RU224741U1 - Гидравлический привод клапана паровой турбины - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области энергомашиностроения, а именно паротурбиностроения, конкретно, к гидравлическим системам регулирования и защиты. Гидравлический привод клапана паровой турбины содержит корпус, гидравлические цилиндры, размещенные диаметрально противоположно на наружной боковой поверхности корпуса, и траверсу. Каждый гидравлический цилиндр имеет подвижное выходное звено, выполненное в виде плунжера, и камеру, образованную внутренней поверхностью цилиндра и рабочей поверхностью подвижного выходного звена. Внутри корпуса размещены втулка и соединительный шток, соосно которому расположены опорный элемент в нижней части корпуса и возвратная пружина, своими конечными витками опирающаяся в верхнюю часть корпуса и опорный элемент, причем соединительный шток соединен с подвижными выходными звеньями посредством траверсы. Между соединительным штоком и возвратной пружиной расположена направляющая втулка, а опорный элемент выполнен в виде наконечника, жестко соединенного с концом соединительного штока на стороне, противоположной траверсе. 2 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области энергомашиностроения, а именно паротурбиностроения, конкретно, к гидравлическим системам регулирования и защиты.

В составе систем регулирования и защиты паровой турбины для регулирования скорости вращения турбины, изменения ее режимов работы и предотвращения аварийных ситуаций применяются гидравлические приводы. Гидравлический привод (гидропривод) представляет собой совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей, например, гидравлических цилиндров), предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением (В.К. Свешников, А.А. Усов «Станочные гидроприводы», Москва, Машиностроение, 1988, стр. 3). В частности, гидроприводы применяются для привода клапанов паровых турбин, перемещая подвижные элементы клапана. В качестве рабочей жидкости, необходимой для передачи усилия и движения, в гидроприводах клапанов используется, например, гидравлическое масло.

Гидроприводы являются одной из наиболее интенсивно развивающихся подотраслей современного машиностроения. При проектировании гидроприводов актуальной задачей является обеспечение их эксплуатационной надежности. Технической проблемой при работе гидропривода является заклинивание и вибрация штоков гидропривода и клапана из-за неоптимальной компоновки элементов конструкции гидравлического привода и недостаточной жесткости конструкции из-за неравномерного распределения усилий внутри гидравлической системы. Основным способом повышения эксплуатационной надежности гидравлических систем регулирования и защиты является совершенствование их компонентов.

Известно изобретение «Гидравлический привод для парового клапана, комбинированного парового клапана и паровой турбины» (JP 6352781; F01D 17/10, F15B 11/04, F15B 15/22, F16K 1/00, F16K 1/44, F16K 31/122; дата публикации 04.07.2018 г.). Гидравлический привод парового клапана содержит один основной гидравлический цилиндр и несколько вспомогательных, размещенных вокруг основного. Основной и вспомогательные гидравлические цилиндры расположены над паровым клапаном, представляющим собой комбинированный клапан, включающий паровую коробку, чашу регулирующего клапана, заслонку стопорного клапана, а также седло. Основной гидравлический цилиндр содержит поршень и соединенный с ним шток, при этом другой конец штока соединен с чашей регулирующего клапана, а также камеру, образованную внутренними поверхностями цилиндра и рабочей поверхностью поршня. Штоки вспомогательных гидравлических цилиндров соединены посредством траверсы, размещенной между паровой коробкой и гидравлическими цилиндрами, со штоком заслонки стопорного клапана, расположенной в паровой коробке над чашей регулирующего клапана соосно штоку основного гидравлического цилиндра. При этом шток регулирующего клапана расположен внутри полого штока заслонки стопорного клапана. Решение направлено на равномерное открытие и закрытие комбинированного парового клапана.

Недостатком известного технического решения является то, что расположение штока регулирующего клапана внутри штока заслонки стопорного клапана может привести к заклиниванию заслонки стопорного клапана и выходу из строя и потере работоспособности всей конструкции, что снизит эксплуатационную надежность гидравлического привода.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранным в качестве прототипа, является патент на изобретение «Устройство привода парового клапана, устройство парового клапана и паротурбинная установка» (JP 7227845; F01D 17/10, F16K 31/363; дата публикации 22.02.2023 г.). Устройство привода (гидравлический привод) парового клапана содержит корпус, гидравлические цилиндры, каждый из которых имеет подвижное выходное звено и камеру, образованную внутренней поверхностью цилиндра и рабочей поверхностью подвижного выходного звена, траверсу. Внутри корпуса размещены втулка и соединительный шток, соосно которому расположены опорный элемент в нижней части корпуса и возвратная пружина, своими конечными витками опирающаяся в верхнюю часть корпуса и опорный элемент. Соединительный шток соединен с подвижными выходными звеньями посредством траверсы. Гидравлические цилиндры закреплены на верхней части корпуса симметрично соединительному штоку. Подвижное выходное звено каждого гидравлического цилиндра представляет собой поршень со штоком. Опорный элемент выполнен со сквозным центральным отверстием, через которое проходит соединительный шток, при этом опорный элемент не закреплен на соединительном штоке.

