SE465523B - System av ventiler inkopplade i ett hydrauliskt saekerhetssystem - Google Patents

Description

465 523 ning. I det svenska patentet med nr 7304099-0 påvisas en metod att ut- nyttja ventiler i en utlösningsanordning, där ventilerna kan provas utan att nämnvärt genom tryckförändringar inverka på säkerhetssystemet med störningar av driften som följd. I det nämnda patentet och i övriga kända ; anordningar för utlösning av hydrauliska säkerhetssystem utnyttjas prin- . cipen "1 av flera"-funktion. Med detta uttryck avses en princip, där det är tillräckligt med aktivering av en enda ventil i ett större system av s ventiler för att utlösa ett säkerhetssystem. Olägenheter kan uppkomma med en sådan funktion. Ofrivillig eller ej nödvändig utlösning av säkerhets- system kan inträffa exempelvis vid turbiner i ett kärnkraftverk under inverkan av banala felaktigheter i de signalsystem som styr och övervakar utlösningen av säkerhetssystemet. Onödig utlösning av nämnt slag kan för- anleda mycket kostsamma driftavbrott vid exempelvis ett kärnkraftverk.

Dessutom skapas en viss benägenhet att ej pröva ventilernas funktion under långa drifttider av risk för sekundära felyttringar, som exempelvis att en provad ventil ej på ett korrekt sätt vill återgå till sitt normala läge, eller att en kontrollsignal ej ger kvittens på ventilens återgång till normalläge efter en provning vid driftförhållanden.

Under drift trycksättes ett stort antal servon av det hydrauliska syste- met. Dessa servon styr ång- och gasventiler vid turbiner för snabbstäng- ning av dessa. Tidigare brukade utlösningssystem, som exempelvis i det F""'“I ovan nämnda svenska patentet, besitter en viss oförmåga att upprätthålla erforderligt oljetryck till ett större antal servon vid en provning av de hydrauliska ventilerna under drift. Denna brist har sin grund i att det förekommer strypningar i det hydrauliska systemet, varvid flödet i syste- met begränsas under provning. Det är alltså önskvärt med utlösningssystem, vilka icke utnyttjar strypningar i det hydrauliska systemet.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I det följande redovisas en metod att med en anordning av hydrauliska ventiler åstadkomma en snabb utlösning av ett hydrauliskt säkerhetssystem. ß Utlösning av detta hydrauliska säkerhetssystem föranledes av att minst två ventiler samtidigt manövreras att skifta från ett första till ett andra ~ växlingsläge, varvid säkerhetssystemet dräneras och mister sitt vätske- tryck och härigenom påverkar en turbin med en förutbestämd åtgärd. Vidare är funktionen sådan att skiftning från motsvarande första till andra 465 '523 växlingsläge i en enda ventil, verkställd under testning av denna ventil eller förorsakad av felfunktion hos exempelvis ett styrsystem för utlösningsanordningen, ej genom tryckförändringar påverkar tillståndet i det hydrauliska säkerhetssystemet. Dessutom redovisas här ett utförande där antalet ventiler utökats för att öka funktionssäkerheten vid en tur- binanläggning genom en minskning av risken för att en felaktig signal till en ventil utlöser systemet och orsakar dyrbara driftstopp. Den beskrivna anordningen utnyttjar en så kallad "2 av flera"-funktion, vilket betyder att minst två ventiler i en utlösningsanordning måste påverkas att skifta läge för att säkerhetssystemet skall utlösas.

Uppfinningen innefattar i det beskrivna utförandet en anordning med ett föreslaget antal om minst två hydrauliska ventiler kopplade i serie i en ledning, som från en matning förser det hydrauliska säkerhetssystemet med ett tryckmedium. Detta tryckmedium kan väljas fritt, men förutsättes i fortsättningen utgöras av olja. De två ventilerna är identiska och är förslagsvis bestående av 5-vägs 2-lägesventiler. Dessa ventiler kan växlas mellan två lägen. I det första av de två växlingslägena, vilket är normal- tillståndet för ventilerna under drift, är två parallella kanaler öppna samtidigt. Olja matas från matningen genom en av de två öppna parallella kanalerna i den första ventilen vidare till den i serie inkopplade andra ventilen genom en motsvarande kanal i denna och föres sedan vidare genom en ledning som matar ett tryckberonde organ, i denna uppfinnings appli- kationsområde ett antal styranordningar för snabbstängningsservon.

