DK144711B - G kombineret hurtiglukke- og reguleringsventil til turbineanlae - Google Patents

Description

144711

Opfindelsen angår en kombineret hurtiglukke- og reguleringsventil til turbineanlæg, navnlig til dampturbineanlæg, hvis hurtiglukke- og styreventillegemer kan styres uafhængigt af hinanden og er anbragte koaksialt med hinanden ved gennemstrømningsåbningen 5 ved ventilsædet i et fælles hus med umiddelbart ved siden af hinanden og koaksialt med hinanden beliggende tætningsflader.

Ved moderne kraftværksanlæg indskydes i de arbejdsmediumfø-rende ledninger for turbinerne, navnlig ved dampturbiner, altid hurtig-lukkeventiler foran reguleringsventilerne for at der ved svigt af regu-10 leringen eller ved forekommende ydre påvirkninger kan ske en øjeblikkelig afbrydelse. Derved er der draget omsorg for det sædvanlige princip om dobbeltsikring af hele kraftværksanlægget. Det har ligeledes længe været kendt at indsætte sikkerhedsventiler i mellemdampled-ningen ved dampturbiner med mellemoverhedere, idet det i mellemover-15 hederen og forbindelsesledningen eksisterende dampvolumen ellers ville være tilstrækkeligt til trods afspærret højtryksledning efter en afbrydelse af damptilførslen foran dampturbineanlægget at bringe turbinerotoren op på et utilladeligt højt omdrejningstal, hvilket i sig selv ville udsætte hele anlægget for fare.

20 Der kendes kombinerede hurtiglukke- og reguleringsventiler, der ikke består af to separate ventilhuse, men hvis reguleringsventil og hurtig lukkeventil er anbragte i et fælles ventilhus. Derved opnås som følge af et fælles ventilsæde for hurtiglukkeventilen og reguleringsventilen en fordel i form af en reduceret strømningsmodstand.

25 Ved en kendt konstruktion er reguleringsventillegemet klok keformet, og under åbningen af ventilen bevæges det tallerkenformede hurtiglukkeventillegeme ind i reguleringsventillegemet. Ventilerne kobles her fortrinsvis på en sådan måde, at de to ventillegemers indbyrdes stilling er ens både i ventilens åbne og dens lukkede stilling.

30 I forbindelse med kraftværkernes udvikling var det nærlig gende ved store dampvoluminer ud over som sikkerhedsventiler også at anvende en sidan ventilform som friskdamp-reguleringsventiler, således at den klokkeformede reguleringsventil tjener til tilpasning af dampturbinens driftsforhold ved ændring af ydelsen.

35 Det har imidlertid vist sig, at denne ventilform ved længere drift under dellast, og reguleringsventilen altså befinder sig i drøvle-stilling, har tendens til at vibrere, således at reguleringsevnen nedsættes. Herved kan der opstå beskadigelser som følge af slid og vekselbelastning. Denne tendens til at vibrere, som optræder ved disse 144711 2 kendte ventiludformninger, hvor det klokkeformede ventillegeme tjener til regulering, skyldes, at det klokkeformede ventillegeme frembyder en . stor angrebsflade for dampstrilen og har en strømningsteknisk ufordelagtig form, således at der ved ventillegemet optræder kraftige perio-5 diske turbolente strømninger. For at kunne beherske de derved forårsagede svingninger i ventilens mellemstillinger under reguleringen ville det være nødvendigt at udforme ventilen med minimale tolerancer mellem spindlen og spindelstyret. Dette frembyder ikke blot fremstillingstekniske vanskeligheder, men er desuden udelukket pi grund af sådanne 10 forhold, f.eks. varmeudvidelser, som optræder under driften. Det er derfor ikke muligt at udforme en sådan ventils føringer med så små tolerancer, at svingningerne ikke kan udøve en skadelig påvirkning på føringerne og hele ventilen.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at eliminere de 15 nævnte ulemper og at afhjælpe manglen på tilstrækkelig driftssikkerhed.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at hurtiglukke-ventillegemet er udformet som en klokke, der i den lukkede og den åbne stilling af de to ventillegemer omgiver reguleringsventilen, der er udformet som en del af en løgkuppel, at de to ventil legemer er for-20 synede med pilotventiler, at den spidse ende af det løgkuppelformede reguleringsventillegeme er fast forbundet med den ene ende af en spindel, som i den anden ende bærer et fast anbragt stempel, der er bevægeligt i et cylindrisk hulrum, at reguleringsventillegemets pilotventil er anbragt ved denne ende af spindelen i et kammer, som over en 25 central boring i spindlen er forbundet med det indre klokkeformede rum af hurtiglukkeventillegemet, samt at spindelen er lejret aksialt forskydeligt i en i huset fast anbragt styrebøsning, som danner en begrænsningsflade for det cylindriske hulrum, der indeholder stemplet, idet styrebøsningen har gennemgående trykaflastningskanaler, der 30 forbinder hulrummet med gennemstrømningsåbningen.

