Для чего нужен стопорный клапан (7 видео)

Содержание

Клапан паровой турбины: назначение, разновидности, обслуживание
Смотрите также
Клапан паровой турбины: назначение и виды
Обслуживание клапанов
Присоединяйтесь
Защиты турбины
Необходимость защиты турбины
Исполнительные органы защиты
Защита турбины от разгона
Защита от осевого сдвига ротора
Защита от повышения давления в конденсаторе
Оценка конструкций паровых турбин — Клапаны
📺 Видео

Видео:Обратный клапан, нужно ли устанавливать в квартире?Скачать

Клапан паровой турбины: назначение, разновидности, обслуживание

Смотрите также

Видео:Обратный клапан для воды – как работает и где устанавливаетсяСкачать

Клапан паровой турбины: назначение и виды

Клапаном паровой турбины называют составную часть системы парораспределения – подачи, регулирования расхода и параметров рабочего тела.

Паровые турбины оснащаются стопорными и регулирующими клапанами. Во всей системе каждых из них насчитывается около трех. Пара регулирующего и стопорного клапана образует блок клапанов.

Регулирующий клапан – это устройство для пропуска и перенаправления потоков пара.

Он состоит из паровой коробки с направляющим элементом, штока и связанной с ним чаши.

Стопорный клапан – это аварийный элемент, который осуществляет перекрытие доступа пара к проточной части установки. Скорость срабатывания закрывающего устройства составляет доли секунды.

Перекрытие потока среды осуществляется за счет резкого перемещения клапана вверх после срабатывания электромагнитного выключателя.

Закрытие стопорного клапана препятствует продолжению функционирования турбины: рабочая среда, которая движет вал, перестает попадать в камеру и ротор останавливается.

В общем виде движение пара по клапанам выглядит следующим образом: горячий пар после котла по паропроводам попадает в стопорный клапан (в открытом положении он не препятствует движению рабочего тела), далее среда достигает регулирующего устройства и направляется в проточную часть турбины для придания движения ротору с лопатками. Отработанный перегретый пар перемещается обратно тем же путем.

Видео:Принцип работы обратного клапана. Как устроен водопроводный клапан?Скачать

Обслуживание клапанов

Каждый клапан паровой турбины контактирует с перегретым паром, из-за чего основные детали устройства подвергаются быстрому износу. Кроме того, ресурс элементов сокращается вследствие высоких контактных давлений и малых скоростей движения.

Производители комплектующих паровых турбин находятся в поиске способов повышения ресурса механизмов. Одним из наиболее эффективных решений данной задачи является применение антифрикционных твердосмазочных покрытий. На элементы клапанов паровых турбин наносят материал MODENGY 1001.

Благодаря этому снижаются потери на трение, облегчается процесс открытия/закрытия клапанов, обеспечивается защита от разрушения деталей под действием экстремально высоких температур.

Так как от стабильной и корректной работы клапанов зависит функционирование всей паротурбинной установки, узлы подвергаются постоянному контролю.

Изношенные или поврежденные элементы как можно раньше заменяются, для удобства установки запчастей клапаны делаются разборными.

Контроль функционирования клапанов заключается в их расхаживании – перемещении запирающего элемента на полный ход. Необходимо проводить эту процедуру перед каждым запуском турбины, так как нарушение работы системы парораспределения приводит к необходимости остановки и простоя всей паросиловой установки.

Помимо расхаживания на полный ход проводят ежедневное закрытие механизма на часть хода.

Ежегодно инспектируется плотность клапанов – отсутствие вращения вала при одновременном перекрытии всех клапанов. В случае нарушения герметичности проводят внеочередное обслуживание установок для восстановления уровня непроницаемости, соответствующего допускам.

Присоединяйтесь

Видео:ОБРАТНЫЙ КЛАПАН ОБРАТНОГО ОСМОСА | ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН | ГДЕ НАХОДИТСЯСкачать

Защиты турбины

Видео:Зачем нужен обратный клапан на водонагревателе?Скачать

Необходимость защиты турбины

Нормальная работа турбины обеспечивается системой регулирования при условии удовлетворительного состояния всех ее элементов.

