RU2044132C1

RU2044132C1 - Steam turbine valve

Info

Publication number: RU2044132C1
Application number: RU92006216/06A
Authority: RU
Inventors: О.Ф. Фомченко
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: steam distributing devices of turbines. SUBSTANCE: adjusting or closing valve of steam turbine has steam chest 1 with valve pair which consists of seat 3 and cup 2 which is connected with rod 5 controlled by drive mechanism 8 and stack of return springs 10 through transverse lever 7. To compensate for buoyant force acting on lower end of rod 5 in steam chest 1, its upper end is embraced by hermetic chamber 11 which is brought in communication with steam system of the turbine. EFFECT: considerable reduction of working force of return springs 10 and minimum dimensions of respective units, as well as possibility of strengthening the rod through increase of its diameter. 2 dwg

Description

Изобретение относится к парораспределительным устройствам турбин, а более точно к регулирующему или стопорному клапану паровой турбины, преимущественно энергетической турбины большой мощности. The invention relates to steam distribution devices of turbines, and more specifically to a control or check valve of a steam turbine, mainly a high-power energy turbine.

Основными элементами клапана паровой турбины являются паровая коробка с клапанной парой, подвижный запорный орган, которой приводится в движение штоком. Управление штоком осуществляется приводным механизмом, преимущественно гидравлическим сервомотором, который монтируется непосредственно на паровой коробке [1] или вне ее [2] и соединяется со штоком с помощью передаточных элементов, например, коромысел, тяг и т.п. В большинстве таких клапанов используются также возвратные пружины для опускания запорного органа на седло при закрытии клапана. Эти пружины должны обеспечить преодоление выталкивающей силы, обусловленной разницей давлений, действующих на шток вдоль его оси, так как один торец штока расположен вне паровой коробки и находится под действием атмосферного давления, а другой торец заключен в паровой коробке и на него действует давление пара. При этом современные паровые турбины разрабатываются с учетом использования максимально высоких давлений пара, а это приводит к необходимости усиления штока и, следовательно, увеличения его диаметра, что влечет за собой увеличение выталкивающей силы, действующей на шток, в квадратичной зависимости от диаметра штока. Это вызывает необходимость увеличения усилия возвратных пружин, что ведет к необходимости использования более мощного привода. При этом значительно возрастают и габариты, занимаемые пакетом пружин. The main elements of the valve of a steam turbine are a steam box with a valve pair, a movable locking element, which is driven by a rod. The rod is controlled by a drive mechanism, mainly a hydraulic servomotor, which is mounted directly on the steam box [1] or outside it [2] and is connected to the rod using transmission elements, for example, rocker arms, rods, etc. Most of these valves also use return springs to lower the locking member onto the seat when closing the valve. These springs must overcome the buoyancy force due to the difference in pressure acting on the stem along its axis, since one end of the stem is located outside the steam box and is exposed to atmospheric pressure, and the other end is enclosed in the steam box and steam pressure acts on it. At the same time, modern steam turbines are developed taking into account the use of the highest possible steam pressures, and this leads to the need to strengthen the rod and, consequently, increase its diameter, which entails an increase in the buoyancy force acting on the rod, in a quadratic dependence on the diameter of the rod. This necessitates an increase in the force of the return springs, which leads to the need to use a more powerful drive. At the same time, the dimensions occupied by the spring package also increase significantly.

Ближайшим аналогом изобретения можно считать любой из большинства известных клапанов паровых турбин, содержащих паровую коробку с клапанной парой, запорный орган, соединенный с одним концом штока и поперечное звено для связи другого конца штока вне паровой коробки с приводным механизмом [3] Недостатком такого клапана является воздействие на его шток с открытым торцом выталкивающей силы. The closest analogue of the invention can be considered any of the most known valves of steam turbines, containing a steam box with a valve pair, a locking member connected to one end of the stem and a cross link for connecting the other end of the stem outside the steam box with a drive mechanism [3] The disadvantage of this valve is the effect on its stock with an open end face of buoyancy force.

Цель изобретения создание такого клапана паровой турбины со штоком для связи запорного органа с приводным механизмом, в котором обеспечивалась бы компенсация выталкивающего усилия, действующего на шток. The purpose of the invention is the creation of such a valve of a steam turbine with a rod for coupling a shut-off element with a drive mechanism, in which compensation of the buoyant force acting on the rod would be provided.

