CN108350750B - 具有快速关闭阀和调节阀的涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮机，其具有涡轮机调节装置、涡轮机保护装置、至少一个安全块、快速关闭阀和调节阀，其中快速关闭阀和调节阀能够经由相关联的开关驱动器和调节驱动器来操作，其特征在于，至少一个安全块为气动的安全块，并且用于直接或间接操作快速关闭阀的至少一个开关驱动器是气动的开关驱动器。此外，本发明涉及用于改装现有的涡轮机的方法，所述涡轮机具有涡轮机保护装置、涡轮机调节装置、液压的安全块、快速关闭阀和调节阀，其中快速关闭阀能够经由相关联的液压的开关驱动器直接或间接地操作，其特征在于，快速关闭阀的至少一个液压的开关驱动器通过气动的开关驱动器取代，并且设有气动的安全块，其至少部分地取代液压的安全块的功能。

Description

具有快速关闭阀和调节阀的涡轮机

技术领域

本发明涉及一种涡轮机，其具有涡轮机调节装置、涡轮机保护装置、至少一个安全块、快速关闭阀和调节阀，其中快速关闭阀和调节阀能够经由相关联的开关驱动器和调节驱动器来操作。此外，本发明涉及用于改装现有的涡轮机的方法，所述涡轮机具有涡轮机保护装置、涡轮机调节装置、液压的安全块、快速关闭阀和调节阀，其中液压的快速关闭阀能够经由相关联的液压的开关驱动器直接或间接地操作。

背景技术

开始提出类型的涡轮机在现有技术中以各种设计方案已知。涡轮机调节装置已知还承担一些功能，仅列举一些实例为，功率调节、压力调节、转速调节、阀位置调节、测量值处理等。涡轮机保护装置检测全部过程标准，所述过程标准会负面地作用于涡轮机或操作人员，并且一旦超过相应的极限值就切断涡轮机。在操作运行期间，快速关闭和调节阀负责输送、调节和阻挡至蒸汽轮机的做功流体。如今，快速关闭阀中的“打开和关闭”功能和调节阀中的“打开、调节和关闭”功能主要利用液压的开关和调节驱动器经由中央的液压安全块和涡轮机调节装置来控制，所述中央的液压安全块和涡轮机调节装置就其而言结合到涡轮机的控制和调节油系统中。

快速关闭阀通常借助先导控制装置来工作，因此无法胜任过大的阀力。在该背景下，快速关闭阀也在选择油系统时不是决定性的部件。通常，其借助8至12bar的低压-油设备就足够。

调节阀原则上能够划分成两个组，更确切地说划分成具有结构引起的泄漏和小的调节力的卸压的阀，即例如没有先导行程的卸压的管式阀，具有预热孔的单座阀，或双座阀；和不减压的、但是完全密封的、具有高的调节力的单座阀，即例如拇指阀或蘑菇阀、先导阀或具有先导行程的管式阀。卸压的调节阀通常借助8至12bar的低压液压装置就足够。根据做功流体的压力，非卸压的调节阀需要30至50bar的中压液压装置或100至160bar的高压液压装置。

上述类型的涡轮机的主要缺点在于，在设计、购置、安装、测试、投入运行和维护方面，控制和调节油系统的成本非常高。此外，在发生漏油的情况下，特别是在涡轮机的热的前端处，存在高的着火风险，这随之产生涡轮机本身和操作人员的相应潜在风险。

发明内容

基于上述现有技术，发明的目的是：提出一种具有替选结构的开始提出类型的涡轮机，所述替选结构至少部分地消除之前描述的问题。

为了实现所述目的，本发明实现开始提出类型的涡轮机，所述涡轮机的特征在于：至少一个安全块为气动的安全块，并且至少一个用于直接或间接操作快速关闭阀的开关驱动器是气动的开关驱动器。将直接操作理解为：气动的开关驱动器直接地作用于快速关闭阀的阀轴上。在间接操作的情况下，气动的开关驱动器例如能够形成介质操作的快速关闭阀的控制设备的组成部分。通过使用气动的开关驱动器代替液压的开关驱动器来开关快速关闭阀，能够显著降低火灾危险，其中所述快速关闭阀例如设置在涡轮机的热的前端部的区域中。由此，对于涡轮机本身和操作人员实现高的安全性。此外，能够降低用于保险的成本。另一优点在于：气动的开关驱动器相对于液压的开关驱动器为简单的、鲁棒的且成本低的替选方案。此外，气动的开关驱动器是极其可靠的，仅具有低的磨损并且能够无任何问题地集成到涡轮机保护装置中。相应地，随气动的开关驱动器的使用产生低的成本。