При эксплуатации турбины в системах регулирования , смазки и в самой турбине могут возникнуть серьезные неисправности, требующие прекращения подачи пара в турбину и отключения генератора от сети. Кроме того, турбина работает в комплексе со сложными агрегатами, как котел , реактор, регенеративные подогреватели, а через турбогенератор с электрической сетью, в работе которых также могут произойти нарушения, представляющие угрозу для турбины.

Поэтому паровая турбина оснащается системой защиты автоматически предохраняющей ее от повреждений.

Подача пара в турбину должна быть немедленно прекращена при:

— увеличении числа оборотов (частоты вращения) сверх допустимой;

— недопустимом осевом сдвиге ротора;

— недопустимом увеличении давления в конденсаторе;

— аварийном снижении давления масла в системах смазки и регулирования;

— гидравлических ударах в главном паропроводе, постороннем шуме и стуке внутри турбины или генератора;

— при свищах или разрывах паропровода или питательного трубопровода и ряде других замечаний в работе оборудования электростанций, определенных заводскими и местными инструкциями.

Автоматическая защита и предусмотрена для предупреждения тяжелых последствий.

В случае несрабатывания соответствующей защиты турбина должна быть остановлена с помощью автомата безопасности воздействием на него вручную у самой турбины или дистанционно с группового щита управления.

После останова турбины защитой, повторный пуск возможен только после выяснения причины срабатывания, устранения выявленных нарушений и уверенности в безопасности пуска.

Видео:Зачем и как установить обратный клапан на насосной станции?Скачать

Исполнительные органы защиты

Исполнительными органами защиты являются стопорные, регулирующие и обратные клапаны.

Читайте также: Шкив коленвала 16 клапанов 127 двигатель

Стопорные клапаны, задачей которых является быстрое и надежное прекращение подачи пара в турбину, располагаются перед регулирующими клапанами.

Обратные клапаны располагаются на паропроводах регулируемых и нерегулируемых (регенеративных) отборов и предотвращают попадание пара в турбину при вскипании конденсата греющего пара подогревателей при резком закрытии стопорных клапанов из-за быстрого падения давления внутри турбины.

Конструкция стопорных клапанов принципиально не отличается от конструкции регулирующих клапанов.

Видео:Для чего нужен винтик на предохранительном клапане водонагревателя (бойлера).Скачать

Защита турбины от разгона

Недопустимое повышение числа оборотов (частоты вращения) ротора может произойти по двум причинам:

— при нарушении связей (муфт) между отдельными валами турбоагрегата, что маловероятно и исключается правильным выбором размеров и сборки муфт;

— при отключении электрического генератора от сети, что в практике эксплуатации бывает часто.

Система защиты турбины от разгона состоит из датчика, промежуточных звеньев и исполнительных органов.

Датчиком системы является автомат безопасности.

Автомат безопасности ЛМЗ крепится к валу турбины и расположен в корпусе переднего подшипника. Основными деталями являются два (для надежности) одинаковых бойка 2. Центры тяжести 5 бойков смещены относительно оси вращения так, что центробежные силы стремятся выдвинуть бойки из сверлений, чему препятствуют сжатые пружины 4. Гайкой 1 пружины автомата затягивают так, чтобы центробежная сила бойка преодолела усилие пружины при частоте вращения на 10-12 % больше номинальной (3300-3360 об/мин).

Видео:ОБРАТНЫЙ КЛАПАН ХЛОПУШКА или пружинный со штоком | Назначение и место примененияСкачать

Защита от осевого сдвига ротора

При чрезмерном осевом сдвиге ротора возникают задевания вращающихся деталей о неподвижные, приводящие к разогреву и тепловым деформациям соприкасающихся деталей, что вызывает разбалансировку ротора, усиленную вибрацию турбины и прогрессирующее развитие задеваний вплоть до полного ее разрушения.

В качестве импульса для срабатывания системы защиты по осевому сдвигу служит значительное перемещение гребня упорного подшипника, например, при расплавлении баббитовой заливки колодок. Обычно применяют датчики гидравлического или электрического типа, совместно со стабилизаторами напряжения, например как стабилизаторы напряжения Энергия Voltron.

Гидравлический датчик использует в своих турбинах Калужский турбинный завод (КТЗ). Принцип его работы такой же, как и у регулятора частоты вращения ЛМЗ, с той лишь разницей, что роль перемещающейся отбойной пластины регулятора скорости играет упорный диск. Импульс от падения давления перед гидравлическим соплом в результате смещения гребня упорного диска используется для посадки стопорных, регулирующих и обратных клапанов.

