Пневматическая система аварийного отключения для турбины, приводной узел для пневматической системы аварийного отключения и способ проверки отсечного клапана пневматической системы аварийного отключения - RU2722289C2

Чертежи

Описание

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Приоритет данной заявки испрашивается по предварительной заявке на патент США №62/236481, поданной 2 октября 2015 года, и заявке на полезную модель США №15/272871, поданной 22 сентября 2016 года, полное описание которых включено в данный документ посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники

[0002] Данное изобретение относится в целом к пневматической системе аварийного отключения для паровой турбины и, в частности, к пневматической системе аварийного отключения, содержащей приводной узел, который обеспечивает проверку отсечного клапана с помощью пневматического контура без необходимости останова паровой турбины.

Описание уровня техники

[0003] Отсечной клапан для паровой турбины представляет собой защитное устройство, которое в аварийной ситуации должно быть быстро закрыто для перекрытия потока пара в турбину. Как правило, турбины работают в течение длительного времени без отключения, поэтому обычно отсечной клапан остается в открытом положении в течение длительного периода времени. Если отсечной клапан остается в открытом положении в течение длительного периода времени, между штоком клапана и втулками узла отсечного клапана в паровой коробке часто образуется накипь и ржавчина. Данные накипь и ржавчина могут забить отсечной клапан и препятствовать надлежащей работе в аварийной ситуации.

[0004] Пневматические системы аварийного отключения обеспечивают

важную защитную функцию в паровых турбинах. Для обеспечения безопасной и надежной работы оборудования необходимо выполнять соответствующее техническое обслуживание и проверки. Однако частота проверок, если они вообще производятся, многих механических систем аварийного отключения не соответствует нормативным требованиям.

[0005] Как правило, отсечные клапаны требуют полного запирания, то есть, полного цикла работы клапана между открытым и закрытым положениями, чтобы определить, находится ли указанный клапан в исправном состоянии. Такое полное запирание требует полной остановки турбины и приводного оборудования, тем самым нарушая работу паровой турбины. Существующая RCS (Дублирующая Система Управления) обеспечивает средство для проверки электромагнитных клапанов, но RCS не обеспечивает проверку отсечного клапана.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В целом предложены устройство и способ предотвращения засорения отсечного клапана, при этом не требуется закрытие клапана и отсутствует влияние на работу турбины. Предложенные устройство и способ предотвращают засорение отсечного клапана в результате накипи и коррозии.

[0007] В соответствии с одним вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения предложены устройство и способ проверки отсечного клапана на регулярной основе, путем незначительного перемещения указанного клапана для предотвращения развития накипи и коррозии между отсечным клапаном и втулками. Кроме того, процесс регулярной проверки отсечного клапана обеспечивает индикацию работоспособности указанного клапана. В противном случае, если отсечной клапан засорен или иным образом потерял работоспособность, предложенные устройство и способ позволяют выявить текущее состояние, так чтобы ремонт указанного клапана можно было выполнить до возникновения аварийной ситуации.

[0008] Предложенные устройство и способ обеспечивают надежный процесс проверки отсечного клапана, не влияя на основную работу системы

отсечного клапана. Устройство будет продолжать приводить в действие и закрывать отсечной клапан в процессе вспомогательной операции проверки указанного клапана. Устройство содержит пневматическую систему, приводимую в действие при помощи электричества, которая обеспечивает соответствующую надежность. Устройство является экономически эффективным, экологичным и соответствует утвержденным требованиям, предъявляемым к пневматической системе аварийного отключения при превышении скорости.

[0009] В соответствии с другим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения предложена пневматическая система аварийного отключения с активацией неполного хода. Система может быть выполнена на основе нового оборудования или в виде модифицированной конструкции. Система обеспечивает безопасный и эффективный способ регулярной проверки отсечного клапана, не влияя при этом на работу турбины или возможность ее остановки. Система обеспечивает выполнение неполного хода отсечного клапана за считанные секунды, позволяя операторам определять, работает ли система соответствующим образом или требует вмешательства. Система повышает надежность турбины и гарантирует, что отсечной клапан работает надлежащим образом. Операторы турбины могут инициировать неполный ход на месте или дистанционно посредством распределенной системы управления (DCS). Предложенная система снабжена стандартным аппаратным обеспечением, которое соответствует любой области применения, что обеспечивает гибкость для приспособления системы неполного хода к любой конфигурации оборудования. Система предусматривает повышенную безопасность, улучшенную надежность, в минимальной степени влияет на техническое обслуживание турбины, является долговечной и экономически эффективной. Предложенная система может работать независимо от пневматической системы аварийного отключения при превышении скорости.