En foretrukken udførelsesform for opfindelsen er ejendommelig ved, at reguleringsventillegemets pilotventil kan styres ved hjælp af én dermed fast forbunden hjælpeventil spindel med to modsat rettede ventillegemer, hvis tætningsflader er anbragte i en fast med spindelen 35 forbunden montagedel, der er udformet som et i et hulrum i stemplet forskydeligt stempel med gennemgående boringer, hvor stemplet har en boring for enten over den centrale boring at tilvejebringe en forbindelse mellem stemplets øvre samt nedre cylinderrum og hurtiglukkeventil-legemets indre rum eller over trykaflastningskanalerne i ventilsædet at tilvejebringe en forbindelse mellem stemplets cylinderrum og gennemstrømningsåbningen.

144711 3

Ved konstruktionen ifølge opfindelsen, hvor de to ventillegemer har skiftet funktion, åbnes det som hurtiglukkeventil tjenende klokkeformede ventiilegeme helt og trykkes herunder ved hjælp af damptrykket med en flad tætningsflade kraftigt mod en tilsvarende flade 5 i huset, således at det ikke kan bringes i svingninger, og hele ventilkonstruktionen derved skånes. Endvidere bestryges hurtiglukkeventil-legemet ikke som ved kendte konstruktioner af reguleringsventilens drøvlede massestråle under driften, således at yderligere en kilde til opstlelse af svingninger er elimineret. Udformningen af det inderst be-10 liggende ventillegeme til regulering indebærer endvidere den fordel, at det ligger i en accellereret strømning og af denne grund samt på grund af dets strømningsfordelagtige form ikke er udsat for så kraftige svingningsfremkaldende strømningskræfter. Desuden kan det af konstruktive grunde forsynes med en meget længere føringsspindel og dermed en 15 mere præcis føring end det klokkeformede ventillegeme, således at der heller ikke i reguleringsventillegemets mellemstillinger optræder svingninger af dette.

Endvidere muliggør hjælpeventilspindlen en materialebesparelse, Idet aflastningsstemplet og også følgestemplet tillader anvendelse af 20 væsentligt mindre kræfter henholdsvis servomotorer.

Endvidere opnås den fordel, at der ved hjælp af udformningen af trykaflastningskanalerne i ventilsædet kan øves indflydelse på venti 11 u kkehastighederne.

Ved den klare, overskuelige konstruktion med få bevægelige 25 dele opnås desuden en enkel geometri i damprummet, som udmærker sig ved en særlig ringe støj ud vi kling.

I det følgende beskrives opfindelsen nærmere under henvisning til de på tegningen anskueliggjorte udførelsesformer. På tegningen viser: 30 fig. 1 et snit gennem den kombinerede hurtiglukke- og reguleringsventils hus i en reguleringsstilling, og fig. 2 en udførelsesform i delvis snit, ved hvilken reguleringsventilen styres af et følgestempel.

I tegningens figurer er ens dele betegnede med samme hen-35 visningstal. Skønt de er nævnt i beskrivelsen, er dele, såsom spindellejringer eller tætninger, som ikke er væsentlige for opfindelsen, af hensyn til overskueligheden ikke vist på tegningen.

I fig. 1 er i det delvis viste ventilhus 1's skillevæg 2 indsat et ventilsæde 3. En dampsi 4 er med sin ene ende centreret på 4 U4711 ventilsædet 3 og med sin anden ende forbundet med hurtig lukkeventilen 7's låg 5. Låget har en gennemgangsåbning 6 for spindelen 10, på hvis ende en pilotventil 11 er anbragt, pilotventilen 11 samvirker med sæder 12 og 13, som er anbragte i et ventillegeme 8. Over boringer 14, 15 og 5 16 i ventillegemet 8 trykaflastes dette både ved åbning og ved lukning.

ΤΪΙ åbning af hurtiglukkeventilen sættes legemet 8's indre rum 19 under tryk over boringerne 14, 15. Til lukning af ventilen sættes et rum 18 over boringerne 15, 16 under tryk.

Ventillegemet 8's føringsdel 8' er udformet som et stempel i 10 låget 5 og har langs sin omkreds udsparinger 17, således at dampen, når pilotventilen er hævet fra sædet 13 under lukningen kan strømme gennem boringen 16 og udsparingerne 17 ind i udligningsrummet 18.

Derved opnås en trykaflastning af henholdsvis spindelen 10 og ventillegemet 8.

15 Ved åbning af hurtiglukkeventilen 7 hæves pilotventilen 11 fra sædet 12, således at damp kan strømme gennem boringen 15 og boringen 14 ind i den klokkeformede hurtig lukkeventil 7‘s indre rum, således at der også derved fås en trykaflastning.