Parallellt med den nämnda oljeledningen till snabbstängningsservot löper en andra oljeledning, vilken också matas från den nämnda matningen. Denna oljeledning passerar genom de två i serie kopplade ventilerna och upprätt- håller oljetrycket i en tryckvakt. I de båda ventilerna passerar oljan till tryckvakten genom den andra av de öppna kanalerna i respektive ven- til.

Som nämnts tidigare kan den hydrauliska ventilen växla mellan två lägen.

Växlingslägena manövreras med någon form av rörligt don inuti den hydrau- liska ventilen. När detta rörliga don, i en ände försett med en tryckkolv, påverkas av ett styrtryck på en vid tryckkolven anordnad tryckarea intar den hydrauliska ventilen det ovan beskrivna driftläget. Om något styrtryck ej längre föreligger på det rörliga donet växlar den hydrauliska ventilen till ett andra växlingsläge förorsakad av en returfjäder, vilken ställer om ventilen till det utgångsläge som betingas av att ventilen ej anbringas något styrtryck på det rörliga donet. 465 525 Den beskivna styrningen av den hydrauliska ventilen kan åstadkommas på flera olika sätt. Bland annat kan mekaniskt tryck anbringas på tryckarean till det rörliga donet, varvid manuell styrning är möjlig. En elektrisk styrning är fullt användbar, genom att en elektromagnet påverkar den om- 'Vil nämnda tryckarean.

För att på annat sätt åstadkomma det nödvändiga styrtryck, som gör det Q möjligt att manövrera de hydrauliska ventilerna kan respektive hydraulisk ventil förses med en styrventil. Dessa styrventiler kan vara av olika slag. De kan som exempel manövreras elektromagnetiskt, hydrauliskt, pneu- matiskt, mekaniskt eller elektrohydrauliskt. Manövreringen aktiveras genom signaler från exempelvis övervakande tryckvakter.

När en, vilken som helst, av de hydrauliska ventilerna intar sitt andra växlingsläge blockeras i denna ventil tillförseln av tryckmedium till tryckvakten, medan en kanal i ventilen öppnar en förbindelse från led- ningen som leder till tryckvakten till en dränering av denna ledning till en tank. Tryckfallet registreras av tryckvakten. I detta andra växlings- läge hos den hydrauliska ventilen blockeras även den ledning som tidigare vid denna ventil försett snabbstängningsservot med styrtryckmedium. En annan kanal har dock öppnats, så att den ledning, vilken i det första växlingsläget försett tryckvakten med tryckmedium, nu i stället öppnas mot snabbstängningsservot, varvid snabbstängningsservots styrdon ej utsätts för tryckbortfall vid växlat läge hos en av de hydrauliska ventilerna.

Varje hydraulisk ventil är så beskaffad att växlingen hos de två inre vid driftläge öppna kanalerna ej vid intagande av det andra växlingsläget skiftar samtidigt. I stället har utformningen av ventilerna gjorts sådan att kanalen ansluten till tryckvakten dräneras och den andra kanalen som är ansluten till snabbstängningsservot växlar över till en annan matnings- ledning utan att snabbstängningsservots styrdon härigenom påverkas av märkbara tryckförändringar.

