EP3152447A1 - Hydraulische steuereinrichtung für ein schnellschluss-ventil einer dampfturbine und dampfturbinenanordnung - Google Patents

Hydraulische steuereinrichtung für ein schnellschluss-ventil einer dampfturbine und dampfturbinenanordnung

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EP3152447A1
EP3152447A1 EP15730418.9A EP15730418A EP3152447A1 EP 3152447 A1 EP3152447 A1 EP 3152447A1 EP 15730418 A EP15730418 A EP 15730418A EP 3152447 A1 EP3152447 A1 EP 3152447A1
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EP
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safety
connection
quick
control device
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    • F15B2211/875—Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8755—Emergency shut-down

Definitions

  • Hydraulic control device for a quick-closing valve
  • the invention relates to a hydraulic control device for a quick-closing valve of a steam turbine, in detail with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a steam turbine arrangement.
  • Steam turbines for example in power plants, in which live steam is expanded from a boiler and thereby drives one or more turbine stages, must not exceed certain maximum speeds, in particular to prevent damage to the turbine components.
  • a clutch break or the like it is known for example from DE 10 2004 042 891 B3 to provide a quick-closing valve which interrupts or reduces the steam mass flow to the turbine in the shortest possible time if, for example, the turbine speed exceeds a predetermined threshold or otherwise a threat of exceeding the maximum speed is detected.
  • a quick-acting valve has a working cylinder or actuator which is vented by a hydraulic pressure against a biasing element, such as a spring, to actively open the quick-acting valve as long as the hydraulic pressure overcomes the bias of the biasing element.
  • a biasing element such as a spring
  • DE 10 2004 042 891 B3 proposes for this purpose a control device for a quick-closing valve of a steam turbine with a module for reducing a Hydraulic pressure by quickly opening a discharge valve, wherein a control valve assembly is provided with at least three safety directional valves, which are hydraulically connected so that they close the quick-closing valve only when at least two safety valves of the control valve assembly have moved to a quick-closing position.
  • the control device is designed such that the hydraulic pressure can be reduced almost abruptly when a defined event occurs.
  • 2oo3 circuit two out of three).
  • a test in particular a so-called partial stroke test of the quick-closing valve are performed by starting, for example, the full or in an operating normal position open quick-closing valve, the hydraulic pressure is first reduced so that the Quick-closing valve completely or at least partially closes, for example, by the working cylinder or actuator performs a full or a partial stroke. Subsequently, the hydraulic pressure is increased again and the quick-closing valve is returned to its original position.
  • the function of the quick-acting valve checks and so, for example, a stiffness or sticking, such as by scaling, are detected.
  • DE 10 2011 082 599 A1 shows a valve arrangement, as it can be used for example for turbines.
  • This valve assembly has 2oo3 logic.
  • a first, a second and a third pilot valve are provided, wherein each of these Vorschaltventile controls two safety valves.
  • three ball valves are each assigned two inlet valves and two drain valves. In this case, an arrangement is provided that one of the two inlet valves and one of the two drain valves in the first connection branch and the other inlet valve and the other drain valve are arranged in the further connection branch, but the other drain valve is fed to the first connection branch.
  • Vorschaltventil according to the prior art is thus associated with a plurality of inlet and outlet valves in different connection branches. If a pilot valve is defective, this therefore affects two connecting branches. A redundant switching technology, such as a "2oo3" circuit is no longer functional.
  • the current operation must be interrupted or at least waived the so-called TRIP function.
  • the TRIP function consists, for example, of immediately switching off a steam turbine in an emergency. Three safety valves are switched. The triggering takes place via a 2oo3 (two out of three) circuit. This means that the control fluid is shut off for rapid shutdown by actuating at least two safety directional valves.
  • the document EP 0433 791 A1 discloses an embodiment with three safety valves in the form of directional control valves with solenoid valves assigned to the safety valves to operate this known. In case of failure of one of the safety valves can be maintained by ab interviewedn the associated actuating valve, the operation anyway.
  • the actuating valves serve only as an actuator of the safety valve and have no influence on the flow to the safety valve, which is why an exchange of a single safety valve during operation is not possible.
  • the object of the invention is to provide a control device with a quick-closing valve for the operation of a turbine, in which in case of failure of a safety valve this can be replaced during operation.
  • a hydraulic control device for a quick-closing valve of a steam turbine with a module for reducing a hydraulic pressure by rapidly opening a discharge valve and / or unloading or loading an actuator for actuating the quick-closing valve wherein in a Radioffensmakerss- and / or guide system, a control valve assembly with at least three safety valves is provided, which are so hydraulically interconnected that they open the outflow valve or load or load the actuator when a safety circuit passed through at least two safety valves of the control valve assembly in a quick-closing position, characterized in that each safety valve an independent of the other safety valves Vorschaltventil is hydraulically connected upstream, such that a respective Vorschaltventil downstream safety valve during operation hydraulically decoupled from this is. Under hydraulic precedence is an upstream arrangement in Strömungshchtung viewed from a pressure source to a pressure sink understood.
  • Hydraulicically coupled or “decoupled” includes in particular hydraulically directly or indirectly connected via further connection channels, lines, rooms or intermediate components or a warranty or interruption of a fluidic connection.
  • the basic idea of the invention is to associate a safety valve with a pilot valve, wherein the pilot valves are preferably coupled to each other. This makes it possible to replace a defective safety valve during operation.
  • the pilot valve which is assigned to the defective safety valve, switches to a position in which the downstream safety valve can be removed, but nevertheless the pending pressure is forwarded, so that ongoing operation is not interrupted.
  • the quick-closing function is automatically changed from a 2oo3 to a 1 oo2 (one out of two) circuit.
  • This circuit arrangement can also be realized in a single device, so that a compact arrangement is given.
  • the three Vorschaltventile are hydraulically coupled together.
  • the coupling is preferably carried out in such a way that they are respectively coupled to a connecting line connected to the pressure source and to a connecting line connected to the pressure sink.
  • the connection of the pilot valves to a pressure sink and a pressure source or a T and a P- line serves to reduce the P and T connections to a minimum on the hydraulic block.
  • T stands for tank and P for pressure source.
  • the coupling of the remaining lines is the 1 oo2 switching when operating a Vorschaltventiles.
  • the individual ball valves are connected in parallel. This allows an independent of the other Vorschaltventilen operation free of interference with the connection of the other Vorschaltventile with the safety valves.
  • the single feed valve preferably has at least two valve positions - a first valve position in which a connection for at least indirect coupling of the feed valve with a pressure source is fluidly connected to a connection for at least indirect fluid communication with a port on the safety valve and a second valve position, in which a connection for the at least indirect coupling of the supply valve with a pressure source is fluidly separated from a connection to the at least indirect fluid connection with a connection on the safety valve.
