DE2627369A1

DE2627369A1 - Notausloesevorrichtung

Info

Publication number: DE2627369A1
Application number: DE19762627369
Authority: DE
Inventors: Charles Louis Devlin; Markus Adrian Eggenberger
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1976-12-30
Also published as: FR2314997A1; DE2627369B2; FR2314997B1; CH610996A5; GB1541471A; JPS5523323B2; JPS521303A; CA1044044A

Description

Notauslösevorri chtung

Die Erfindung bezieht sich auf Ventilbetätigungsmechanismen zum Steuern von Dampfturbinen-Einlaßventilen und insbesondere auf eine Notauslösevorrichtung, die in derartigen Mechanismen verwendet wird.

In einem Turbinen-Generatorsatz steigt bei einem plötzlichen Abfall oder Verlust der elektrischen Last die Drehzahl der Dampfturbine steil an. In Sekunden kann die Drehzahl eine solche Größe erreichen, daß das System schwer beschädigt wird, wenn die Dampfzufuhr zur Dampfturbine nicht schnell abgeschaltet

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wird, üblicherweise sind schnell schließende Dampfventile vorgesehen, um diese Abschaltung der Dampfeinspeisung in die Dampfturbine herbeizuführen, falls ein derartiger Abfall oder Verlust der elektrischen Last auftritt. Die Länge der Zeitdauer, die zwischen einem Verlust der Generatorlast und dem Beginn der Schließbewegung der Dampfventile auftreten darf, liegt in der Größenordnung von 0,1 Sekunden. Deshalb müssen die Ventilbetätigungsmechanismen extrem schnell wirken, um die Dampfeinspeisung in die Turbine abzuschalten.

Ein derartiger schnellwirkender Ventilbetätigungsmechanismus ist in der US-PS 3 ^95 501 angegeben. In diesem System wird ein Scheiben-Ablaßventil verwendet, um die Dampfventile der Turbine plötzlich zu betätigen, indem ein unter Druck stehendes Hydraulikmittel abgelassen wird, das dem System über eine Zu-' fuhrleitung von unterhalb eines mechanisch mit den Dampfventilen verbundenen Kolbens zugeführt wird, wodurch der Kolben abfällt und die Dampfventile geschlossen werden. Das Scheiben-Ablaßventil ist druckempfindlich oder durch ein Strömungsmittel gesteuert und wird in seiner Position im Ventilsitz durch ein hydraulisches Steuermittel gehalten, das der Kammer über eine Leitung zugeführt wird. Um den Mechanismus auszulösen (die Dampfventile zu schließen), wird das Steuer- oder Pilotfluid aus der Kammer evakuiert, wodurch der in der Kammer herrschende Steuerdruck durch eine aus der Ferne bedienbare Notauslösevorrichtung gesenkt wird, die durch einen den Notzustand abtastenden Sensor und ein zugehöriges Betätigungsglied ausgelöst wird.

Bekannte Auslösevorrichtungen enthalten Spulenventile, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 495 501 beschrieben sind. Bei normaler Verwendung können sich Fremdstoffe, die in dem Steuerfluid vorhanden sein können, auf den Dichtungsteilen der Ventilspule aufbauen, wodurch entweder eine Trägheit im Betrieb oder ein vollständiges Versagen der Vorrichtung hervorgerufen wird. Eine derartige Trägheit im Betrieb oder ein Versagen kann das

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zeitgerechte Schließen der Dampfventile verhindern, so daß die Turbine überhöhte Drehzahlen erreichen kann, falls ein plötzlicher Abfall oder Verlust der elektrischen Leistung auftritt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine betriebssichere und schnellwirkende Notauslösevorrichtung zu schaffen, die durch das Vorhandensein von Fremdstoffen in dem Steuerfluid nicht nachteilig beeinflußt wird, das durch die Notauslösevorrichtung einer druckempfindlichen Vorrichtung zugeführt und von dieser abgeführt wird.

