RU2088826C1

RU2088826C1 - Depressurization unit

Info

Publication number: RU2088826C1
Application number: RU94041532A
Authority: RU
Inventors: М.Ф. Рогов; А.П. Майоров; Е.А. Нечаев; Ю.Г. Драгунов; Г.М. Полуянович; Б.И. Трибанов; Л.И. Головков; Г.П. Горолецкий
Original assignee: Опытное Конструкторское Бюро "Гидропресс"
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 1997-08-27
Also published as: RU94041532A

Abstract

FIELD: manufacture of fittings; particularly safety systems of nuclear and thermal power stations, chemical and petroleum-and-gas industries. SUBSTANCE: saddle in depressurization unit is made up of two coaxial bushings. Clearance between these bushings forms a space for draining leaking fluid. Gate is made in the form of two sealed plates mounted one in the other. The outer plate is connected immovably with a rod, while the inner plate is spring-loaded and connected with the rod and with the outer plate being adopted to displacement relative the latter. The rod is connected with drive piston with a capability of mutual springy displacement. EFFECT: reliable and safe valve operation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению, к предохранительной арматуре и может быть использовано в системах безопасности АЭС и ТЭС, предприятий химической и нефтегазовой промышленности. The invention relates to valve engineering, to safety valves and can be used in the safety systems of nuclear power plants and thermal power plants, enterprises of the chemical and oil and gas industry.

Известны предохранительные клапаны с пилотным пневмоприводом (см. Д.Ф. Гуревич и др. "Арматура ядерных энергетических установок", М. Атомиздат, 1978, стр. 126, рис. 5.10) [1] в которых безопасность защищаемого оборудования обеспечивается путем автоматического открывания клапана под действием избыточного давления среды и сброса избытка среды. Пилотный пневмопривод обеспечивает герметичность закрытого затвора, подрыв затвора при достижении давления срабатывания клапана и другие воздействия на затвор. Safety valves with a pilot pneumatic actuator are known (see DF Gurevich et al. “Armature of nuclear power plants”, M. Atomizdat, 1978, p. 126, Fig. 5.10) [1] in which the safety of the protected equipment is ensured by automatic opening valve under the influence of excessive pressure of the medium and discharge of excess medium. Pilot pneumatic actuator provides tight shutter closure, shutter detonation upon reaching valve operating pressure and other effects on the shutter.

Недостатки этой конструкции: отсутствие в конструкции элементов, обеспечивающих контроль протечек, невозможность проверки работоспособности конструкции при работе защищаемого оборудования и отсутствие элементов, обеспечивающих гашение энергии подвижных элементов при срабатывании клапана. The disadvantages of this design are the absence of elements in the structure that ensure leakage control, the impossibility of checking the operability of the structure during operation of the protected equipment, and the absence of elements that ensure the damping of the energy of the moving elements when the valve is activated.

Известен клапан (см. там же, стр. 77, рис. 3. 30a) [2] принятый за прототип, состоящий из корпуса с седлом, затвора, штока, одностороннего поршневого привода с набором пружин на открытие, в котором герметичность затвора обеспечивается поршневым приводом, сжимающим набор тарельчатых пружин, и средой, подаваемой на затвор. Открытие затвора обеспечивается сжатыми пружинами при сбросе давления воздуха. A valve is known (see ibid., P. 77, Fig. 3. 30a) [2] adopted as a prototype consisting of a housing with a seat, a shutter, a rod, a one-way piston actuator with a set of opening springs, in which the shutter is tight with a piston a drive compressing a set of Belleville springs and a medium supplied to the shutter. The shutter opening is ensured by compressed springs when air pressure is released.