根据本发明的一个设计方案，用于操作快速关闭阀的全部开关驱动器是气动的开关驱动器。以该方式，最佳地使用上文描述的优点。

优选地，涡轮机保护装置和至少一个气动的安全块设计和构建为，使得经由涡轮机保护装置和至少一个气动的安全块来控制一个或多个气动的开关驱动器。换言之，气动的开关驱动器的控制装置简单地集成到现有的涡轮机保护装置中，这同样产生成本低的结构。

气动的安全块有利地具有多个串联的二位五通换向阀，尤其在3选2的回路中的三个串联的二位五通换向阀。在这种结构的气动的安全块中，能够毫无问题地实现功能“打开、关闭、排气和检查”。随三个串联的二位五通换向阀得出的主要优点在于：当所述换向阀中的一个失效时，也可以安全地运行涡轮机。相应地，避免在换向阀中的一个失效时涡轮机的停机时间。原则上，当然也可行的是：使用二位三通阀。

根据本发明的一个设计方案，为了操作调节阀，设有电的调节驱动器和/或具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器，所述液压的调节驱动器借助难燃的液体运行。尤其当要操作的调节阀为卸压的调节阀时，电的调节驱动器能够代替液压的调节驱动器。相反，具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器尤其使用在非卸压的调节阀中。如果全部调节阀都通过电的调驱动器和/或通过具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器取代，那么能够完全弃用中央的控制和调节油系统，这随之产生显著的成本节约。于是仅保留通常在大约2bar下运行的润滑油系统。如果具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器借助难燃的液体运行，那么还将火灾危险降低到最小。

为了实现开始提出的目的，本发明还提出一种用于改装现有的涡轮机的方法，所述现有的涡轮机具有涡轮机保护装置、涡轮机调节装置、液压的安全块、快速关闭阀和调节阀，其中快速关闭阀能够经由相关联的液压的开关驱动器直接或间接地操作。根据本发明的改装方法的特征在于：快速关闭阀的至少一个液压的开关驱动器通过气动的开关驱动器取代，并且设有气动的安全块，所述气动的安全块至少部分地取代液压的安全块的功能。

优选地，在根据本发明的方法中，全部液压的开关驱动器也都通过气动的开关驱动器取代，这随之得到上述优点。

有利地，将控制装置调整为，使得至少一个气动的开关驱动器经由涡轮机保护装置和气动的安全块控制，这随之得到极其简单的且便宜的结构。

按照根据本发明的方法的一个设计方案，至少一个液压的调节驱动器通过电的调节驱动器取代。

根据本发明的另一设计方案，附加地或替选地，至少一个连接到涡轮机的中央的控制和调节油系统上的液压的调节器驱动器通过具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器取代。

