RU2027025C1

RU2027025C1 - Balanced control valve

Info

Publication number: RU2027025C1
Authority: RU
Inventors: А.Е. Зарянкин; В.И. Кауркин; С.И. Погорелов; В.В. Этт
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: power mechanical engineering. SUBSTANCE: catting-off cap 9, guide journal box 6, passing journal box 6, driving rod 8 passing inside the journal box, and relief valve with a mechanism for control of pressure are coaxially mounted in steam box 1 transforming into diffuser seat 2. The mechanism for control of pressure is made up of bushing 7 secured to the journal box and positioned coaxially with the valve and connection opening provided between the relief space and steam box. Cross-section of the bushing decreases in the direction of steam flow. The connection opening is made in the center of force diaphragm 12 which bounds the relief space. This allows to stabilize submerging of the valve. There is disk 14 with radial slots on the face of the cap of the relief valve which faces the force diaphragm. EFFECT: optimized submerging of the valve. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при проектировании и модернизации органов парораспределения паровых турбин. The invention relates to power engineering and can be used in the design and modernization of steam distribution bodies of steam turbines.

По уровню техники можно указать на известный разгруженный регулирующий клапан [1], содержащий паровую коробку с диффузорным седлом и соосной с ним запорной чашей, в которой выполнен разгрузочный клапан. На входе в разгрузочную полость выполнено уплотнение в виде гайки с прорезями, закрепленной на внутренней поверхности запорной чаши. В прорезях установлены трапецеидальные вставки для выравнивания переменного усилия на шток по мере открытия клапана. According to the prior art, it is possible to point to a known unloaded control valve [1] containing a steam box with a diffuser seat and a locking cup coaxial with it, in which the discharge valve is made. At the entrance to the unloading cavity, a seal is made in the form of a nut with slots fixed to the inner surface of the locking bowl. Trapezoidal inserts are installed in the slots to equalize the variable force on the stem as the valve opens.

Такое решение, повышая устойчивость клапана, не снимает, однако, проблему "всплытия" запорной чаши на частичных открытиях клапана под воздействием реакции струи пара между седлом и запорной чашей. Such a solution, increasing the stability of the valve, does not, however, remove the problem of the "popping up" of the locking cup at partial valve openings due to the reaction of a steam jet between the seat and locking cup.

Наилучшим образом эта проблема решена в известном разгруженном регулирующем клапане [2] , содержащем паровую коробку, неподвижную направляющую буксу, установленный коаксиально с буксой с возможностью продольного перемещения приводной шток, соосно расположенные диффузорное седло и запорную чашу, внутри которой выполнен разгрузочный клапан, включающий седло и закрепленную на приводном штоке чашу разгрузочного клапана, жестко связанную с запорной чашей силовую диафрагму с отверстием связи разгрузочной полости и паровой коробки, соосный с отверстием связи и жестко связанный с буксой элемент перекрытия с уменьшающимся по ходу пара сечением, причем отверстия связи расположены по периметру силовой диафрагмы, а элементы перекрытия - в виде заостренных штырей, входящих по мере открытия клапана в отверстия силовой диафрагмы. This problem is best solved in the known unloaded control valve [2], comprising a steam box, a fixed axle box mounted coaxially with the axle box with the possibility of longitudinal movement of the actuating rod, coaxially arranged diffuser seat and shut-off cup, inside of which there is an unloading valve including a seat and the unloading valve cup fixed to the drive rod, the power diaphragm rigidly connected to the locking cup with the communication hole of the unloading cavity and the steam box, coaxial with a communication hole and a ceiling element rigidly connected to the axle box with a cross section decreasing along the steam, the communication holes being located along the perimeter of the power diaphragm, and the overlap elements are in the form of pointed pins that enter the holes of the power diaphragm as the valve opens.

Подгружая клапан по мере его открытия, такое решение не обеспечивает, однако, стабильности и возможности оптимизации закона подгружения клапана, с какой бы тщательностью не был спрофилирован элемент перекрытия, поскольку вследствие неизбежных зазоров при вхождении одновременно нескольких штырей в отверстия связи, а также вследствие несовпадения осей элементов перекрытия и отверстий связи, которое неизбежно возникает в процессе эксплуатации при изнашивании шпонок, предотвращающих поворот чаши под действием нестационарных сил парового потока, имеют место значительные протечки пара, причем уровень их соизмерим с количеством пара над силовой диафрагмой, определяющим степень погружения. Loading the valve as it opens, this solution does not, however, provide stability and the possibility of optimizing the valve loading law, no matter how carefully the overlap element is profiled, because due to unavoidable gaps when several pins enter the communication holes at the same time, and also because of axes mismatch overlapping elements and communication holes, which inevitably occurs during operation when the keys are worn, preventing the bowl from turning under the action of unsteady steam of flow, there are significant vapor leakage, and their level commensurate with the amount of vapor above the power diaphragm, determines the degree of immersion.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении фиксированной степени погружения клапана путем устранения вышеуказанных неконтролируемых протечек пара при заданной степени открытия клапана. The problem solved by the invention is to provide a fixed degree of immersion of the valve by eliminating the above uncontrolled steam leaks at a given degree of valve opening.