Для арматуры ответственных систем, например арматуры 1-го контура, особо важным является обеспечение герметичности затвора при эксплуатации для предотвращения выхода радиоактивного теплоносителя за пределы контура. Поэтому серьезным недостатком известного клапана является отсутствие элементов контроля протечек через затвор. Для предохранительной арматуры характерно малое количество срабатываний в течение эксплуатации, а, учитывая защитные функции арматуры, важно достоверно знать готовность арматуры к действию, поэтому в работу арматуры вводят режим "Расхаживание", который позволяет проверить работоспособность арматуры при работе установки на мощности. Недостатками указанного клапана являются отсутствие возможности для проверки его работоспособности, а также отсутствие демпфера для снижения динамических нагрузок при быстром открытии. For valves of critical systems, for example valves of the 1st circuit, it is especially important to ensure the shutter tightness during operation to prevent the release of the radioactive coolant outside the circuit. Therefore, a serious drawback of the known valve is the lack of control elements for leakage through the shutter. Safety valves are characterized by a small number of operations during operation, and, taking into account the protective functions of the valve, it is important to reliably know the valve's readiness for action, therefore, the "Walking" mode is introduced into the valve's operation, which allows you to check the valve's operability when the unit is operating at power. The disadvantages of this valve are the inability to check its performance, as well as the lack of a damper to reduce dynamic loads during quick opening.

Задачей изобретения является повышение надежности предохранительной арматуры, именуемой в дальнейшем арматурным блоком разгерметизации (клапаном) и обеспечение контролируемости ее характеристик при работе установки на мощности. The objective of the invention is to increase the reliability of safety valves, hereinafter referred to as the reinforcing unit depressurization (valve) and ensuring the controllability of its characteristics when the installation is at power.

Указанный технический результат достигается тем, что в арматурном блоке разгерметизации, содержащем корпус с седлом, затвор, шток и односторонний поршневой привод, седло корпуса составлено из двух коаксиально расположенных втулок с зазором между ними, образующим полость для отвода протечек, а затвор выполнен в виде двух герметичных относительно друг друга тарелей, установленных одна в другой, причем наружная тарель соединена со штоком неподвижно, а внутренняя тарель подпружинена и соединена со штоком и с наружной тарелью с возможностью относительного перемещения, при этом шток соединен с поршнем привода с возможностью взаимного упругого перемещения при движении поршня в обе стороны по оси привода. The specified technical result is achieved by the fact that in the reinforcement depressurization unit comprising a housing with a seat, a shutter, a rod and a one-way piston actuator, the housing saddle is composed of two coaxially located bushings with a gap between them, forming a cavity for venting leaks, and the shutter is made in the form of two the plates are sealed relative to each other, installed one in the other, and the outer plate is connected to the rod motionlessly, and the inner plate is spring-loaded and connected with the rod and with the outer plate with the possibility of relative movement, while the rod is connected to the piston of the drive with the possibility of mutual elastic movement when the piston moves in both directions along the axis of the drive.

При анализе уровня техники не обнаружено технических решений, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими данное техническое решение от прототипа, т.е. предлагаемое решение удовлетворяет критерию новизны. When analyzing the prior art, no technical solutions were found having features similar to those distinguishing this technical solution from the prototype, i.e. the proposed solution meets the criterion of novelty.

Как показал анализ патентной и научно-технической литературы, благодаря совокупности отличительных признаков у заявленного технического решения появляются новые свойства, ведущие к достижению положительного эффекта, заключающегося в создании конструкции предохранительной арматуры, в которой решены вопросы постоянного контроля герметичности затвора и проверки ее конструкции на работоспособность при работе установки на мощности. As shown by the analysis of patent and scientific and technical literature, due to the combination of distinctive features, the claimed technical solution has new properties leading to the achievement of a positive effect, which consists in creating the design of safety valves, in which the issues of constant control of the shutter tightness and checking its design for operability are solved operation of the unit at power.

Повышение надежности конструкции арматурного блока разгерметизации достигается за счет того, что узел затвора выполнен в виде двух запорных органов, образованных наружной тарелью и внешней втулкой и внутренней тарелью и внутренней втулкой седла, расположенных коаксиально друг к другу с зазором между ними. Данное решение не только обеспечивает постоянный отвод и контроль протечек через внешний запорный орган, но и его резервирование, что позволяет при повышенных протечках через внешний запорный орган переходить на работу с внутренним. При нормальных протечках внешний запорный орган нагружен рабочим давлением, а внутренний разгружен и является резервным. Величина и процесс изменения протечек контролируется системой диагностики данного клапана. Improving the reliability of the design of the reinforcing unit depressurization is achieved due to the fact that the shutter assembly is made in the form of two locking bodies formed by the outer plate and the outer sleeve and the inner plate and the inner sleeve of the saddle, located coaxially to each other with a gap between them. This solution not only provides constant drainage and control of leaks through the external locking organ, but also its reservation, which allows for increased leaks through the external locking organ to switch to working with the internal one. During normal leaks, the external shut-off element is loaded with working pressure, and the internal one is unloaded and is reserve. The magnitude and process of changing leaks is controlled by the diagnostic system of this valve.