有利地，涡轮机调节装置调整为，使得至少一个电的调节驱动器和/或具有自有的油供应装置的至少一个液压的调节驱动器经由涡轮机保护装置和涡轮机调节装置控制。

附图说明

本发明的其他的特征和优点借助根据本发明的涡轮机的实施方式的下面的参考附图的描述变得显而易见。

其中：

图1示出根据本发明的一个实施方式的涡轮机的高压阀组的示意图；

图2示出图1中示出的高压阀组的介质操作的快速关闭阀的控制设备的示意图；

图3-8示出不同运行位置中的气动的安全块的示意图，和

图9示出根据本发明的一个实施方式的另一快速关闭阀的示意图，所述另一快速关闭阀在图1中未示出。

具体实施方式

图1示意地示出涡轮机1，其当前为蒸汽轮机。涡轮机1以已知的方式包括涡轮机调节装置2和涡轮机保护装置3。涡轮机调节装置2还承担如下功能：功率调节、压力调节、转速调节、阀位置调节、测量值处理等，以便仅列举一些实例。涡轮机保护装置3检测全部会负面地作用于涡轮机1或操作人员的过程标准，并且一旦超过相应的极限值就关闭涡轮机1。涡轮机1具有一排阀组，在图1中示例性地示出所述阀组中的高压阀组4。高压阀组4当前包括一个快速关闭阀5和三个调节阀6，所述快速关闭阀和调节阀负责输送、调节和阻挡新鲜蒸汽，所述新鲜蒸汽在涡轮机运行期间沿箭头7的方向经过在壳体8之内构成的新鲜蒸汽路径9朝高压级流动。快速关闭阀当前为介质操作的快速关闭阀，其预控制锥10和主锥11根据控制设备12的开关位置经由新鲜蒸汽移动到“打开”或“关闭”位置中。对此，设有控制管路13和14，所述控制管路将快速关闭阀5与控制设备12连接。控制设备12包括气动的开关驱动器15，所述开关驱动器当前构造为膜片驱动器。开关驱动器15包括开关驱动器壳体16，该开关驱动器壳体设有空气接口17并且在内部中经由膜片18划分成两个腔室19和20，其中膜片18通过复位弹簧21保持在初始位置中，所述复位弹簧设置在没有压缩空气接口17的腔室19中。在膜片18上固定轴22，所述轴借助于轴联接器23与控制设备12的阀轴24连接并且根据开关位置密封彼此相对置的阀座25a和25b。在初始位置中，新鲜蒸汽经由控制管路14开启到控制管路13并且最后加载快速关闭阀5的主锥11，所述快速关闭阀占据“关闭”位置。到大气的或泄漏蒸汽管路的出口26被封闭。如果腔室20始于图2中示出的初始位置被加载压缩空气，那么阀轴24经由膜片18借助轴22远离阀座25a运动至阀座25b，直至所述阀座25b密封，控制管路14封闭并且出口26以该方式同样如快速关闭阀5的控制通道27那样朝大气打开。借此，柱体空间28经由节流阀29和间隙面30变得是无压力的，以及柱体空间31经由孔32和快速关闭阀5的主锥11变得是无压力的。新鲜蒸汽的压力经由入流孔33和主锥11分别克服弹簧34的力将预控制锥10保持在打开的位置中，其中这两者在后方的端部位置中无泄漏损失地阻止新鲜蒸汽转移到柱体空间28中或控制管路13中。相应地，新鲜蒸汽能够经由进入筛网35流向连接在下游的调节阀6。

快速关闭阀5的触发通过在控制设备处卸载空气压力进行。相应地，开关驱动器15的腔室20不被加载压缩空气。控制管路13通过如下方式朝大气关闭：即阀轴24通过复位弹簧21的弹力经由轴22与轴联接器23压到阀座25b上并且被加载新鲜蒸汽压力。柱体空间28经由控制管路13、控制通道27和入流孔33同样被加载压力。因此，预控制锥10获得克服打开力的压力，其中在预控制锥10上的蒸汽力彼此平衡并且所述预控制锥通过弹簧34的力进入关闭位置中。相应地，柱体空间28经由入流孔33、打开的控制通道36和孔37以及经由可调节的节流阀29和间隙面30被加载新鲜蒸汽的压力。主锥11因此获得与打开力相反定向的压力。主锥11上的压力彼此平衡，由此所述主锥通过弹簧34的力关闭或压靠在所属的阀座上。

图3至8示出气动的安全块38的不同的功能位置，所述安全块与涡轮机保护装置3连接并且设计用于控制快速关闭阀5的控制设备12的气动的开关驱动器15。安全块38包括：三个结构相同构成的、电磁操作的二位五通换向阀V1、V2和V3，所述二位五通换向阀具有弹簧复位装置，所述二位五通换向阀串联地设置在3选2的回路中；两个压力接口P1和P2；一个检查接口P3；和一个与快速关闭阀5的开关驱动器15的压缩空气接口17连接的压力输出端E1。

在图3中示出的初始位置中，未操作换向阀V1、V2和V3，使得既不在压力输出端E1处也不在检查接口P3处施加压力。相应地，快速关闭阀5的主锥11也处于其关闭位置中。

如果如在图4中示出那样操作全部三个换向阀V1、V2和V3，那么在检查接口P3处和在压力输出端E1处施加压力。相应地，快速关闭阀5转移到其打开位置中，使得新鲜蒸汽能够朝调节阀6的方向流动。

如果操作三个换向阀V1、V2和V3中的两个，那么将压力施加在压力输出端E1处，其中至换向阀V1、V2和V3的通道中的各一个通道是无压的并且与检查接口P3连接。

为了实现快速关闭阀5的关闭位置，三个换向阀V1、V2和V3中的至少两个必须转移到未操作的位置中，如其在图6、7和8中示出。因此原则上，参考图4至8，当换向阀V1、V2和V3中的一个故障时，也可以操作开关驱动器15或快速关闭阀5，使得能够避免由于换向阀故障引起的涡轮机1的停机时间。