В мощных турбинах чаще всего применяют электромагнитный датчик, посылающий при опасном смещении ротора импульс на электромагнитный выключатель 13; он перемещает золотник 14, который обеспечивает срабатывание золотников регулятора безопасности 17 и всей системы защиты.

Видео:ОБРАТНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ КАНАЛИЗАЦИИ. ЗАЧЕМ НУЖЕН. ГДЕ НЕОБХОДИМ.Скачать

Видео:Обратный клапан в системе водоснабженияСкачать

Защита от повышения давления в конденсаторе

Эта защита является третьей по важности для турбины. Внезапное падение вакуума в конденсаторе турбины, как правило, происходит вследствие прекращения или резкого уменьшения подачи охлаждающей воды. Ухудшение вакуума приводит к повышению температуры в выходном патрубке, его короблению и нарушению работы вкладышей подшипников, что вызывает повышенную вибрацию турбины, к повышению напряжений в лопатках и их поломкам.

Защита при повышении давления в конденсаторе выполняется двухступенчатой. Специальное вакуум-реле при повышении давления в конденсаторе примерно до 70 кПа подает импульс на электромагнитный выключатель, вызывающий срабатывание системы защиты. Второй ступенью защиты по вакууму являются предохранительные тонкие паронитовые мембраны, устанавливаемые обычно на выходных патрубках. При нормальной работе турбины прочность и плотность мембран достаточны, чтобы предупредить подсосы воздуха в конденсатор, а при повышении давления в выходном патрубке выше атмосферного происходит разрыв мембраны с выпуском пара в машинный зал.

Видео:Где и зачем нужно устанавливать воздушный клапан в системах вентиляцииСкачать

Оценка конструкций паровых турбин — Клапаны

Из большого числа клапанов паротурбинных установок рассмотрим только стопорные и регулирующие. Эти клапаны являются неотъемлемой частью собственно турбины и зачастую встроены в нее. Их назначение — прекращение в случае необходимости подачи пара и дросселирование пара при регулировании его количества. В стопорных клапанах дросселирование осуществляется только при пуске, в регулирующих —при работе путем частичного открытия клапана.
Клапаны работают при больших давлениях и температурах, в условиях возможности некоторой коррозии, а их запорные или дроссельные поверхности —и активной эрозии паром.
Иногда считают, что плотность регулирующих клапанов не обязательна, так как нормально они должны быть открыты. На холостом ходу, когда частично открыт только один клапан, некоторая неплотность остальных клапанов даже полезна: благодаря ей лучше прогреваются каналы и сопла неоткрытых клапанов. Для этой цели иногда делают даже специальные отверстия, гарантирующие некоторый проход пара при закрытом клапане. Однако неплотные регулирующие клапаны способствуют увеличению заброса числа оборотов при сбросе нагрузки.
По-видимому, регулирующие клапаны все же должны быть максимально плотны, а в случае необходимости проход через них пара при пуске должен осуществляться в определенном количестве только через специальные отверстия.
Стопорный быстрозапорный клапан часто рассматривается лишь как захлопка, быстро преграждающая путь основной массе пара, после чего производится плотное закрытие прохода другим — запирающим устройством. При этом быстродействующая захлопка должна быть плотна лишь настолько, чтобы турбина пошла на остановку. В этом случае появляются два отдельных устройства, причем ни то, ни другое не годится в качестве пускового, в результате чего нужен еще пусковой клапан.
В других случаях клапан делается совмещенным: его разгрузочное устройство используется в качестве пускового. Клапан должен быть плотным.