Erfindungsgemäß wird eine Notaus lösevorrichtung geschaffen, um während eines Rückstellbetriebes einen Steuerdruck auf eine druckempfindliche Vorrichtung auszuüben und während eines Auslösebetriebes den Steuerdruck schnell von der druckempfindlichen Vorrichtung wegzunehmen. Die Notauslösevorrichtung umfaßt ein zahlreiche Ventile umfassendes Gehäuse mit einem Behälter, der für eine Verbindung mit der druckempfindlichen Vorrichtung angeordnet ist, ein Absperrventil für die Einlaßströmung, das betriebsmäßig mit dem Behälter verbunden ist zum Steuern der Pluidströmung zum Behälter, und ein Scheiben-Ablaßventil, das betriebsmäßig mit dem Behälter verbunden ist für eine schnelle Entleerung des Behälters. Das Steuerfluid wird der Notauslösevorrichtung über Speiseleitungen zugeführt und über Entleerungsleitungen von der Vorrichtung abgeführt. Ferner wird ein Auslöseventil dazu verwendet, eine Strömungsmittelverbindung zwischen den Zufuhrleitungen und einer Ablaßkammer in dem Scheiben-Ablaßventil herzustellen für die Entleerung der Kammer, um ein Öffnen des Scheiben-Ablaßventiles zu bewirken, wodurch ein Verlust des Steuerdruckes auf die druckempfindliche Vorrichtung während des Auslösebetriebes verursacht wird. Das Auslöseventil und das Scheiben-Ablaßventil werden in dichtenden Stirnanordnungen geschlossen gehalten, wodurch jede Tendenz dieser Ventile vermieden wird, während des Auslösebetriebes aufgrund von Fremdstoffen im Steuerfluid kleben oder hängen zu bleiben.

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Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figur 1 ist eine Schnittansicht von dem bevorzugten Ausführungs beispiel im Rückstellbetrieb.

Figur 2 ist eine Schnittansicht von dem bevorzugten Ausführungs

während des Auslösebetriebes.

Figur 3 ist eine Schnittansieht entlang der Linie 3 - 3 in Figur 2.

In cen Figuren 1, 2 und 3 ist eine Notauslösevorrichtung 10 gezeigt , die ein zahlreiche Ventile, enthaltendes Gehäuse 13 und einen zugehörigen hydraulischen Verteiler 15 enthält. Der hydraulische Verteiler umfaßt Zufuhrleitungen und Abfuhrleitungen zum Zuführen und Abführen des hydraulischen Strömungsmittels aus dem Gehäuse in einer noch zu beschreibenden Weise.

Das zahlreiche Ventile enthaltende Gehäuse umgibt einen Kolben 17» der in einem Zylinder 19 gleitend angebracht ist und durch eine Schraubenfeder 21 nach unten vorgespannt ist. Der Kolben 17 wird zum Betätigen eines ersten oder Einlaßströmungs-Absp₍ rrventiles 2^l\ verwendet, das eine Ventildüsenöffnung 25 aufweist, mit der ein Ventilelement 26 in Eingriff bringbar ist.

Bei einem Rückstellbetrieb wird hydraulisches Strömungsmittel in eine erste Zufuhrleitung 29 über eine Einlaßöffnung 33 eingeführt,-axe einen damit in Strömungsverbindung stehenden Behälter 35 über eine Ventildüsenöffnung 25 unter Druck setzt, während das Absperrventil 24 für die Einströmung in seiner offenen Position gehalten ist, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Das im Behälter 35 befindliche Strömungsmittel strömt in eine Leitung 36 zu einer Auslaßöffnung 37, die den Steuerdruck für einen druckempfindlichen Betätigungsmechanismus für das Turbinenventil liefert,

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wie er in der US-PS 3 495 501 gezeigt ist. Das Absperrventil wird durch unter Druck stehendes Steuerfluid offengehalten, das der unteren Stirnfläche des Kolbens 17 durch eine zweite Zufuhrleitung 38 zugeführt wird, die mit der ersten Zufuhrleitung 29 über eine verengte Düsenöffnung 39 und mit einer dritten Zufuhrleitung 41 in Verbindung steht, die mit der zweiten Zufuhrleitung 38 und dem unteren Abschnitt des Zylinders 19 verbunden ist.

