EP0533535B1 - Dispositif pour provoquer la chute de pression de l'huile haute pression de commande des soupapes d'admission d'une turbine en cas de survitesse - Google Patents

Dispositif pour provoquer la chute de pression de l'huile haute pression de commande des soupapes d'admission d'une turbine en cas de survitesse Download PDF

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EP0533535B1
EP0533535B1 EP19920402473 EP92402473A EP0533535B1 EP 0533535 B1 EP0533535 B1 EP 0533535B1 EP 19920402473 EP19920402473 EP 19920402473 EP 92402473 A EP92402473 A EP 92402473A EP 0533535 B1 EP0533535 B1 EP 0533535B1
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orifice
turbine
overspeed
pressure oil
pressure
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Jacques Pajot
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GEC Alsthom SA
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/16—Trip gear
    • F01D21/18—Trip gear involving hydraulic means
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    • Y10T137/0971—Speed responsive valve control
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    • Y10T137/1135—Rotating valve and rotating governor
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    • Y10T137/108—Centrifugal mass type [exclusive of liquid]
    • Y10T137/1171—With fluid servo-motor

Definitions

  • the present invention relates to a device for causing the pressure drop of the control oil of the intake valves of a turbine in the event of overspeed.
  • a disadvantage of such a system stems from the fact that in the event of an electrical failure, the turbine risks not being protected in the event of overspeed.
  • An object of the invention is to provide the turbine with a mechanical trigger system, used alone or in combination with an existing known system.
  • the subject of the invention is therefore a device for causing the pressure drop of the high pressure oil for controlling the intake valves of a turbine in the event of overspeed, comprising an overspeed trigger integral in rotation with the shaft of the turbine and supplied, downstream of a throttle, with low pressure oil via the low pressure lubricating oil circuit of the turbine, and comprising a hydrovalve comprising a hollow body containing a shutter valve of a discharge orifice connected to said high pressure oil circuit, said shutter valve being connected to a plate separating the interior of the body of the hydrovalve, in a sealed manner, in two compartments, one of which, called the first compartment, is located on the side of said discharge orifice and further comprising at least one discharge orifice and the other of which, called the second compartment, is supplied downstream of the throttle, by an orifice for supplying oil to said low pressure circuit, said second compartment being also connected without throttling to said overspeed trigger, the mobile constituted by said shutter valve and said plate being guided axially by guide means, said mobile being in further
  • the sealing of the two said compartments is ensured by a metal bellows.
  • Figure 1 is a schematic view showing the fluid circuit of the device according to the invention.
  • FIG. 2 represents a member of the circuit of FIG. 1.
  • the shaft 1 of a steam turbine carries at its end an overspeed trigger 2 integral in rotation with the shaft. It is a centrifugal trip device in which an orifice 3 is discovered in the event of overspeed. The oil contained in the trigger then flows through this orifice 3 and it is collected in a tarpaulin 4 surrounding the trigger.
  • a trigger is a well-known organ in itself. It is supplied with low pressure oil, at around 1.5 bar, through the low pressure lubricating oil circuit of the turbine, through a throttle 5. In 6 is shown a low pressure supply pump.
  • This low-pressure oil circuit also supplies, via a supply orifice 7, a sealed compartment 8 of a hydrovalve 9 which comprises, on the side opposite a mobile 10, another compartment 11 connected by a discharge orifice 12 to a high pressure circuit, at 100 bars, of oil controlling the steam inlet valves of the turbine.
  • This circuit includes a feed pump 13, a pressure accumulator 14, a throttle 15 and, supplied on either side of the throttle 15, a quick-drain device 16.
  • the pipe 17, in upstream of the throttle 15 is connected to the system, known per se, of valve control. Remember that the valves are kept open by the high oil pressure in line 17.
  • FIG. 2 shows in detail the hydrovalve 9.
  • the hydrovalve 9 is composed of a hollow body 23 inside which is located a shutter valve 24 of a discharge orifice 12 connected to the high pressure oil circuit as seen in FIG. 1.
  • This shutter valve is linked to a plate 25 which separates the interior of the body into two watertight compartments with respect to one another by means of a metal bellows 26.
  • the first compartment 11 is situated with respect to the plate 25, on the side of the discharge port 12 and the second compartment 8 is included on the other side of the plate 25, inside the metal bellows 26.
  • the valve 24 and the plate 25 are linked and constitute a mobile 10 movable axially along the axis ⁇ .