Повышение надежности связано также с введением демпфера в конструкцию соединения поршня привода со штоком, что позволит снизить нагрузки на затвор от динамических (ударных) воздействий. The increase in reliability is also associated with the introduction of a damper in the design of the connection of the piston of the drive with the rod, which will reduce the load on the valve from dynamic (shock) effects.

Контроль характеристик клапана при нормальной работе защищаемого объекта обеспечивается как за счет наличия двух запорных органов, так и за счет того, что наружная тарель соединена со штоком неподвижно, а внутренняя подпружинена и герметично соединена со штоком и с внешней тарелью с возможностью относительного перемещения. Данное решение обеспечивает возможность расхаживания внешней тарели и подвижных элементов привода в пределах допустимого конструкцией хода за счет подачи среды рабочих параметров в зазор между седлами для разгрузки внешней тарели и сброса давления воздуха из полости привода. Герметичность клапана в этом случае будет обеспечиваться внутренней тарелью, прижатой к седлу рабочим давлением среды, подаваемой в полость между запорными органами. В исходное положение клапан вернется при сбросе среды из полости и подаче сжатого воздуха в поршневой привод. В случае проведения перечисленных операций можно проверить работоспособность клапана. The control of the valve characteristics during normal operation of the protected object is ensured both by the presence of two locking bodies, and due to the fact that the outer plate is connected to the stem motionless, and the inner spring is spring-tight and hermetically connected to the stem and to the outer plate with the possibility of relative movement. This solution provides the possibility of pacing the outer plate and the movable drive elements within the permissible stroke design by supplying the operating parameters medium to the gap between the seats to unload the outer plate and relieve air pressure from the drive cavity. The tightness of the valve in this case will be ensured by an internal plate pressed against the seat by the working pressure of the medium supplied to the cavity between the locking elements. The valve will return to its original position when the medium is discharged from the cavity and compressed air is supplied to the piston actuator. In the case of the above operations, you can check the operability of the valve.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, где показано продольное сечение конструкции арматурного блока разгерметизации. The essence of the proposed solution is illustrated by the drawing, which shows a longitudinal section of the design of the reinforcing unit depressurization.

Арматурный блок разгерметизации (см. чертеж) состоит из корпуса 1 с двумя Z-образно расположенными патрубками, между которыми выполнена перегородка, в центральной части которой закреплены на сварке две коаксиально расположенные втулки: наружная 2 и внутренняя 3, образующие седло запорного клапана, верхней крышки 4, вставленной в корпус и самоуплотняющейся в нем за счет сальникового уплотнения, двух тарелей: наружной 5 и внутренней 6, с набором пружин (или одной пружиной) 7 между ними, образующими затвор клапана, при этом наружная тарель 5 перемещается во внутренней полости крышки 4, а внутренняя во внутренней полости тарели 5, сильфонного (сальникового) блока 8, герметизирующего внутреннюю полость тарели 6 и шток 9 привода от внутренней полости тарели 5 и обеспечивающего их взаимное перемещение вдоль оси клапана, при этом между тарелью 5 и втулкой 2 седла и тарелью 6 и втулкой 3 седла имеется полость, соединенная штуцером 10 с системой диагностики клапана. На внутренней поверхности тарели 6 и внешней поверхности штока 9 выполнены уступы d, расстояние между которыми определяет ход клапана при расхаживании. Корпус 1 в нижней части закрыт крышкой 11, в центральной части которой расположен узел уплотнения штока 9, связывающего затвор с поршневым приводом, включающим поршень 12 с набором пружин 13, обеспечивающих открытие и расхаживание затвора клапана, втулку 14 с пружинами 15 демпферного узла, цилиндр 16 привода, штуцер 17, служащий для подачи и отвода сжатого воздуха из привода, и штифт 18, ограничивающий перемещение штока относительно тарели 6. Проход штока 9 в цилиндр 16 осуществляется через крышку 19. The reinforcement depressurization unit (see drawing) consists of a housing 1 with two Z-shaped nozzles, between which a partition is made, in the central part of which two coaxially located bushings are fixed for welding: outer 2 and inner 3, forming a valve seat of the shut-off valve, top cover 4, inserted into the housing and self-sealing in it due to the packing, two plates: outer 5 and inner 6, with a set of springs (or one spring) 7 between them, forming a valve shutter, while the outer plate 5 is variable is pressed in the inner cavity of the cover 4, and the inner in the inner cavity of the plate 5, the bellows (stuffing box) block 8, which seals the internal cavity of the plate 6 and the actuator stem 9 from the internal cavity of the plate 5 and ensures their mutual movement along the valve axis, while between the plate 5 and the sleeve 2 of the seat and the plate 6 and the sleeve 3 of the seat has a cavity connected by a fitting 10 to the valve diagnostic system. On the inner surface of the plate 6 and the outer surface of the stem 9 are ledges d, the distance between which determines the stroke of the valve when pacing. The housing 1 in the lower part is closed by a cover 11, in the central part of which there is a stem seal assembly 9, connecting the shutter with a piston actuator, including a piston 12 with a set of springs 13, providing opening and walking of the valve shutter, a sleeve 14 with springs 15 of the damper assembly, cylinder 16 the drive, the fitting 17, which serves to supply and discharge compressed air from the drive, and the pin 18, restricting the movement of the rod relative to the plate 6. The passage of the rod 9 into the cylinder 16 is through the cover 19.

