RU2053372C1

RU2053372C1 - Steam turbine regulating valve

Info

Publication number: RU2053372C1
Authority: RU
Inventors: Г.М. Подворный; О.Ф. Фомченко; Р.К. Ковальский; А.М. Разгуляев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: heat-power engineering. SUBSTANCE: steam turbine regulating valve has guiding sleeve 2 secured in steam chest, rod 4, cup 8 with cylindrical skirt 7 and fixed sleeve 3. To ensure detachable joint of cup 8 with rod 7, rod 7 is provided with radial projections 13 and cup 8 has radial slots 14 which are congruent to these projections; when assembled , they are located opposite each other; longitudinal end projections of guiding sleeve 2 run through slots 14 between projections 13. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам управления парораспределением турбин, а более точно к регулирующим клапанам паровой турбины. The invention relates to control devices for steam distribution of turbines, and more specifically to control valves of a steam turbine.

Основными элементами регулирующего клапана паровой турбины является паровая коробка, закрепленная в ней направляющая букса, через которую проходит шток, и чаша клапана, связанная со штоком для управления ее положением относительно седла клапана. Кроме того, клапан может содержать разгрузочную систему, включающую разгрузочный запорный орган на конце штока, взаимодействующий с соответствующим седлом в чаше клапана, и золотник, управляющий поступлением пара к разгрузочному запорному органу. The main elements of the control valve of a steam turbine are a steam box, a fixed axle box through which the stem passes, and a valve cup connected to the stem to control its position relative to the valve seat. In addition, the valve may include an unloading system, including an unloading locking element at the end of the stem, interacting with the corresponding seat in the valve bowl, and a spool controlling the flow of steam to the unloading locking element.

Для обеспечения ремонтов регулирующего клапана, особенно часто связанных с разрушениями штока, соединения указанных элементов должны выполняться разъемными. В большинстве известных регулирующих клапанов паровых турбин такие соединения выполнены резьбовыми [1] При этом для предотвращения развинчивания соединяемых элементов в процессе работы применяют разнообразные стопорные средства в виде штифтов, точечных сварных швов и т.п. Однако в условиях высокотемпературного пара внутри паровой коробки резьбовые соединения интенсивно коррозируют и заклиниваются, что приводит к необходимости использования металлорежущих инструментов для их разборки, которые необходимы также и при использовании стопорных сварных швов. Это существенно увеличивает трудоемкость ремонтов регулирующих клапанов и ограничивает возможности их планового контроля. Кроме того, в результате действия динамических напряжений в условиях коррозионно-активной среды возможны разрушения самих стопорных средств и последующее развинчивание соединяемых элементов. To ensure repairs to the control valve, especially often associated with stem damage, the connections of these elements must be detachable. In most known control valves of steam turbines, such connections are threaded [1] In this case, to prevent unscrewing of the connected elements during operation, various locking means are used in the form of pins, spot welds, etc. However, under conditions of high-temperature steam inside the steam box, threaded joints intensely corrode and jam, which leads to the need to use metal cutting tools to disassemble them, which are also necessary when using stop welds. This significantly increases the complexity of the repair of control valves and limits the possibility of their planned monitoring. In addition, as a result of dynamic stresses in a corrosive environment, destruction of the locking means themselves and subsequent unscrewing of the connected elements are possible.