Ein zweites oder Scheiben-Ablaßventil 50 dichtet den Behälter ab und bewirkt dessen schnelle Entleerung, wenn sich die Notauslösevorrichtung in einer Auslösestellung befindet. Das Scheiben-Ablaßventil umfaßt eine Ablaßkammer 52, die im Rückstellbetrieb durch Strömungsmittel unter Druck gesetzt wird, das durch die zweite Zufuhrleitung 38 zugeführt wird. Der Druck innerhalb der Ablaßkammer 52 hält eine Ventilscheibe 53 in Eingriff mit einem Sitz 55 entgegen dem Strömungsmitteldruck innerhalb des Behälters 35, der den Steuerdruck für den Ventilbetätigungsmechanismus der Turbine über die Leitung 36 und die Auslaßöffnung 37 im Rückstellbetrieb liefert. Der Sitz 55 weist zwei konzentrische Ringe 56 und 57 auf, die mit der Ventilscheibe 5 3 eine Ringkammer 58 bilden, die für eine Entleerung des Behälters 35 während des Auslösebetriebes sorgt, wie es im föl.enden noch näher beschrieben wird. Eine Schraubenfeder ist innerhalb der Ablaßkammer 52 angeordnet und'greift an der Ventilscheibe 53 an, wodurch die Scheibe gegen den Sitz 55 gedrückt wird, um das Scheiben-Ablaßventil zu schließen, nachdem die Ablaßkammer 52 während des Auslösebetriebes evakuiert worden ist, damit der Behälter 35 im Rückstellbetrieb wieder gefüllt werden kann. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, greift die Ven*11scheibe 53 an dem Sitz 55 nach Art einer Stirndichtung an, wodurch jede Tendenz vermieden wird, daß sich diese Teile in Gegenwart von Premdstoffen in dem Fluid verbinden oder aneinander anhaften. Dieses Problem tritt dagegen bei bekannten Spulenventi!anordnungen auf.

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Ein Auslöseventil 70 mit einem Tellerventilelement 72 in einer Stirndichtungsanordnung mit einer Auslösedüse 7^ ist zwischen den ersten und zweiten Zufuhrleitungen 29 und 38 und einer ersten Entleerungsleitung 76 angeordnet, die während des Auslösebetriebes eine Strömungsmittelverbindung dazwischen herstellt. Das Auslöseventil 70 wird in Abhängigkeit von einem Notzustand der Turbine betätigt, wie beispielsweise bei einer überhöhten Drehzahl im Auslösebetrieb. Die Stirndichtungsanordnung des Tellerventilelementes 72 und der Düsenöffnung 7^ stellt sicher, daß das Auslöseventil 70 beim Öffnen nicht festfrißt oder anhaftet aufgrund von Peststoffen in dem hydraulischen Fluid, wie es bei bekannten Spulenventilanordnungen vorkommt. Der erste Ablaßkanal 76 steht mit einem Entleerungsauslaß 77 und einem zweiten Ablaßkanal 79 in Verbindung, der seinerseits mit der Ringkammer 58 und dem oberen Abschnitt des Zylinders 19 verbunden ist.

Die Arbeitsweise der Notauslösevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. In Figur 1, die die Notauslösevorrichtung in einem Rückstellbetrieb zeigt, wird hydraulisches Steuermittel in die erste Zufuhrleitung 29 von einer Steuereinspeisung eingeführt, die mit dieser über die Einlaßöffnung 33 (s. Figur 3) in Verbindung steht. Der Notzustandssensor der Turbine und die zugehörige Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) ordnen das Tellerventilelement 72 in einem Stirndichtungseingriff mit der Düsenöffnung JH des Auslöseventiles an, wodurch die erste Zufuhrleitung 29 und die zweite Zufuhrleitung 38 für das Strömungsmittel von dem ersten Ablaßkanal 76 getrennt sind. In diesem Rückstellbetrieb steht die erste Zufuhrleitung 29 mit der zweiten Zufuhrleitung 38 in Verbindung, wodurch die.Ablaßkammer 52 und die dritte Zufuhrleitung hl für das Strömungsmittel unter Druck gesetzt werden. Dabei hält der Druck innerhalb der Ablaßkammer 52 die Ventilscheibe 53 gegen den Sitz 55/ und das Strömungsmittel aus der dritten Zufuhrleitung Hl setzt den unteren Abschnitt des Zylinders 19 unter Druck, wodurch der Kolben 17 nach oben gedrückt und das Einlaßventil 24 offen gehalten wird. Das Fluid aus der ersten

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Zufuhrleitung. 29 setzt den Behälter 35, die Leitung 36 und die Auslaßöffnung 37 unter Druck, wodurch ein Pilotdruck an den Ventilbetatigungsmechanismus der Turbine geliefert wird.