[0010] В соответствии с одним предпочтительным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения предложена пневматическая система аварийного отключения для турбины. Система содержит запирающий элемент, функционально взаимосвязанный с

проточной частью турбины и выполненный с возможностью приведения его в действие для взаимодействия с проточной частью турбины, чтобы перекрывать эту проточную часть и препятствовать движению через нее текучей среды, шток запирающего элемента, соединенный с запирающим элементом и выполненный с обеспечением перемещения запирающего элемента между открытым положением, обеспечивающим прохождение текучей среды через проточную часть турбины, и закрытым положением, исключающим прохождение текучей среды через указанную проточную часть, и приводной узел, функционально соединенный со штоком запирающего элемента. Приводной узел содержит цилиндр, поршень, функционально соединенный со штоком запирающего элемента, расположенный с возможностью перемещения внутри цилиндра и разделяющий цилиндр на первую и вторую камеры, поджимающий элемент, расположенный во второй камере цилиндра и взаимодействующий с поршнем для поджатия указанного штока и запирающего элемента по направлению к закрытому положению, и пневматический контур, сообщающийся со второй камерой цилиндра. Цилиндр имеет первое отверстие, обеспечивающее сообщение первой камеры с пространством снаружи цилиндра, так что в первую камеру цилиндра может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень удерживать шток запирающего элемента и запирающий элемент в открытом положении. Цилиндр имеет второе отверстие, обеспечивающее сообщение второй камеры с пневматическим контуром. Пневматический контур выполнен с возможностью подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра, чтобы приводить в действие поршень для перемещения указанного штока и запирающего элемента в положение проверки, находящееся между открытым и закрытым положением, в то время как первая камера находится под избыточным давлением, причем в положении проверки запирающий элемент обеспечивает прохождение текучей среды через проточную часть турбины.

[0011] В соответствии с другим предпочтительным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом изобретения предложен приводной узел для пневматической системы аварийного отключения. Приводной узел содержит цилиндр, поршень, выполненный с

возможностью соединения с отсечным клапаном, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения между первым положением, соответствующим открытому положению отсечного клапана, и вторым положением, соответствующим закрытому положению указанного клапана, и разделяющий цилиндр на первую и вторую камеры, поджимающий элемент, расположенный во второй камере цилиндра и взаимодействующий с поршнем для смещения поршня по направлению ко второму положению, и пневматический контур, сообщающийся со второй камерой цилиндра. Цилиндр имеет первое отверстие, обеспечивающее сообщение первой камеры с пространством снаружи цилиндра, так что в первую камеру цилиндра может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень оставаться в первом положении. Цилиндр имеет второе отверстие, обеспечивающее сообщение второй камеры с пневматическим контуром. Пневматический контур выполнен с возможностью подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра, чтобы приводить в действие поршень для перемещения в положение, промежуточное между первым положением и вторым положением и соответствующее положению проверки отсечного клапана, когда первая камера находится под избыточным давлением.

[0012] В соответствии с другим предпочтительным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом изобретения предложен способ проверки отсечного клапана пневматической системы аварийного отключения для турбины. Отсечной клапан содержит запирающий элемент, функционально взаимосвязанный с проточной частью турбины, и шток запирающего элемента, соединенный с запирающим элементом. Запирающий элемент выполнен с возможностью приведения его в действие для взаимодействия с проточной частью турбины, чтобы перекрывать указанную проточную часть и препятствовать движению через нее текучей среды. Способ включает создание приводного узла, функционально соединенного со штоком запирающего элемента. Приводной узел содержит цилиндр, поршень, расположенный с возможностью перемещения внутри цилиндра и разделяющий цилиндр на первую и вторую камеру, поджимающий элемент, расположенный во второй камере цилиндра и взаимодействующий с поршнем, и пневматический контур, сообщающийся

со второй камерой цилиндра. Поршень функционально соединен со штоком запирающего элемента для перемещения указанного штока и запирающего элемента между открытым положением, обеспечивающим прохождение текучей среды через проточную часть турбины, и закрытым положением, исключающим прохождение текучей среды через указанную проточную часть. Поджимающий элемент взаимодействует с поршнем для смещения указанного штока и запирающего элемента по направлению к закрытому положению. Цилиндр имеет первое отверстие, обеспечивающее сообщение первой камеры с пространством снаружи цилиндра, так что в первую камеру цилиндра может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень удерживать шток запирающего элемента и запирающий элемент в открытом положении. Цилиндр имеет второе отверстие, обеспечивающее сообщение второй камеры с пневматическим контуром. Кроме того, указанный способ включает активацию пневматического контура для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра, чтобы приводить в действие поршень для перемещения указанного штока и запирающего элемента в положение проверки, находящееся между открытым и закрытым положением, в то время как первая камера находится под избыточным давлением, активацию пневматического контура для прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру, когда шток запирающего элемента и запирающий элемент достигают положения проверки, и поддержания давления в указанной камере для удержания указанного штока и запирающего элемента в положении проверки, и отключение пневматического контура для стравливания давления из второй камеры и обеспечения возврата указанного штока и запирающего элемента в открытое положение. В положении проверки запирающий элемент обеспечивает прохождение текучей среды через проточную часть турбины.