Арматурные блоки разгерметизации устанавливаются на трубопроводах, связывающих горячую и холодную нитки 1-го контура реакторной установки с полостью герметичной оболочки, и работают следующим образом. Reinforcement depressurization units are installed on pipelines connecting the hot and cold threads of the 1st circuit of the reactor installation with the cavity of the pressurized shell, and operate as follows.

В нормальном режиме работы верхний патрубок соединен с 1-ым контуром АЭС, а нижний с полостью герметичной оболочки. Прижатием рабочей средой 1-го контура тарели 5 к втулке 2 седла образуется первый герметичный запорный узел, а прижатием набором пружин 7 тарели 6 к втулке 3 седла второй. Полость между запорными узлами, связанная со штуцером 10, служит для сбора и отвода протечек, проникающих через первый запорный узел, чем обеспечиваются условия для контроля его герметичности. Усилие от рабочей среды на тарель 5 при работе установки на мощности во много раз превышает усилие на открытие затвора от пружин 13. In normal operation, the upper branch pipe is connected to the 1st circuit of the nuclear power plant, and the lower one with the cavity of the hermetic shell. By pressing the working medium of the 1st contour of the plate 5 to the sleeve 2 of the saddle, the first sealed locking unit is formed, and pressing the set of springs 7 of the plate 6 to the sleeve 3 of the saddle second. The cavity between the locking nodes associated with the fitting 10 serves to collect and drain leaks penetrating through the first locking node, thereby providing conditions for monitoring its tightness. The force from the working medium on the plate 5 when the installation is running on power is many times greater than the force to open the shutter from the springs 13.

При аварийном разуплотнении и падении давления в 1-ом контуре до заданной величины воздух из привода сбрасывается в атмосферу и усилие сжатых пружин становится больше усилия давления среды на тарель 5. Под воздействием пружин 13 шток 9 вместе с тарелью 5 отрывается от седла и после выбора зазора между уступами d штока 9 и тарели 6 отрывает от седла и вторую тарель 6. Открытие затвора связывает 1-й контур с полостью герметичной оболочки и создает условия для охлаждения реактора. Для уменьшения ударного воздействия на элементы клапана при его открытии поршень 12 снабжен демпфером, элементы которого втулка 14 и пружины 15 взаимодействуют с крышкой 19. In case of emergency decompression and pressure drop in the 1st circuit to a predetermined value, the air from the drive is discharged into the atmosphere and the force of the compressed springs becomes greater than the pressure force of the medium on the plate 5. Under the influence of the springs 13, the rod 9 together with the plate 5 comes off the seat and after selecting the gap between the ledges d of the rod 9 and the plate 6, the second plate 6. separates from the saddle 6. The opening of the shutter connects the 1st circuit with the cavity of the hermetic shell and creates conditions for cooling the reactor. To reduce the impact on the valve elements when it is opened, the piston 12 is equipped with a damper, the elements of which the sleeve 14 and the springs 15 interact with the cover 19.