  • the single ball valve is designed as a multi-way valve, in particular 6/2-way valve. This can be realized in a high functional concentration and minimal effort with a component a variety of tasks. By execution as a 6/2-way valve several functions, such as decoupling the safety valve to exchange the same and a connection of the remaining safety valves with a pressure sink (for 1 oo2 switching) by pressing only one valve can be realized.
  • the individual safety valve is designed as a safety valve, comprising at least two connections - a connection for at least indirect coupling with a pressure source and a connection for at least indirect coupling with a pressure sink - and with at least two valve positions in a first valve position, the connection to the safety-way valve for the at least indirect fluidic connection with the upstream of the respective safety-way valve In a second valve position, the connection to the safety-way valve for at least indirect fluid communication with the, upstream of the respective safety-way valve upstream fluidly connected to a connection on the safety-way valve for at least indirect coupling connected to a pressure sink.
  • the single safety-way valve is designed as a 4/2-way valve, comprising two connections each for fluid connection with connections on the safety directional valve upstream feed valve, a connection for coupling with a pressure sink and a connection for fluidic coupling with a connection to one of the other Vorschaltventile ,
  • a test-control valve arrangement with at least one directional control valve arranged in series is additionally provided for carrying out a partial stroke test. Through this test, the function of the quick-acting valve can be checked independently of the control valve arrangement of the safety valves.
  • a steam turbine arrangement designed according to the invention with a steam mass flow supply and a quick-closing valve in the steam mass flow feed is preferably characterized by a hydraulic control device associated with the quick-closing valve according to one of claims 1 to 10. This offers not only a redundant valve arrangement, the possibility of replacing one of the safety valves during operation, which increases the overall availability of the system and prevents unnecessary downtime.
  • Fig. 1 is a Steuereinnchtung for operating a turbine with a
  • FIG. 2 shows a control device according to FIG. 1, but with respect to FIG. 1 with a defective safety-way valve (MV1) and an external outflow valve
  • Fig. 3 is a control device according to FIG. 2, but with respect to FIG. 2 with a defective safety-way valve (MV1) and an external outflow valve
  • MV1 defective safety-way valve
  • Fig. 3 is a control device according to FIG. 2, but with respect to FIG. 2 with a
  • Fig. 4 shows a control device according to FIG. 1, but with respect to FIG. 1 with triggered quick-closing valve and an external outflow valve.
  • the hydraulic control device 1 for a quick-closing valve 2 of a steam turbine 4 comprises a module M for reducing a hydraulic pressure by rapid actuation, in particular opening a valve, here a discharge valve 1 .6 and / or for loading or unloading an actuator 3 for actuating the Quick-closing valve 2, here to relieve the actuator 3 in the form of a cylinder-piston assembly via the opening of the outflow valve 1 .6 and arranged in a Massivstoffmakerss- and / or guide system 5 control valve assembly 6.
  • the control valve assembly 6 has at least two, preferably as in Figure 1 reproduced three safety valves, which are so hydraulically interconnected that they the outflow valve 1 .6 open only when a safety circuit passed through at least two safety valves, here safety valves 1 .5 the control valve assembly in a position which also as SchnellInstitut- Position be is drawn.
  • the safety valves are here designed as safety-way valves 1 .5, preferably as electromagnetically actuated multiple-way valves, in particular 4/2-way valves MV 1, MV 2 and MV 3, and characterized by at least two switching positions.
  • a first switching position I blocks the connection between a connection to the valve which can be connected to a pressure medium source, in particular pump Pu, and to the pump a pressure sink, in particular tank Ta from, while in the second switching position II, the connection between the connectable to a pressure medium source port on the valve and a pressure sink, or connectable to the pressure sink port on the valve is present.
  • each safety valve in particular safety-way valve 1 .5, is preceded by a hydraulic feed valve 1 .4 in the form of a multiple-way valve, wherein the individual pilot valve 1 .4 is designed to permit hydraulic shut-off of the downstream safety valve 1 .5 in at least one valve position.
  • Hydraulically upstream means that the safety valve 1 .5 in the flow direction between the pressure source Pu and pressure sink Ta the pilot valve 1 .4 is arranged downstream and between a single pilot valve 1 .4 and a safety valve 1 .5 there is a fluid-conducting connection.
  • the single feed valve 1 .4 is characterized by at least two switching positions, wherein one of the two switching positions corresponds to the valve position, which enables a hydraulic shut-off or decoupling of the safety-way valve 1 .5 from the pilot valve 1 .4.
  • the illustrated module M comprises in a particularly advantageous embodiment in each case three such safety-way valves 1 .5 and in each case one, one of the safety-way valves 1 .5 upstream Vorschaltventil 1 .4. This ensures that at least two of the safety-way valves 1 .5 must be in the first switching position provided for this purpose in order to realize the quick-closing function.
  • control device 1 and in particular the valve positions are shown in normal operation.
  • the pump Pu pumps the control fluid in the lines into the primary valves I .4 located in a first position I.
  • the single pilot valve 1 .4 downstream safety valve 1 .5 in particular the valve provided connection for direct or indirect connection via further intermediate units with a pressure medium source.
  • the single feed valve 1 .4 is open, so that the control fluid from the respective Vorschaltventilen 1 .4 is performed to the Mehrfachwegventilen 1 .5.
  • After switching on the power supply (not shown in the drawings) tighten the safety multi-way valves 1 .5 and take the position I shown in FIG. 1.
  • the illustrated multi-way valves 1 .5 are closed, ie there is no flow-conducting connection between the connection for direct or indirect coupling to the pressure medium source and the connection for direct or indirect coupling to the pressure sink.
  • the fluid-moderate connections of port P (in the region of the pump Pu as a pressure medium source) and port T (in the region of the tank Ta as a pressure medium sink) are thus closed.
  • the control liquid flowing in via an adjustable orifice 1 .9 and a check valve 1 .7 in the region of the connection P with the pump Pu flows via a connection A into the actuator 3, moves the piston rod there and actuates the quick-closing valve 2 connected thereto.
  • connection between the connection P and the connection T is made.
  • the control fluid can flow into the tank Ta.
  • the control fluid of the actuator 3 then flows via a discharge valve 1 .6 to the tank Ta.
  • the quick-closing time is dependent on the spring force of the actuator 3.
  • the quick-closing can also optionally (shown in dashed lines in FIG. 1: shown in the other as available) via an external outflow valve 1 .10 are additionally supported.
  • an externally mounted discharge valve 1 .10 the quick-closing time can be reduced accordingly, depending on the nominal size of the valve.
  • the connection X to the control device 1, in particular the module M the fluidic coupling takes place.
  • a test control valve assembly 1 .3 is provided. This includes a first multiple-way valve 1 .1, here a 2/2-way valve and two further multiple way valves 1 .2, here 2/2-way valves MV4 and MV5.