[0013] Другие предпочтительные и неограничивающие варианты выполнения или аспекты изложены в приведенных ниже пунктах описания.

[0014] Пункт 1. Пневматическая система аварийного отключения турбины, содержащая запирающий элемент, функционально взаимосвязанный с проточной частью турбины и выполненный с возможностью приведения его в действие для взаимодействия с проточной

частью турбины, чтобы перекрывать указанную проточную часть и препятствовать прохождению через нее текучей среды, шток запирающего элемента, соединенный с запирающим элементом и выполненный с возможностью перемещения запирающего элемента между открытым положением, обеспечивающим прохождение текучей среды через проточную часть турбины, и закрытым положением, исключающим прохождение текучей среды через указанную проточную часть, и приводной узел, функционально соединенный со штоком запирающего элемента, причем приводной узел содержит цилиндр, поршень, функционально соединенный со штоком запирающего элемента, расположенный с возможностью перемещения внутри цилиндра и разделяющий цилиндр на первую и вторую камеры, поджимающий элемент, расположенный во второй камере цилиндра и взаимодействующий с поршнем для смещения указанного штока и запирающего элемента по направлению к закрытому положению, и пневматический контур, сообщающийся со второй камерой цилиндра, причем цилиндр имеет первое отверстие, обеспечивающее сообщение первой камеры с пространством снаружи цилиндра, так что в первую камеру цилиндра может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень удерживать шток запирающего элемента и запирающий элемент в открытом положении, и второе отверстие, обеспечивающее сообщение второй камеры с пневматическим контуром, при этом пневматический контур выполнен с возможностью подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра, чтобы приводить в действие поршень для перемещения указанного штока и запирающего элемента в положение проверки, находящееся между открытым положением и закрытым положением, в то время как первая камера находится под избыточным давлением, причем в положении проверки запирающий элемент обеспечивает прохождение текучей среды через проточную часть турбины.

[0015] Пункт 2. Пневматическая система аварийного отключения в соответствии с пунктом 1, дополнительно содержащая пневматический механизм, выполненный с возможностью подачи в первую камеру цилиндра избыточного давления, вынуждающего поршень удерживать шток запирающего элемента и запирающий элемент в открытом положении, и

стравливания давления из первой камеры цилиндра, чтобы поршень обеспечивал перемещение указанного штока и запирающего элемента в закрытое положение под воздействием поджимающего элемента.

[0016] Пункт 3. Пневматическая система аварийного отключения в соответствии с пунктом 1 или пунктом 2, в которой пневматический контур выполнен с возможность прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру, когда шток запирающего элемента и запирающий элемент достигают положения проверки, и поддержания давления во второй камере для удерживания указанного штока и запирающего элемента в положении проверки.

[0017] Пункт 4. Пневматическая система аварийного отключения в соответствии с пунктом 3, в которой пневматический контур содержит концевой выключатель, приводимый в действие поршнем, когда поршень обеспечивает перемещение указанного штока и запирающего элемента в положение проверки, причем концевой выключатель, находясь под воздействием поршня, обеспечивает прекращение подачи избыточного давления во вторую камеру посредством пневматического контура и поддержание давления в указанной камере.

[0018] Пункт 5. Пневматическая система аварийного отключения в соответствии с пунктом 3 или пунктом 4, в которой пневматический контур содержит первый соленоид и второй соленоид, которые приводятся в действие для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра при активации пневматического контура, причем указанные соленоиды приводятся в действие для прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру и для поддержания давления в указанной камере, когда шток запирающего элемента и запирающий элемент находятся в положении проверки, и указанные соленоиды приводятся в действие для стравливания давления из второй камеры при отключении пневматического контура.

[0019] Пункт 6. Пневматическая система аварийного отключения в соответствии с любым из пунктов 1-5, в которой пневматический контур содержит пусковой переключатель, предназначенный для активации пневматического контура для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра и отключения указанного контура для стравливания

давления из второй камеры.

[0020] Пункт 7. Пневматическая система аварийного отключения в соответствии с пунктом 6, в которой пусковой переключатель функционально соединен с поворотным выключателем.

[0021] Пункт 8. Пневматическая система аварийного отключения в соответствии с любым из пунктов 1-7, в которой поджимающий элемент содержит пружину сжатия.