В режиме пуска (останова) при давлении в 1-ом контуре ниже давления срабатывания клапана через штуцер 17 в цилиндр 16 привода подается сжатый воздух. На поршне 12 создается усилие, достаточное для сжатия пружин 13. Поршень подается вниз и через шток 9 прижимает к седлам 2, 3 тарели 5, 6, создавая усилие начальной герметизации затвора. При подъеме давления в 1-ом контуре герметичность затвора по отношению к герметичной оболочке будет обеспечиваться давлением среды контура. In the start (stop) mode at a pressure in the 1st circuit below the pressure of the valve through the fitting 17 in the cylinder 16 of the actuator is supplied with compressed air. A sufficient force is created on the piston 12 to compress the springs 13. The piston is fed down and presses the plates 5, 6 to the seats 2, 3 through the stem 9, creating a force for the initial sealing of the shutter. When the pressure rises in the 1st circuit, the tightness of the shutter relative to the sealed shell will be provided by the pressure of the circuit medium.

Для проверки работоспособности клапана в режиме нормальной работы блока АЭС выполняется режим расхаживания. Через штуцер 10 зазор между 1 и 2 запорными узлами связывается с первым контуром. При этом усилие от среды на внутреннюю тарель 6 возрастет во много раз и станет больше усилия сжатия пружин 13, а усилие прижатия средой тарели 5 к втулке 2 седла упадет до нуля. При сбросе воздуха через штуцер 17 из цилиндра 16 усилие пружин 13 через шток 9 откроет тарель 5 на величину зазора d между уступами штока 9 и тарели 6. Усилия пружин 13 недостаточно для открытия тарели 6, в связи с чем герметичность первого контура в период расхаживания сохранится. Для восстановления исходного состояния клапана в цилиндр 16 подается сжатый воздух, что вызовет сжатие пружин 13 и прижатие тарели 5 к седлу 2, а после сброса давления из зазора между запорными узлами через штуцер 10 среда первого контура полностью герметизирует затвор. To check the operability of the valve in the normal operation of the NPP unit, the walking mode is performed. Through the fitting 10, the gap between 1 and 2 locking nodes is connected with the first circuit. In this case, the force from the medium to the inner plate 6 will increase many times and will become greater than the compression force of the springs 13, and the pressure force of the medium 5 of the plate to the sleeve 2 of the saddle will drop to zero. When air is discharged through the fitting 17 from the cylinder 16, the force of the springs 13 through the rod 9 will open the plate 5 by the gap d between the ledges of the rod 9 and the plate 6. The force of the springs 13 is not enough to open the plate 6, and therefore the tightness of the first circuit will remain during the walking period . To restore the initial state of the valve, compressed air is supplied to the cylinder 16, which will cause compression of the springs 13 and pressing the plate 5 to the seat 2, and after depressurization from the gap between the locking nodes through the nozzle 10, the medium of the primary circuit completely seals the shutter.

Применение в арматурном блоке разгерметизации затвора, выполненного из двух коаксиально расположенных запорных узлов, позволяет повысить надежность арматуры, так как обеспечивается возможность постоянного контроля герметичности и периодического контроля работоспособности клапана при работе установки на мощности, а также резервирование затвора. Применение демпфера в соединении штока с поршнем привода также повышает надежность клапана, так как уменьшаются динамические нагрузки на его элементы при срабатывании клапана. The use of a valve depressurization valve made of two coaxially located locking units in the reinforcing unit improves the reliability of the valve, since it provides the possibility of constant tightness control and periodic monitoring of valve operability during installation operation at power, as well as shutter redundancy. The use of a damper in the connection of the rod with the actuator piston also increases the reliability of the valve, since the dynamic loads on its elements are reduced when the valve is activated.

Claims

A reinforcement depressurization unit comprising a housing with a seat, a shutter, a rod and a one-way piston actuator, characterized in that the housing saddle is composed of two coaxially located bushings with a gap between them, forming a cavity for venting leaks, and the shutter is made in the form of two sealed relative to one another plates installed one in the other, and the outer plate is connected to the rod motionlessly, and the inner plate is spring-loaded and connected to the rod and the outer plate with the possibility of relative movement, is connected to the piston rod drive, with mutual elastic movement when the piston moves in both directions along the drive axis.