  • the module M and the test control valve assembly 1 .3 preferably form a structural unit. In particular, these two subunits can form a compact block and be attached to each other and / or a carrier. This facilitates the assembly of the complete control device 1 and reduces the required space.
  • the module M and / or the test control valve assembly 1 .3 preferably have an end position monitoring to determine whether the valves are working properly, ie occupy the controlled end position (open or closed position)
  • the safety-way valves 1 .5, in particular multi-way valves MV 1, MV 2 and MV 3 are preferably designed as 4/2-way solenoid valve.
  • Valves of the module M preferably connect the actuator 3 to the tank Ta formed as a pressure sink or disconnect it from the pump Pu, which is designed as a pressure source, if they are not supplied with energy, ie. H. open in the de-energized state, the quick-closing valve 2.
  • the test control valve assembly 1 .3 the quick-closing valve 2 with the pressure sink while disconnecting it from the pressure source when energized, d. H. Close in the energized state, the quick-closing valve 2.
  • the multiple-way valve designed as a Vorschaltventil 1 .4 is preferably designed to implement different functions as a 6/2-way valve. This is located in the mode described in Figure 1 in the position I. In position I of the 6/2 - way valve, the inlet Z1 is connected to the outlet A2, the inlet Z3 to the outlet A4. Inlet Z5 and drain A6 are closed. Process A2 and sequence A4 are again in fluid communication with the corresponding safety-way valve 1 .5.
  • FIG. 2 shows a situation in which the safety-way valve 1 .5 with the designation MV1 is defective. This remains, for example, in the open position II, while the other multi-way valves MV2 and MV3 are in the valve position I.
  • the corresponding with this corresponding feed valve 1 .4 in particular multi-way valve to be actuated and transferred from its position shown in FIG. 1 I in the at least one further position II.
  • the inlet Z1 and Z5 is connected to the outlet A6.
  • the additional inlet Z3 and the other processes A2 and A4 are closed.
  • the sequence A6 is in fluid communication with the further safety-way valves 1 .5 with the designation MV2 and MV3.
  • Both safety valves 1 .5 with the designation MV2 and MV3 are in the closed position I.
  • the connection between the connection P and the connection T is made.
  • the control fluid can flow into the tank Ta.
  • the control fluid of the actuator 3 flows via a discharge valve 1 .6 to the tank Ta.
  • the external outflow valve 1 .10 supports with regard to the shortening of the quick-closing time.
  • a reliable overspeed protection is indispensable for turbomachinery. For gas and steam turbines this means a reliable detection of the overspeed and in response to an immediate closing of the quick-closing valve.
  • This hydraulic control device offers both functions in one device.
  • An electronic evaluation unit detects the overspeed and an electro-hydraulic module takes over the immediate control of the quick-closing valve. 2
  • the switchability of the individual valve devices is realized via corresponding control devices.
  • the switchability of the safety valves which is characterized by the realization of the at least two valve positions, can be realized in various ways. Preferably find electromagnetic actuators application.
  • the adjusting devices of the Vorschaltventile 1 .4 can be operated mechanically, electrically, hydraulically or otherwise. Preferably, these are manually operated mechanically against spring force in case of replacement.
  • module M In all figures, the following connections are shown on module M:
  • connection P to pump Pu connection T to tank Ta
  • connection MMV1 to MV1 connection MMV2 to MV2
  • connection MMV3 to MV3
  • connection MMV4 to MV4
  • connection MMV5 to MV5
  • connection X to outflow valve 1 .10
  • connection A to actuator 3 reproduced in the bypass to the discharge valve 1 .10.
  • a throttle 1 .8 and 1 .9 in the connection to the pump Pu and AbströmventiM .10 or to the actuator.
  • safety valve 1 .5 safety valve, in particular safety valve
  • MMV3 connections to the multiway valves MV1, MV2 MMV4, MMV5 Connections to the 2/2-way valves MV4, MV5

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuereinrichtung für ein Schnellschluss-Ventil einer Dampfturbine mit einem Modul zur Reduzierung eines Hydraulikdruckes durch schnelles Öffnen eines Abströmventils und/oder Ent- oder Belastung eines Aktuators zur Betätigung des Schnellschluss-Ventils, wobei in einem Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem eine Steuerventilanordnung mit wenigstens drei Sicherheitsventilen vorgesehen ist, die derart hydraulisch verschaltet sind, dass diese das Abströmventil erst öffnen oder den Aktuator ent- oder belasten, wenn eine Sicherheitsschaltung durch wenigstens zwei Sicherheitsventile der Steuerventilanordnung in eine Schnellschluss-Stellung übergegangen sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jedem Sicherheitsventil (1.5) ein von den übrigen Sicherheitsventilen (.5) unabhängiges Vorschaltventil (1.4) hydraulisch vorgeschaltet ist, derart, dass ein einem jeweiligen Vorschaltventil (1.4) nachgeschaltetes Sicherheitsventil (1.5) während des Betriebs hydraulisch von diesem entkoppelbar ist.

Description

Hydraulische Steuereinrichtung für ein Schnellschluss-Ventil einer
Dampfturbine und Dampfturbinenanordnung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung für ein Schnellschluss- Ventil einer Dampfturbine, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1 . Die Erfindung betrifft ferner eine Dampfturbinenanordnung.
Dampfturbinen, beispielsweise in Kraftwerken, in denen Frischdampf aus einem Heizkessel entspannt wird und dabei eine oder mehrere Turbinenstufen antreibt, dürfen bestimmte Höchstdrehzahlen nicht überschreiten, um insbesondere Schädigungen der Turbinenkomponenten zu verhindern. Um bei einem Lastabwurf, einem Kupplungsbruch oder dergleichen ein Überschreiten dieser Höchstdrehzahl durch die Turbine zu vermeiden, ist es beispielsweise aus der DE 10 2004 042 891 B3 bekannt, ein Schnellschluss-Ventil vorzusehen, das in möglichst kurzer Zeit den Dampfmassenstrom zur Turbine unterbricht oder reduziert, wenn beispielsweise die Turbinendrehzahl einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt oder auf andere Weise ein drohendes Überschreiten der Höchstdrehzahl erkannt wird.
