Регулирующий клапан для паровых турбин с нулевой протечкой пара вдоль штока при полном его открытии
Владельцы патента RU 2757469:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") (RU)
Изобретение относится к области энергетического машиностроения. Регулирующий клапан для паровых турбин содержит клапанную коробку, крышку клапанной коробки, золотник, диффузорное седло, шток клапана, буксу. Шток клапана со стороны буксы снабжен жестко закрепленным запорным диском, на поверхности которого со стороны контактирующей с ним буксы выполнен кольцевой выступ с закругленной поверхностью, а на контактирующей поверхности последней выполнено кольцевое седло в виде соответствующего кольцевого углубления. Клапан снабжен сферическими шайбами, расположенными между цилиндрическими головками полумуфт, составляющих гибкую муфту, соединяющую концевую часть штока клапана со штоком приводного механизма. Техническим результатом является устранение протечки пара вдоль штока при полном открытии клапана. 1 ил.
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано повысить экономичность цилиндров высокого давления паровых турбин с сопловым парораспределением.
Особенностью паровых турбин с сопловым парораспределением является то, что подвод пара к ним осуществляется с помощью ряда регулирующих клапанов (чаще всего четырех) при последовательном их открытии (А.В. Щегляев «Паровые турбины»). В случае четырехклапанного парораспределения номинальная нагрузка турбины достигается при полном открытии трех клапанов и частично открытом четвертом клапане. При 50% разгрузке турбины в полностью открытом состоянии остаются два первых клапана. Для энергетических турбин, мощностью 200-300 МВт потери от утечки пара вдоль штоков регулирующих клапанов достигают 1.5%. Соответственно, если предотвратить утечку пара вдоль штоков трех клапанов, экономичность ЦВД указанных турбин можно повысить на 0.8-1%.
В настоящее время для решения указанной проблемы на некоторых турбинах в России используют жидкометаллические уплотнения, выполненные в соответствии с патентом RU №832187 (F16J 15/14, 25.06.74) (На паровых турбинах зарубежных фирм уплотнения на штоках регулирующих клапанов отсутствуют). Главными недостатками жидкометаллических уплотнений штоков являются их относительная сложность и потеря плотности при вибрации штоков.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении экономичности цилиндров высокого давления путем устранения протечки пара вдоль штока при полном открытии клапана.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном регулирующем клапане, преимущественно для паровых турбин, содержащем клапанную коробку, крышку клапанной коробки, золотник, диффузорное седло, шток клапана, буксу, согласно изобретению, шток клапана со стороны буксы снабжен жестко закрепленным запорным диском, на поверхности которого со стороны контактирующей с ним буксы выполнен кольцевой выступ с закругленной поверхностью, а на контактирующей поверхности последней выполнено кольцевое седло в виде соответствующего кольцевого углубления, при этом клапан снабжен сферическими шайбами, расположенными между цилиндрическими головками полумуфт, составляющих гибкую муфту, соединяющую концевые часть штока клапана со штоком приводного механизма.
На рисунке представлено конструктивное исполнение предлагаемого регулирующего клапана с устройством устранения протечки пара вдоль штока при полном открытии клапана и узел соединения штока клапана со штоком приводного механизма. Приняты следующие обозначения:
1 - клапанная коробка;
2 - крышка клапанной коробки;
3 - золотник;
4 - диффузорное седло;
5 - шток клапана;
6 - букса;
7 - запорный диск;
8 - кольцевой клапан;
9 - кольцевое седло запорного клапана;
10 - шток приводного механизма;
11 - полумуфта штока клапана;
12 - полумуфта штока приводного механизма;
13 - соединительные болты с цилиндрической головкой;
14 - сферическая шайба.
Механизм предотвращения протечки пара вдоль штока клапана работает следующим образом:
При включении механизма открытия клапана его шток 5 поднимает золотник 3. При этом запорный диск 7, жестко связанный со штоком 5, приближается к торцевой поверхности буксы 6 и при полном подъеме золотника 3 кольцевой клапан 8 (рис., А), расположенный на запорном диске, входит в кольцевое седло 9, выполненное на торцевой поверхности буксы 6, полностью перекрывая доступ пара к зазору между буксой 6 и штоком 5.
Для ликвидации возможного рассогласования между полным ходом золотника 1 и полным ходом штока 10 (рис., Б) приводного механизма оба указанных штока 5 и 10 связаны между собой гибкой муфтой, состоящей из полумуфты штока клапана 11, полумуфты штока приводного механизма 12, четырех специальных соединительных болтов с цилиндрическими головками и сферических шайб 14.
Такая конструкция допускает дополнительное осевое перемещение штока приводного механизма 10 в пределах упругой деформации сферической шайбы 14 (в данном случае в пределах 3 мм) после посадки кольцевого клапана 8 на свое кольцевое седло 9.
Гибкая муфта, соединяющая штоки 5 и 10 устроена следующим образом. На конце штока 5 клапана с помощью резьбового соединения крепится полумуфта 11, а на концевой части штока 10 установлена на резьбе полумуфта 12 приводного механизма. Обе полумуфты соединены между собой четырьмя крепежными болтами 13, под цилиндрическими головками которых проложены сферические шайбы, обеспечивающие возможность добавочного осевого смещения штока 10 относительно неподвижного штока 5, находящегося на упоре седла буксы 8, на 3 мм.
Таким образом, предлагается регулирующий клапан преимущественно для паровых турбин, содержащий золотник, седло, шток клапана, буксу, корпус клапана, крышку клапанной коробки, отличающийся тем, что на штоке клапана со стороны буксы установлен запорный диск с кольцевым клапаном, а на торцевой части буксы выполнено ответное кольцевое седло.
Кроме того, шток клапана соединен со штоком системы привода клапана гибкой муфтой, обеспечивающей возможность осевого перемещения штока приводного механизма клапана, после посадки запорного клапана на свое седло в буксе, в пределах 3 мм.
Регулирующий клапан, преимущественно для паровых турбин, с нулевой протечкой пара вдоль его штока при полном открытии клапана, содержащий клапанную коробку, крышку клапанной коробки, золотник, диффузорное седло, шток клапана, буксу, отличающийся тем, что шток клапана со стороны буксы снабжен жестко закрепленным запорным диском, на поверхности которого со стороны контактирующей с ним буксы выполнен кольцевой выступ с закругленной поверхностью, а на контактирующей поверхности последней выполнено кольцевое седло в виде соответствующего кольцевого углубления, при этом клапан снабжен сферическими шайбами, расположенными между цилиндрическими головками полумуфт, составляющих гибкую муфту, соединяющую концевую часть штока клапана со штоком приводного механизма.
