一个调节阀（未画）释放，一根弹簧52使驱动活塞48回位并转动阀臂34，因此阀碟24开始承受伴随蒸汽回流产生的流体压力。回流迫使阀碟24进到抵住阀座20的闭合位置50′。当汽轮机正常工作时，汽轮机控制系统又向伺服马达46提供液压，使驱动活塞48克服回位弹簧52的闭合力，这样使阀碟24转到打开位置50。

上述止回阀10会产生若干种缺陷，这些缺陷用图3和4所示监测装置60很方便地检查出来。这些缺陷包括：驱动活塞48不响应停机信号动作;驱动活塞48和阀臂34之间的联动机构误动作，会妨碍阀臂34绕阀轴26转动的轴承表面的腐蚀和磨损;把阀碟24紧固于阀臂34的螺栓38的松动，这种松动会使阀碟24对不准阀座20或者使阀碟24完全脱开阀臂34。

现参照图3，图中以简化的形式画出了一种从外部监测容纳高温高压流体的容器64中的移动件62的位移的新型装置。容器64的臂65有一内表面66，一外表面68以及一螺孔70，螺孔70的位置使其可以接受传感器座72穿过容器臂65。适于容纳加压流体的第一和第二管74和76具有穿过传感器座进入容器64的第一端78和80。

传感器座72具有第一和第二槽82和84，用来支承第一和第二可压缩容器86和88，并可对它们的运动起到一些导向的作用。第一容器86的下端90连接到第一管74的第一端78。第二容器88的下端连接于第二管76的第一端80。每根管74，76的第二端96，98连接于一个流体压差传感器100。第一和第二管74和76，第一和第二容器86和88以及传感器100之间的连接都是密封的，这些管和容器中都充满了相对来说不可压缩的流体，例如液压油。

第一容器86的第一部分94所处位置可以接受压紧的片簧104的第一端102的压力。片簧104的第二端108与移动件62接触。片簧104摆动地支承着从传感器座72伸来的臂106，这样，移动件62的运动压缩片簧104，使片簧104第一端102在第一容器86的第一部分94上作用一个力。

在本发明的一个推荐实施例中，传感器100具有一个压差表与每根管74和76有流体连通，管74和76提供反映两容器中不可压缩流体间压差的信号。一个微计算机112通过信号线114监测这一压差。

监测移动件62位移的装置60以下述方式工作。当移动件62的位置，使第一容器86的第一部分94不受片簧104的压力时，在每个容器86和88中的不可压缩流体的压力基本与容器64中的高温高压流体相平衡，在此平衡状况下，压差传感器100发出一个指示第一和第二容器86和88之间无压力变化的信号。一般来说，容器中流体压力或温度的变化不会引起第一和第二容器之间的重大压力变化。

当移动件62向下移动时，（如图3所示方向），片簧104被压，对第一容器86的第一部分94作用一个力。在此不平衡状态，在第一容器86中的不可压缩流体的压力增大，压差传感器100发出一个与两容器之间压力变化成正比的信号。这个信号也与移动件62的位移成正比。

在本发明的另一种实施例中，如图4和5所示，流体压差传感器100由一流量计118替代，第一容器86的第一部分94通过杆119与移动件62刚性连接。当移动件62静止于图4所示的非伸出位置时，第一容器86处谂蛘妥刺诙萜?8处于压缩状态，第一和第二容器86和88之间的流体压力是相等的，当移动件62（以图4和5所示方向）向着图5所示伸出位置向下位移时，第一容器86中的流体压力超过了第二容器88中的流体压力，使不可压缩流体从第一管74通过流量计118流入第二管76，直到第一和第二容器86和88中的流体压力再次达到平衡状态为止。在此新的平衡状态时，相应于移动件62的向下位移，第一容器86处于压缩状态，而第二容器88处于膨胀状态。

以第一和第二管74和76之间流动的不可压缩流体的容积流量为基础，移动件62的位移由流量计118监测。流量计118发出的信号与移动件62的移动速度成正比，在任何给定时间流过流量计的流体净容积是移动件移动距离的函数。微计算机112通过一条流量计信号线122连续监测流量并计算做为流体位移函数的移动件62的相对位移。