  • the axial movement is guided by a rod 27, connecting the shutter valve 24 to the plate 25, which slides in a bearing 28 provided with bronze rings 29.
  • the second compartment 8 is supplied with low-pressure lubricating oil through a supply orifice 7. As shown in FIG. 1, this supply orifice 7 is disposed downstream of a constriction 5. This second compartment 8 also has another opening 30 for its connection with the overspeed trigger 2 which, in this way, is also supplied downstream of the throttle 5. Of course the connection between the hydrovalve 9 and the overspeed trigger 2 is carried out without throttling, with a pipe of large section.
  • the first compartment 11 also comprises an evacuation orifice 37.
  • This evacuation orifice is doubled by an additional orifice 31 connected by a pipe 32 to the orifice 37.
  • the movable assembly constitutes an amplifier between the high pressure oil at 100 bar and the low pressure oil at 1.5 bar.
  • Three springs 33 only one of which is visible in the figure, complete the device. These springs act in the direction of opening of the valve 24.
  • the purpose of the throttle 15 is to limit the flow rate in the event of tripping and therefore to allow the sudden drop in pressure.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif pour provoquer la chute de pression de l'huile de commande des soupapes d'admission d'une turbine en cas de survitesse.
  • On sait que les soupapes d'admission d'une turbine à vapeur sont commandées à l'ouverture par un circuit d'huile à haute pression ; la chute de pression dans ce circuit d'huile provoquant la fermeture des soupapes et en conséquence, l'arrêt de la turbine
  • Il existe un système de sécurité qui a pour but justement de faire chuter très rapidement la pression de ce circuit d'huile à haute pression en cas de survitesse de la turbine. La survitesse est détectée par un déclencheur de survitesse fonctionnant par la force centrifuge et le système utilise, pour commander cette chute de pression, le circuit d'huile basse pression de graissage dont le déclencheur de survitesse est lui-même rempli : en cas de survitesse, un clapet du déclencheur s'ouvre et l'huile s'échappe abaissant brutalement la pression du circuit basse pression de graissage. Un ou plusieurs pressostat situé sur le circuit, commande alors une électrovanne du circuit d'huile à haute pression, provoquant une chute brutale de la pression d'huile.
  • Un inconvénient d'un tel système provient du fait qu'en cas de défaillance électrique, la turbine risque de ne pas être protégée en cas de survitesse.
  • Un but de l'invention est de pourvoir la turbine, d'un système de déclenchement mécanique, utilisé seul ou en association avec un système connu existant.
  • L'invention a ainsi pour objet un dispositif pour provoquer la chute de pression de l'huile haute pression de commande des soupapes d'admission d'une turbine en cas de survitesse, comprenant un déclencheur de survitesse solidaire en rotation de l'arbre de la turbine et alimenté, en aval d'un étranglement, en huile basse pression par le circuit d'huile basse pression de graissage de la turbine, et comportant une hydrovanne comportant un corps creux contenant un clapet obturateur d'un orifice de décharge relié audit circuit d'huile haute pression, ledit clapet obturateur étant lié à un plateau séparant l'intérieur du corps de l'hydrovanne, d'une façon étanche, en deux compartiments dont l'un, appelé premier compartiment, est situé du côté dudit orifice de décharge et comprenant en outre au moins un orifice d'évacuation et dont l'autre, appelé second compartiment, est alimenté en aval de l'étranglement, par un orifice d'alimentation, en huile dudit circuit basse pression, ledit second compartiment étant en outre relié sans étranglement audit déclencheur de survitesse, le mobile constitué par ledit clapet obturateur et ledit plateau étant guidé axialement par des moyens de guidage, ledit mobile étant en outre soumis à un effort élastique dans le sens du dégagement dudit clapet de l'orifice de décharge.
  • Selon une réalisation préférée, l'étanchéité des deux dits compartiments est assurée par un soufflet métallique.
  • On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel :
  • La figure 1 est une vue schématique montrant le circuit de fluide du dispositif selon l'invention.
  • La figure 2 représente un organe du circuit de la figure 1.
  • En se reportant à la figure 1, on a figuré l'arbre 1 d'une turbine à vapeur. Cet arbre porte à son extrémité un déclencheur de survitesse 2 solidaire en rotation de l'arbre. Il s'agit d'un déclencheur centrifuge dans lequel un orifice 3 est découvert en cas de survitesse. L'huile contenue dans le déclencheur s'écoule alors par cet orifice 3 et elle est recueillie dans une bâche 4 entourant le déclencheur. Un tel déclencheur est un organe bien connu en lui-même. Il est alimenté en huile basse pression, à environ 1,5 bar, par le circuit d'huile basse pression de graissage de la turbine, à travers un étranglement 5. En 6 est figurée une pompe d'alimentation basse pression.