[0022] Пункт 9. Приводной узел для пневматической системы аварийного отключения, содержащий цилиндр, поршень, выполненный с возможностью обеспечения его соединения с отсечным клапаном, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения между первым положением, соответствующим открытому положению отсечного клапана, и вторым положением, соответствующим закрытому положению указанного клапана, и разделяющий цилиндр на первую и вторую камеры, поджимающий элемент, расположенный во второй камере цилиндра и взаимодействующий с поршнем для поджатия поршня по направлению ко второму положению, и пневматический контур, сообщающийся со второй камерой цилиндра, причем цилиндр имеет первое отверстие, обеспечивающее сообщение первой камеры с пространством снаружи цилиндра, так что в первую камеру цилиндра может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень оставаться в первом положении, причем цилиндр имеет второе отверстие, обеспечивающее сообщение второй камеры с пневматическим контуром, и пневматический контур выполнен с возможностью подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра, чтобы приводить в действие поршень для перемещения в положение, промежуточное между первым положением и вторым положением и соответствующее положению проверки отсечного клапана, в то время как первая камера находится под избыточным давлением.

[0023] Пункт 10. Приводной узел в соответствии с пунктом 9, в котором пневматический контур выполнен с возможностью прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру, когда поршень достигает промежуточного положения, и поддержания давления в указанной камере для удерживания поршня в промежуточном положении.

[0024] Пункт 11. Приводной узел в соответствии с пунктом 10, в котором пневматический контур содержит концевой выключатель, приводимый в действие поршнем, когда поршень достигает промежуточного положения, причем концевой выключатель, находясь под воздействием поршня, обеспечивает прекращение подачи избыточного давления во вторую камеру посредством пневматического контура и поддержание давления в указанной камере.

[0025] Пункт 12. Приводной узел в соответствии с пунктом 10 или пунктом 11, в котором пневматический контур содержит первый соленоид и второй соленоид, которые приводятся в действие для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра при активации пневматического контура, причем указанные соленоиды приводятся в действие для прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру и для поддержания давления в указанной камере, когда поршень достигает промежуточного положения, и указанные соленоиды приводятся в действие для стравливания давления из второй камеры при отключении пневматического контура.

[0026] Пункт 13. Приводной узел в соответствии с любым из пунктов 9-12, в котором пневматический контур содержит пусковой переключатель, предназначенный для активации пневматического контура для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра и отключения указанного контура для стравливания давления из второй камеры.

[0027] Пункт 14. Приводной узел в соответствии с пунктом 13, в котором пусковой переключатель функционально соединен с поворотным выключателем.

[0028] Пункт 15. Приводной узел в соответствии с любым из пунктов 9-14, в котором поджимающий элемент содержит пружину сжатия.

[0029] Пункт 16. Способ проверки отсечного клапана пневматической системы аварийного отключения для турбины, причем отсечной клапан содержит запирающий элемент, функционально взаимосвязанный с проточной частью турбины, и шток запирающего элемента, соединенный с запирающим элементом, при этом запирающий элемент выполнен с возможностью приведения его в действие для взаимодействия с проточной

частью турбины, чтобы перекрывать указанную проточную часть и препятствовать прохождению через нее текучей среды, причем указанный способ включает использование приводного узла, функционально соединенного со штоком запирающего элемента и содержащего цилиндр, поршень, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения и разделяющий цилиндр на первую и вторую камеры, поджимающий элемент, расположенный во второй камере цилиндра и взаимодействующий с поршнем, и пневматический контур, сообщающийся со второй камерой цилиндра, причем поршень функционально соединен со штоком запирающего элемента для перемещения указанного штока и запирающего элемента между открытым положением, обеспечивающим прохождение текучей среды через проточную часть турбины, и закрытым положением, исключающим прохождение текучей среды через указанную проточную часть, при этом поджимающий элемент взаимодействует с поршнем для поджатия указанного штока и запирающего элемента по направлению к закрытому положению, причем цилиндр имеет первое отверстие, обеспечивающее сообщение первой камеры с пространством снаружи цилиндра, так что в первую камеру цилиндра может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень удерживать шток запирающего элемента и запирающий элемент в открытом положении, и второе отверстие, обеспечивающее сообщение второй камеры с пневматическим контуром; активацию пневматического контура для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра, чтобы приводить в действие поршень для перемещения указанного штока и запирающего элемента в положение проверки, находящееся между открытым положением и закрытым положением, при этом первая камера находится под избыточным давлением; активацию пневматического контура для прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру, когда шток запирающего элемента и запирающий элемент достигают положения проверки, и поддержания давления во второй камере, чтобы удерживать шток запирающего элемента и запирающий элемент в положении проверки; и отключение пневматического контура для стравливания давления из второй камеры и обеспечения возврата указанного штока и запирающего элемента в открытое положение, причем в

положении проверки запирающий элемент обеспечивает прохождение текучей среды через проточную часть турбины.