图6和7所示为图3的装置应用于阀监测系统120，以便用压差传感器100测定止回阀阀碟24的工作状况。相应于图1和3中的标号的图6和7中的标号代表类似的零件。传感器座72穿过阀盖板22，片簧104位于阀碟24和第一容器86之间，以图3所示的相同方式，向第一容器86的第一部分94提供与阀碟位移成正比的压缩力。压差传感器100向微计算机112提供一个信号，指示第一和第二管74和76之间的压差，这方面的细节已对照附图3做过说明。另外，一个位置传感器124监测驱动活塞48的运动，以便通过一条第二信号线126向微计算机112发出一个指示活塞杆49是否已经位移的信号。

微电机112通过第三条信号线130监测从汽轮机控制系统128发往伺服马达调节阀（未画）的停机信号。为了打开止回阀，汽轮机控制指令开始阻尼来自伺服马达46液压，这些指令通过第四条信号线132也由微电机112监测。通过第三和第四条信号线监测的信息用来使控制室指令与由压差传感器100发出的信号以及由位置传感器124发出的信号发生联系。控制室人员可以从控制系统128通过控制线134发出一个指令信号，使微计算机112通过第五条信号136在控制室显示屏138上显示止回阀10的工作状态。

举例来说，阀门监测系统120可以下述方式指示止回阀10的工作状态。当指令信号通过控制线134从控制系统128发向微计算机112时，微计算机112以位置传感器124通过第二条信号线126发来的信号为基础测出驱动活塞48的位置。当得到关于伺服马达46的液压的最新控制室指令后，以通过第三第四信号线130和132传来的信号为基础，微计算机112使驱动活塞48和止回阀阀碟的位置与控制室指令发生联系。发出一个信号通过调节阀46调节活塞48的液压以关闭阀门10，这样就可以进行不停产检测。如果阀碟24如传感器100所示关闭大约20%（蒸汽流阻止进一步关闭），那么就可保证阀的工作。

阀门监测系统120也可以显示驱动活塞48和阀碟24之间机械式连接机构的工作状态。装置60通过第一条信号线114向微计算机112提供指示第一和第二管74和76之间压差的信号。微计算机112存储有相应于阀碟24全开或全闭位置的预期的信号值。当活塞48处于完全伸出位置时，如果阀碟24处于打开位置50，则为正相关，指示连接机构工作正常。当活塞48处于缩回位置时，如果阀碟24处于闭合位置50′，也显示正相关。否则，阀门监测系统120则显示负相关，指示阀臂34不能自由转动或者阀碟24与阀臂34之的固定出现故障。

虽然未用具体实施例说明在图6和7的系统中可用图4的监测器替代图3的监测器，但这是不言而喻的。

Claims (5)

1、监测阀(10)中封对阀件(24)运动的装置，包括一个把伺服马达(46)连接在封闭阀件(24)上使阀件(24)利用动力在打开位置(50)和闭合位置(50′)之间动作的工作结构，其特征在于：第一可压缩容器(86)设置在阀(10)的外壳(12)内，适于容纳加压流体，所述第一容器的位置使其被阀碟(24)的运动所压缩，第二可压缩容器(88)也设置在外壳(12)中，适于容纳加压流体，与所述第一容器暴露于所述外壳(12)内的压力一样；设有传感装置100与第一和第二容器(86，88)有流体连通，以便测出因阀碟(24)的运动作用于第一容器(86)而引起的第一和第二容器内流体之间平衡的任何改变；设有装置(124)以提供指示伺服马达位置的信号；设有进一步的处理装置(112)，接收从所述传感装置(100)，所述位置指示装置(124)发来的信号以便使阀件实际位置与伺服马达位置相连系，从而测定伺服马达(46)是否使封闭阀件(24)有效地在其打开和闭合位置(50，50′)之间移动。

2、按照权利要求1所述的装置（60），其特征在于：所述传感装置（100）是一个流体压差表。

3、按照权利要求1所述的装置（60），其特征在于：所述传感装置（100）是一个提供指示阀件运动的容积流量数据的流量表（118）。

4、按照权利要求3所述的装置，其中由流量表（118）提供的数据与流体的容积流量成正比，其特征在于：所述装置（60）还包括计算机装置（112）以便测算第一和第二容器（86，88）之间流动的流体净容积，以及根据该净容积测算移动件的位移。

5、按照权利要求4所述的装置，其特征在于：所述测算装置（112）适于把测算的移动件位移与预期的位移作比较并以测算的和预期的移动件位移之间的相关情况为基础，指示移动件的工作状况。

Images