  • Ce circuit d'huile basse pression alimente en outre, par un orifice d'alimentation 7, un compartiment étanche 8 d'une hydrovanne 9 qui comporte du côté opposé à un mobile 10 un autre compartiment 11 relié par un orifice de décharge 12 à un circuit haute pression, à 100 bars, d'huile de commande des soupapes d'admission de vapeur de la turbine. Ce circuit comporte une pompe d'alimentation 13, un accumulateur de pression 14, un étranglement 15 et, alimenté de part et d'autre de l'étranglement 15, un dispositif vide-vite 16. Enfin, la conduite 17, en amont de l'étranglement 15 est reliée au système, connu en soi, de commande des soupapes. On rappelle que les soupapes sont maintenues ouvertes par la haute pression de l'huile dans la conduite 17.
  • Le fonctionnement est le suivant : en cas de survitesse, l'huile basse pression du circuit de graissage s'échappe par l'orifice 3 provoquant une chute de pression dans le compartiment 8. Il en résulte, comme on le verra dans la description de la figure 2 un déplacement de l'équipage mobile 10 de l'hydrovanne 9, ce qui provoque l'entrée de l'huile haute pression dans le compartiment 11, son évacuation par la conduite 18 et la chute de pression brutale dans la partie gauche 19 du vide-vite 16. Le piston 20, poussé par le ressort 21, dégage un orifice d'évacuation 22 et la pression chute immédiatement dans la conduite 17 d'où la fermeture des soupapes d'admission. La chute de pression de l'huile haute pression dans la conduite 17 intervient dans un délai d'un dixième de seconde après la mise à la décharge par l'orifice 3 de l'huile basse pression du déclencheur de survitesse 2.
  • La figure 2 montre en détail l'hydrovanne 9.
  • L'hydrovanne 9 est composée d'un corps creux 23 à l'intérieur duquel est situé un clapet obturateur 24 d'un orifice de décharge 12 relié au circuit d'huile haute pression comme on le voit sur la figure 1. Ce clapet obturateur est lié à un plateau 25 qui sépare l'intérieur du corps en deux compartiments étanches l'un par rapport à l'autre grâce à un soufflet métallique 26. Le premier compartiment 11 est situé par rapport au plateau 25, du côté de l'orifice de décharge 12 et le second compartiment 8 est inclus de l'autre côté du plateau 25, à l'intérieur du soufflet métallique 26. Le clapet 24 et le plateau 25 sont liés et constituent un mobile 10 déplaçable axialement selon l'axe Δ . Le déplacement axial est guidé par une tige 27, liant le clapet obturateur 24 au plateau 25, qui coulisse dans un palier 28 muni de bagues en bronze 29. Le second compartiment 8 est alimenté en huile basse pression de graissage par un orifice d'alimentation 7. Comme le montre la figure 1, cet orifice d'alimentation 7 est disposé en aval d'un étranglement 5. Ce second compartiment 8 comporte également une autre ouverture 30 pour sa liaison avec le déclencheur de survitesse 2 qui, de la sorte, est également alimenté en aval de l'étranglement 5. Bien entendu la liaison entre l'hydrovanne 9 et le déclencheur de survitesse 2 est effectuée sans étranglement, avec une conduite de grosse section.
  • Le premier compartiment 11 comporte en outre un orifice d'évacuation 37. Cet orifice d'évacuation est doublé par un orifice supplémentaire 31 relié par une conduite 32 à l'orifice 37.
  • Compte tenu de la surface du plateau 25 par rapport à celle du clapet d'obturation 24, l'ensemble mobile constitue un amplificateur entre l'huile haute pression à 100 bars et l'huile basse pression à 1,5 bar. Trois ressorts 33, dont un seul est visible sur la figure, complètent le dispositif. Ces ressorts agissent dans le sens de l'ouverture du clapet 24.
  • En l'absence de survitesse, la pression de 1,5 bar est maintenue dans le second compartiment 8 et cette pression qui s'applique sur le plateau 25 maintient le clapet 24 contre l'orifice de décharge 12 avec une force supérieure à celle dirigée dans l'autre sens résultant, d'une part, de l'effort dû aux trois ressorts 33 et d'autre part de l'effort dû à la pression de l'huile à haute pression contre le clapet d'obturation 24. L'huile basse pression conserve un certain débit pour assurer le remplacement des fuites permanentes du circuit, notamment au niveau des bagues d'étanchéité sur le déclencheur de survitesse 2. En cas de déclenchement, lors d'une survitesse, l'huile basse pression s'écoule par l'orifice 3 du déclencheur 2 et la pression dans la seconde chambre 8 baisse immédiatement, l'effort sur le plateau est alors insuffisant pour s'opposer aux forces dues aux ressorts et à la haute pression. Les trois ressorts sont destinés à accompagner le mouvement de l'ensemble mobile après le décollage du clapet.
  • Dès le décollement du clapet, l'huile haute pression s'évacue vers la conduite 18 et la pression baisse immédiatement dans les conduites avals 34, 35 et la chambre 19 du vide-vite 16. Le ressort 21 pousse alors le piston 20 et l'huile s'évacue par la conduite 36, il en résulte une baisse immédiate de la pression dans la conduite 17 reliée au système de commande des soupapes d'admission. Celles-ci se ferment immédiatement.
  • L'étranglement 15 a pour but de limiter le débit en cas de déclenchement et donc de permettre la chute brutale de pression.