Вместе с тем при работе регулирующего клапана паровой турбины его чаша подвержена крутящим усилиям, создаваемым паровым потоком. Для предотвращения передачи этих усилий на шток применяют специальные средства для угловой фиксации чаши, в частности шпоночные или шлицевые соединения. Известен регулирующий клапан паровой турбины, в котором такое соединение выполняет одновременно и функцию стопорного средства для предотвращения развинчивания соединяемых элементов клапана. Этот клапан, являющийся ближайшим аналогом изобретения, содержит закрепленную в паровой коробке направляющую буксу, проходящий через нее шток, чашу с подпятником в виде цилиндрической юбки, размещенной в неподвижном стакане и выполненной с кольцевым буртом, и фиксирующее устройство для предотвращения относительных разворотов штока и чаши клапана [2] В этом клапане указанное фиксирующее устройство выполнено в виде шлицевого соединения между стаканом и юбкой, а ее бурт для сцепления со штоком представляет собой гайку, которая одновременно служит средством соединения чаши клапана с юбкой. Таким образом и в этом клапане используется резьбовое соединение с указанными выше присущими ему недостатками. However, during operation of the control valve of a steam turbine, its bowl is subject to the torsional forces created by the steam flow. To prevent the transfer of these forces to the stem, special means are used for angular fixing of the bowl, in particular key or splined joints. Known control valve of a steam turbine, in which such a connection simultaneously performs the function of a locking means to prevent unscrewing of the connected valve elements. This valve, which is the closest analogue of the invention, contains a guide box fixed to the steam box, a stem passing through it, a bowl with a thrust bearing in the form of a cylindrical skirt placed in a fixed cup and made with an annular collar, and a locking device to prevent relative turns of the stem and valve bowl [2] In this valve, said fixing device is made in the form of a spline connection between the glass and the skirt, and its collar for coupling with the rod is a nut that simultaneously o serves as a means of connecting the valve bowl to the skirt. Thus, this valve also uses a threaded connection with the aforementioned inherent disadvantages.

Устранение указанных недостатков известных устройств является целью настоящего изобретения. The elimination of these disadvantages of the known devices is the aim of the present invention.

В основу изобретения поставлена задача создания такого регулирующего клапана паровой турбины, в котором его элементы внутри паровой коробки были бы связаны таким образом, чтобы в процессе длительной эксплуатации обеспечивалось их надежное соединение без передачи крутящего момента на шток и вместе с тем простота разборки, исключающая применение металлорежущих инструментов. The basis of the invention is the task of creating such a control valve of a steam turbine in which its elements inside the steam box would be connected in such a way that during long-term operation their reliable connection without transmitting torque to the rod is ensured and, at the same time, ease of disassembly, eliminating the use of metal-cutting tools.

Эта задача решена в клапане паровой турбины, содержащем направляющую буксу, шток, чашу с размещенной в неподвижном стакане цилиндрической юбкой, выполненной с кольцевым буртом, и фиксирующее устройство для предотвращения относительных разворотов штока и чаши клапана, благодаря тому, что шток имеет радиальные выступы, а кольцевой бурт юбки прорези, конгруэнтные выступам на штоке, образуя с ними поворотно-осевое соединение, а фиксирующее устройство выполнено в виде продольных торцевых выступов на направляющей буксе, проходящих через радиальные прорези в кольцевом бурте юбки и между радиальными выступами на штоке с возможностью относительного осевого перемещения. This problem is solved in the valve of a steam turbine containing a guide axle, a stem, a bowl with a cylindrical skirt placed in a fixed glass, made with an annular collar, and a locking device to prevent relative turns of the stem and valve bowl, due to the fact that the stem has radial protrusions, and annular shoulder of the skirt of the slot, congruent to the protrusions on the rod, forming a rotary-axial connection with them, and the locking device is made in the form of longitudinal end protrusions on the guide axle passing through talny cuts in the annular shoulder of the skirt and between the radial protrusions on the stock with the possibility of relative axial movement.

При таком решении применение поворотно-осевого соединения штока с кольцевым буртом юбки позволяет отказаться от использования резьбовых соединительных элементов. Вместе с тем торцевые выступы на направляющей буксе предотвращают поворот чаши клапана в положение, при котором радиальные прорези бурта юбки совместятся с радиальными выступами штока, приводя к непроизвольному расцеплению чаши клапана со штоком, но обеспечивая возможность их относительного перемещения. Кроме того, торцевые выступы, являясь частью неподвижной направляющей буксы, предотвращают кручение чаши, благодаря чему крутящий момент воспринимается буксой и не передается на шток клапана. With this solution, the use of a rotary-axial connection of the rod with the annular shoulder of the skirt allows you to refuse the use of threaded connecting elements. At the same time, the end protrusions on the guide axle prevent the valve cup from turning to a position in which the radial slots of the skirt collar are aligned with the radial projections of the stem, resulting in the involuntary disengagement of the valve cup with the stem, but allowing their relative movement. In addition, the end protrusions, being part of the fixed guide axle box, prevent the bowl from twisting, due to which torque is received by the axle box and is not transmitted to the valve stem.