Для этого в клапане паровой турбины, содержащем паровую коробку с клапанной парой, шток и поперечное передаточное звено для связи штока с приводным механизмом, над паровой коробкой расположена герметичная камера, охватывающая торец конца штока вне паровой коробки и сообщающаяся с паровой системой турбины. For this, in a valve of a steam turbine containing a steam box with a valve pair, a rod and a transverse transmission link for connecting the rod to the drive mechanism, a sealed chamber is located above the steam box, covering the end of the rod end outside the steam box and communicating with the steam turbine system.

Благодаря такому решению при подаче пара в указанную герметичную камеру торец штока вне паровой коробки оказывается подверженным такому же давлению, как и противоположный торец штока, связанный с запорным органом внутри паровой коробки. Это позволяет разгрузить шток от выталкивающей силы. Due to this solution, when steam is supplied to the specified sealed chamber, the end of the rod outside the steam box is subjected to the same pressure as the opposite end of the rod associated with the shut-off member inside the steam box. This allows you to unload the stem from the buoyancy force.

На фиг. 1 изображен клапан паровой турбины, продольный разрез; на фиг.2 другая модификация клапана паровой турбины с приводным механизмом, продольный разрез. In FIG. 1 shows a valve of a steam turbine, a longitudinal section; figure 2 is another modification of the valve of a steam turbine with a drive mechanism, a longitudinal section.

Регулирующий клапан паровой турбины (см.фиг.1) содержит паровую коробку 1 с клапанной парой, состоящей из чаши 2 и седла 3. Чаша 2 связана с нижним концом 4 штока 5, проходящего через паровую коробку 1. Верхняя часть 6 этого штока 5 за пределами паровой коробки 1 соединена с поперечным рычагом 7, служащим передаточным звеном для соединения штока 5 с приводным механизмом, в частности кулачковым управляющим устройством 8. Поперечный рычаг 7 связан также с подвижной тарелкой 9 пакета возвратных пружин 10. The control valve of a steam turbine (see Fig. 1) contains a steam box 1 with a valve pair consisting of a bowl 2 and a seat 3. The bowl 2 is connected to the lower end 4 of the rod 5 passing through the steam box 1. The upper part 6 of this rod 5 behind outside the steam box 1 is connected to a transverse lever 7, which serves as a transmission link for connecting the rod 5 with a drive mechanism, in particular a cam control device 8. The transverse lever 7 is also connected with a movable plate 9 of the return spring package 10.

Над паровой коробкой 1 расположена герметичная камера 11, которая своими стойками закреплена на верхнем фланце 12 паровой коробки 1. Герметичная камера 11 охватывает торец верхней части 6 штока 5 и двумя отверстиями 13 и 14 сообщается с паровым распределителем 15, который через задвижки или вентили сообщает отверстие 13 герметичной камеры 11 с полостью паровой коробки 1, а отверстие 14 с дренажной системой. В зазорах между штоком 5 и направляющими отверстиями фланца 12 и корпуса 16 герметичной камеры 11 установлены уплотнения 17 для предотвращения выброса пара высоких параметров в атмосферу машинного зала. Above the steam box 1, there is a sealed chamber 11, which is mounted by its uprights on the upper flange 12 of the steam box 1. The sealed chamber 11 covers the end face of the upper part 6 of the rod 5 and communicates with the steam distributor 15 with two holes 13 and 14, which communicates the hole through the valves or valves 13 of the sealed chamber 11 with the cavity of the steam box 1, and the hole 14 with the drainage system. In the gaps between the rod 5 and the guide holes of the flange 12 and the housing 16 of the sealed chamber 11, seals 17 are installed to prevent the release of high-quality steam into the atmosphere of the machine room.

Работа описанного регулирующего клапана происходит следующим образом. The operation of the described control valve is as follows.

При пуске турбины из холодного состояния в паровую коробку 1 сначала подается пар низкого давления для прогрева клапана, который затем отводится в дренажную систему через отводящий трубопровод (на чертеже не показан). При этом с помощью парового распределителя 15 пар пропускается также и через герметичную камеру 11. When starting the turbine from a cold state, low pressure steam is first supplied to steam box 1 to warm up the valve, which is then diverted to the drainage system through an outlet pipe (not shown in the drawing). In this case, using the steam distributor 15, the steam is also passed through the sealed chamber 11.

После прогрева клапана сброс пара из паровой коробки 1 перекрывают и в нее подают пар высокого давления, а распределителем 15 перекрывают подачу пара в герметичную коробку 11. При этом на торец верхнего конца штока 5 не оказывает воздействие пар высокого давления, что обеспечивает снижение усилий для подъема штока 5 и отрыва чаши 2 от седла 3 клапана. After warming up the valve, the steam discharge from the steam box 1 is closed and high pressure steam is supplied to it, and the steam supply to the sealed box 11 is shut off by the distributor 15. At the same time, high pressure steam is not affected by the end face of the rod 5, which reduces the effort to lift rod 5 and the separation of the bowl 2 from the valve seat 3.

В последующий период с помощью распределителя 15 обеспечивают сообщение полости паровой коробки 1 с полостью герметичной камеры 11 и перекрытие сообщения ее отверстия 14 с дренажной системой. При этом значение давлений, действующих на торцы нижнего и верхнего концов штока 5, оказываются одинаковыми и шток, следовательно, разгружается от действия выталкивающей силы. В процессе последующей работы кулачковым управляющим устройством 8 осуществляется перемещение штока 5 с усилием, необходимым для преодоления усилия пакета возвратных пружин 10 и сил трения. In the subsequent period, using the distributor 15, the cavity of the steam box 1 is connected with the cavity of the sealed chamber 11 and the message of its opening 14 is closed with the drainage system. In this case, the pressure values acting on the ends of the lower and upper ends of the rod 5 turn out to be the same and the rod, therefore, is unloaded from the action of the buoyancy force. In the process of subsequent work by the cam control device 8, the rod 5 is moved with the force necessary to overcome the force of the return spring package 10 and the friction forces.

На фиг.2 изображена другая модификация регулирующего клапана паровой турбины с приводным сервомотором 18. В этом варианте приводной сервомеханизм 18 расположен соосно со штоком 5 и соединен с ним с помощью двух траверс верхней 19 и нижней 20 и вертикальных тяг 21. Пакет возвратных пружин 10 также расположен соосно со штоком 5 и заключен в корпусе приводного сервомотора 18. Figure 2 shows another modification of the control valve of a steam turbine with a drive servo motor 18. In this embodiment, the drive servo mechanism 18 is located coaxially with the rod 5 and is connected to it using two traverses of the upper 19 and lower 20 and vertical rods 21. The return spring package 10 also located coaxially with the rod 5 and is enclosed in the housing of the drive servomotor 18.

В данной модификации герметичная камера 22 охватывает как торец верхнего конца 6 штока 5, так и нижнюю траверсу 20, а вертикальные тяги 21 проходят через эту камеру 22. Так как в изображенном на фиг.2 клапане полость герметичной камеры 22 сообщается с полостью паровой коробки 1 через зазоры в направляющих штока 5, в камере 22 достаточно выполнить одно отверстие 23 для сообщения ее полости через паровой распределитель 15 с дренажной системой турбины. In this modification, the sealed chamber 22 covers both the end face of the upper end 6 of the rod 5 and the lower beam 20, and the vertical rods 21 pass through this chamber 22. Since in the valve shown in FIG. 2, the cavity of the sealed chamber 22 communicates with the cavity of the steam box 1 through the gaps in the rod guides 5, in the chamber 22, it is enough to make one hole 23 to communicate its cavity through the steam distributor 15 with the turbine drainage system.

Работа этого клапана осуществляется так же, как и работа регулирующего клапана по фиг. 1, за исключением выбора моментов перекрытия сообщения отверстия 23 герметичной камеры 22 с дренажной системой. The operation of this valve is carried out in the same way as the operation of the control valve of FIG. 1, except for the selection of the moments of overlapping of the message of the hole 23 of the sealed chamber 22 with the drainage system.

Устранение действия выталкивающей силы на шток позволяет уменьшить рабочее усилие возвратных пружин и приводного механизма, а следовательно, и сократить габариты пакетов возвратных пружин, которые в существующих мощных энергетических турбинах достигают чрезмерно больших размеров. В результате обеспечивается минимизация блока клапана и его управляющей системы. При этом также достигается возможность увеличения диаметра штока до величины, которая с достаточным запасом прочности обеспечивает долговечность его работы. Eliminating the action of the buoyant force on the rod reduces the working force of the return springs and the drive mechanism, and therefore, reduces the dimensions of the return spring packages, which in excessively large power turbines exist. The result is minimization of the valve block and its control system. At the same time, the possibility of increasing the diameter of the rod to a value that with a sufficient margin of safety ensures the durability of its operation is also achieved.

Claims

STEAM TURBINE VALVE, comprising a steam box with a valve pair, a locking member connected to one end of the stem, and a transverse gear link for connecting the other end of the stem outside the steam box with a drive mechanism, characterized in that a sealed chamber is located above the steam box covering the end face outside the steam box and connected to the steam turbine system.