Паровой клапан включает в себя паровую коробку клапана с седлом и запорным элементом в виде чаши, соединенной с нижним концом штока клапана. Шток клапана соединен с соединительным штоком устройства привода через муфту. Устройство привода позволяет чаше парового клапана совершать возвратно-поступательные движения относительно седла клапана и осуществлять открытие/закрытие парового клапана с использованием гидравлического масла высокого давления.

Недостатками данного решения являются:

- размещение гидравлических цилиндров на верхней части корпуса, что значительно удлиняет соединительный шток и может привести к его вибрации и заклиниванию в корпусе;

- применение в устройстве привода гидравлических цилиндров поршневого типа.

Указанные конструктивные особенности снижают жесткость конструкции и, следовательно, снижают эксплуатационную надежность устройства привода.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эксплуатационной надежности гидравлического привода клапана паровой турбины.

Для достижения указанного выше технического результата гидравлический привод клапана паровой турбины содержит корпус, гидравлические цилиндры, каждый из которых имеет подвижное выходное звено и камеру, образованную внутренней поверхностью цилиндра и рабочей поверхностью подвижного выходного звена, траверсу. Внутри корпуса размещены втулка и соединительный шток, соосно которому расположены опорный элемент в нижней части корпуса и возвратная пружина, своими конечными витками опирающаяся в верхнюю часть корпуса и опорный элемент. Соединительный шток соединен с подвижными выходными звеньями посредством траверсы.

При этом, согласно заявляемой полезной модели, гидравлические цилиндры размещены диаметрально противоположно на наружной боковой поверхности корпуса.

Подвижное выходное звено выполнено в виде плунжера.

Между соединительным штоком и возвратной пружиной расположена направляющая втулка.

Опорный элемент выполнен в виде наконечника, жестко соединенного с концом соединительного штока на стороне, противоположной траверсе.

Размещение гидравлических цилиндров диаметрально противоположно на наружной боковой поверхности корпуса предотвращает заклинивание и вибрацию соединительного штока в корпусе за счет уменьшения его длины по сравнению с прототипом. Тем самым, увеличивается жесткость всей конструкции гидропривода, и, соответственно, повышается ее эксплуатационная надежность.

Выполнение подвижного выходного звена каждого гидравлического цилиндра в виде плунжера обеспечивает более высокую надежность в эксплуатации гидропривода по сравнению с гидравлическими цилиндрами поршневого типа, применяемыми в прототипе. Это обусловлено, в первую очередь, отсутствием поршня. Роль поршня и штока выполняет плунжер, который имеет больший диаметр по сравнению с диаметром штока гидравлического цилиндра прототипа, и, тем самым, обеспечивает большую жесткость конструкции.

Расположение направляющей втулки между соединительным штоком и возвратной пружиной исключает смещение (перекос) возвратной пружины в процессе работы, центрирует соединительный шток и ограничивает его рабочий ход, предотвращая выход плунжеров из камер гидравлических цилиндров, разгерметизацию гидравлических цилиндров и утечку гидравлического масла из гидропривода.

Выполнение опорного элемента в виде наконечника, жестко соединенного с концом соединительного штока на стороне, противоположной траверсе предотвращает заклинивание соединительного штока в корпусе, повышая надежность конструкции гидропривода в процессе эксплуатации.

Представленные графические материалы содержат пример конкретного выполнения гидравлического привода клапана паровой турбины.

На фиг. 1 представлен вид в разрезе гидравлического привода; на фиг. 2 - вид в разрезе гидравлического привода с клапаном паровой турбины в открытом состоянии.

Гидравлический привод клапана паровой турбины представляет собой устройство, регулирующее открытое и закрытое положение клапана с использованием гидравлического масла.

