RU2179330C2

RU2179330C2 - Control valve

Info

Publication number: RU2179330C2
Application number: RU96105876A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Трифонов; Н.Ю. Лысенкова; Е.В. Коваленко; И.В. Крючкова
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 2002-02-10

Abstract

FIELD: thermal engineering; medium flowrate control primarily for steam-turbine recuperation circuits at thermal and nuclear power plants. SUBSTANCE: proposed water flowrate control valve has body mounting external bushing with rectangular ports that accommodates internal bushing coupled with drive shaft and provided with shaped ports communicating with inlet and outlet pipe connections of body, respectively. Outlet pipe connection accommodates stiffness ring; ratio of valve-to-ring flow sectional areas F_v-to-F_r is between 1.2 and 1.6. Stiffness ring is used to enhance rigidity of valve outlet and also to reduce erosion wear of valve when handling water heated to saturation temperature. EFFECT: enhanced reliability of valve. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, к средствам для регулирования расхода среды и может быть использовано преимущественно в схемах регенерации паровых турбин энергоблоков ТЭС и АЭС, например, для регулирования уровня воды в поверхностных подогревателях (ПВД, ПНД, СПП). The invention relates to the field of power engineering, to means for controlling the flow rate of the medium and can be used mainly in the regeneration schemes of steam turbines of power units of TPPs and NPPs, for example, for regulating the water level in surface heaters (LDPE, HDPE, SPP).

Известны регулирующие поворотные клапаны, используемые для регулирования уровня конденсата в теплообменных аппаратах, содержащие корпус с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, сообщенные соответственно с полостью входного и выходного патрубков корпуса (см. "Арматура энергетическая для ТЭС и АЭС", отраслевой: каталог 12-81, М., 1981, рис. 125, стр. 160 и рис. 126, стр. 162, а также а.с. N 1043403, кл. F 23 D 3/4). Known control rotary valves used to control the level of condensate in heat exchangers, comprising a housing with an outer sleeve fixed in it, in which rectangular windows are made, and an inner sleeve placed in the outer sleeve and articulated with the drive shaft, in which shaped windows are made, respectively communicated with a cavity of the inlet and outlet branch pipes of the casing (see "Power fittings for thermal power plants and nuclear power plants", industry: catalog 12-81, M., 1981, fig. 125, p. 160 and fig. 126, p. 162, and also S.C. N 1043403, CL F 23 D 3/4).

При повороте внутренней втулки изменяется положение фасонных окон относительно прямоугольных и соответствующее проходное сечение для регулируемой среды. When the inner sleeve is rotated, the position of the shaped windows relative to the rectangular ones and the corresponding flow area for an adjustable medium changes.

Известен регулирующий клапан, содержащий корпус с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, при этом конец наружной поверхности внутренней втулки выполнен конусным, а разность диаметров начала и конца конусности не менее разности величин, максимально возможных упругих деформаций в этих сечениях. (А.c. СССР N 1667017, МКИ G 05 D 7/00). A control valve is known, comprising a housing with an outer sleeve fixed in it, in which rectangular windows are made, and an inner sleeve placed in the outer sleeve and articulated with the drive shaft, in which shaped windows are made, while the end of the outer surface of the inner sleeve is tapered, and the difference the diameters of the beginning and end of the taper are not less than the difference in the values of the maximum possible elastic deformations in these sections. (A.c. USSR N 1667017, MKI G 05 D 7/00).

Недостатками известного клапана является его пониженная надежность и ограниченная пропускная способность. Для обеспечения пропуска требуемого расхода воды, необходимо обеспечить зазор между наружной втулкой и корпусом. Это приводит к увеличению диаметра корпуса, увеличению деформации под воздействием перепада давления среды, достигающего максимальной величины при пусковых режимах. Возникающая при этом овальность внутренней и наружной втулок приводит к уменьшению зазора между ними, и как следствие - к заклиниванию. The disadvantages of the known valve is its reduced reliability and limited throughput. To ensure that the required water flow is passed, a gap must be ensured between the outer sleeve and the housing. This leads to an increase in the diameter of the casing, an increase in deformation under the influence of a differential pressure of the medium, reaching a maximum value under starting conditions. The resulting ovality of the inner and outer bushings leads to a decrease in the gap between them, and as a result to jamming.

К заклиниванию клапана приводит попадание сварочного грата, окалины и т. п. в зазор между втулками (особенно при максимальных расходах среды) и накапливание его в зазоре. Поэтому опасность заклинивания не устраняется, даже если зазор подобран заведомо больше максимально возможной деформации внутренней втулки. Jamming of the weld, scale, etc., into the gap between the bushings (especially at maximum flow rates) and its accumulation in the gap leads to valve jamming. Therefore, the risk of jamming is not eliminated, even if the gap is selected obviously more than the maximum possible deformation of the inner sleeve.

Попытка повысить надежность работы клапана за счет еще большего увеличения зазора между наружной и внутренней втулками приводит к большим нерегулируемым протечкам в закрытом положении (30-35% номинального расхода). An attempt to increase the reliability of the valve due to an even greater increase in the gap between the outer and inner bushings leads to large unregulated leaks in the closed position (30-35% of the nominal flow rate).