Читайте также: Зазоры клапанов мерседес 814

При этом быстро изнашивается разгрузочный (пусковой) клапан, работающий в условиях дросселирования, и легко теряется плотность главного клапана при его срабатывании в качестве быстродействующего. Однако такой подход следует считать в принципе более правильным, так как количество устройств уменьшается, потеря же плотности при дросселировании будет в любом случае.
Плотность двухседельных клапанов совершенно неудовлетворительна, хотя они хорошо решают задачу разгрузки и уменьшения усилий для открытия клапана. При самой тщательной пригонке достаточно небольшой разности температур клапана и его седла, чтобы появилась неплотность. Поэтому при высоком давлении пара такие клапаны почти не применяются; больше оправдано использование их в качестве регулирующих отбор пара, так как при этом требования к плотности меньше, а для пропуска больших объемов пара двухседельные клапаны имеют преимущества. Иногда для повышения их плотности одно из седел делается упругим.
Примером неудачной конструкции может служить двухседельный стопорный клапан ЛМЗ (около 1946 г.), рассчитанный на расход пара примерно 160 т/час, при 90 ата, 500°С (см. фиг. 5). Этот клапан совершенно негоден для пуска и неплотен даже как захлопка. Клапан имеет довольно большое сопротивление проходу пара: потери в щелях, слишком короткий диффузор, неудачная камера за диффузором. Неоправдан дренажный канал, байпасирующий клапан. Шток очень тонкий, что даёт малую утечку пара. Очень хороша гибкая опора этого клапана.
Плотность односедельных клапанов достигается применением плоских притертых или сферических уплотняющих поверхностей клапана и седла. В первом случае необходимы большие удельные давления на поверхности уплотнения. Во втором случае происходит упругое вдавливание и сила прижатия нужна меньшая. При превышении этой силы уплотняющая поверхность портится.
Необходимую для получения плотности силу прижатия клапана с плоской уплотняющей поверхностью не всегда можно получить, даже если давление пара помогает этому. Проще всего это достигается при ручном закрытии клапана с помощью винтовой передачи, что широко применялось при умеренном давлении пара. В этих условиях преобладающим типом и был плоский притертый клапан, который вместе с тем лучше воспринимает удар при срабатывании. При высоком давлении плоские уплотняющие поверхности клапанов дают меньшую плотность при сборке и легче теряют ее при эксплуатации: как вследствие недостаточной силы прижатия, так и от других причин — коробления, попадания под седло посторонних предметов, эрозии и коррозии. Кроме того, они дают большее паровое сопротивление. Поэтому в настоящее время стопорные клапаны с плоской уплотняющей поверхностью применяются редко. Регулирующие же клапаны не располагают большой силой для прижатия и в любом случае лучше работают при уплотнении по линии.

Для плоских уплотняющих поверхностей применяются вставные кольца, которые могут быть сделаны из наиболее подходящего материала. Лучший способ их закрепления (а при высоких параметрах пара, в сущности, единственный) — приварка. Соединения зачеканкой могут расстраиваться вследствие возникновения при нагреве или охлаждении разности температур между корпусом и кольцом. Клапаны и их седла с уплотнением по линии делаются целиком из пригодных для этой цели материалов, иногда с наплавкой твердыми сплавами в зоне контакта.
Для уменьшения эрозионного износа при дросселировании применяют более стойкие материалы или переносят дросселирование в зону специального конуса. В первом случае износ уменьшается, во втором —переходит на другие поверхности, на которых износ допустим. В начальной момент открытия дросселирование все равно происходит в запорных поверхностях.
Эрозия при дросселировании возрастает с повышением параметров пара и особенно опасна при сверхкритических давлениях.
Сложным является вопрос уплотнения штоков при выходе из корпуса клапана. Уплотнение применяется по принципу лабиринтового, т. е. предполагает утечки. Эти утечки в сумме по всем клапанам турбины могут составлять существенную величину. Для снижения их можно уменьшать зазор и диаметр штока, увеличивать длину втулки, применять запирающие устройства при полном открытии клапана. Мягкая набивка может применяться при параметрах пара не выше 30 ата, 400°C и только для стопорных клапанов.
Уменьшение зазора представляет собой опасный путь. Даже при точном изготовлении штока и втулки они будут иметь некоторую кривизну. Эта кривизна может увеличиваться при возникновении разности температур по сторонам втулки или в результате ее изгиба деформирующимся при нагреве корпусом клапана. Разность температур по сторонам штока в 10°C при его диаметре 36 мм и длине втулки 600 мм дает стрелу прогиба около 0,15 мм. Допускаемый зазор на диаметр составляет в среднем около 1 % от диаметра и легко может быть выбран, после чего шток перемещается в упругоизогнутом состоянии с трением о втулку. К тому же твердость поверхностей втулки и штока при высокой температуре снижается. Все сказанное легко приводит к заеданию штока, нарушению работы регулирования, а в тяжелых случаях — к аварии турбины вследствие ее разноса.
Поэтому часто стремятся принимать возможно больший зазор. