SE425612B - Sekerhetssystem for en angturbinanleggning - Google Patents

Description

7 ßi ß ißn5 Y*ßl-2 lO 15 20 25 BO 55 40 ' pröyning avskiljes en av kanalernaïfrån matning av olja, och då dubbla säkerhetsorgan finnes, blir turbinen fortfarande skyddad f genom organen i den ej prövade kanalen.

Hïgtrycksdelen är enkanalig och omfattar bl.a. flere utlopps- styrrelän, varvid hïgtrycksdelen sålunda uteslutande arbetar genom utloppsstyrning. I dylikt utfïrande kan reläet ej provas under ångturbinanläggningens drift, då säkerhetssystemet måste vara funktionsberett ëver den enda kanalen. Dessutom tillföres ständigt arbetsmedium vid ren utloppsstyrning, så att trycket vid behov ej plötsligt kan sjunka till noll.

Uppfinningen har till syfte att åstadkomma ett säkerhetssystem, i vilket samtliga ingående element, med undantag fïr den ofrånkom- liga manuella utlösningen som vanligen påverkar de båda kanalerna i lågtryckssystemet samtidigt, kan funktionsprfivas under drift. i Enligt uppfinningen uppnås nämnda syfte vid ett säkerhets- system av angivet slag genom att varje kanal i lågtrycksdelen in- verkar hydrauliskt på hägtrycksdelen över ett in- och urkopplings- relä, och att hëgtrycksdelen matas över ett högtrycks-hydraulsystem_ och är uppdelad i ett tvåkanaligt säkerhetsmellansystem och ett tvåkanaligt säkerhetshuvudsystem och ett enkanaligt säkerhets- centralsystem äver vilket ångturbinanläggningens huvudavstängningar manövreras, varvid från matningen hydrauliskt seriekopplade till- lopps- och utloppsförstärkare skiljer säkerhetsmellansystemet från säkerhetshuvudsystemet och en avstëngningsslid är anordnad mellan säkerhetshuvudsystemet och säkerhetscentralsystemet på så- dant sätt att säkerhetsorganen i lågtrycksdelen kan prdvas kanal- vis under ångturbinanläggningens drift och seriekopplingen av tillopps- och utloppsffrstärkarna därvid är upphävd.

Fördelen av uppfinningen ligger särskilt däri, att ett i det närmaste fullkomligt säkert system kan erhållas till relativt ringa kostnad. Seriekopplingen av till- och utloppsförstärkarna åstadkommer en fïrdelaktig pl*tslig sänkning av driftstrycket i systemet till noll vid utlösning av turbinen, g p Det är lämpligt att alla element av högtrycksdelen är anord- nade i en styrbox och att till- och utloppsförstärkarna och av- stängningssliden är anordnade i ett gemensamt hus. Den fïrstnämnda läsningen har den fdrdelen, särskilt vid ångkraftanläggningar med en kokvattenreaktor, att hela styrboxen kan uppställas utanför den "varma zonen" (den farliga strålningszonen) och därigenom blir lätt tillgänglig. Den.senare lïsningen innebär en billig och enkelü 10 15 20 25 50 35 40 5 kontrollerbar konstruktion, vid vilken avsevärda inbesparingar av tätningsställen och eventuella läckageställen kan uppnås.

Uppfinningen beskrives nedan i form av utföringsexempel och med hänvisning till åtföljande ritningar. D Fig. l visar schematiskt ett säkerhetssystem för en ångturbin- anläggning. Fig. 2 visar organ eller apparater i säkerhetssystemets styrbox i driftsläge. Fig. 5 visar dessa apparater i läge svarande mot utlösning av turbinen. Fig. 4 visar apparaterna vid funktions- kontroll.

För uppfinningen oväsentliga delar, såsom exempelvis det till säkerhetssystemet kopplade elektro-hydrauliska regleringssystemet och regleringsorgan för ångturbinen, är ej visade. Strömingsrikt- ningen av de olika arbetsmedierna representeras av svarta pilar.