Hurtiglukkeventillegemet 8 har et bryst med en flad tætnings-20 flade 20, der aflukker damprummet mod spindelgennemføringen i låget 5 og desuden sikrer et fast anlæg af ventillegemet 8 mod låget under drift.

Reguleringsventilen 22 er løgkuppelformet med en tætningsflade 23, som hviler mod ventilsædet 3. Ventilsædet 3 og en styrebøs-25 ning 25 for et reguleringsventillegeme 26's spindel 27 danner en gennemstrømningsåbning 28. Denne er i den viste udførelsesform udformet som en cirkel ringformet diffusor, hvor styrebøsningen 25 med sin ydre omkredsflade danner diffusorens indre væg, og ventilsædelegemet 3 danner dens ydre væg.

30 Styrebøsningen 25 er forsynet med trykaflastningskanaler 29, der danner en forbindelse mellem gennemstrømningsåbningen 28 og et cylinderrum 30. Cylinderrummet 30 dannes af et med spindelen 27 forbundet stempel 31 og husets ved reguleringsventilenden beliggende låg 32 samt af styrebøsningen 25's bund. Spindelen 27 har en central 35 boring, der danner en forbindelse henholdsvis mellem hurtiglukkeventillegemet 8's indre rum eller damptilførselsrummet og et kammer oven over en til reguleringsventillegemet hørende pilotventil 34 i stemplet 31. Pilotventilen 34 er anbragt ved enden af hjælpeventilspindelen 35 i stemplet 31 og er af monteringsgrunde anbragt i en del 45, der er 5 144711 skruet på den nederste ende af spindelen og derved fastholder stemplet 31 pi spindlen 27.

Ved åbning af pilotventilen 34, som så ligger an mod spindelen 27 og er skudt længere ind i det nævnte oven over pilotventilen 34 5 beliggende kammer, og en tætningsflade 36 på pilotventilen derved er hævet fra et tilhørende sæde i kammerets bund, slipper damp med indstrømningstrykket over centraiboringen 33 og ringspalten 37 ind i rummet 38. Derved aflastes stemplet 31. Hjælpeventilspindelen 35 behøver derfor kun at udøve en ringe kraft for at løfte reguleringsventilen 10 22.

Det har vist sig at være hensigtsmæssigt at dimensionere stemplet 31's diameter på en sådan måde, at der trods trykudligningen mellem rummene 19 og 38 opretholdes en resulterende kraftkomposant, som påvirker reguleringsventilen 22 i lukkeretningen. Af hensyn til 15 reguleringsventilen 22's lukkehastighed forsynes spillerummet for stemplet 31 i husets låg 32 som en sikkerhedsforanstaltning med en tilstrækkelig lækage. Lækagemængden når over gennemgangsåbningerne 29 ind i den mod udstrømningsenden vendende del af gennemgangsåbningen 28.

I fig. 2 ses en udførelsesform, ved hvilken der ikke blot 20 opnås en aflastning af reguleringsventilspindelen men også en kontinuerlig følgebevægelse af stemplet 31. Elementer, som svarer til delene i fig. 1, er forsynede med samme henvisningstal.

Stemplet 31 har en boring 39, der samvirker med en kanal 40 i monteringsdelen 45'. Pilotventilen 34' har i stedet for den hidtidige 25 tætningsflade 36 to tætningsflader 42 og 43, der forbinder rummet 38’ enten med den centrale boring 33 eller med cylinderrummet 30. Hertil er der i montagedelen 45’ desuden anbragt en udligningsboring 41.

Ved betjening af hjælpeventilspindelen 35’ i åbningsretningen for pilotventilen 34' henholdsvis tætningsfladen 42 lukkes tætningsfladen 30 43. Trykket i rummet 38' stiger derefter så meget, at kræfterne mod stemplet 31' overvinder de dampkræfter, som virker mod ventil legemet 26 i dettes lukkeretning. Så snart denne tilstand er opnået, kan reguleringsventilen 22 åbnes ved hjælp af hjælpeventilspindelen 35', hvorved der finder en permanent trykaflastning mellem rummene 19 og 38' sted.

35 Ved lukning af reguleringsventilen 22 bliver først henholdsvis tætningsfladen 42 lukket og tætningsfladen 43 åbnet, således at udligningsrummet 38' over kanalen 40, boringen 39, og trykaflastningskanalerne 29' træder i forbindelse med gennemstrømningsåbningen 28's udstrømningsende. Derved sænkes trykniveauet, således at stemplet 31' 144711 6 ved yderligere aflastning af hjælpeventilspindelen 35' allerede pi grund af de resulterende dampkræfter mod reguleringsventillegemet 26 bevæges til lukkestilling.