Wenn, wie es in Figur 2 gezeigt ist, der Notzustandssensor der Turbine einen Notzustand abtastet, bewirkt die zugehörige Einrichtung eine öffnung des Auslöseventils 70, wobei das Tellerventilelement 72 von der Düsenöffnung 74 des Auslöseventiles getrennt wird, wodurch das Fluid in der Ablaßkammer 52 über die zweite Zufuhrleitung 38 und den ersten Ablaßkanal 76 zum Auslaß 77 herausströmen kann, wodurch der Druck innerhalb der Abwird.

laßkammer 52 entspanntf Die verengte öffnung 39, deren Durchtrittsquerschnitt wesentlich kleiner als die Düsenöffnung 74 des Auslöseventiles ist, gestattet, daß die Ablaßkammer 52, die zweite Zufuhrleitung 38 und die dritte Zuführleitung 41 entleert werden unbeeinträchtigt von dem Hydraulikfluid in der ersten Zufuhrleitung 29. Wenn der Druck innerhalb der Ablaßkammer 52 entspannt wird, drückt das Fluid innerhalb des Behälters 35 die Ventilscheibe 53 entgegen der Vorspannkraft die Feder 59 nach unten, wodurch ein EntIeerungskanal vom Behälter 35 um den Ring 57 herum über die Ringkammer 58 geöffnet wird, und das Fluid strömt schließlich über den zweiten Ablaßkanal 79, den ersten Ablaßkanal 76 und den Auslaß 77 aus. Da der Druck innerhalb des Behälters 35 entspannt wird, wird auch der Druck innerhalb der Leitung 36 und der Auslaßöffnung 37 entspannt, wodurch der Pilotdruck an dem Ventilbetätigungsmechanismus der Turbine entspannt wird, so daß dieser Mechanismus.eine Schließung der Dampfventile bewirkt. Wenn der Behälter 35 entleert ist, drückt die Feder 59 die Ventilscheibe 53 nach oben, wodurch die Scheibe wieder mit dem Sitz 55 in Eingriff kommt und die Verbindung zwischen dem Behälter 35 und dem Abfluß sperrt.

Da in der Notauslösevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung keine gleitenden Dichtungen mit irgendeinem darüber auftretenden

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Druckabfall verwendet werden, wird deutlich, daß diese Auslösevorrichtung betriebssicher ausgelöst werden kann ohne ein Risikoj daß die Bewegung der Ventilscheibe oder des Tellerventile le ment es wegen der Verschmutzung dieser Teile aufgrund von Fremdstoffen, beeinträchtigt wird.

Um sicherzustellen, daß kein Fluid in den Behälter 35 und die Leitung 36 eingeführt wird, bevor die Notauslösevorrichtung sich wieder zurückzustellen beginnt, wird auch das Fluid unterhalb des Kolbens 17 über die dritte Zufuhrleitung kl, die zweite Zufuhrleitung 38, die Düsenöffnung 74, den ersten Ablaßkanal 76 und den Entleerungsauslaß 77 abgelassen. Wenn der Fluiddruck unterhalb des Kolbens I7 entspannt ist, drückt·die Feder 21 den Kolben und das Ventilelement 26 des Absperrventils nach unten, um das Absperrventil 2k zu schließen und den Behälter 35 und die Leitung 36 von der Quelle für das Pilotfluid zu trennen. Die Abdichtung des Behälters 35 von der ersten Zufuhrleitung 29 stellt sicher, daß kein Hydraulikmittel von dieser Leitung mit der Oberseite der Ventilscheibe 53 in Kontakt kommt und dabei die Bewegung dieser Scheibe in Richtung auf den Sitz 55 beeinträchtigt, wenn die Scheibe in ihren Ventilsitz zurückkehrt. Wenn diese Bewegung durch eine Fluidströmung aus der Zufuhrleitung 29 beeinträchtigt würde, könnte das Hydraulikmittel, das in die Ablaßkammer 52 eingeführt wird, um diese Kammer unter Druck zu setzen, um die Ventilscheibe herum durch die Ringkammer 58 hindurch zum Auslaß strömen. Diese Strömung von der Ablaßkammer 52 zum Auslaß könnte verhindern, daß die Ventilscheibe 53 in ihren Sitz zurückkehrt.