На фиг. 1 изображен регулирующий клапан паровой турбины, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a control valve of a steam turbine, a longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Регулирующий клапан паровой турбины содержит паровую коробку 1, в которой закреплены букса 2 и цилиндрический стакан 3. Букса 2 служит направляющей для штока 4, проходящего через ее центральное отверстие 5. В направляющей расточке 6 стакана 3 расположена юбка 7 чаши 8, взаимодействующей с седлом 9 клапана. В чаше 8 выполнено седло 10 вспомогательного разгрузочного клапана, запорным органом которого является наконечник штока 4 со сферической поверхностью 11. The control valve of the steam turbine contains a steam box 1, in which the axle box 2 and the cylindrical cup 3 are fixed. The axle box 2 serves as a guide for the stem 4 passing through its central hole 5. In the guide bore 6 of the cup 3 there is a skirt 7 of the cup 8 interacting with the seat 9 valve. In the bowl 8, a seat 10 of the auxiliary discharge valve is made, the locking element of which is the tip of the rod 4 with a spherical surface 11.

Для обеспечения подъема чаши 8 клапана ее юбка 7 выполнена с кольцевым буртом 12 на конце, а шток 4 с радиальными выступами 13. При этом в кольцевом бурте 12 выполнены радиальные прорези 14, конгруэнтные выступам 13, но несколько большие по площади для обеспечения свободного прохода выступов 13 через прорези 14 (см. фиг. 2). Радиальные выступы 13 и прорези 14 с одинаковым шагом расположены по окружности, а их форма может быть любой, в частности, как показано на чертежах, секторной, но иметь достаточную протяженность в радиальном направлении для надежного упора выступов 13 в кольцевой бурт 12 при подъеме чаши 8 клапана. При этом длина юбки 7 чаши клапана и расположение радиальных выступов 13 на штоке должны быть такими, чтобы осевой зазор между этими выступами и кольцевым буртом 12 юбки чаши клапана обеспечивал свободное перемещение штока 4 относительно чаши 8 на величину, необходимую для разгрузки чаши за счет открытия вспомогательного разгрузочного клапана. To ensure the lifting of the valve bowl 8, its skirt 7 is made with an annular shoulder 12 at the end, and the stem 4 with radial protrusions 13. At the same time, radial slots 14 are made in the annular shoulder 12, congruent to the protrusions 13, but somewhat larger in area to ensure free passage of the protrusions 13 through slots 14 (see FIG. 2). The radial protrusions 13 and the slots 14 with the same pitch are located around the circumference, and their shape can be any, in particular, as shown in the drawings, sectoral, but have a sufficient length in the radial direction for reliable stop of the protrusions 13 in the annular shoulder 12 when lifting the bowl 8 valve. The length of the skirt 7 of the valve bowl and the location of the radial protrusions 13 on the stem should be such that the axial clearance between these protrusions and the annular shoulder 12 of the skirt of the valve bowl provides free movement of the stem 4 relative to the bowl 8 by the amount necessary to unload the bowl by opening the auxiliary discharge valve.

Для предотвращения относительных разворотов штока 4 с выступами 13 и юбки 7 чаши с прорезями 14 букса 2 выполнена с торцевыми продольными выступами 15, конгруэнтными радиальным выступам 13 и прорезям 14 и проходящими через эти прорези и между этими выступами с возможностью относительного осевого перемещения. Длина торцевых продольных выступов 15 должна быть такой, чтобы их конец располагался не выше выступов 13 на штоке 4 при его крайнем нижнем положении и на достаточном расстоянии от дна чаши 8 для обеспечения ее подъема на величину рабочего хода при полном открытии клапана. To prevent relative turns of the stem 4 with the protrusions 13 and the skirt 7 of the bowl with slots 14 of the axle box 2, it is made with end longitudinal protrusions 15 congruent to the radial protrusions 13 and the slots 14 and passing through these slots and between these protrusions with the possibility of relative axial movement. The length of the longitudinal longitudinal protrusions 15 should be such that their end is located no higher than the protrusions 13 on the rod 4 at its extreme lower position and at a sufficient distance from the bottom of the bowl 8 to ensure its rise by the size of the stroke when the valve is fully open.