Гидравлический привод содержит корпус 1, гидравлические цилиндры 2, траверсу 3. Гидравлические цилиндры 2 размещены диаметрально противоположно на наружной боковой поверхности корпуса 1 и крепятся к корпусу 1 при помощи крепежных элементов, например, гаек 4.

Каждый гидравлический цилиндр 2 имеет подвижное выходное звено, выполненное в виде плунжера 5, и камеру 6, образованную внутренней поверхностью гидравлического цилиндра 2 и рабочей поверхностью плунжера 5. Внутренний диаметр камеры 6 каждого гидравлического цилиндра 2 одинаков.

Внутри корпуса 1 размещены втулка 7 и соединительный шток 8. Втулка 7 предназначена для ограничения хода соединительного штока 8 и его центрирования. Соединительный шток 8 соединен с плунжерами 5 посредством траверсы 3. Соединительный шток 8 и плунжеры 5, имеющие на верхних концах резьбовую часть с наружной резьбой, закреплены в траверсе 3 крепежными элементами, например, гайками 9. Соосно соединительному штоку 8 расположены опорный элемент, выполненный в виде наконечника 10, и возвратная пружина 11, своими конечными витками опирающаяся в верхнюю часть корпуса 1 и наконечник 10. Наконечник 10 жестко соединен с концом соединительного штока 8 на стороне, противоположной траверсе 3. Между соединительным штоком 8 и возвратной пружиной 11 расположена направляющая втулка 12.

Гидравлический привод соединен с клапаном паровой турбины с помощью промежуточной опоры 13. Клапан паровой турбины может иметь разное назначение и конструкцию, например, регулирующий, стопорный, обратный и др. В конкретном примере на Фиг. 2 клапан паровой турбины представляет собой обратный клапан 14, который устанавливается в соответствии с технологической схемой на паропроводе отбора пара (на фиг. не показан) и предназначен для предотвращения попадания пара и конденсата в проточную часть турбины обратным потоком.

Клапан 14 включает в себя паровую коробку 15 с седлом 16 и запорным элементом в виде тарелки 17, соединенной со штоком 18 клапана 14. Шток 18 соединен с соединительным штоком 8 гидравлического привода через муфту 19. Муфта 19 может быть выполнена жесткой, например, разъемного типа.

Для изготовления корпуса 1, траверсы 3, направляющей втулки 12 применяют материалы, например, Сталь 20, Сталь 25, Сталь 45; для гидравлических цилиндров 2, плунжеров 5, соединительного штока 8, наконечника 10-40Х; для возвратной пружины 11 - 60С2А; для клапана 14-12МХ.

В качестве гидравлического масла, применяют, например, индустриальное масло И-20.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

Гидравлическое масло подается от системы подачи масла (на фиг. не показана) в камеры 6, приводя в движение плунжеры 5. Посредством траверсы 3 усилие от плунжеров 5 передается к соединительному штоку 8 с наконечником 10. Поднимаясь, наконечник 10 сжимает возвратную пружину 11. Через муфту 19 усилие передается на шток 18, приводя клапан 14 в открытое положение.

При прекращении подачи гидравлического масла в камеру 6, усилие, передающееся от плунжеров 5 через траверсу 3 к соединительному штоку 8 и удерживающее возвратную пружину 11 в сжатом состоянии, пропадает. Плунжеры 5 возвращаются в нижнее положение под действием усилия от возвратной пружины 11, которая стремится занять первоначальное положение, перемещая наконечник 10, муфту 19 и шток 18 в нижнее положение, тем самым, закрывая клапан 14.

Claims (1)

1. Гидравлический привод клапана паровой турбины, содержащий корпус, гидравлические цилиндры, каждый из которых имеет подвижное выходное звено и камеру, образованную внутренней поверхностью цилиндра и рабочей поверхностью подвижного выходного звена, траверсу, при этом внутри корпуса размещены втулка и соединительный шток, соосно которому расположены опорный элемент в нижней части корпуса и возвратная пружина, своими конечными витками опирающаяся в верхнюю часть корпуса и опорный элемент, причем соединительный шток соединен с подвижными выходными звеньями посредством траверсы, отличающийся тем, что гидравлические цилиндры размещены диаметрально противоположно на наружной боковой поверхности корпуса, подвижное выходное звено выполнено в виде плунжера, между соединительным штоком и возвратной пружиной расположена направляющая втулка, опорный элемент выполнен в виде наконечника, жестко соединенного с концом соединительного штока на стороне, противоположной траверсе.