Wenn der Notzustand vorüber ist, kann die Notauslösevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schnell zurückgestellt werden. Zum Zurückstellen wird das Tellerventilelement 72 wieder mit der Düsenöffnung 7k durch den Notzustandssensor und die zugehörige Betätigungseinrichtung in Eingriff gebracht, wodurch das Auslöseventil 70 geschlossen wird. Das über die erste Zufuhrleitung 29 in die Vorrichtung eingeführte Hydraulikmittel setzt die zweite Zufuhrleitung 38 und die Ablaßkammer 52 unter Druck.

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Das Hydraulikmittel wird weiterhin in den unteren Abschnitt des Zylinders 19 über die erste Zufuhrleitung 29, die zweite Zufuhrleitung 38 und die dritte Zufuhrleitung 41 eingeführt, wodurch der Kolben 17 nach oben gedrückt und das Absperrventil 24 geöffnet wird. Dadurch wird der Behälter 35, die Leitung und die Auslaßöffnung 37 unter Druck gesetzt, wodurch wieder ein Pilotdruck auf den Ventilbetätigungsmechanismus der Turbine ausgeübt wird.

Somit wird deutlich, daß die Notauslösevorrichtung gemäß der Erfindung schnell und mit großer Betriebssicherheit ausgelöst werden kann, selbst wenn das Fluidsystem verunreinigt ist, da jede Auslösung nicht von einer Bewegung irgendwelcher gleitenden Dichtungen mit einem darüber auftretenden Druckabfall abhängig ist. Die Verwendung von Stirndichtungen allein an dem Auslöseventil und dem Scheiben-Ablaßventil sorgt für die hohe Betriebssicherheit dieser Notauslösevorrichtung. Die Fähigkeit der Notauslösevorrichtung zum schnellen Auslösen stellt den Schutz der Dampfturbine und irgendeiner zugehörigen Einrichtung sicher, falls ein Notzustand bestehen sollte.

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Claims

Ansprüche
j-· ■-

(l_v;Not aus lösevorrichtung mit einem zahlreiche Ventile enthaltenden Gehäuse, gekennzeichnet durch: ein durch Federkraft vorgespanntes Schieberventil (24) mit einem hydraulischen Zylinder (19), einem darin gleitend angeordneten Kolben (17) und einem Ventilelement (26) an dem einen Kolbenende,

einen Behälter (35), der stromabwärts von dem Schieberventil (24) angeordnet und mit einer Auslaßöffnung für das Strömungsmittel verbunden ist,

ein Scheiben-Ablaßventil (50) zum Verbinden des Behälters (35) mit einer Ablaßkammer (52) und

einen hydraulischen Verteiler (15), der eine Einlaßöffnung (33), eine erste Zufuhrleitung (29), die die Einlaßöffnung (33) über das Schieberventil (24) mit dem Behälter (35) verbindet, eine zweite Zufuhrleitung (38), die mit der Einlaßöffnung (33) verbunden ist, eine dritte Zufuhrleitung (4l), die die zweite Zufuhrleitung (38) mit dem Hydraulikzylinder (19) zur Ausübung einer Ventilöffnungskraft und weiterhin die zweite Zufuhrleitung (38) mit der Ablaßkammer (52) verbindet zum Ausüben einer Ventilschließkraft auf das Scheiben-Ablaßventil· (50), und ein Auslöseventil (70) mit Stirndichtung umfaßt, das die zweite Zufuhrleitung (38) mit einer Auslaßöffnung (77) verbindet, wobei in einem Rückstellbetrieb das Auslöseventil (70) geschlossen ist, so daß das Druckmittel das Schieberventil (24) öffnet und das Scheiben-Ablaßventil (50). geschlossen hält, und in einem Auslösebetrieb das Auslöseventil (70) geöffnet ist, so daß das Druckmittel abfließt und das Schieberventil (24) schließt und das Scheiben-Ablaßventil (50) öffnet.

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2. Notauslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster Auslaßkanal (76) mit der Auslaßöffnung (77) die ersten und zweiten Zufuhrleitungen (29, 38) mit dem Auslaß (77) über das Auslöseventil (70) verbindet und ferner die Ablaßkammer (52) und den Behälter (35) mit dem Auslaß (77) verbindet, wenn das Scheiben-Ablaßventil (50) offen ist.

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