[0030] Пункт 17. Способ в соответствии с пунктом 16, дополнительно включающий подачу в первую камеру цилиндра избыточного давления, вынуждающего поршень удерживать шток запирающего элемента и запирающий элемент в открытом положении, и стравливание давления из первой камеры цилиндра, чтобы поршень обеспечивал перемещение указанного штока и запирающего элемента в закрытое положение под воздействием поджимающего элемента.

[0031] Пункт 18. Способ в соответствии с пунктом 16 или пунктом 17, причем пневматический контур содержит концевой выключатель, приводимый в действие поршнем, когда поршень обеспечивает перемещение указанного штока и запирающего элемента в положение проверки, при этом концевой выключатель, находясь под воздействием поршня, обеспечивает активацию пневматического контура для прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру и поддержание давления в указанной камере.

[0032] Пункт 19. Способ в соответствии с любым из пунктов 16-18, при этом пневматический контур содержит первый соленоид и второй соленоид, которые приводят в действие для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра при активации пневматического контура, причем указанные соленоиды приводят в действие для прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру и поддержания давления в указанной камере, когда шток запирающего элемента и запирающий элемент находятся в положении проверки, и указанные соленоиды приводят в действие для стравливания давления из второй камеры при отключении пневматического контура.

[0033] Пункт 20. Способ в соответствии с любым из пунктов 16-19, причем пневматический контур содержит пусковой переключатель, предназначенный для активации пневматического контура для подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра и отключения указанного контура для стравливания давления из второй камеры.

[0034] Указанные и другие признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции соответствующих

элементов и конструкций, сочетание компонентов и экономический эффект от процесса изготовления станут более понятными после изучения нижеприведенного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, являющиеся частью данного описания, причем подобными номерами позиций на разных фигурах обозначены подобные элементы. Тем не менее, следует четко понимать, что чертежи приведены исключительно для иллюстрации и описания, а не для ограничения изобретения. Используемые в описании и формуле изобретения формы единственного числа включают множественное число объектов ссылки, если иное явно не следует из контекста.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0035] Фиг.1 представляет собой электропневматическую схему паровой турбины, содержащей пневматическую систему аварийного отключения в соответствии с неограничивающим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения,

[0036] фиг.2 представляет собой вид в аксонометрии паровой турбины и пневматической системы аварийного отключения,

[0037] фиг.3 представляет собой вид сзади пневматической системы аварийного отключения, изображенной на фиг.2, во взаимосвязи с проточной частью паровой турбины,

[0038] фиг.4 представляет собой схему, изображающую приводной узел пневматической системы аварийного отключения, изображенной на фиг.3,

[0039] фиг.5 представляет собой электрическую схему пневматического контура приводного узла, изображенного на фиг.4,

[0040] фиг.6А представляет собой пневматическую схему приводного узла, изображенного на фиг.4, в первом рабочем положении,

[0041] фиг.6В представляет собой пневматическую схему приводного узла, изображенного на фиг.4, во втором рабочем положении, и

[0042] фиг.6С представляет собой пневматическую схему приводного узла, изображенного на фиг.4, в третьем рабочем положении.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0043] В дальнейшем описании изобретения термины «концевой», «верхний», «нижний», «правый», «левый, «вертикальный», «горизонтальный», «верх», «низ», «боковой», «продольный» и их производные соответствуют ориентации, представленной на чертежах. Тем не менее, следует понимать, что изобретение может допускать разные альтернативные варианты и последовательности этапов, кроме случаев, когда прямо указано иное. Кроме того, следует понимать, что конкретные устройства и процессы, проиллюстрированные прилагаемыми чертежами и рассмотренные в приведенном ниже описании, представляют собой всего лишь типичные варианты выполнения или аспекты изобретения. Поэтому конкретные размеры и другие физические характеристики, касающиеся вариантов выполнения или аспектов, описанных в данном документе, не должны считаться ограничивающими.

[0044] На фиг.1-6С изображена пневматическая система 10 аварийного отключения, предназначенная для частичного приведения в действие отсечного клапана 11 парораспределительной коробки паровой турбины 100, в соответствии с предпочтительным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом изобретения. Пневматическая система 10 аварийного отключения содержит отсечной клапан 11, состоящий из запирающего элемента 12, функционально взаимосвязанного с проточной частью 101, образующей часть паровой турбины 100, и штока 13 запирающего элемента, соединенного с запирающим элементом 12. Как изображено на фиг.3, запирающий элемент 12 приводят в действие с возможностью перемещения внутри проточной части 101 турбины для взаимодействия с седлом 102 клапана в указанной проточной части, чтобы перекрывать ее и препятствовать потоку текучей среды через проточную часть 101. Шток 13 обеспечивает перемещение запирающего элемента 12 между открытым положением, обеспечивающим прохождение текучей среды через проточную часть 101 турбины, и закрытым положением, в котором запирающий элемент 12 взаимодействует с седлом 102, препятствуя потоку текучей среды через проточную часть 101.