Den på fig. l visade ångturbinen l, som givetvis kan bestå av flera hus, matas via färskångledningen 2. Den expanderade ångan lämnar turbinen via avloppsångledningen 5. I färskångledningen 2 är ett snabbstängningsorgan 4 (representerande flera huvudavstäng- ningar) anordnat. Detta snabbstängningsorgan matas via säkerhets- centralsystemet 5. Säkerhetssystemet är uppbyggt enligt den hydraul- iska viloströmsprincipen, dvs. i trycklöst tillstånd kan anlägg- ningen ej drivas. Systemet är uppdelat i en lågtrycksdel och en högtryeksdel. Företrädesvis är lågtrycksdelen ett nödoljesystem me-- dan högtryoksdelen är ett styrvätskesystem. De säkerhetsorgan som skall provas under drift befinner sig i nödoljesystemet, vilket ma- tas från smörjoljesystemet 6 via ej visade bländare och står under ett tryck av företrädesvis 2,5 bar. Detta låga tryck medger enkel och tillförlitlig konstruktion av de i systemet inbyggda säkerhets- apparaterna. Nödoljesystemet 18, 18' är tvâkanaligt i en av två kopplingar och inbegriper exempelvis följande säkerhetsapparater, vilka samtliga åstadkommer hydrauliska utlösningar: hastighetsvak- ter (varvtal) 7, 7' inbyggda i en ej visad, av turbinaxeln 54 dri- ven mellanaxel och vakuumvakter 8, 8' för skydd mot för högt av- loppsångtryok. För lågt smörjolje- och därmed nödoljematningstryck medför~líkaledes en direkt utlösning, varvid nödoljesystemet l8, 18' kan styras genom magnetventilerna 9, 9' för turbinutlösning eller genom en manuell kontroll 10. Givetvis kan nödoljesystemet 18, 18' även styras genom följande, ej visade anordningar: smörjoljetryck- övervakning, turbinövervakning, generatorövervakning, turbinautoma- tik, brandskyddsövervakning och liknande.

Det likaledes tvåkanaliga styrvätskesystemet består av säker- hetsmellansystemen ll, ll', säkerhetshuvudsystemen 12, 12' och det 7806575-2 10 f 15 20 256 50 55 1 7snss75-2fn i 1 1 ovan.nämnda säkerhetscentralsystemet 5. Dessa system matas från hög- tnycks-hydranlsystemet 15 som är inställt på ett tryck av företrä- desvis 40 bar. Hela styrvätskesystemet med tillhörande nedan nämnda a agparater är placerat i en med streckad linje markerad styrbox 14.

Iïdenna styrbox är även handkontrollen 10 anordnad. 5 Säkerhetsmellansystemen ll, ll' bildar den hydrauliska för- bindelsen mellan in-och1xrkopplingsreläernal5,_15' och till- och utloppsförstärkarna 16, l6'. Utgångarna från de sistnämda bildar säkerhetshuvudsystemen 12, l2', vilka förenas till säkerhetscentral- systemet 5 nedströms avstängningssliden 17. 1 2 I In-ochIxnkopplingsreläerna l5,l5f förbinder det tvåkanaliga nödoljesystemet 18, 18' med styrvätskesystemet och koordinerari trycket mellan dessa båda system. Om i ettdera av de båda nödolje- systemkanalerna 18, 18' ett minsta tryck underskrides, kopplar mot- svarande relä 15, 15' ur och trycket i säkerhetssystemen ll, ll' ; rl2, 12':och 5 sjunker till noll. Dessa system förblir trycklösa till dess de återföres till normalt driftsläge genom en ej visad återfö- gringsorder till reläerna 15, 152 In- och urkopplíngsreläerna 15, 15' skiljer olja och styrvätska fullständigt åt, vilket är särskilt fördelaktigt när högtryckshydraul- systemet l5.drives med svårantändlig styrvätska. Vid urkoppling av reläet 15, 15' öppnas utloppen 19, 19' i nödoljesystemet 18, l87och utloppen 20, 20' i säkerhetsmellansystemet ll, ll'. Därmed styres säkerhefsme11ansystemen 11, 11' till firyck18shee.