Предлагаемый клапан работает так же, как и все другие клапаны подобного вида. При открытии клапана его шток 4 приводным устройством перемещается вверх. В начальный период времени при независимом перемещении штока 4 относительно чаши 8 происходит подъем наконечника этого штока от седла 10 вспомогательного разгрузочного клапана, а после упора радиальных выступов 13 штока в кольцевой бурт 12 юбки чаши 8 она поднимается вместе со штоком и происходит открытие клапана и поступление пара через отверстие его седла 9 в цилиндр паровой турбины. Закрытие клапана происходит в обратной последовательности. The proposed valve works in the same way as all other valves of this kind. When the valve is opened, its stem 4 moves upward by the actuator. In the initial period of time, when the stem 4 is independently moved relative to the bowl 8, the tip of this rod rises from the seat 10 of the auxiliary discharge valve, and after the radial protrusions 13 of the rod stop in the annular shoulder 12 of the skirt of the bowl 8, it rises with the stem and the valve opens and steam enters through the opening of its seat 9 into the cylinder of a steam turbine. The valve closes in the reverse order.

В процессе работы описанного клапана на его чашу 8 воздействуют крутящие усилия, создаваемые потоком пара. Однако они полностью воспринимаются торцевыми продольными выступами 15 буксы и не передаются на шток 4. In the process of operation of the described valve on its bowl 8 is influenced by the twisting forces created by the flow of steam. However, they are completely perceived by the end longitudinal projections 15 of the axle box and are not transmitted to the stem 4.

При разборке клапана шток 4 вместе с чашей 8 и ее юбкой 7 смещают в осевом направлении по отношению к торцевым продольным выступам 15 буксы до выхода из зацепления с ними по меньшей мере радиальных выступов 13 штока и бурта 12. После этого шток 4 разворачивают до положения, при котором его выступы 13 оказываются напротив прорезей 14 в кольцевом бурте 12 юбки чаши и осевым перемещением разъединяют шток 4 и чашу 8 клапана. Сборка упомянутых элементов происходит в обратной последовательности. When disassembling the valve, the stem 4 together with the cup 8 and its skirt 7 are displaced in the axial direction with respect to the end longitudinal projections 15 of the axle box until at least the radial protrusions 13 of the stem and the collar 12 come out of engagement with them. After that, the stem 4 is turned to the position in which its protrusions 13 are opposite the slots 14 in the annular shoulder 12 of the skirt of the bowl and axially moving the rod 4 and the bowl 8 of the valve are disconnected. The assembly of these elements occurs in the reverse order.

Из изложенного следует, что предлагаемый клапан способен обеспечить высокую надежность взаимосвязи его элементов при длительной эксплуатации и многократную разборку без использования металлорежущих инструментов. Последнее обусловливает экономическую целесообразность осуществления профилактического контроля штока при выполнении любого вида технического обслуживания паровой турбины, сопровождающегося его остановкой. Сложность разборки известных регулирующих клапанов паровых турбин препятствовала этому, что приводило к аварийным остановкам паровых турбин из-за разрушения штока. From the above it follows that the proposed valve is able to provide high reliability of the relationship of its elements during long-term operation and repeated disassembly without the use of metal cutting tools. The latter determines the economic feasibility of the preventive control of the rod when performing any kind of maintenance of a steam turbine, accompanied by its shutdown. The complexity of disassembling the known control valves of steam turbines prevented this, which led to emergency stops of steam turbines due to the destruction of the rod.

Claims

STEAM TURBINE CONTROL VALVE, comprising a guide box fixed to the steam box, a stem passing through it, a bowl with a cylindrical skirt placed in a fixed cup made with an annular collar, and a locking device for preventing relative turns of the stem and part of the valve, characterized in that the stem has radial protrusions, and the shoulder - radial slots congruent to radial protrusions on the rod, forming a rotary-axial connection with them, and the locking device is made in the form of a longitudinal end output protrusions on the guide axle passing through radial slots in the annular shoulder of the bowl skirt and between the radial protrusions of the rod with the possibility of relative axial movement.