DE2937103C2

DE2937103C2 - Einrichtung zur Überprüfung des ordnungsgemäßen Schließens von Klappenventilen

Info

Publication number: DE2937103C2
Application number: DE19792937103
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Paul 4330 Mülheim Krämer
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1981-07-30
Also published as: BR8005743A; DE2937103B1; ES8105842A1; ES495013A0; JPS5646181A; IN152289B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überprüfung des ordnungsgemäßen Schließens einer in einem Ventilgehäuse schwenkbar gelagerten Klappenscheibe von Klappenveniilen, insbesondere von Abfang-Klappenventilen für Dampfturbinen.

Es ist bekannt, mit Hilfe derartiger Einrichtungen die Funktionsfähigkeit der Abfang-Klappenventile von Dampfturbinen in regelmäßigen Abständen zu überprüfen. Die .Stellungsmeldungen über die Schließstellung bzw. die vollständig geöffnete Stellung der Abfang-Klappenventile erfolgen bei der bekannten Einrichtung über auf der Klappenwelle angeordnete Endschalter. Bei einem Bruch der Klappenweile oder bei einem Durchrutschen der Klappenscheibe auf. der Klappenwelle ist es jedoch nicht mehr möglich, von den Endschaltern eine zuverlässige Stellungsmeldung über die Schließstellung der Abfang-Klappenventile abzuleiten.

Der Erlindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überprüfung des ordnungsgemäßen Schließens von Klappenventilen zu schaffen, welche absolut zuverlässig die Schließstellung der Klappenscheibe anzeigt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art durch eine in das Ventilgehäuse einmündende und über eine Drossel mit einem gasförmigen Medium beaufschlagbare Meßbohrung, deren Mündung in Schließstellung des K lappenventils gegen die Kontur der Kiappenscheibe gerichtet ist und durch ein Druckmeßgerät zum Erfassen des Druckanstieges in der Meßboiirung beim Schließen des Klappenventils. Das gasförmige Medium wird also über die Drossel und¹ die Meßbohrung in das Ventilgehäuse eingeblasen. Beim Schließen des Klappenventils entsteht dann durch die Annäherung der Klappenscheibenkontur an die Mündung der Meßbohrung eine weitere Drossel mit kleiner werdendem Querschnitt, bzw. zunehmender Versperrung der Mündung der Meßbohrung. Gleichzeitig mit der Verminderung des Drosselquerschnittes dieser weiteren Drossel steigt aber der Druck in der Meßbohrung an, so daß über den Druckanstieg der letzte Teil der Schließbewegung der Klappenscheibe genau und zuverlässig erfaßt wird.

Aus der GB-PS 9 86 800 ist es bereits bekannt, die Bewegungen des Verschlußstücks eines Ventils über ein Gestänge auf eine Prallplatte zu übertragen, wobei gegen die Prallplatte ein Staurohr gerichtet ist und die Stellung des Verschlußstückes von der Lage der Prallplatte abgeleitet wird. Ein Hinweis auf die vorliegende Erfindung, bei welcher die Klappenscheibe selbst als Prallplatte wirkt, ist dieser Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.

Die Drossel kann eingangsseitig an eine Frischdampfquelle angeschlossen sein. Diese Versorgung mit Frischdampf hat bei Abfang-Klappenventilen für

Dampfturbinen den Vorteil, daß der für die Überprüfung verwendete Frischdampf einerseits ohne weiteren Aufwand zur Verfügung steht und andererseits problemlos in die das gleiche Arbeitsmittel führende Überströmleitung eingeführt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist an der Kontur der Klappenscheibe eine der Mündung der Meßbohrung zugeordnete, kreisförmige Prallfläche vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird an der Mündung der Meßbohrung beim letzten Teil der Schließbewegung der Klappenscheibe ein Ringspalt gebildet und gleichzeitig ein für die Druckmessung günstiger steiler Druckanstieg bewirkt.

Für einen steilen Anstieg des Druckes in der Meßbohrung beim letzten Teil der Schließbewegung der Klappenscheibe hat es sich in Versuchen auch als besonders günstig herausgestellt, wenn der Querschnitt der Drossel derart bemessen ist, daß das Verhältnis des Durchmessers der Drosselbohrung zum Durchmesser

^r>o der Meßbohrung zwischen 0,5 und 0,7 liegt.