В предлагаемом разгруженном регулирующем клапане, содержащем паровую коробку, неподвижную направляющую буксу, установленный коаксиально с буксой с возможностью продольного перемещения приводной шток, соосно расположенные диффузоpное седло и запорную чашу, внутри которой выполнен разгрузочный клапан, включающий седло и закрепленную на приводном штоке чашу разгрузочного клапана, жестко связанную с запорной чашей силовую диафрагму с отверстием связи разгрузочной полости и паровой коробки, соосный с отверстием связи и жестко связанный с буксой элемент перекрытия с уменьшающимся по ходу пара сечением, указанная техническая задача решается тем, что отверстие связи расположено по оси разгрузочного клапана, а элемент перекрытия выполнен в виде втулки, внутри которой расположен приводной шток. При этом целесообразна установка на торце чаши разгрузочного клапана, обращенном к силовой диафрагме, диска с радиальными прорезями. Благодаря замене нескольких периферийных отверстий со своими элементами перекрытия на одно, расположенное по оси симметрии клапана, при соответствующем изменении конструкции элемента перекрытия устраняются условия, вызывающие длительные протечки пара в разгрузочную полость при работе клапана. Как на дополнительное преимущество можно указать на упрощение изготовления такого клапана при значительно более высокой его надежности. Кроме того, такое "центральное" размещение элементов системы погружения запорной чаши клапана позволяет оптимизировать процесс за счет образования промежуточной полости, образующейся при подходе диска с прорезями к нижнему торцу силовой диафрагмы. In the proposed unloaded control valve comprising a steam box, a fixed guide axle box, mounted coaxially with the axle box with the possibility of longitudinal movement of the actuator rod, coaxially arranged diffuser seat and a locking cup, inside of which an unloading valve is made, including a saddle and an unloading valve cup fixed to the actuator rod, a power diaphragm rigidly connected to the locking cup with a communication hole of the discharge cavity and the steam box, coaxial with the communication hole and rigidly connected with axle box, an overlap element with a section decreasing along the steam, the indicated technical problem is solved by the fact that the communication hole is located along the axis of the discharge valve, and the overlap element is made in the form of a sleeve, inside of which there is a drive rod. In this case, it is advisable to install a disk with radial slots at the end of the bowl of the unloading valve facing the power diaphragm. By replacing several peripheral openings with their overlapping elements with one located along the axis of symmetry of the valve, with a corresponding change in the design of the overlapping element, the conditions causing prolonged steam leakage into the discharge cavity during valve operation are eliminated. As an additional advantage, one can point to the simplification of the manufacture of such a valve with its significantly higher reliability. In addition, this "central" placement of the elements of the immersion system of the valve locking bowl allows you to optimize the process due to the formation of an intermediate cavity formed when a disk with slots approaches the lower end of the power diaphragm.

На фиг. 1 представлен предлагаемый разгруженный регулирующий клапан; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a proposed unloaded control valve; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Клапан содержит паровую коробку 1 с диффузорным седлом 2 и крышкой 3, заодно с которой выполнены защитный стакан 4 с окнами 5 для прохода пара и направляющей буксой 6, на конце которой расположена коническая втулка 7. Внутри буксы 6 и втулки 7 расположены приводной шток 8. В паровой коробке 1 соосно с диффузорным седлом расположена запорная чаша 9, внутри которой выполнен разгрузочный клапан, включающий седло 10 и чашу 11 разгрузочного клапана, закрепленную на головке приводного штока 8. Камера разгрузки ограничена силовой диафрагмой 12, закрепленной на внутренней поверхности запорной чаши 9. По оси клапана в силовой диафрагме 12 выполнена гидравлическая связь - отверстие связи 13 между разгрузочной полостью и паровой коробкой 1. Коническая втулка 7 является элементом перекрытия отверстия связи 13. На торце чаши 11 разгрузочного клапана, обращенном к силовой диафрагме 12, закреплен диск 14 с радиальными прорезями 15. The valve comprises a steam box 1 with a diffuser seat 2 and a cover 3, at the same time with which a protective cup 4 with windows 5 for passage of steam and a guide axle 6 are made, at the end of which a conical sleeve 7 is located. Inside the axle box 6 and the sleeve 7 are located the drive rod 8. In the steam box 1, coaxially with the diffuser seat, there is a locking bowl 9, inside of which a discharge valve is made, including a seat 10 and a discharge valve bowl 11, mounted on the head of the drive rod 8. The discharge chamber is limited by a power diaphragm 12, fixed on the inner surface of the locking bowl 9. A hydraulic connection is made along the axis of the valve in the power diaphragm 12 — a communication hole 13 between the discharge cavity and the steam box 1. The conical sleeve 7 is an element of overlap of the communication hole 13. At the end of the bowl 11 of the discharge valve facing the power diaphragm 12, a disk 14 with radial slots 15 is fixed.