调节阀6当前为具有各两个彼此连接的主锥39的双座调节阀，所述主锥与相应的构成在壳体8上的阀座相关联。图1中最右侧设置的调节阀6的主锥39与电的调节驱动器41的轴耦联，所述调节驱动器又与涡轮机调节装置2和涡轮机保护装置3连接，使得主锥39在操作调节驱动器的情况下选择性地能够运动到关闭位置中或完全或部分打开的位置中。另外两个调节阀6的主锥39又经由与调节驱动器41连接的调节阀转移到其完全或部分打开的位置中。为了将主锥39移动到其关闭位置中，分别设有复位弹簧42。代替电的调节驱动器41，原则上也能够设有具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器，所述调节驱动器有利地借助难燃的液体运行，即使这当前未示出也如此。具有自有的油供应装置的这样的液压的调节驱动器在现有技术中已知，因此关于此点放弃更深入的阐述。

在高压阀组4的之前描述的结构中，快速关闭阀5经由涡轮机保护装置3和气动的安全块38来控制，并且调节阀6经由涡轮机调节装置2和涡轮机保护装置控制。相应地，能够弃用中央的控制和调节油系统，这带来大的成本降低和最小化从这种控制和调节油系统开始的在泄漏情况下的火灾危险。这也在代替电的调节驱动器41使用具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器时是适用的。

即使在图1中仅示出涡轮机1的高压阀组4，本发明不局限于这种高压阀组。更确切地说，根据本发明，涡轮机1的快速关闭阀和调节阀的全部开关驱动器和调节驱动器、但是至少快速关闭阀和调节阀的在具有高危险潜力的位置处例如尤其在涡轮机1的热的前端部处的全部的开关驱动器和调节驱动器以之前描述的方式构成。此外，应当清楚的是：这也适用于这种快速关闭阀和调节阀，所述快速关闭阀和调节阀具有与所示出的阀5和6不同的结构。即使在图1中作为快速关闭阀的实例示出介质操作的快速关闭阀，还需要指出的是：也能够对直接操作的快速关闭阀配设之前描述类型的气动的开关驱动器。在这种直接操作的快速关闭阀中，气动的开关驱动器于是直接作用于快速关闭阀的轴上。根据快速关闭阀的类型，开关驱动的作用方向能够在无压的状态下随轴移入或移出。图9示出具有移出的轴的快速关闭阀5的结构设计方案，其中所述快速关闭阀当前为单座快速关闭先导阀。

在壳体8中存在先导轴43，所述先导轴与主锥44形成一个单元，称作先导阀，所述单元通过气动的开关驱动器15运动到位置“打开”或“关闭”中。先导轴43在盖45中引导并且经由填料46根据已知的现有技术相对于大气密封。开关驱动器15如已经描述的那样是膜片驱动器并且由开关驱动器壳体16构成，所述开关驱动器壳体设有空气接口17并且在内部中经由膜片18划分成两个腔室19和20，其中膜片18通过复位弹簧21保持在初始位置中，所述复位弹簧设置在没有压缩空气接口17的腔室19中。将轴22固定在弹簧加载的膜片18上，所述轴借助于轴联接器23与先导轴43连接并且将主锥44压入到阀座47中并且在位置“关闭”中密封。如果现在对快速关闭阀5在腔室48中加载新鲜蒸汽压力，那么还保持所述位置“阀关闭”。

如果腔室20始于初始位置被加载压缩空气，那么先导轴43经由膜片18随轴22从阀座51在主锥44的内部中移动，并且蒸汽入流经由主锥44的孔52释放到关闭的调节阀之前的空间49。在该空间49用蒸汽填充并且达到新鲜蒸汽压力的大约75-80％之后，主锥44从阀座47抬起并且朝向盖45运动，直至其达到端部位置“阀打开”。蒸汽流现在经由蒸汽筛网50能够流动至下游的调节阀。

通过在开关驱动器15处卸载空气压力来触发快速关闭阀5。相应地，到开关驱动器15的腔室20中的空气入流被中断并且连接至大气。由此，先导轴43与主锥44上的沿打开方向的蒸汽力通过复位弹簧21的弹簧力经由轴22与轴联接器23被克服，并且沿关闭方向运动，直至阀座47再次是蒸汽密封的。因此，再次达到初始位置“阀关闭”并且先导阀被加载新鲜蒸汽压力。

快速关闭阀5的部分行程测试能够类似于在液压驱动器中通过打开进气管路中的附加的磁阀来实现。在腔室20中，压力缓慢下降直至先导阀在复位弹簧21的弹簧力作用下从端部位置朝“关闭”方向运动。15-20％的位置变化对于部分行程测试是足够的。