Известен регулирующий клапан, содержащий корпус с установленной в нем наружной втулкой с окнами и расположенную в ней соосно и укрепленную на приводном валу внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, сообщающиеся с входным и выходным патрубками корпуса, при этом ось наружной и внутренней втулок смещена относительно оси корпуса в противоположную сторону от входного патрубка. (А.c. СССР N 2040037, МПК G 05 D 7/00 - прототип). A control valve is known, comprising a housing with an external sleeve with windows installed in it and an inner sleeve located coaxially and mounted on the drive shaft in it, in which shaped windows are made, communicating with the input and output nozzles of the housing, the axis of the outer and inner bushings being offset relative to the axis of the housing in the opposite direction from the inlet pipe. (A.c. USSR N 2040037, IPC G 05 D 7/00 - prototype).

Недостатком известного клапана является неприспособленность работы на вскипающей воде или пароводяной смеси. При установке такого клапана на линии слива конденсата, близкого к насыщению, при большом перепаде давления между аппаратами (например, между ПВД) большая часть этого перепада давления срабатывается именно на регулирующем клапане, происходит вскипание воды, что приводит к увеличению скорости среды, а это в свою очередь приводит к эрозионному износу клапана. Многочисленные опыты и наблюдения за эрозионным разрушением гидравлических машин показали зависимость эрозии от скорости потока: ΔЭ ~ W^6-8 (cм. B.Я. Kapeлин. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах. - М.: Машиностроение, 1975, с. 235).A disadvantage of the known valve is the inability to work on boiling water or steam-water mixture. When installing such a valve on a condensate drain line close to saturation, with a large pressure drop between the devices (for example, between the LDPE), most of this pressure drop is triggered precisely on the control valve, water boils, which leads to an increase in the speed of the medium, and this in in turn, leads to erosion of the valve. Numerous experiments and observations of the erosion destruction of hydraulic machines showed the dependence of erosion on the flow rate: ΔЭ ~ W ^6-8 (see B. Ya. Kapelin. Cavitation phenomena in centrifugal and axial pumps. - M.: Mashinostroenie, 1975, p. 235 )

В результате эрозионного разрушения клапана изменяется профиль проходного сечения канала, изменяется характеристика клапана и, следовательно, ухудшается качество регулирования уровня воды в вышестоящем аппарате. As a result of erosive destruction of the valve, the profile of the passage section of the channel changes, the characteristic of the valve changes and, therefore, the quality of regulating the water level in the higher-level apparatus deteriorates.

Предлагаемый клапан позволяет повысить надежность работы путем укрепления выходного отверстия кольцом жесткости, что позволяет также снизить эрозионный износ клапана при регулировании уровня воды, близкой к насыщению. The proposed valve improves the reliability by strengthening the outlet with a stiffening ring, which also reduces erosion of the valve when adjusting the water level close to saturation.

Предложен регулирующий клапан, включающий корпус с установленной в нем наружной втулкой с окнами и расположенную в ней и укрепленную на приводном валу внутреннюю втулку, в которой выполнены окна, сообщающиеся с входным и выходным патрубками корпуса. В выходном отверстии клапана установлено кольцо жесткости, при этом величина отношения площади проходного сечения клапана F_кл к площади проходного сечения кольца жесткости F_к находится в пределах от 1,2 до 1,6.A control valve is proposed that includes a housing with an external sleeve installed in it with windows and an internal sleeve located on it and mounted on the drive shaft, in which windows are made that communicate with the input and output pipes of the housing. A stiffening ring is installed in the valve outlet, wherein the ratio of the area of the valve bore F _cl to the area of the bore of the stiffening ring F _k is in the range from 1.2 to 1.6.

Изобретение иллюстрируется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Регулирующий клапан содержит корпус 1 с фланцем 2, закрепленным шпильками 3 и герметизированной прокладкой 4. Корпус 1 снабжен входным 5 и выходным 6 патрубками для подачи и отвода дросселируемого потока воды и закреплен на присоединенных к патрубкам 5 и 6 трубопроводах в горизонтальном положения. Соосно с корпусом 1 (со смещением оси относительно корпуса) установлена наружная втулка 7, жестко соединенная с корпусом при помощи колец 8 и 9, образующая совместно с ними кольцевую полость 10. The control valve comprises a housing 1 with a flange 2, fixed by pins 3 and a sealed gasket 4. The housing 1 is equipped with an inlet 5 and an outlet 6 nozzles for supplying and discharging a throttled water flow and is mounted on horizontal pipes connected to the nozzles 5 and 6. Coaxially with the housing 1 (with an axis offset relative to the housing), an external sleeve 7 is mounted rigidly connected to the housing using rings 8 and 9, forming together with them an annular cavity 10.