Till- och-utloppsförstärkarna 16, 16' är kopplade i serie för matning. De lämnar erforderlig mängd hydraulvätska till säkerhets- oentralsystemet 5 för manöver av snabbstängningsorganen 4 och tjä- fnar till snabb sänkning av trycket i säkerhetshuvudsystemen 12, 12' vid turbinutlösning. Vidare tjänar de till avstängning av högtrycks- hydraulmatningenglš till den andra förstärkaren 16' om exempelvis den första förstärkaren 16 erhåller order att styra ut tillhörande säkerhetsmellansystem ll. 2 *f§ Avstängningssliden 1? avskiljer å ena sidan den ena kanalen, exempelvis nödoljesystemet 18, säkerhetsmellansystemet ll och säker- hetshuvudsystemet 12, från säkerhetscentralsystemet 5, så att säker- hetsappareterna och förbindelseorganen 7, 8, 9, 15 och 16 i denna kanal kan provas. I ett sådant fall möjliggör avstängningssliden 17 å andra sidan matning av den andra aktiva kanalen från högtrydks- hydraulsystemet 15. I J Avstängníngssliden 17 manövreras över magnetventiler 24, 24', varigenom de båda kanalerna av nödoljesystemet och styrvätskesystemet 10 15 20 25 50 55 5 5 7806575-2 kan provas separat under drift.

Pâ fig. 2 till 4 är lika element försedda med samma hänvisnings- beteckningar som på fig. l. rarseärkarna 16, 16' och avefiängningssliden 17 är anordnade i ett gemensamt hus 21. Detta är så utfört att samma tryck råder under drift i de närliggande, genom väggar åtskilda kamrarna. Härigenom uppnås att läckage undvikes mellan den yttre omkretsen av förstärkar- na respektive sliden och borrningarna i huset, varigenom föga smuts avsättes och friktionen blir mycket liten. Avstängningsorganen mellan utloppsrummet 22 och tryckrummen (säkerhetshuvudsystemen 12, l2') är utförda i form av sätesventiler 25 med mycket litet läckage. Det entydiga läget av avstängningssliden 17 i det slutna huset 21 fast- lägges genom manostater 25, 25”.

Säkerhetssystemet är utformat för följande driftssituationer: prövning av säkerhetsapparater vid stillastående turbin, start av turbinen, normaldrift, turbinutlösning, prövning av säkerhetsappa- rater i normaldrift. 9 Anordningens funktion beskrivas närmare i anslutning till fig. 2 till 4 för de tre sistnämnda driftssituationerna.

På fig. 2 är elementen 15, 15', 16, l6', 17, 24, 24' visade i det läge som de intager vid normal drift av ângturbinanläggningen.

Förutsättningen för normaldrift är att styrtvärsnitten i säkerhets- apparaterna 7, 7', 8, 8', 9, 9' och 10 i nödoljesystemet 18, 18' är stängda. Dessa säkerhetsapparater befinner sig då i normaldrifts- läge, vilket betyder att nödoljesystemet 18, 18' står under tryck.

Tallriksventilen 26, 26' i in- och urkopplingsreläerna 15, 15' be- finner sig i det visade läget, dvs. utloppen 19, 19' i nödoljesy- stemen samt utloppen 20, 20' i säkerhetsmellansystemen är stängda.

Därmed är matningarna till säkerhetsmellansystemen ll, 11' från hög- trycks-hydraulsystemet 15 öppna. Trycket i säkerhetsmellansystemen ll, ll' fixerar läget av till- och utloppsförstärkarna 16, l6', vil- ka stänger utloppsrummet 22 över sätesventilerna 25. Via kamrarna 40, 41, 42, 45, 44 frilägges matningarna från högtrycks-hydraulsystemet 19 till säkerhetshuvudsystemen 12, l2'. Via den öppna avstängnings- sliden 17 står likaledes säkerhetscentralsystemet 5 under tryck, varigenom snabbstängningsorganen 4 i färskångledningen är öppna.

Det hydrauliska säkerhetssystemet arbetar digitalt, dvs. hela trycket eller intet tryck råder. Då även utströmningstvärsnitten i magnet- ventilerna 24, 24' är stängda, står fjäderrummen 27, 27' i ändarna av avstängningsslidanl?1xuder fullt driftstryck. Iäget av sliden 17 an- gives genom manostaterna 25, 25'. Motsvarande i huset 21 anordnade 10 ._15 20 25 50 55 780657542 Å 's 'pelvis vakuumvakten- 8 träder i funktion, göresnödoljesystemet 18 *tryoklösm I in- och urkopplingsreläet 15 öppnar fjädern-öl tall- i trycklösa utloppsrummet 22. Då. säkerhetshuvudsystemeng 12 och 12' dkommunicerar med varandra vid oförändrat läge av sliden 17, kommer trfyckrum 28, 28' är trycklösa sedan turbinanläggningen har startats.