An solche Schnellschluss-Ventile und deren Aktivierung werden dementsprechend hohe Verfügbarkeits-, Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen gestellt. Üblicherweise weist ein Schnellschluss-Ventil daher einen Arbeitszylinder oder Aktuator auf, der durch einen Hydraulikdruck gegen ein Vorspannelement, beispielsweise eine Feder, gelüftet wird und so das Schnellschluss-Ventil aktiv öffnet, solange der Hydraulikdruck die Vorspannung des Vorspannelements überwindet. Zum Schließen des Schnellschluss-Ventils wird dieser Hydraulikdruck möglichst schnell reduziert, beispielsweise in einen Tank abgesteuert. Der drucklose Arbeitszylinder wird durch das Vorspannelement in die Geschlossen-Stellung des Schnellschluss-Ventils gezwungen. Die DE 10 2004 042 891 B3 schlägt hierzu eine Steuereinrichtung für ein Schnellschluss-Ventil einer Dampfturbine mit einem Modul zur Reduzierung eines Hydraulikdruckes durch schnelles Öffnen eines Abströmventils, wobei eine Steuerventilanordnung mit wenigstens drei Sicherheitswegeventilen vorgesehen ist, die derart hydraulisch verschaltet sind, dass diese das Schnellschluss-Ventil erst Schließen, wenn wenigstens zwei Sicherheitswegeventile der Steuerventilanordnung in eine Schnellschluss-Stellung übergegangen sind . Die Steuereinrichtung ist derart ausgebildet, dass der Hydraulikdruck bei Auftreten eines definierten Ereignisses nahezu schlagartig reduziert werden kann. Man spricht in diesem Fall von einer so genannten 2oo3 Schaltung (two out of three). Durch eine Prüf-Steuerventilanordnung kann ein Test, insbesondere ein sogenannter Teilhubtest (partial stroke test) des Schnellschluss-Ventils durchgeführt werden, indem, ausgehend von dem beispielsweise vollständig oder in eine Betriebsnormalstellung geöffnetem Schnellschluss-Ventil, zunächst der Hydraulikdruck derart reduziert wird, dass das Schnellschluss-Ventil sich ganz oder wenigstens teilweise schließt, indem beispielsweise der Arbeitszylinder bzw. Aktuator einen vollen bzw. einen Teilhub ausführt. Anschließend wird der Hydraulikdruck wieder erhöht und das Schnellschluss-Ventil so in seine Ausgangsstellung zurückgefahren. Durch diesen Test, der vor, während und/oder nach dem Arbeitsbetrieb der Turbine durchgeführt werden kann, kann unabhängig von der Steuerventilanordnung der Sicherheitsventile die Funktion des Schnellschluss-Ventils überprüft und so beispielsweise eine Schwergängigkeit oder ein Festsitzen, etwa durch Verzunderung, erkannt werden.
Die DE 10 2011 082 599 A1 zeigt eine Ventilanordnung, wie sie beispielsweise für Turbinen verwendet werden kann. Diese Ventilanordnung weist eine 2oo3 Logik auf. Hierfür werden ein erstes, ein zweites und ein drittes Vorschaltventil bereitgestellt, wobei jedes dieser Vorschaltventile zwei Sicherheitsventile steuert. Es entstehen dadurch drei Verbindungszweige, wobei sich die Ventilanordnung dadurch auszeichnet, dass das Sicherheitsventil in Zu- und Ablaufventile aufgeteilt ist und diese derart gekoppelt sind, dass die Zu- und Ablaufventile verbindungszweigübergreifend sind. Dies bedeutet, dass jeweils zwei der Zulaufventile und zwei der Ablaufventile seriell miteinander verbunden sind, um gemeinsam die Verbindungszweige zu bilden. Es ist vorgesehen, dass drei Vorschaltventilen jeweils zwei Zulaufventile und zwei Ablaufventile zugeordnet sind. Dabei ist eine Anordnung vorgesehen, dass eines der beiden Zulaufventile und eines der beiden Ablaufventile in dem ersten Verbindungszweig und das andere Zulaufventil und das andere Ablaufventil in dem weiteren Verbindungszweig angeordnet sind, aber das andere Ablaufventil auf dem ersten Verbindungszweig gespeist wird.
Ein Vorschaltventil gemäß dem Stand der Technik ist somit mehreren Zu- und Ablaufventilen auch in unterschiedlichen Verbindungszweigen zugeordnet. Ist ein Vorschaltventil defekt, betrifft dies somit zwei Verbindungszweige. Eine redundante Schalttechnik, wie beispielsweise eine„2oo3"-Schaltung ist nicht mehr funktionsfähig.
Ist eines der Vorschaltventile defekt, beispielsweise die Erfassungseinrichtung an dem Mehrsteuerventil, der Sensor oder dergleichen, muss daher der laufende Betrieb unterbrochen werden oder zumindest auf die sogenannte TRIP-Funktion verzichtet werden.
Die TRIP Funktion besteht darin, beispielsweise im Notfall eine Dampfturbine sofort abzuschalten. Dabei werden drei Sicherheitswegeventile geschaltet. Die Auslösung erfolgt über eine 2oo3 (two out of three) Schaltung. Das bedeutet, das Absteuern der Steuerflüssigkeit zur Schnellabschaltung erfolgt durch Betätigung von mindestens zwei Sicherheitswegeventilen.
Aus der Druckschrift EP 0433 791 A1 ist eine Ausführung mit drei Sicherheitsventilen in Form von Wegeventilen mit den Sicherheitsventilen zugeordneten Magnetventilen zur Betätigung dieser bekannt. Bei Ausfall eines der Sicherheitsventile kann durch Absteuern des diesem zugeordneten Betätigungsventils der Betrieb trotzdem aufrechterhalten werden. Dabei dienen die Betätigungsventile nur als Betätigungsorgan des Sicherheitsventiles und haben keinen Einfluss auf den Zustrom zum Sicherheitsventil, weshalb ein Austausch eines einzelnen Sicherheitsventiles im laufenden Betrieb nicht möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Steuereinrichtung mit einem Schnellschluss-Ventil für den Betrieb einer Turbine bereitzustellen, bei dem bei Defekt eines Sicherheitsventils dieses im laufenden Betrieb ausgetauscht werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 charakterisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Eine hydraulische Steuereinrichtung für ein Schnellschluss-Ventil einer Dampfturbine mit einem Modul zur Reduzierung eines Hydraulikdruckes durch schnelles Öffnen eines Abströmventils und/oder Ent- oder Belastung eines Aktuators zur Betätigung des Schnellschluss-Ventils, wobei in einem Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem eine Steuerventilanordnung mit wenigstens drei Sicherheitsventilen vorgesehen ist, die derart hydraulisch verschaltet sind, dass diese das Abströmventil erst öffnen oder den Aktuator ent- oder belasten, wenn eine Sicherheitsschaltung durch wenigstens zwei Sicherheitsventile der Steuerventilanordnung in eine Schnellschluss-Stellung übergegangen sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass jedem Sicherheitsventil ein von den übrigen Sicherheitsventilen unabhängiges Vorschaltventil hydraulisch vorgeschaltet ist, derart, dass ein einem jeweiligen Vorschaltventil nachgeschaltetes Sicherheitsventil während des Betriebs hydraulisch von diesem entkoppelbar ist. Unter hydraulisch vorgeschaltet wird dabei eine vorgeordnete Anordnung in Strömungshchtung von einer Druckquelle zu einer Drucksenke betrachtet verstanden.