[0045] Как показано на фиг.1-6С, пневматическая система 10 аварийного отключения также содержит приводной узел 20, функционально

соединенный со штоком 13 отсечного клапана 11. Как изображено на фиг.4-6С, приводной узел 20 содержит цилиндр 21 и поршень 22, функционально соединенный со штоком 13. Поршень 22 расположен с возможностью перемещения внутри цилиндра 21 и разделяет его на первую камеру 23, образованную под поршнем 22, и вторую камеру 24, образованную над поршнем. Поршень 22 может перемещаться внутри цилиндра 21 между первым положением, соответствующим открытому положению отсечного клапана 11, и вторым положением, соответствующим закрытому положению клапана 11. Шток 13 может проходить в цилиндр 21 для взаимодействия с нижней частью поршня 22. Кроме того, приводной узел 20 содержит поджимающий элемент 25, расположенный во второй камере 24 цилиндра 21. Поджимающий элемент 25 взаимодействует с поршнем 22, поджимая его по направлению ко второму положению и, тем самым, сдвигая шток 13 и запирающий элемент 12 к закрытому положению. Приводной узел 20 дополнительно содержит пневматический контур 26, сообщающийся со второй камерой 24. Как изображено на фиг.4, поджимающий элемент 25 представляет собой пружину сжатия. При этом следует понимать, что поджимающий элемент может представлять собой конструкцию или конфигурацию любого типа, которая может быть включена в приводной узел 20 и обладает достаточной упругостью для оказания усилия на запирающий элемент 12 с вытеснением его по направлению к закрытому положению при приведении в действие клапана 11.

[0046] Как изображено на фиг.4 и 6А-6С, цилиндр 21 имеет первое отверстие 27, образованное в его нижней части и обеспечивающее сообщение первой камеры 23 с пространством снаружи цилиндра 21, так что в первую камеру 23 может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень 22 оставаться в первом положении и, тем самым, можно удерживать шток 13 и запирающий элемент 12 в открытом положении. Кроме того, цилиндр 21 имеет второе отверстие 28, образованное в его верхней части, для обеспечения сообщения второй камеры 24 с пневматическим контуром 26. Пневматический контур 26 обеспечивает подачу избыточного давления во вторую камеру 24, чтобы совместно с поджимающим элементом 25 приводить в действие поршень 22 для перемещения в промежуточное

положение, изображенное на фиг.3, находящееся между первым и вторым положениями и соответствующее положению проверки отсечного клапана 11, когда первая камера 23 находится под избыточным давлением. Таким образом, поршень 22 обеспечивает перемещение штока 13 и запирающего элемента 12 в положение проверки, находящееся между открытым и закрытым положениями, при этом первая камера 23 находится под избыточным давлением. В положении проверки запирающий элемент 12 обеспечивает прохождение текучей среды через проточную часть 101 турбины.

[0047] Как изображено на фиг.4, пневматическая система 10 аварийного отключения также содержит пневматический механизм 29, который обеспечивает подачу в первую камеру 23 цилиндра 21 избыточного давления, вынуждающего поршень 22 удерживать шток 13 и запирающий элемент 12 в открытом положении, и стравливание давления из указанной камеры, обеспечивая перемещение поршнем 22 штока 13 и запирающего элемента 12 в закрытое положение под воздействием поджимающего элемента 25. В соответствии с одним особенно предпочтительным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения, пневматический механизм 29 представляет собой пневматическую систему аварийного отключения при превышении скорости, известную специалистам в данной области техники и обычно применяемую для отсечного клапана 11 для перекрытия проточной части 101 при аварийном отключении паровой турбины 100. Следует понимать, что пневматический механизм 29 может быть механизмом любого типа или любой конфигурации, обеспечивающим удерживание отсечного клапана 11 в открытом положении, как описано выше. Соответственно, пневматический контур 26 обеспечивает приведение в действие отсечного клапана 11 при неполном ходе указанного клапана, не требуя его полного закрытия, тем самым, обеспечивая бесперебойную эксплуатацию паровой турбины 100 с использованием безопасного механизма пневматической системы аварийного отключения при превышении (пневматического механизма 29), прямо на месте и с возможностью приведения в действие отсечного клапана 11 для перекрытия проточной части 101.