De förblir trycklösa under normaldrift, då läget av aliden l7ej tillåter någon förbindelse av borrningarna 29. 29' med högtrycks- sjtstemet via hålrummen 50, 50' i sliden 17. I normalt driftsläge är givetvis även utloppsrummet 22 trycklöst. Û På. fig. 3 är endast -de hänvísningsbeteclcningar angivna som är av betydelse för förklaringav anordningens verkningssätt. Appara- terna i styrboxen 14 är angivna i det läge som de intager vid tur- binutlösning. Det antages att en eller flera säkerhetsapparater i ett av de båda nödoljesystemen 18, 18' träder i funktion. Om exem- ríksventilen 26, varigenom utloppet 19 öppnas. De .av tallriksven- tilen 26 manövrerade, symboliskt visade ventilerna stänger matar- ledningen 52- och öppnar utloppet 20 från säkerhetsmellansystemet ll, vilket därigenom blir atrycklöst. Den som differentialkolv utförda till- och utloppsförstärkaren 16 föres åt vänster. Genom denna för- skjutning skiljes först .tryckrummen 43; och 44- från .matning ur hög-_ trycks-hydraulsystemet 13. Därefter öppnar sätesventilen 25, vari- genom. styrvätskan inkommer frånsäkerhetshuvudsystemet 12 till det _ även tryckrummean. 42 och 45 att bli trycklösa. Det observeras där- vid att till- och utloppsförstärkaren 16 har en positiv* styrkant- täckning, dvs. tryckrummen skiljas från matning innan utloppstvär- snittet öppnas. Härigenom åstadkommes att säkerhetshuvudsystemet 5 mycket snabbt träder i funktion, varvid säkerhetshuvudsystemet lika- ledes kommunicerar med säkerhetshuvudsystemen gl2, 12' vid oföränd- ratläge av sliden 17. Genom att säkerhetshuvudsystemen 12, l2'ma- tas i serie via till- och utloppsförstärkarna 16, 16' blir det möj- ¿ ligt att, säkert styra ut båda kanalerna, även när en turbinutlös- ning endast sker över en kanal i nödolgjesystemet 18, l8í. ra rig. 4 visas dat viktiga fall, aa aa i nödoljaayatamac 18, 18' befintliga säkerhetsapparaterna kan provas även under ångturbin- anläggningens drift. För förklaring av funktionssättet antages att säkerhetsapparaterna i kanalen av nödoljesystemet 18' skall provas.

Prövningen inledes genom att mätningen av fjäderrummet 27 avskiljes via magnetventilen 24 medan samtidigt utstyrningstvärsnittet av i magnetventilen 24» öppnas. Härigenom blir fjäderrummet 27 trycklöst.

Avstängningssliden 17 förskjutes mot verkan av fjädern 51 i fjäder- rummet 27 genom det i fjäderrummet 27' rådande driftstrycket. 10 15 20 25 50 55 40 ,i 7806575-2 Säkerhetshuvudsystemet 12' skiljes från säkerhetscentralsystemet 5 genom denna förskjutning av sliden 17. Manostaterna 25, 25' visar motsvarande hela driftstrycket, då dels tryckrummet 28 kommunicerar med hålrummet 50 i sliden 17 via borrningarna 29 och dels tryck- rummet 28' kommunicerar med fjäderrummet 27' via borrningarna 29'.

Provningen fortsättes genom att motsvarande säkerhetsapparat, exem- pelvis vakuumvakten 8' i nödoljesystemet l8', träder i funktion.

Därigenom blir nödoljesystemet 18' trycklöst och via in- och urkopp- lingsreläet 15' blir likaledes säkerhetsmellansystemet ll' tryck- löst. Dessa operationer sker på samma sätt som vid den beskrivna turbinutlösningen. Härigenom förskjutes till- och utloppsförstärka- ren 16' åt höger, genom styrkanttäckningen skiljas säkerhetshuvud- systemet 12' från matningen ur tryckrummet 45 och först därefter lämnar sätesventilen 25 pà förstärkaren 16' fritt tillträde till ut- loppsrummet 22. Samtliga element i en kanal, dvs. förutom säkerhets- apparaterna även motsvarande in- och urkopplingsrelä 15' samt till- och utloppsförstärkare 16' kan sålunda provas i avseende på riktig funktion. Detta möjliggöres genom att seriekopplingen av till- och utloppsförstärkarna 16, 16' upphäves genom extra styrkanter på av- stängníngssliden 17. Vid denna provning sker matning till säkerhets- centralsystemet 5 via säkerhetshuvudsystemet 12 och tryckrummen 44, 45, 42, 41, 40.