„Hydraulisch gekoppelt" oder„entkoppelt" beinhaltet insbesondere hydraulisch direkt oder indirekt über weitere Verbindungskanäle, Leitungen, Räume oder zwischengeordnete Bauteile verbunden bzw. eine Gewährleistung oder Unterbrechung einer fluidtechnischen Verbindung.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, jedem Sicherheitsventil ein Vorschaltventil zuzuordnen, wobei die Vorschaltventile vorzugsweise untereinander gekoppelt sind. Dadurch besteht die Möglichkeit, ein defektes Sicherheitsventil während des laufenden Betriebs auszutauschen. Hierfür schaltet das Vorschaltventil, das dem defekten Sicherheitsventil zugeordnet ist, in eine Position, dass das nachgeschaltete Sicherheitsventil entnommen werden kann, aber dennoch der anstehende Druck weitergeleitet wird, so dass der laufende Betrieb nicht unterbrochen wird. Dabei wird die Schnellschlussfunktion automatisch von einer 2oo3 in eine 1 oo2 (one out of two) Schaltung geändert.
Diese Schaltungsanordnung lässt sich auch in einer einzigen Vorrichtung realisieren, so dass eine kompakte Anordnung gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind die drei Vorschaltventile hydraulisch miteinander gekoppelt. Die Kopplung erfolgt vorzugsweise derart, dass diese jeweils an eine mit der Druckquelle verbundene Verbindungsleitung und eine mit der Drucksenke verbundene Verbindungsleitung gekoppelt sind. Die Anbindung der Vorschaltventile an eine Drucksenke und eine Druckquelle bzw. eine T-und ein P- Leitung dient der Reduzierung der P-und T-Anschlüsse auf ein Minimum am Hydraulikblock. T steht dabei für Tank und P für Druckquelle. Die Kopplung der restlichen Leitungen dient der 1 oo2 Umschaltung bei Betätigung eines Vorschaltventiles. ln einer Weiterbildung sind die einzelnen Vorschaltventile parallel geschaltet. Dies erlaubt eine von den anderen Vorschaltventilen unabhängige Betriebsweise frei von einer Beeinträchtigung der Verbindung der anderen Vorschaltventile mit den Sicherheitsventilen.
Im Einzelnen weist das einzelne Vorschaltventil vorzugsweise zumindest zwei Ventilstellungen auf - eine erste Ventilstellung, in welcher ein Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung des Vorschaltventils mit einer Druckquelle fluidmäßig mit einem Anschluss zur wenigstens mittelbaren fluidmäßigen Verbindung mit einem Anschluss am Sicherheitsventil verbunden ist und eine zweite Ventilstellung, in welcher ein Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung des Vorschaltventils mit einer Druckquelle fluidmäßig von einem Anschluss zur wenigstens mittelbaren fluidmäßigen Verbindung mit einem Anschluss am Sicherheitsventil getrennt ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist das einzelne Vorschaltventil als Mehrfachwegeventil, insbesondere 6/2-Wegeventil ausgebildet. Mit diesem können in hoher Funktionskonzentration und minimalem Aufwand mit einem Bauteil eine Vielzahl von Aufgaben realisiert werden. Durch Ausführung als 6/2-Wegeventil können mehrere Funktionen, wie Entkoppeln des Sicherheitsventiles zum Tausch desselben sowie eine Verbindung der restlichen Sicherheitsventile mit einer Drucksenke (für 1 oo2 Umschaltung) durch Betätigen nur eines Ventiles realisiert werden.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das einzelne Sicherheitsventil als Sicherheitswegeventil, umfassend zumindest zwei Anschlüsse - einen Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Druckquelle und einen Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Drucksenke - und mit zumindest zwei Ventilstellungen ausgebildet ist, wobei in einer ersten Ventilstellung der Anschluss am Sicherheitswegeventil zur zumindest mittelbaren fluidmäßigen Verbindung mit dem, dem jeweiligen Sicherheitswegeventil vorgeschalteten Vorschaltventil fluidmäßig mit einem Anschluss am Sicherheitswegeventil zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Drucksenke getrennt oder abgesperrt ist und in einer zweiten Ventilstellung der Anschluss am Sicherheitswegeventil zur zumindest mittelbaren fluidmäßigen Verbindung mit dem, dem jeweiligen Sicherheitswegeventil vorgeschalteten Vorschaltventil fluidmäßig mit einem Anschluss am Sicherheitswegeventil zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Drucksenke verbunden ist.
Besonders bevorzugt ist das einzelne Sicherheitswegeventil als 4/2-Wegeventil ausgebildet, umfassend zwei Anschlüsse jeweils zur fluidmäßigen Verbindung mit Anschlüssen am dem Sicherheitswegeventil vorgeschalteten Vorschaltventil, einen Anschluss zur Kopplung mit einer Drucksenke und einem Anschluss zur fluidmäßigen Kopplung mit einem Anschluss an einem der anderen Vorschaltventile. In einer Weiterbildung ist zur Durchführung eines Teilhubtests (partial stroke test) zusätzlich eine Prüf-Steuerventilanordnung mit mindestens ein in Reihe angeordnetes Wegeventil vorgesehen. Durch diesen Test kann unabhängig von der Steuerventilanordnung der Sicherheitsventile die Funktion des Schnellschluss-Ventils überprüft werden.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Dampfturbinenanordnung mit einer Dampfmassenstromzufuhr und einem Schnellschluss-Ventil in der Dampfmassenstromzufuhr ist vorzugsweise durch eine dem Schnellschluss-Ventil zugeordnete hydraulische Steuereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 charakterisiert. Dies bietet neben einer redundanten Ventilanordnung die Möglichkeit eines Austausche eines der Sicherheitsventile bei laufendem Betrieb, was die Verfügbarkeit der Anlage insgesamt erhöht und unnötige Stillstandzeiten verhindert.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Steuereinnchtung zum Betreiben einer Turbine mit einem
Schnellschluss-Ventil im Normalbetrieb;
Fig. 2 eine Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 , jedoch gegenüber Fig. 1 mit einem defekten Sicherheitswegeventil (MV1 ) und einem externen Abströmventil; Fig. 3 eine Steuereinrichtung gemäß Fig. 2, jedoch gegenüber Fig. 2 mit einer
Schaltungsanordnung zur Entfernung des Sicherheitswegeventils (MV1 ) im laufenden Betrieb und einem externen Abströmventil;
Fig. 4 eine Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 , jedoch gegenüber Fig. 1 mit ausgelöstem Schnellschluss-Ventil und einem externen Abströmventil.
In Fig.1 ist eine Steuereinrichtung 1 mit einem Modul M zum Betreiben einer Turbine 4, insbesondere Dampfturbine 4 mit einem Schnellschluss-Ventil 2 im Normalbetrieb dargestellt. Die hydraulische Steuereinrichtung 1 für ein Schnellschluss-Ventil 2 einer Dampfturbine 4 umfasst einen Modul M zur Reduzierung eines Hydraulikdruckes durch schnelles Betätigen, insbesondere Öffnen eines Ventils, hier eines Abströmventils 1 .6 und/oder zur Be- oder Entlastung eines Aktuators 3 zur Betätigung des Schnellschluss-Ventils 2, hier zur Entlastung des Aktuators 3 in Form einer Zylinder-Kolbenanordnung über das Öffnen des Abströmventils 1 .6 und eine in einem Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem 5 angeordnete Steuerventilanordnung 6. Die Steuerventilanordnung 6 weist dazu wenigstens zwei, vorzugsweise wie in Figur 1 wiedergegeben drei Sicherheitsventile auf, die derart hydraulisch verschaltet sind, dass diese das Abströmventil 1 .6 erst öffnen, wenn eine Sicherheitsschaltung durch wenigstens zwei Sicherheitsventile, hier Sicherheitswegeventile 1 .5 der Steuerventilanordnung in eine Stellung übergegangen sind, welche auch als Schnellschluss-Stellung bezeichnet wird. Die Sicherheitsventile sind hier als Sicherheitswegeventile 1 .5, vorzugsweise als elektromagnetisch betätigbare Mehrfachwegeventile, insbesondere 4/2-Wegeventile MV1 , MV2 und MV3 ausgebildet und durch wenigstens zwei Schaltstellungen charakterisiert. Eine erste Schaltstellung I sperrt dabei die Verbindung zwischen einem mit einer Druckmittelquelle, insbesondere Pumpe Pu verbindbarem Anschluss am Ventil und einer Drucksenke, insbesondere Tank Ta ab, während in der zweiten Schaltstellung II die Verbindung zwischen dem mit einer Druckmittelquelle verbindbarem Anschluss am Ventil und einer Drucksenke, bzw. einem mit der Drucksenke verbindbaren Anschluss am Ventil vorhanden ist.
Erfindungsgemäß ist jedem Sicherheitsventil, insbesondere Sicherheitswegeventil 1 .5 ein Vorschaltventil 1 .4 in Form eines Mehrfachwegeventils hydraulisch vorgeschaltet, wobei das einzelne Vorschaltventil 1 .4 derart ausgebildet ist, in zumindest einer Ventilstellung eine hydraulische Absperrung des diesem nachgeordneten Sicherheitsventils 1 .5 zu ermöglichen. Hydraulisch vorgeschaltet bedeutet, dass das Sicherheitsventil 1 .5 in Durchströmungsrichtung zwischen Druckquelle Pu und Drucksenke Ta dem Vorschaltventil 1 .4 nachgeordnet ist und zwischen einem einzelnen Vorschaltventil 1 .4 und einem Sicherheitsventil 1 .5 eine fluidführende Verbindung besteht. Das einzelne Vorschaltventil 1 .4 ist durch wenigstens zwei Schaltstellungen charakterisiert, wobei eine der beiden Schaltstellungen der Ventilstellung entspricht, die eine hydraulische Absperrung bzw. Entkoppelung des Sicherheitswegeventils 1 .5 vom Vorschaltventil 1 .4 ermöglicht.
Der dargestellte Modul M umfasst in besonders vorteilhafter Ausbildung jeweils drei derartige Sicherheitswegeventile 1 .5 und jeweils ein, einem der Sicherheitswegeventile 1 .5 vorgeschaltetes Vorschaltventil 1 .4. Damit wird erreicht, dass zur Realisierung der Schnellschlussfunktion zumindest immer zwei der Sicherheitswegeventile 1 .5 in der dafür vorgesehenen ersten Schaltstellung stehen müssen.
In der Figur 1 sind die Steuereinrichtung 1 und insbesondere die Ventilstellungen im Normalbetrieb wiedergegeben. Die Pumpe Pu pumpt die in den Leitungen befindliche Steuerflüssigkeit in die in einer ersten Stellung I befindlichen Vorschaltventile 1 .4. In dieser besteht eine hydraulische Verbindung zu dem, dem einzelnen Vorschaltventil 1 .4 nachgeordnetem Sicherheitswegeventil 1 .5, insbesondere dem am Ventil vorgesehenen Anschluss zur direkten oder indirekten Verbindung über weitere zwischengeordnete Baueinheiten mit einer Druckmittelquelle. Das einzelne Vorschaltventil 1 .4 ist geöffnet, so dass die Steuerflüssigkeit von den jeweiligen Vorschaltventilen 1 .4 zu den Mehrfachwegeventilen 1 .5 geführt wird. Nach dem Einschalten der Spannungsversorgung (in den Zeichnungen nicht dargestellt) ziehen die Sicherheits-Mehrfachwegeventile 1 .5 an und nehmen die in der Fig. 1 dargestellte Stellung I ein. In dieser ersten Ventilstellung I sind die dargestellten Mehrfachwegeventile 1 .5 geschlossen, d.h. es besteht keine strömungsführende Verbindung zwischen dem Anschluss zur direkten oder indirekten Kopplung mit der Druckmittelquelle und dem Anschluss zur direkten oder indirekten Kopplung mit der Drucksenke. Die fluidmässigen Verbindungen von Anschluss P (im Bereich der Pumpe Pu als Druckmittelquelle) und Anschluss T (im Bereich des Tanks Ta als Druckmittelsenke) sind somit geschlossen. Die über eine einstellbare Blende 1 .9 sowie einem Rückschlagventil 1 .7 im Bereich des Anschlusses P mit der Pumpe Pu einströmende Steuerflüssigkeit fließt über einen Anschluss A in den Aktuator 3, bewegt dort die Kolbenstange und betätigt das daran angeschlossene Schnellschluss-Ventil 2.