Vad som nu inträffar om två ventiler samtidigt intar det andra växlings- läget är att båda tillförselledningarna av olja till tryckvakt respektive , 11* snabbstängningsservo blockeras genom samverkan mellan de båda ventilerna. * Tryckvaktens oljetillförselledning dräneras på grund av växlingen i den ena ventilen, medan snabbstängningsservots styrdon dräneras i den andra ventilen. Tryckoljetillförseln är helt avstängd. 465 -523 Med två hydrauliska ventiler kopplade enligt ovan uppnås att ventilerna kan provas en i taget, utan att säkerhetssystemet utlöses. Tryckvakten kan anordnas att automatisera provningen av ventilerna. Vid en nödsituation eller när behov i övrigt föreligger att utlösa säkerhetssystemet åstad- kommes detta, genom att en impuls ges till två eller flera ventiler sam- tidigt, varvid säkerhetssystemet utlöses. En fördel med detta förfarande är att övergång kan ske till elektriska utlösningssignaler med två sepa- rerade elsystem, där de två skilda utlösningssignalerna styr olika utlös- ningsventiler. Som exempel på användning kan nämnas att en av utlösnings- ventilerna kan vara viloströmskopplad och en andra utlösningsventil arbetsströmskopplad. Med en sådan koppling elimineras problem med exem- pelvis säkringbrott eller spänningsfall i ett av de separerade elsystemen genom att endast en hydraulisk ventil utlöses, vilket ej aktiverar utlös- ning av hela säkerhetssystemet, men däremot registreras av tryckvakten som ett uppkommet fel i säkerhetssystemet genom noterat tryckbortfall.

Där så är påkallat kan säkerheten höjas ytterligare, genom att fler än två ventiler installeras i utlösningsanordningen för säkerhetssystemet. Det är möjligt att koppla in ännu en ventil, men föredraget att nyttja fyra hydrauliska ventiler i serie med varandra. Dessa fyra ventiler kan då övervakas av tryckvakten vid provning som av varandra oberoende utlös- ningsventiler med funktion enligt beskrivningen ovan. Dessutom vinns för- delen av att när en utlösning av systemet beordras av övervakande enheter, kan till exempel en av ventilerna av de fyra i ventilsystemet vara drabbad av någon felfunktion, så att den ej utlöses utan att påverka funktions- eller driftsäkerhet. Avsedd effekt uppnås med de resterande felfria ven- tilerna. Härigenom uppkommer en mycket hög funktionssäkerhet hos utlös- ningsanordningen.

De hydrauliska ventilerna har också en utformning som höjer deras funk- tionssäkerhet. I normalfallet under drift passerar som nämnts hydraulolja genom respektive ventil i två parallella kanaler. I dessa två kanaler råder samma tryck hos oljan, varvid risken för läckage från en kanal till en annan är eliminerad. Anledningen är att ingen tryckdifferens eller tryckgradient förekommer mellan de två närbelägna kanalerna. Ingen tryck- differens förekommer någonstans i ventilen utom till tankporten, som är kompletterad med ett säte. Således förhindras att läckageflöden uppkommer r 465 525 i spalter med smutssamling och nedsatt funktionssäkerhet som följd. Porten till en tank för dränering av efter lägesväxling till tanken ansluten ledning är också speciellt tätad med en sätesventil. Risken för läckage till tankporten från intilliggande under drift trycksatta kanal är därmed liten.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 åskådliggör ett dubbelt par av 5-vägs 2-läges hydrauliska ventiler med därtill hörande styrventiler, vilkas styranordningar ej är skissade. I figuren är också oljematning och tryckvakt endast schematiskt framställda.

UTFöRANDEFoRMER Med stöd av figur 1 redogörs för en föreslagen utföringsform av den före- liggande uppfinningen. I denna föreslagna utföringsform beskrivs ett system av hydrauliska utlösningsventiler, där antalet ventiler har byggts ut till ett dubblerat system. Detta sägs eftersom två ventiler är till- räckligt för att uppnå det syfte som eftersträvas.

Ett system av 5-vägs 2-lägesventiler 1, 2, 3, 4, i fortsättningen benämnda hydrauliska ventiler, är kopplade i serie mellan en tryckmediekälla 5 och en tryckvakt 6 respektive ett tryckberoende organ 7, i detta fall styran- ordningar för snabbstängningsservon. Varje hydraulisk ventil 1, 2, 3, 4 manövreras i denna föredragna utformning av styrventiler 1', 2', 3', 4', vilka i sin tur kan ha valfritt manövreringssystem. Tryckmedium, vilket vanligen är olja, transporteras genom en ledning, som förgrenas till två ledningar före passage genom de hydrauliska ventilerna. Oljeledningarna löper parallellt genom alla fyra ventiler i tur och ordning, eftersom två parallella kanaler är öppna i de hydrauliska ventilerna. Efter passage genom alla ventiler fortsätter de två ledningarna till tryckvakten 6 res- pektive tryckberoende organ 7 som i denna uppfinnings applikationsomrâde utgöres av snabbstängningsservon.