Das Druckmeßgerät kann ein Druckmeßumformer sein. Bei derartigen Druckmeßumformern wird der Meßausschlag einer Membran, einer Rohrfeder od. dgl. unter Erhöhung des Leistungsniveaus in einen verhält-

" nisgleichen Ausgangsstrom umgeformt, der in bestimmten Grenzen vom Widerstand des Ausgangskreises unabhängig ist. Zweckmäßigerweise ist dann an den Ausgang des Druckmeßumformers ein Grenzwertsignalgeber angeschlossen. Unter Verzicht auf eine Meßwertanzeige signalisiert dieser Grenzwertsignalgeber die Schließstellung des Klappenventils, sobald der eingestellte Ansprechwert erreicht ist, d. h. der durch die Schließbewegung der Klappenscheibe bewirkte Druckanstieg in der Meßbohrung eine bestimmte Höhe

f>5 erreicht hat.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Einrichtung zur Überprüfung des ordnungsgemäßen Schließens von Klappenventilen in vereinfachter schematischer Darstellung,

Fig.2 den für die Druckmessung maßgebenden Bereich der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung in vergrößerter Darstellung und

F i g. 3 eine Darstellung des Druckanstieges im Meßrohr beim Schließen des Klappenventils.

F i g. 1 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein Abfang-Klappenventil 1, welches in einer Überströmleitung 2 angeordnet ist. Der in der Überströmleitung 2 zum Niederdruckteil der Dampfturbinenanlage geleitete Dampfstrom ist durch einen Pfeil 3 angedeutet Innerhalb des Ventilgehäuses 4 des Klappenventils 1 ist eine Klappenscheibe 5 angeordnet, welche um eine quer zur Strömungsrichtung des Dampfstroms 3 verlaufende Achse schwenkbar gelagert und mittels einer das Ventilgehäuse 4 durchdringenden Klappenwelle 6 betätigbar ist. In der in der Zeichnung dargestellten Lage nimmt die Klappenscheibe 5 die Schließstellung ein, wobei jedoch der Dampfstrom 3 nicht vollständig abgesperrt wird, da zwischen der Kontur der Klappenscheibe 5 und der Innenwandung des Ventilgehäuses 4 ein kleiner Spalt verbleibt. Dieser Spalt, der beispielsweise im Größenordnungsbereich von etwa 2 mm liegt, verhindert ein Festklemmen der Klappenscheibe 5 im Ventilgehäuse 4. In der durch die strichpunktierte Linie 50 angedeuteten vollständig geöffneten Stellung liegt die Klappenscheibe 5 an einem Anschlag 7 an. Die durch Drehen der Klappenwelle 6 bewirkte Schließbewegung ist in der Zeichnung durch den Winkel α angedeutet, wobei dieser Schließwinkel α in Schließstellung einen Betrag von 90° aufweist.

In Höhe der Klappenwelle 6 ist am Ventilgehäuse 4 ein Stutzen 8 angebracht, dessen nähere Ausgestaltung insbesondere aus F i g. 2 zu ersehen ist. Dieser Stutzen 8 besitzt eine Meßbohrung 80, welche in radialer Richtung in das Ventilgehäuse 4 einmündet. Der Mündung der Meßbohrung SO ist eine an der Kontur der Klappenscheibe 5 angebrachte, kreisförmige Prallfläche 51 zugeordnet, so daß in Schließstellung zwischen der Mündung der Meßbohrung 80 und der Prallfläche 51 ein Ringspalt mit der Spaltbreite s gebildet wird. Die Meßbohrung 80, welche einen mit D bezeichneten Durchmesser aufweist, ist an ihrem der Mündung gegenüberliegenden Ende zu einer Drossel 81 verengt, wobei der Durchmesser zur Drosselbohrung mit d bezeichnet ist. Die Drossel 81 verbindet die Meßbohrung 80 mit einer in den Stutzen 8 eingebrachten Zuführungsbohrung 83. Ferner ist seitlich am Stutzen 8 ein Abzweigstutzen 83 angeordnet, dessen zentrale Bohrung 84 senkrecht in die Meßbohrung 80 einmündet.