Клапан работает следующим образом. The valve operates as follows.

Пар из паровой коробки 1 через окна 5 в защитном стакане 4 и кольцевой канал между внутренней поверхностью запорной чаши 9 (основное уплотнение) и радиальными выступами направляющей буксы 6 попадает в камеру разгрузки. При движении вверх приводного штока 8 поднимается чаша 11 разгрузочного клапана и, поскольку на начальном этапе втулка 7 с цилиндрическим верхним участком не препятствует прохождению пара в камеру разгрузки, происходит сброс пара через отверстие в седле 10 и центральное отверстие в запорной чаше 9, клапан разгружается. При дальнейшем ходе штока 8, когда требуется повышать давление в камере разгрузки для создания дополнительного усилия на чашу 11 разгрузочного клапана, вступает в действие промежуточное уплотнение, создаваемое конической втулкой 7: по мере подъема штока 8 зазор между втулкой 7 и отверстием связи 13 уменьшается от величины, соответствующей величине зазора в основном уплотнении до полного перекрытия. При этом после постепенного уменьшения степени разгрузки начинается процесс погружения клапана. Поскольку ось механизма изменения давления в разгрузочной полости совпадает с осью клапана, то совпадение осей втулки 7 и отверстия связи 13 не зависит от поворота клапана вокруг вертикальной оси по мере износа фиксирующих шпонок (на чертеже не показаны) и, кроме того, сокращаются дополнительные степени свободы, связанные с наличием нескольких мест перекрытия в прототипе, что практически устраняет неконтролируемые протечки пара при ходе штока 8, соответствующем полному закрытию разгрузочного клапана, а также в промежуточных положениях. Тем самым обеспечивается стабильность процесса подгружения клапана. Наличие диска 14 с радиальными прорезями 15, проходное сечение которых не менее площади кольцевого канала между приводным штоком 8 и отверстием связи 13, обеспечивает пропуск пара к седлу разгрузочного клапана и при ходе штока 8, соответствующем подъему запорной чаши 9. The steam from the steam box 1 through the windows 5 in the protective bowl 4 and the annular channel between the inner surface of the locking bowl 9 (main seal) and the radial protrusions of the guide axle box 6 enters the discharge chamber. When the actuator rod 8 moves upward, the bowl of the discharge valve 11 rises and, since at the initial stage the sleeve 7 with a cylindrical upper section does not prevent the passage of steam into the discharge chamber, the steam is discharged through the hole in the seat 10 and the central hole in the shut-off bowl 9, the valve is unloaded. With the further course of the rod 8, when it is necessary to increase the pressure in the unloading chamber to create additional force on the bowl 11 of the unloading valve, the intermediate seal created by the conical sleeve 7 comes into play: as the rod 8 rises, the gap between the sleeve 7 and the communication hole 13 decreases from the value corresponding to the gap in the main seal to complete overlap. In this case, after a gradual decrease in the degree of unloading, the process of dipping the valve begins. Since the axis of the mechanism for changing the pressure in the discharge cavity coincides with the axis of the valve, the coincidence of the axes of the sleeve 7 and the communication hole 13 does not depend on the rotation of the valve around the vertical axis as the fixing keys wear (not shown) and, in addition, additional degrees of freedom are reduced associated with the presence of several places of overlap in the prototype, which virtually eliminates uncontrolled steam leakage during the stroke of the rod 8, corresponding to the complete closure of the discharge valve, as well as in intermediate positions. This ensures the stability of the valve loading process. The presence of the disk 14 with radial slots 15, the passage section of which is not less than the area of the annular channel between the drive rod 8 and the communication hole 13, allows steam to pass to the seat of the discharge valve and during the stroke of the rod 8, corresponding to the rise of the locking bowl 9.

Тем самым появляется возможность оптимизировать процесс погружения клапана. This makes it possible to optimize the valve immersion process.

Claims

1. UNLOADED VALVE CONTROL VALVE of a steam turbine, comprising a steam box, a fixed axle box mounted coaxially with a axle box with the drive shaft movable, coaxially arranged diffuser seat and shut-off cup, inside of which there is an unloading valve including a saddle and a discharge valve cup fixed to the drive rod. a power diaphragm rigidly connected to the locking cup with a hydraulic connection between the discharge cavity and the steam box, the element rigidly connected to the axle box is closed with a section decreasing along the steam, characterized in that the hydraulic connection between the discharge cavity and the steam box is made in the form of an opening located along the axis of the discharge valve, and the overlap element is made in the form of a profiled sleeve, inside which the drive rod is located.

2. The valve according to claim 1, characterized in that a disk with radial slots is fixed at the end of the discharge valve bowl facing the power diaphragm.