På fig. l visas den väg som högtrycks-hydraulvätskan måste ta- ga vid den beskrivna provningen av systemen l8', ll', 12' för att påverka säkerhetscentralsystemet 5. Denna väg är visad med punkterad linje. Iäget av de olika sliderna svarar därvid ej mot provläget, utan mot det normala driftsläget.

Det omvända fallet, nämligen provning av systemen 18, ll, 12 framgår av det punktstreckade förloppet i högtrycksdelen. Matningen sker här ej som i tidigare beskrivna fall via kammaren 40 och till- och utloppsförstärkaren 16, vilken nu står i sitt vänstra ändläge, utan via kammaren 45. Då avstängningssliden 17 nu är införd i fjäder- rummet 27', strömmar styrvätskan via kamrarna 42, 45 in i säkerhets- huvudsystemet 12' och härifrån in i säkerhetscentralsystemet 5.

Seriekopplingen av förstärkarna 16, 16' är sålunda även i detta fall upphävd.

Slutligen beskrivas verkningssättet för det fall, att under en funktionsprovning exempelvis av systemen l8', ll', 12' en tur- binutlösning sker i nödoljesystemet 18. Elementen står då i läge enligt fig. 4. Av kommentaren till fig. 2, som visar reaktionen av elementen vid en turbinutlösning, framgår att säkerhetsmellansystemet 7806575-2 , 8 ll blir trycklöst. Matningen från rummet 40 brytes genom förskjutning at: förstärkaren 16 åt vänster (ej visat). Härigenom lämnasjfritt tillträde till utloppsrummet 22 från huvudsjrstemet 12. Via rummen 41, 42, 45 och 44 sker ej vidare någon tillströmning och trycket i cen- tigalsysfiemet 5 sjunker till 11011.

Claims (5)

10 15 20 25 50 9 7806575-2 Patentkrav

1. Säkerhetssystem för en ångturbinanläggning som är upp- byggt enligt vilströmsprincipen och har en tvåkanalig lågtrycksdel i vilken säkerhetsorgan är anordnade samt en högtrycksdel, k ä n n e t e c k n a t av att varje kana1(l8,l8') i lågtrycksdelen inverkar hydraulískt på högtrycksdelen över ett in- och urkopplings- relä (l5,l5'), och att högtrycksdelen matas över ett högtrycks- hydraulsystem (15) och är uppdelad i ett tvåkanaligt säkerhetsmellan- system (ll,1l') och ett tvákanaligt säkerhetshuvudsystem (l2,l2') och ett enkanaligt säkerhetscentralsystem (5) över vilket ångturbin- anläggningens huvudavstängningar (4) manövreras, varvid från mat- níngen hydrauliskt seriekopplade tillopps- och utloppsförstärkare (l6,l6') skiljer säkerhetsmellansystemet (11,ll') från säkerhets- huvudsystemet (l2,12') och en avstängníngsslid (17) är anordnad mel- lan säkerhetshuvudsystemet (l2,l2') och säkerhetscentralsystemet (5) på sådant sätt att säkerhetsorganen (7,7'} 8,8'; 9,9^) i lågtrycks- delen (l8,18') kan prövas kanalvis under ångturbinanläggningens drift och seriekopplingen av tillopps- och utloppsförstärkarna (l6,l6') därvid är upphävd.

2. Säkerhetssystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att arbetsmedíet i lágtrycksdelen är smörjolja med ett tryck av omkring 2,5 bar.

3. 5. Säkerhetssystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att arbetsmediet i högtrycksdelen är en svårantändlig styrvätska med ett tryck av omkring 40 bar.

4. Säkerhetssystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ana fnemenr (15,15'; 11,113 16,163 12,12'; 17, 5) av hög- trycksdelen är anordnade i en gemensam styrbox (14).

5. Säkerhetssystem enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att till- och utloppsförstärkarna (l6,16') och avstängningssliden (17) är anordnade i ett-gemensamt hus (21).