Werden zwei oder drei Sicherheitswegeventile 1 .5 in beliebiger Kombination oder Reihenfolge abgeschaltet, ist die Verbindung zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss T hergestellt. Die Steuerflüssigkeit kann in den Tank Ta abströmen. Die Steuerflüssigkeit des Aktuators 3 strömt dann über ein Abströmventil 1 .6 zum Tank Ta ab. Die Schnellschlusszeit ist abhängig von der Federkraft des Aktuators 3. Der Schnellschluss kann auch optional (gestrichelt in den Fig. 1 dargestellt: in den übrigen als vorhanden dargestellt) über ein externes Abströmventil 1 .10 zusätzlich unterstützt werden. Durch Verwendung eines extern angebrachten Abströmventils 1 .10 kann die Schnellschlusszeit, abhängig von der Nenngröße des Ventils entsprechend verkürzt werden. Über den Anschluss X an der Steuereinrichtung 1 , insbesondere dem Modul M erfolgt die fluidmäßige Ankoppelung. Zur Überprüfung des Schnellschluss-Ventils 2 und dessen Funktion ist eine Prüf- Steuerventilanordnung 1 .3 vorgesehen. Diese umfasst ein erstes Mehrfachwegeventil 1 .1 , hier ein 2/2-Wegeventil sowie zwei weitere Mehrfachwegeventile 1 .2, hier 2/2- Wegeventile MV4 und MV5. Werden die Mehrfachwegeventile 1 .2 geschaltet, bewegt sich der Aktuator 3 aus seiner entsprechenden Position. Das Modul M und die Prüf- Steuerventilanordnung 1 .3 bilden bevorzugt eine bauliche Einheit. Insbesondere können diese beiden Teileinheiten einen kompakten Block bilden und aneinander und/oder einem Träger befestigt sein. Dies erleichtert die Montage der kompletten Steuereinrichtung 1 und reduziert den erforderlichen Bauraum. Das Modul M und/oder die Prüf-Steuerventilanordnung 1 .3 weisen bevorzugt eine Endlagenüberwachung auf, um festzustellen, ob die Ventile ordnungsgemäß arbeiten, i. e. die angesteuerte Endlage (Offen- bzw. Geschlossen-Stellung) einnehmen
Die Sicherheitswegeventile 1 .5, insbesondere Mehrfachwegeventile MV1 , MV2 und MV3 sind bevorzugt als 4/2-Magnet-Wegeventil ausgebildet. Bevorzugt verbinden dabei Ventile des Moduls M den Aktuator 3 mit dem als Drucksenke ausgebildeten Tank Ta bzw. trennen es von der als Druckquelle ausgebildeten Pumpe Pu, wenn sie nicht mit Energie versorgt sind, d. h. öffnen im stromlosen Zustand das Schnellschluss-Ventil 2. In gleicher Weise verbinden bevorzugt das erstes und/oder zweite Wegeventil 1 .2, hier 2/2-Wegeventil MV4 und/oder MV5 der Prüf- Steuerventilanordnung 1 .3 das Schnellschluss-Ventil 2 mit der Drucksenke, während sie es von der Druckquelle trennen, wenn sie mit Energie versorgt sind, d. h. schließen im bestromten Zustand das Schnellschluss-Ventil 2. Es ist jedoch auch die umgekehrte Stromlos-Stellung möglich.
Das als Mehrfachwegeventil ausgebildete Vorschaltventil 1 .4 ist vorzugsweise zur Realisierung unterschiedlichster Funktionen als 6/2-Wegeventil ausgebildet. Dieses befindet sich in der in Figur 1 beschriebenen Betriebsweise in der Stellung I. In Stellung I des 6/2 - Wegeventils ist der Zulauf Z1 mit dem Ablauf A2, der Zulauf Z3 mit dem Ablauf A4 verbunden. Zulauf Z5 und Ablauf A6 sind geschlossen. Ablauf A2 und Ablauf A4 stehen wiederum mit dem entsprechenden Sicherheitswegeventil 1 .5 fluidmäßig in Verbindung.
In Fig. 2 ist eine Situation wiedergegeben, in welcher das Sicherheitswegeventil 1 .5 mit der Bezeichnung MV1 defekt ist. Dieses verbleibt beispielsweise in der geöffneten Stellung II, während die anderen Mehrfachwegeventile MV2 und MV3 in der Ventilstellung I sind. Um nun MV1 auszuwechseln, ist das mit diesem korrespondierende Vorschaltventil 1 .4, insbesondere Mehrfachwegeventil zu betätigen und von seiner gemäss Fig. 1 dargestellten Stellung I in die zumindest eine weitere Stellung II überzuführen. In dieser Stellung II - wiedergegeben in Figur 3 - ist der Zulauf Z1 und Z5 mit dem Ablauf A6 verbunden. Der weitere Zulauf Z3 sowie die weiteren Abläufe A2 und A4 sind geschlossen. Der Ablauf A6 steht mit den weiteren Sicherheitswegeventilen 1 .5 mit der Bezeichnung MV2 und MV3 fluidmäßig in Verbindung. Beide Sicherheitswegeventile 1 .5 mit der Bezeichnung MV2 und MV3 sind in der geschlossenen Stellung I.
Ist die in Fig. 3 dargestellte Stellung des Mehrfachwegeventils 1 .4 erreicht, so kann das diesem nachgeschaltete Sicherheitsventil 1 .5, hier MV1 im laufenden Betrieb entnommen und ersetzt werden. Automatisch ändert sich die Schaltlogik für die Betätigung des Schnellschluss-Ventils 2 von einer 2oo3 Abschaltung in eine 1 oo2 (one out of two).
Werden zwei oder drei Sicherheitswegeventile 1 .5 in beliebiger Kombination oder Reihenfolge abgeschaltet- wie beispielhaft für die Sicherheitswegeventile MV2 und MV3 in Figur 4 wiedergegeben- , ist die Verbindung zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss T hergestellt. Die Steuerflüssigkeit kann in den Tank Ta abströmen. Die Steuerflüssigkeit des Aktuators 3 strömt über ein Abströmventil 1 .6 zum Tank Ta ab. Zusätzlich unterstützt das externe Abströmventil 1 .10 hinsichtlich der Verkürzung der Schnellschlusszeit. Ein zuverlässiger Uberdrehzahlschutz ist für Turbomaschinen unverzichtbar. Für Gas- und Dampfturbinen bedeutet das ein sicheres Erkennen der Überdrehzahl und als Reaktion ein sofortiges Schließen des Schnellschluss-Ventils. Diese hydraulische Steuereinrichtung bietet beide Funktionen in einer Vorrichtung. Eine elektronische Auswerteeinheit erkennt die Überdrehzahl und eine elektro-hydraulische Baugruppe übernimmt die unmittelbare Ansteuerung des Schnellschluss-Ventils 2.
Die Schaltbarkeit der einzelnen Ventileinrichtungen wird über entsprechende Stelleinrichtungen realisiert. Die Schaltbarkeit der Sicherheitsventile, welche durch die Realisierung der zumindest zwei Ventilstellungen charakterisiert ist, kann dabei verschiedenartig realisiert werden. Vorzugsweise finden elektromagnetische Stelleinrichtungen Anwendung. Die Stelleinrichtungen der Vorschaltventile 1 .4 können mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder anderweitig betätigt werden. Vorzugsweise werden diese im Austauschfall manuell mechanisch gegen Federkraft betätigt.