此外，本发明提出一种现有的涡轮机，所述涡轮机具有涡轮机保护装置、涡轮机调节装置、液压的安全块、快速关闭阀和调节阀，其中快速关闭阀能够经由相关联的液压的开关驱动器来操作，所述涡轮机以如下方式进行改装：快速关闭阀的液压的开关驱动器至少部分地、然而优选完全地通过气动的开关驱动器来取代，并且设有气动的安全块，所述气动的安全块至少部分地取代液压的安全块的功能。优选地，现有的涡轮机的调节阀的液压的调节驱动器还通过电的调节驱动器和/或通过具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器来取代，使得能够弃用现有的涡轮机的整个控制和调节油系统。

尽管详细地通过优选的实施例阐述和描述本发明，然而不通过所公开的实例来限制本发明，并且能够由本领域技术人员从中导出其他的变型形式，而没有脱离本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种涡轮机(1)，其具有涡轮机调节装置(2)、涡轮机保护装置(3)、至少一个安全块(38)、快速关闭阀(5)和调节阀(6)，

其中所述快速关闭阀(5)和所述调节阀(6)能够经由相关联的开关驱动器和调节驱动器(15，41)来操作，

其特征在于，

至少一个所述安全块(38)为气动的安全块，并且至少一个用于直接或间接操作快速关闭阀(5)的开关驱动器(15)是气动的开关驱动器。

2.根据权利要求1所述的涡轮机(1)，

其特征在于，

用于操作所述快速关闭阀(5)的全部开关驱动器(15)是气动的开关驱动器。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机(1)，

其特征在于，

所述涡轮机保护装置(3)和至少一个气动的所述安全块(38)设计和构建为，使得经由所述涡轮机保护装置和至少一个气动的所述安全块来控制一个气动的所述开关驱动器(15)或多个气动的所述开关驱动器。

4.根据权利要求1或2所述的涡轮机(1)，

其特征在于，

气动的所述安全块(38)具有多个串联的二位五通换向阀(V1，V2，V3)。

5.根据权利要求1或2所述的涡轮机(1)，

其特征在于，为了操作所述调节阀(6)，设有电的调节驱动器(41)和/或具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器。

6.根据权利要求5所述的涡轮机(1)，

其特征在于，

所述涡轮机保护装置(3)和所述涡轮机调节装置(2)设计和构建成，使得经由所述涡轮机保护装置和所述涡轮机调节装置控制所述电的调节驱动器(41)和/或控制具有自有的油供应装置的所述液压的调节驱动器。

7.根据权利要求4所述的涡轮机(1)，

其特征在于，气动的所述安全块(38)具有在3选2的回路中的三个串联的二位五通换向阀。

8.根据权利要求5所述的涡轮机(1)，

其特征在于，所述液压的调节驱动器借助难燃的液体运行。

9.一种用于改装现有的涡轮机的方法，所述现有的涡轮机具有涡轮机保护装置(3)、涡轮机调节装置(2)、液压的安全块、快速关闭阀(5)和调节阀(6)，

其中所述快速关闭阀(5)能够经由相关联的液压的开关驱动器直接或间接地操作，

其特征在于，

快速关闭阀(5)的至少一个液压的开关驱动器通过气动的开关驱动器(15)取代，并且

设有气动的安全块(38)，气动的所述安全块至少部分地取代液压的安全块的功能。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

全部液压的开关驱动器都通过气动的开关驱动器(15)取代。

11.根据权利要求9或10所述的方法，

其特征在于，

将控制装置调整为，使得至少一个气动的所述开关驱动器(15)经由所述涡轮机保护装置(3)和气动的所述安全块(38)控制。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述涡轮机具有用于操作所述调节阀的至少一个液压的调节驱动器，

其特征在于，

至少一个所述液压的调节驱动器通过电的调节驱动器(41)取代。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述涡轮机具有用于操作所述调节阀的至少一个液压的调节驱动器，

其特征在于，

至少一个连接到所述涡轮机的中央的控制和调节油系统上的所述液压的调节驱动器通过具有自有的油供应装置的液压的调节驱动器取代。

14.根据权利要求12所述的方法，

其特征在于，

所述涡轮机调节装置(2)调整为，使得至少一个所述电的调节驱动器(41)和/或具有自有的油供应装置的至少一个所述液压的调节驱动器经由所述涡轮机保护装置(3)和所述涡轮机调节装置(2)控制。

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