В наружной втулке 7 выполнены два симметрично расположенных прямоугольных окна 11. Внутренняя втулка 12 выполнена в виде пустотелого поршня, жестко связанного с приводным валом 13 при помощи шпонки 14 и гаек 15 и 16. Во внутренней втулке 12 выполнено два фасонных окна 17, развернутых друг относительно друга вокруг оси втулки на 180^o и сообщенные с входным 5 и выходным 6 патрубками корпуса. Приводной вал 13 выведен наружу клапана через радиальную опору 18, сальник 19 и крышку 20 сальника, смонтированную на шпильке 21.In the outer sleeve 7 there are two symmetrically arranged rectangular windows 11. The inner sleeve 12 is made in the form of a hollow piston rigidly connected to the drive shaft 13 with the help of dowels 14 and nuts 15 and 16. In the inner sleeve 12 there are two shaped windows 17 deployed relative to each other friend around the axis of the sleeve 180 ^o and communicated with the input 5 and output 6 nozzles of the housing. The drive shaft 13 is brought out of the valve through a radial support 18, an oil seal 19 and an oil seal cover 20 mounted on a stud 21.

На квадратном хвостовике 22 вала закреплена рукоятка 23, связанная с приводом клапана. В боковой стенке внутренней втулки 12 выполнены разгрузочные отверстия 24. Между наружной поверхностью внутренней втулки 12 и внутренней поверхностью наружной втулки 7 предусмотрен радиальный зазор "б", выбираемый минимальным по условиям изготовления и обеспечения возможности вращения без заклинивания. A handle 23 is fixed to the square shaft end of the shaft 22, coupled to the valve actuator. Unloading holes 24 are made in the side wall of the inner sleeve 12. Between the outer surface of the inner sleeve 12 and the inner surface of the outer sleeve 7 there is a radial clearance "b", which is selected to be minimal according to the manufacturing conditions and to allow rotation without jamming.

В выходном отверстии расположено кольцо жесткости 25, предотвращающее деформацию наружной втулки и изменение зазора "б", возникающих за счет перепада давлений, а также снижающее эрозионный износ клапана при регулировании уровня воды, близкой к насыщению. A stiffening ring 25 is located in the outlet, preventing deformation of the outer sleeve and changing the clearance “b” arising from the differential pressure, as well as reducing valve erosion when adjusting the water level close to saturation.

Клапан работает следующим образом. The valve operates as follows.

Рабочая среда, в данном случае вода, близкая к насыщению, под давлением подается через входной патрубок 5 в кольцевую полость 10, откуда через два прямоугольных окна 11 наружной втулки 7 и открытую часть фасонных окон 17 внутренней втулки 12 попадает во внутреннюю полость клапана и далее через выходной патрубок 6 подается в отводной трубопровод. Поворотная часть клапана разгружена от восприятия нагрузок за счет того, что левая и правая внутренние полости соединены разгрузочными отверстиями 24. The working medium, in this case, water that is close to saturation, is supplied under pressure through the inlet pipe 5 to the annular cavity 10, from where through two rectangular windows 11 of the outer sleeve 7 and the open part of the shaped windows 17 of the inner sleeve 12 enters the inner cavity of the valve and then through the outlet pipe 6 is fed into the outlet pipe. The rotary part of the valve is unloaded from the perception of loads due to the fact that the left and right internal cavities are connected by discharge openings 24.

Кольцо жесткости 25, расположенное в выходном отверстии обеспечивает подпор и исключает вскипание воды, нагретой до, температуры насыщения, снижает скорость и тем самым - эрозионный износ клапана. Таким образом, не изменяется профиль проходного сечения канала, характеристика клапана и качество регулирования уровня воды в подогревателях. The stiffening ring 25, located in the outlet, provides support and prevents boiling of water heated to a saturation temperature, reduces the speed and thereby the erosion of the valve. Thus, the profile of the passage section of the channel, the characteristic of the valve and the quality of regulation of the water level in the heaters do not change.

С целью снижения эрозионного износа кольца жесткости (т.к. вскипание воды переносится в область кольца) оно выполнено с острыми кромками и расширяющимся. Расширение выполнено по закону увеличения объемного расхода, вызванного парообразованием. Величина отношения площади проходного сечения клапана R_кл и площади проходного сечения кольца жесткости F_к зависит от величины перепада давления между подогревателями и температуры воды, и находится в пределах 1,2-1,6.In order to reduce erosion wear of the stiffening ring (since water boiling is transferred to the ring area), it is made with sharp edges and expanding. The expansion was performed according to the law of increasing the volumetric flow rate caused by vaporization. The value of the ratio of the area of the valve passage through section R _kl and the area of the passage section of the stiffening ring F _to depends on the pressure drop between the heaters and the water temperature, and is in the range 1.2-1.6.

Claims

A control valve, comprising a housing with an external sleeve installed in it with windows and an internal sleeve located on it and mounted on a drive shaft, in which windows are made, communicating with the input and output nozzles of the body, characterized in that a stiffening ring is installed in the valve outlet, however, the ratio of the area of the passage through the valve F _CL and the area of the passage through the stiffening ring F _to is in the range from 1.2 to 1.6.