[0048] Как изображено на фиг.5, пневматический контур 26 содержит пусковой переключатель 33, функционально соединенный или связанный с ручным поворотным выключателем 34. Пусковой переключатель 33 обеспечивает активацию контура 26 для подачи избыточного давления во вторую камеру 24 цилиндра 21 и инициирования частичной отсечки клапана 11 для его проверки. Кроме того, пусковой переключатель 33 обеспечивает отключение пневматического контура 26 для стравливания давления из второй камеры 24 после завершения проверки отсечного клапана 11, что обеспечивает возврат штока 13 и запирающего элемента 12 в открытое положение под действием давления, приложенного к первой камере 23 цилиндра 21.

[0049] В соответствии с фиг.5-6С, после того, как пневматический контур 26 активирован посредством пускового переключателя 33, указанный контур обеспечивает прекращение подачи избыточного давления во вторую камеру 24 цилиндра 21, когда поршень 22 достигает промежуточного положения и, таким образом, шток 13 и запирающий элемент 12 достигают положения проверки. Кроме того, контур 26 будет обеспечивать поддержание давления во второй камере 24, удерживая поршень 22 в промежуточном положении, а шток 13 и запирающий элемент 12 в положении проверки. В частности, контур 26 дополнительно содержит первый соленоид 31 и второй соленоид 32. Первый соленоид 31 связан с концевым выключателем 30, который приводится в действие поршнем 22, когда указанный поршень перемещается в промежуточное положение и, таким образом, обеспечивает перемещение штока 13 и запирающего элемента 12 в положение проверки.

[0050] Как изображено на фиг.6А, в начале работы пневматический контур 26 отключен, а первый соленоид 31 и второй соленоид 32 приведены в действие для блокирования какой-либо возможности подачи избыточного давления во вторую камеру 24 цилиндра 21. Как изображено на фиг.6В, когда контур 26 активируют путем приведения в действие пускового переключателя 33 в результате активации поворотного выключателя 34, инициируется частичный ход отсечного клапана 11 путем приведения в действие первого 31 и второго 32 соленоидов для обеспечения медленной

подачи избыточного давления во вторую камеру 24 цилиндра 21. Когда вторая камера 24 находится под избыточным давлением, поршень 22 под воздействием давления в первой камере 23 сдвигается книзу, перемещаясь из первого положения, и тем самым выводит шток 13 и запирающий элемент 12 из открытого положения.

[0051] Как изображено на фиг.6С, при перемещении поршня 22 книзу внутри цилиндра 21, указанный поршень переводит концевой выключатель 30 в открытое положение, когда поршень 22 достигает промежуточного положения, и шток 13 и запирающий элемент 12, таким образом, достигают положения проверки. Это, в свою очередь, приводит в действие первый соленоид 31 и второй соленоид 32, чтобы прекратить подачу избыточного давления во вторую камеру 24 и обеспечить поддержание давления в данной камере, тем самым, удерживая поршень 22 в промежуточном положении, а шток 13 и запирающий элемент 12 в положении проверки. В соответствии с одним конкретным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения, пневматический контур 26 обеспечивает перемещение поршня 22 и, следовательно, штока 13 и запирающего элемента 12 на расстояние, составляющее примерно 3/8 дюйма (9,525 мм), от первого/открытого положения до промежуточного положения/положения проверки, хотя следует понимать, что расстояние между открытым положением и положением проверки отсечного клапана 11 может быть выбрано любым по усмотрению специалистов в данной области техники и при условии, что запирающий элемент 12 остается на достаточном расстоянии от седла 102 в проточной части 101 турбины, допуская свободное прохождение текучей среды через указанную проточную часть. В соответствии с другим конкретным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения, положение концевого выключателя 30 на цилиндре 21 можно регулировать, тем самым, регулируя промежуточное положение/положение проверки.

[0052] При размыкании поворотного выключателя 34 оператором пусковой переключатель 33 переходит в открытое положение, и контур 26 отключается. Когда контур 26 отключен, первый 31 и второй 32 соленоиды приводят в действие для стравливания давления из второй камеры 24

цилиндра 21, тем самым обеспечивая возврат штока 13 и запирающего элемента 12 в открытое положение и возврат приводного узла 20 в нормальное рабочее состояние, изображенное на фиг.6А. В соответствии с одним конкретным вариантом выполнения или аспектом изобретения, при отключении контура 26 первый и второй соленоиды 31, 32 оставляют вторую камеру 24 цилиндра 21 в сообщении с окружающей средой.