In allen Figuren sind die nachfolgend genannten Anschlüsse am Modul M wiedergegeben:
Anschluss P zur Pumpe Pu, Anschluss T zum Tank Ta, Anschluss MMV1 zu MV1 , Anschluss MMV2 zu MV2, Anschluss MMV3 zu MV3, Anschluss MMV4 zu MV4, Anschluss MMV5 zu MV5, Anschluss X zum Abströmventil 1 .10, Anschluss A zum Aktuator 3 im Bypass zum Abströmventil 1 .10 wiedergegeben. Ferner wiedergegeben ist eine Drossel 1 .8 und 1 .9 in der Verbindung zur Pumpe Pu sowie zum AbströmventiM .10 bzw. zum Aktuator 3. Bezugszeichenliste
1 Steuereinrichtung
1 .1 Wegeventil
1 .2 Wegeventil
1 .3 Prüfsteuer- Ventilanordnung
1 .4 Vorschaltventil
1 .5 Sicherheitsventil, insbesondere Sicherheitswegeventil
1 .6 Abströmventil
1 .7 Rückschlagventil
1 .8 Drossel
1 .9 Drossel
1 .10 Abströmventil
2 Schnellschluss-Ventil
3 Aktuator
4 Turbine
5 Betriebsmittelführungs- und/oder Versorgungssystem
6 Steuerventilanordnung
Ta Tank
Pu Pumpe
M Modul
MV1 Mehrfachwegeventil
MV2 Mehrfachwegeventil
MV3 Mehrfachwegeventil
MV4 2/2-Wegeventil
MV5 2/2-Wegeventil
P Anschluss
T Anschluss
MMV1 , MMV2,
MMV3, Anschlüsse zu den Mehrfachwegeventilen MV1 , MV2 MMV4, MMV5 Anschlüsse zu den 2/2-Wegeventilen MV4, MV5
X,A Anschlüsse
A2, A4, A6 Abläufe am Vorschaltventil
Z1 , Z3, Z5 Zuläufe am Vorschaltventil

Claims

Ansprüche
1. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Schnellschluss-Ventil einer Dampfturbine mit einem Modul zur Reduzierung eines Hydraulikdruckes durch schnelles Öffnen eines Abströmventils und/oder Ent- oder Belastung eines Aktuators zur Betätigung des Schnellschluss-Ventils, wobei in einem Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem eine Steuerventilanordnung mit wenigstens drei Sicherheitsventilen vorgesehen ist, die derart hydraulisch verschaltet sind, dass diese das Abströmventil erst öffnen oder den Aktuator ent- oder belasten, wenn eine Sicherheitsschaltung durch wenigstens zwei Sicherheitsventile der Steuerventilanordnung in eine Schnellschluss-Stellung übergegangen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedem Sicherheitsventil (1 .5) ein von den übrigen Sicherheitsventilen (1 .5) unabhängiges Vorschaltventil (1 .4) hydraulisch vorgeschaltet ist, derart, dass ein einem jeweiligen Vorschaltventil (1 .4) nachgeschaltetes Sicherheitsventil (1 .5) während des Betriebs hydraulisch von diesem entkoppelbar ist.
2. Steuereinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die drei Vorschaltventile (1 .4) hydraulisch miteinander gekoppelt sind, insbesondere jeweils über eine gemeinsame Verbindungsleitung mit einer Druckquelle und einer gemeinsamen Verbindungsleitung mit einer Drucksenke.
3. Steuereinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die drei Vorschaltventile (1 .4) parallel geschaltet sind.
4. Steuereinrichtung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Vorschaltventil (1 .4) zumindest zwei Ventilstellungen(l, II) aufweist
- eine erste Ventilstellung (I), in welcher ein Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung des Vorschaltventils (1 .4) mit einer Druckquelle fluidmaßig mit einem Anschluss zur wenigstens mittelbaren fluidmaßigen Verbindung mit einem Anschluss am Sicherheitsventil (1 .5) verbunden ist und
- eine zweite Ventilstellung (II), in welcher ein Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung des Vorschaltventils (1 .4) mit einer Druckquelle fluidmaßig von einem Anschluss zur wenigstens mittelbaren fluidmaßigen Verbindung mit einem Anschluss am Sicherheitsventil (1 .5) getrennt ist.
Steuereinrichtung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das einzelne Vorschaltventil (1 .4) als Mehrfachwegeventil, insbesondere 6/2- Wegeventil ausgebildet ist.
Steuereinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das einzelne Sicherheitsventil (1 .5) als Sicherheitswegeventil, umfassend zumindest zwei Anschlüsse - einen Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Druckquelle und einen Anschluss zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Drucksenke - und mit zumindest zwei Ventilstellungen (I, II) ausgebildet ist, wobei in einer ersten Ventilstellung (I) der Anschluss am Sicherheitswegeventil (1 .5) zur zumindest mittelbaren fluidmaßigen Verbindung mit dem, dem jeweiligen Sicherheitswegeventil (1 .5) vorgeschalteten Vorschaltventil (1 .4) fluidmaßig mit einem Anschluss am Sicherheitswegeventil (1 .5) zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Drucksenke getrennt oder abgesperrt ist und in einer zweiten Ventilstellung (II) der Anschluss am Sicherheitswegeventil (1 .5) zur zumindest mittelbaren fluidmaßigen Verbindung mit dem, dem jeweiligen Sicherheitswegeventil (1 .5) vorgeschalteten Vorschaltventil (1 .4) fluidmäßig mit einem Anschluss am Sicherheitswegeventil (1 .5) zur zumindest mittelbaren Kopplung mit einer Drucksenke verbunden ist.
7. Steuereinrichtung (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das einzelne Sicherheitswegeventil (1 .5) als Mehrfachwegeventil (MV1 , MV2, MV3), insbesondere 4/2-Wegeventil ausgebildet ist, umfassend zwei Anschlüsse jeweils zur fluidmaßigen Verbindung mit Anschlüssen am dem Sicherheitswegeventil (1 .5) vorgeschalteten Vorschaltventil (1 .4), einen Anschluss zur Kopplung mit einer Drucksenke und einem Anschluss zur fluidmaßigen Kopplung mit einem Anschluss an einem der anderen Vorschaltventile (1 .4).
8. Steuereinrichtung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Durchführung eines Teilhubtests (partial stroke test) zusätzlich eine Prüf- Steuerventilanordnung (1 .3) mit mindestens einem in Reihe angeordnetem Wegeventil (1 .1 ) vorgesehen ist.
9. Steuereinrichtung (1 ) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei in Reihe angeordnete 2/2 Wegeventile (1 .1 , 1 .2) vorgesehen sind.
10. Steuereinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zusätzliches Abströmventil (1 .10) zwischen einem mit dem Schnellschluss- Ventil (2) zusammenwirkenden Aktuator (3) und dem Modul (M) angeordnet ist.
11. Dampfturbinenanordnung mit einer Dampfturbine (4), einer dieser zugeordneten Dampfmassenstromzufuhr und einem Schnellschluss-Ventil (2) in der Dampfmassenstromzufuhr und einer dem Schnellschluss-Ventil (2) zugeordneten hydraulischen Steuereinrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
EP15730418.9A 2014-06-03 2015-06-03 Hydraulische steuereinrichtung für ein schnellschluss-ventil einer dampfturbine und dampfturbinenanordnung Active EP3152447B1 (de)

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