Reglerdonen på de hydrauliska ventilerna 1, 2, 3, 4 manövreras med olje- tryck från en oljeledning, vilken passerar en i drifttillstànd öppen kanal i tillhörande styrventil 1', 2', 3', Ä'. Dessa oljeledningar förses också med oljetryck från tryckmediekällan 5. 465 523 Vid växling av en hydraulisk ventil med utnyttjande av en tillhörande styrventil ges en impuls till reglerdonet på styrventilen, så att denna växlar läge. Om exempelvis styrventil 4' ges en sådan impuls blockeras tryckförande ledning 10 till denna styrventil, medan ledningen 11 som förmedlar trycket till den hydrauliska ventilens 4 reglerdon blir tryck- lös, eftersom ledningen 11 dräneras till tank 12 i styrventilen 4'.

När reglerdonet till den hydrauliska ventilen 4 sätts utan tryck, åter- fjädrar denna ventil till ett andra växlingsläge. Ledning 9 som förmedlar tryck till snabbstängningsservot 7 blockeras i detta andra växlingsläge i ventil 4. Tryckvakten 6 ställs trycklös, eftersom ledningen till denna dräneras till tank 13 i ventil 4. Sanbbstängningsservot 7 förblir dock fortfarande i trycksatt tillstånd, då detta system nu förses med tryck- medium från ledning 8. Kanalen i ventilen 4, som försett snabbstängnings- servot med tryckmedium från ledning 9 har växlat över till anslutning med ledning 8 och matas nu med olja denna väg i stället.

Av ovan beskrivna framgår att en av de hydrauliska ventilerna kan förmås att växla läge och sålunda antingen provas med avseende på funktion, eller oavsiktligt utlösas, utan att säkerhetssystemet påverkas.

Om två hydrauliska ventiler samtidigt genom signaler från ett övervakande system ges impulser att växla läge medelst manuell eller elektrisk styr- ning eller genom styrning med styrventiler utlöses däremot säkerhetssyste- met. Som exempel antas att styrventilerna 3' och 4' båda erhållit omslags- impulser. Därvid blockeras ledningarna som upprätthåller tryck på regler- donen till de båda hydrauliska ventilerna 3 och 4 i styrventilerna 3' respektive 4'. Ledningarna till reglerdonen på de båda ventilerna 3 och 4 sätts trycklösa, varvid båda ventilerna 3 och 4 växlar läge till det andra av de två möjliga växlingslägena. Härvid blockeras ledning 9 i ventil 3, medan ledning 8 sätts i förbindelse med anslutning 14 i ventil 3 genom lägesväxlingen. Ledning 8 blir härigenom blockerad i ventil 4. Snabbstäng- ningsservot 7 sätts trycklöst på grund av att ledningen till snabbstäng- ningsservot 7 dräneras till tank 15 genom anslutningarna 16 och 17. Tryck- vakten är dränerad till tank 13.

Som synes är det tillräckligt med två av de redovisade ventilerna för att erhålla den eftersträvade funktionen hos ventilsystemet. Av säkerhetsskäl är dock ett dubblerat ventilsystem med fyra av var för sig styrda ventiler

Claims (7)