[0053] В соответствии с фиг.1-6С представлен способ проверки отсечного клапана 11 пневматической системы 10 аварийного отключения для паровой турбины 100, в соответствии предпочтительным и неограничивающим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения. Отсечной клапан 11 содержит запирающий элемент 12, функционально взаимосвязанный с проточной частью 101 турбины, и шток 13, соединенный с запирающим элементом 12. Запирающий элемент 12 выполнен с возможностью приведения его в действие для взаимодействия с проточной частью 101 турбины, чтобы перекрывать ее и препятствовать прохождению текучей среды через указанную проточную часть. Способ включает использование приводного узла 20, функционально соединенного со штоком 13. Приводной узел 20 содержит цилиндр 21, поршень 22, расположенный внутри цилиндра 21 с возможностью перемещения и разделяющий указанный цилиндр на первую камеру 23 и вторую камеру 24, поджимающий элемент 25, расположенный во второй камере 24 цилиндра 21 и взаимодействующий с поршнем 22, и пневматический контур 26, сообщающийся со второй камерой 24 цилиндра 21. Поршень 22 функционально соединен со штоком 13 для перемещения штока 13 и запирающего элемента 12 между открытым положением, обеспечивающим прохождение текучей среды через проточную часть 101 турбины, и закрытым положением, препятствующим протеканию текучей среды через указанную проточную часть. Поджимающий элемент 25 взаимодействует с поршнем 22, чтобы поджимать шток 13 и запирающий элемент 12 по направлению к закрытому положению. Цилиндр 21 имеет первое отверстие 27, обеспечивающее сообщение первой камеры 23 с пространством снаружи цилиндра 21, так что в первую камеру 23 цилиндра может подаваться избыточное давление, вынуждающее поршень 22 удерживать шток 13 и

запирающий элемент 12 в открытом положении. Цилиндр 21 имеет второе отверстие 28, обеспечивающее сообщение второй камеры 24 с пневматическим контуром 26. Способ дополнительно включает активацию пневматического контура 26 для подачи избыточного давления во вторую камеру 24 цилиндра 21, чтобы приводить в действие поршень 22 и перемещать шток 13 и запирающий элемент 12 в положение проверки, находящееся между открытым положением и закрытым положением, при этом первая камера 23 находится под избыточным давлением, активацию пневматического контура 26 для прекращения подачи избыточного давления во вторую камеру 24, когда шток 13 и запирающий элемент 12 достигают положения проверки, и поддержания давления во второй камере 24 с удерживанием штока 13 и запирающего элемента 12 в положении проверки, и отключение пневматического контура 26 для стравливания давления из второй камеры 24 и обеспечения возврата штока 13 и запирающего элемента 12 в открытое положение. В положении проверки запирающий элемент 12 обеспечивает прохождение текучей среды через проточную часть 101 турбины.

[0054] Кроме того, упомянутый способ может включать подачу в первую камеру 23 цилиндра 21 избыточного давления, вынуждающего поршень 22 удерживать шток 13 и запирающий элемент 12 в открытом положении, и стравливание давления из первой камеры 23 цилиндра 21, с обеспечением перемещения, выполняемого поршнем 22 под воздействием поджимающего элемента 25, штока 13 и запирающего элемента 12 в закрытое положение.

[0055] Следует понимать, что изобретение может предполагать другие всевозможные альтернативные варианты и последовательности этапов, кроме случаев, когда явно указано иное. Кроме того, следует понимать, что конкретные устройства и способы, проиллюстрированные прилагаемыми чертежами и рассмотренные в описании, представляют собой всего лишь типичные варианты выполнения или аспекты настоящего изобретения. Несмотря на то, что изобретение было подробно описано с иллюстративной целью и на основании вариантов выполнения или аспектов, считающихся на сегодняшний день наиболее практичными и предпочтительными, нужно понимать, что данное подробное описание выполнено исключительно с указанной целью, и что изобретение не ограничено рассмотренными вариантами выполнения или аспектами, а, напротив, охватывает все модификации и эквивалентные устройства, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения. Например, следует понимать, что настоящее изобретение предполагает, что, по мере возможности, один или более признаков любого варианта выполнения или аспекта могут сочетаться с одним или более признаками любого другого варианта выполнения или аспекта.

Реферат

Пневматическая система аварийного отключения для турбины содержит запирающий элемент, шток, соединенный с запирающим элементом, и приводной узел, соединенный со штоком запирающего элемента. Приводной узел содержит цилиндр, поршень, соединенный со штоком запирающего элемента и разделяющий цилиндр на первую и вторую камеры, поджимающий элемент, расположенный во второй камере цилиндра, и пневматический контур, сообщающийся со второй камерой цилиндра. Пневматический контур выполнен с возможностью подачи избыточного давления во вторую камеру цилиндра для приведения в действие поршня для перемещения указанного штока и запирающего элемента в положение проверки, находящееся между открытым положением и закрытым положением, когда первая камера находится под избыточным давлением. Предложенные устройство и способ предотвращают засорение отсечного клапана в результате накипи и коррозии. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула