DE2727185A1

DE2727185A1 - Einrichtung zum steuern von mit eigenmedium beaufschlagten absperr- und umschaltventilen

Info

Publication number: DE2727185A1
Application number: DE19772727185
Authority: DE
Inventors: Gerhard Potrykus
Original assignee: Deutsche Babcock AG
Current assignee: Deutsche Babcock AG
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1978-12-21
Also published as: SE7803757L; CH627239A5

Description

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Einrichtung zum Steuern von mit Eigenmedium beaufschlagten Absperr- und Umschaltventilen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern von mit Eigenmedium beaufschlagten Absperr und Umschaltventilen, bei denen jeweils der eine Kolbenraum mit einem Steuerventil und der andere Kolbenraum mit einem Wechselventil verbunden sind.

Derartige Einrichtungen werden beispielsweise für die Absicherung von Hochdruck-Speisewasservorwärmern in Dampfkraftanlagen verwendet. Diese Vorwärmer sind so ausgebildet, daß das Speisewasser durch ein Röhrensystem geführt und Turbinendampf als Heizdampf in die Ummantelung dieses Röhrensystemes geleitet werden. Zum Schutz des Vorwärmermantels aber auch ganz besonders zum Schutz der Turbine gegen rückläufiges Speisewasser, das je nach Umfang eines Vorwärmerschadens in den Anzapfteil der Turbine gelangen kann, ist es erforderlich, den Vorwärmer in möglichst kurzer Zeit wasserseitig abzusperren und gleichzeitig das von den Pumpen kommende Speisewasser über eine BypaGleitung in den Dampferzeuger zu leiten. Diese Aufgabe übernehmen die durch Eigenmedium beaufschlagten als Absperr-und Umschaltventile ausgebildeten Hauptventile. Die Steuerung der Hauptventile erfolgt durch das Steuerventil, das nach Impulsgabe den unteren Kolbenraum der Hauptventile druckentlastet. Das Wechselventil führt Mediumdruck zum oberen Kolbenraum der Hauptventile, so daß der Kolben in Schließstellung fährt.

Nachteilig ist bei dieser Absicherung, daß für die hydraulische Steuerung der Hauptventile zwei getrennte Hilfsarmaturen, nämlich das Steuerventil und das Wechselventil benötigt werden. Weil besonders bei Kernkraftwerken eine automatische Umschaltung ohne mechanische Betätigung von Hand gefordert wird, müssen für eine solche Vorwärmerabsicherung zwei Elektroantriebe mit den dazugehörigen Steuerungen vorgesehen werden.

Um diesen Nachteil zu umgehen und das Wechselventil fortfallen zu lassen, wird bei den Hauptventilen vielfach der Spindeldurchmesser an der Stopfbuchse so stark bemessen, daß die erforderliche Öffnungskraft vom Spindelauftrieb aufgebracht wird. Bei kleinen Ventilnennweiten, hohen Betriebsdrücken und geringen Druck Verlusten in der Vorwärmeranlage ist eine solche Einrichtung noch möglich.

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In anderen Fällen stößt diese Lösung jedoch auf Schwierigkeiten. Wird die Vorwärmeranlage mit Gleitdruck gefahren, so werden mit Rücksicht auf die niedrigen Betriebsdrücke, die erforderlichen Spindeldurchmesser der Hauptventile extrem groß. Je größer die Spindeldurchmesser werden, um so größer wird die Stopfbuchsreibung. Außerdem ist ein genügend großer Sicherheitsfaktor für den unvermeidlichen Streubereich der Stopfbuchsreibungen zu berücksichtigen. Es muß weiterhin damit gerechnet werden, daß der Absperrkegel des am Vorwärmeraustritt liegenden Absperrventils eher vom Sitz abhebt, als der Absperrkegel des am Vorwärmeintritt liegenden Umlenkventils. Mit Rücksicht auf die dadurch anfallenden extrem großen Spindeldurchmesser an der Stopfbuchse der Hauptventile kommt man in diesen Fällen nicht ohne Druckentlastung des oberen Kolbenraumes aus.

Die Erfindung wendet sich daher wieder einer Einrichtung der eingangs genannten Art zu. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diese Einrichtung derart weiter zu entwickeln, daß die Funktionssicherheit der Hauptventile ohne Vergrößerung ihrer notwendigen Abmessungen gewährleistet ist und daß der dazu notwendige Steueraufwand gering gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuer- und Wechselventil in einem Ventilgehäuse untergebracht sind, daß die Absperrkegel dieser beiden Ventile mit einer Rückstellung jeweils in entgegengesetzter Richtung versehen sind und daß an die Absperrkegel jeweils entgegen der Rückstellkraft ein und dieselbe Ventilspindel angreift.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist alle Vorteile einer aus zwei Hilfsarmaturen bestehenden Absicherungseinrichtung auf. Dadurch, daß aber beide Funktionen in einem einzigen Ventil zusammengefaßt sind, das zudem durch eine einzige Ventilspindel betätigt wird, läßt sich der Steueraufwand verringern.

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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Ventilspindel gleitend durch den Absperrkegel eines der Ventile geführt und mit einem einseitig an den Absperrkegel dieses Ventiles angreifenden Bund versehen sein. Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß die Ventilspindel von dem Absperrkegel des anderen Ventils getrennt ist und daß der Absperrkegel dieses Ventils innerhalb eines Teiles des Verstellweges der Ventilspindel angeordnet ist. Diese Anordnung ergibt ein konstruktiv einfaches Ventil.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung und Fig. 2 im Längsschnitt die erfindungsgemäße Einrichtung in Normalstel

lung.

Dem als Röhrenwärmetauscher ausgebildeten Speisewasservorwärmer 1 wird das zu erhitzende Speisewasser über die Zuflußleitung 2 zugeführt. Anschließend gelangt das Speisewasser durch die Speisewasserleitung 3 in den Dampferzeuger einer Dampfkraftanlage. Der Speisewasservorwärmer 1 wird durch Anzapfdampf der Turbine beheizt, der in die Ummantelung des Röhrensystemes eingeführt und der unter Kondensation seine Wärme an das Speisewasser abgibt.

Zum Schutz des Vorwärmermantels und der Turbine gegen rückläufiges Speisewasser, das je nach Umfang eines Vorwärmerschadens in den Anzapfteil der Turbine gelangen kann, ist der Speisewasservorwärmer 1 mit Hilfe der Hauptventile, des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5 wasserseitig abzusperren. Gleichzeitig wird das Speisewasser über eine Bypaßleitung 6 in den Dampferzeuger geleitet. Das Absperrventil 4 und das Umlenkventil 5 sind durch Eigenmedium (Speisewasser) beaufschlagt.

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Die Steuerung des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5 erfolgt über das im einzelnen in Fig. 2 dargestellte kombinierte Steuer-Wechselventil 8. Dieses Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse 9, in dessen oberen Teil das Steuerventil 10 und in dessen unteren Teil das Wechselventil 11 untergebracht sind.

Das Steuerventil 10 enthält einen Absperrkegel 12, der durch die Rückstellkraft einer Feder 13 auf den Ventilsitz gedrückt ist. Die SteuerleitungSOmündet durch den oberen Einlaß 14 in den Raum des Steuerventils 10. Durch den Absperrkegel 12 ist gleitend die Ventilspindel 15 geführt. Ein an dem Absperrkegel 12 und dem Ventilgehäuse 9 befestigter Faltenbalg 16 sorgt für eine Abdichtung zur Ventilspindel 15 an der Einlaßseite des Steuerventile 12. Nach außen ist die Ventilspindel 15 durch eine Stopfbuchspackung 17 abgedichtet.

Unterhalb des Absperrkegels 12 ist die Ventilspindel 15 mit einem Bund 18 versehen. Über einen nicht dargestellten, an sich bekannten Elektroantrieb kann die Ventilspindel 15 in ihrer Längsrichtung verstellt werden. Wird die Ventilspindel 15 nach oben bewegt, so legt sich der Bund 18 an die Unterseite des Absperrkegels 12 und hebt ihn entgegen der Rückstellkraft der Feder 13 an. Dadurch wird eine Verbindung von dem Einlaß 14 zu dem gemeinsamen Austritt 19 des Steuer-Wechselventils 8 hergestellt.

Im unteren Teil des Ventilgehäuses 9 ist in Verlängerung der Ventilspindel 15 das Wechselventil 11 vorgesehen. Es enthält den Absperrkegel 20,der durch eine Feder 21 gegen seinen Ventilsitz gedrückt wird. Die Richtung der Rückstellkraft der Feder 21 dee Wechselventils 11 ist derjenigen der Feder 13 des Steuerventils 10 entgegengesetzt. Das öffnen des Wechselventils 11 entgegen der Feder 21 erfolgt ebenfalls durch die Ventilspindel 15. Zu diesem Zweck ist die Ventilspindel 15 in einer zwischen dem Steuerventil 10 und dem Wechselventil 11 vorgesehenen Führung 22 gleitend geführt.