465 523 att föredra. Inget hindrar att tre ventiler utnyttjas. Funktionen med fler än två ventiler i ventilsystemet är densamma som den ovan beskrivna. För utlösning av säkerhetssystemet är det tillräckligt att två ventiler får omställningssignaler. Dessa växlar då läge och ger den ovan beskrivna funktionen, oberoende av vilka ventiler som växlat läge. Den omnämnda provningen av ventilerna kan aktiveras av en automatiserad utrustning för regelbunden provning av ventilernas funktion. Denna prov- ningsautomatik kan styras och övervakas med tryckvakten 6, vilket innebär att någon funktionsstörning som exempelvis att någon ventil fastnar i provläge och nästa ventil ger utlösning helt elimineras. Provningen av- stannas om någon ventil inte återställa. I den beskrivna utföringsformen är de hydrauliska ventilernas 1, 2, 3, 4 reglerdon manövrerade med styrventiler 1', 2', 3', 4'. Dessa reglerdon kan naturligtvis styras med andra förfaringssätt. Således är det naturligt att de hydrauliska ventilerna manövreras med direkt elektrisk styrning eller manuell styrning. I den beskrivna utlösningsanordningen aktiveras en snabbstängning av ett eller flera till denna anslutet servo. Den i uppfinningen redovisade utlösningsanordningen kan naturligtvis aktivera varje typ av tryckorgan som påverkas genom ett tryckbortfall. PATENTKRAV

1. System av ventiler inkopplade i ett hydrauliskt säkerhetssystem för ång- eller gasturbiner k ä n n e t e c k n a t av att systemet innefat- tar minst tvâ hydrauliska ventiler (3, 4), där de hydrauliska ventilerna (3, 4) är kopplade, så att dessa hydrauliska ventiler normalt med varje individuell ventil i ett första växlingsläge upprätthåller ett tryck både i en ledning för en tryckvakt (6) och i en ledning till ett tryckberoende organ (7) och där endera av de hydrauliska ventilerna (3, 4) kan växla till ett andra växlingsläge, varvid endast ledningen till tryckvakten (6) sätts trycklös, medan en samtidig växling av minst två hydrauliska ven- tiler (3, 4) till ett andra växlingsläge dessutom utlöser det hydrauliska säkerhetssystemet och därvid aktiverar det tryckberoende organet (7) genom att försätta detta tryckberoende organ (7) i trycklöst tillstånd och när 0A 9 465 '523 systemet av hydrauliska ventiler är anordnat innefattande fler än två så- dana ventiler det är utan betydelse vilka åtminstone tvâ hydrauliska ven- tiler som under någon gemensam tid intar ett andra växlingsläge för att åstadkomma en utlösning av säkerhetssystemet.

2. System av ventiler enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t av att de hydrauliska ventilerna (3,-4)*utgörs av 5-vägs 2-läges ventiler.

3. System av ventiler enligt patentkrav 1 och 2 k ä n n e t e c k - n a t av att ventilerna (3, 4) växlas manuellt, elektriskt, hydrauliskt, elektromagnetiskt eller på annat sätt.

4. System av ventiler enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t av att styrventiler (1', 2', 3”. 4') anordnade att manövrera de hydrauliska ventilerna (1, 2, 3, 4) växlas exempelvis elektriskt, elektromagnetiskt, hydrauliskt, elektrohydrauliskt, pneumatiskt eller på annat sätt.

5. System av ventiler enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t av att de hydrauliska ventilernas (1, 2, 3, 4) utlösning av säkerhetssystemet och den individuella provningen av varje enskild hydraulisk ventil (1, 2, 3, 4) kan ombesörjas av en automatisk utlösnings- och provningsutrustning där trycknivåerna övervakas av tryckvakten (6).

6. System av ventiler enligt patentkrav 1 och 2 k ä n n e t e c k - n a t av att ventilerna (1, 2, 3, 4) är utförda med dubbla kanaler med under drift öppna och för samma tryck utsatta kanaler i syfte att undvika en tryckgradient mellan tryckmediet i de enskilda kanalerna för att där- igenom undgå mellan kanalerna uppträdande spaltläckage och smutssamling samt att i ventilerna (1, 2, 3, 4) är tankporten utförd som en sätesventil för erhållande av god tätning mot intilliggande kanal genomströmmad av trycksatt medium.

7. System av ventiler enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t av att säkerhetssystemet utlöses av att minst två ventiler i detta system av ventiler intar ett andra växlingsläge under inflytelse av utlösnings- signaler, vilka utlösningssignaler företrädesvis har skilda ursprung eller härrör från separerade elektriska system och där de åtskilda utlösnings- signalerna påverkar separata ventiler.