Zur Überprüfung des ordnungsgemäßen Schließens des Klappenventils 1 wird über eine von der Fnschdampfleitung der DampLurbinenanlage abgezweigte Leitung 85 Frischdampf mn annähernd konstantem Druck in die Zuführungsform 82 geleitet. Der durch die Pfeile 86 angedeaiete Frischdampf gelangt dann über die Drossel 81 und die Meßbohrung 80 in das Innere des Venüigehäuses 4. Beim letzten Tt.! der Schließbewegung der Kiappenscheibe 5 wird dann durch die Annäherung der Prallfläche 51 an die Mündung der Meßbohrur.g 80 eine weitere Drossel gebildet, die in Schließstellung, d. h. bei einem Schließwinkel von α = 90^c einen kleinsten Drosselquerschnitt von D ■ π ■ s erreicht. Mit zunehmender Verringerung des Drosselquerschnittes steigt der Druck in der Meßbohrung 80 beim letzten Teil der Schließbewegung der Klappenscheibe 5 steil an. Diese Druckerhöhung wird über eine an den Abzweigstutzen 85 angeschlossene Druckmeßleitung 87 einem Druckmeßumformer 9 zugeleitet und dort in einen verhältnisgleichen Ausgangsstrom 10 umgeformt. Sobald der Druckanstieg in der Meßbohrung 80 bzw. der Ausgangsstrom 10 einen für die Schließstellung charakteristischen Wert erreicht hat, wird über einen dem Druckmeßumformer 9 nachgeschalteten Grenzwertsignalgeber 11 durch ein Signal 12 das ordnungsgemäße Schließen des Klappenventils 1 angezeigt

F i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung den Verlauf des Druckes ρ in der Meßbohrung 80 (Fig. 1. Fig. 2) beim letzten Teil der Schließbewegung. Sobald sich der Schließwinkel α einem Wert von 90⁼ nähen und die Drosselwirkung einsetzt, steigt der Druck ρ von einem Druck po steil auf einen Druck p\ an. Um eine sichere Anzeige für die Schließstellung zu erhalten, die durch geringe Schwankungen des Druckes ρ nicht beeinträchtigt werden kann, wird der mit Sp bezeichnete Schaltpunkt des Grenzwertsignalgebers 11 (Fig. 1) in den Bereich des steilen Druckanstieges gelegt.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung zur Überprüfung des ordnungsgemäßen Schließens von Klappenventilen wird, wie bereits ausgeführt wurde, als gasförmiges Medium Frischdampf 86 über die Leitung 85 in die Zuführungsbohrung 82 geleitet. Die Zuführung des Frischdampfes 86 zur Überprüfung der Schließstellung der Klappenscheibe 5 kann über eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Armatur in der Leitung 85 eingeleitet werden, wenn die Klappenscheibe 5 im Rahmen einer Funktionsprüfung zugefahren wird oder aber wenn der Stellungsmelder auf der Klappenwelle 6 die Schließstellung gemeldet hat. Nach einer Zeitspanne, die ausreichend ist, um die erwarteten Drücke in der Prüfeinrichtung aufzustauen und das Signal 12 für das ordnungsgemäße Schließen abzugreifen, wird dann der Prüfvorgang beendet und der Frischdampf durch Schließen der genannten Armatur abgesperrt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Oberprüfung des ordnungsgemäßen Schließens einer in einem Ventilgehäuse schwenkbar gelagerten Klappenscheibe von Klappenventilen, insbesondere von Abfang-Klappenventilen für Dampfturbinen, gekennzeichnet durch eine in das Ventilgehäuse (4) einmündende und über eine Drossel (81) mit einem gasförmigen Medium (86) beaufschlagbare Meßbohrung (80), deren Mündung in Schließstellung des Klappenventils (1) gegen die Kontur der Klappenscheibe (5) gerichtet ist und durch ein Druckmeßgerät zum Erfassen des Druckanstieges in der Meßbohrung beim Schließen des Klappenventils.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (81) eingangsseitig an eine Frischdampfquelle angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kontur der Klappenscheibe (5) eine der Mündung der Meßbohrung (80) zugeordnete, kreisförmige Prallfläche (51) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drossel (81) derart bemessen ist, daß das Verhältnis des Durchmessers (d) der Drosselbohrung zum Durchmesser (D) der Meßbohrung (80) zwischen 0,5 und 0,7 liegt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmeßgerät ein Druckmeßumformer (9) ist.

6. Einrichtung nach Anspiiich 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Druckmeßumformers (9) ein G'^-enzwertsignalgeber (11) angeschlossen ist.