Claims (2)

  1. Dispositif pour provoquer la chute de pression de l'huile haute pression de commande des soupapes d'admission d'une turbine en cas de survitesse, comprenant un déclencheur de survitesse (2) solidaire en rotation de l'arbre (1) de la turbine et alimenté, en aval d'un étranglement (5), en huile basse pression par le circuit d'huile basse pression de graissage de la turbine, et comportant une hydrovanne (9) comportant un corps creux (23) contenant un clapet obturateur (24) d'un orifice de décharge (12) relié audit circuit d'huile haute pression, ledit clapet obturateur (24) étant lié à un plateau (25) séparant l'intérieur du corps de l'hydrovanne (9), d'une façon étanche, en deux compartiments dont l'un (11), appelé premier compartiment, est situé du côté dudit orifice de décharge (12) et comprenant en outre au moins un orifice d'évacuation (37) et dont l'autre, appelé second compartiment (8), est alimenté en aval de l'étranglement (5), par un orifice d'alimentation (7), en huile dudit circuit d'huile basse pression, ledit second compartiment (8) étant en outre relié sans étranglement audit déclencheur de survitesse (2), le mobile (10) constitué par ledit clapet obturateur (24) et ledit plateau (25) étant guidé axialement par des moyens de guidage (27, 28, 29), ledit mobile étant en outre soumis à un effort élastique (33) dans le sens du dégagement dudit clapet (4) de l'orifice de décharge (12).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité des deux dits compartiments (11, 8) est assurée par un soufflet métallique (26).
EP19920402473 1991-09-18 1992-09-10 Dispositif pour provoquer la chute de pression de l'huile haute pression de commande des soupapes d'admission d'une turbine en cas de survitesse Expired - Lifetime EP0533535B1 (fr)

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