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In diese Führung 22 greift auch die mit dem Absperrkegel 2O fest verbundene Führungsspindel 23 ein. Da der Absperrkegel 2O des Wechselventils 11 im Bereich des Verstellweges der Ventilspindel 15 vorzusehen ist, wird bei einer Abwärtsbewegung der Ventilspindel 15 der Absperrkegel 2O entgegen der Federkraft vom Ventilsitz abgehoben. Dadurch wir eine Verbindung zwischen dem Einlaß 24 des Wechselventils 11 zu dem gemeinsamen Auslaß 19 hergestellt.

Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung der Ventilspindel 15 ist es möglich, das Steuerventil IO und das Wechselventil 11 unabhängig voneinander durch eine Betätigung des Elektroantriebes der Ventilspindel 15 zu steuern.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorwärmerabsicherung sei noch einmal auf die Fig. 1 hingewiesen. Die Steuerleitung 7 ist zu den oberen Kolbenräumen 25 des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5 geführt und an den Anschluß 24 des Wechselventils 11 angeschlossen. In die Steuerleitung 7 mündet von der Bypaßleitung 6 her eine Drossel 26, die die Druckzuführung zu den oberen Kolbenräumen 25 während des Schließ Vorganges übernimmt und zweckmäßig am Einlaß 24 des Wechselventils 11 untergebracht ist.

Die unteren Kolbenräume 27 des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5 sind mit dem Einlaß 14 des Steuerventils 10 verbunden. Bei Überschreitung eines bestimmten Wasserstandes im Speisewasservorwärmer 1 öffnet durch Anheben der Ventilspindel 15 das Steuerventil 10 nach Impulsgabe des Wasserstandsniveauwächters 28 und druckentlastet die unteren Kolbenräume 27 des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5. Das Wechselventil 11 führt in seiner Normalstellung über die Drossel 26 den Mediumdruck zu den oberen Kolbenräumen des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5. Dadurch bewegen die Kolben in den Hauptventilen die Kegelspindeln gleichzeitig in ihre unteren Endlagen, so daß der Speisewasservorwärmer 1 von beiden Seiten abgesperrt und zugleich die Bypaßleitung 6 geöffnet wird.

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Soll der Speisewasservorwärmer 1 längere Zeit abgesperrt bleiben, so können die Ventilspindeln der Hauptventile in ihrer unteren Lage blockiert und der Absperrkegel 12 des Steuerventils 10 in Schießstellung gefahren werden.

Bei einem erneuten Anfahren des Speisewasservorwärmers 1 bleibt das Steuerventil 10 geschlossen, über Füllventile 29 wird der Speisewasservorwärmer 1 mit Wasser gefüllt. Ist der Füllvorgang beendet, besteht sowohl am Absperrkegel als auch zwischen oberem und unterem Kolbenraum 25 bzw. 27 der Hauptventile Druckausgleich. Der untere Kolbenraum 27 füllt sich über das Spiel zwischen Spindel und Spindelführung mit Druck auf. Durch Absenken der Ventilspindel 15 in die untere Endlage wird das Wechselventil 11 geöffnet und dadurch die oberen Kolbenräume 25 druckentlastet. Die Hauptventile fahren dadurch in Offenstellung. Nach diesem Vorgang wird die Ventilspindel 15 in Normalstellung gefahren, so daß das Wechselventil 11 ebenso wie das Steuerventil 10 geschlossen sind. Anschließend sind die Füllventile 29 zu schließen.

Claims

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Patentansprüche

Einrichtung zum Steuern von mit Eigenmedium beaufschlagten Absperr- und Umechaltventilen, bei denen jeweils der eine Kolbenraum mit einem Steuerventil und der andere Kolbenraum mit einem Wechselventil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer- und Wechselventil (10 bzw. 11) in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (9) untergebracht sind, daß die Absperrkegel (12, 20) dieser beiden Ventile (10,11) mit einer Rückstellung jeweils in entgegengesetzter Richtung versehen sind und daß an die Absperrkegel (12, 20) jeweils entgegen der Rückstellkraft ein und dieselbe Ventilspindel (15) angreift.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (15) gleitend durch den Absperrkegel (12) eines der Ventile (10) geführt und mit einem einseitig an den Absperrkegel (12) dieses Ventils (10) angreifenden Bund (18) versehen ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (15) von dem Absperrkegel (20) des anderen Ventils (11) getrennt ist und daß der Absperrkegel (20) dieses Ventils (11) innerhalb eines Teiles des Verstellweges der Ventilspindel (15) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Eigenmedium führende Leitung (6) mit der Steuerleitung (7) über eine Drossel (26) in Verbindung steht.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (9) mit je einem zu den Ventilen (10,11) führenden Einlaß (14, 24) mit einem für beide Ventile (10, 11) gemeinsamen Auslaß (19) versehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED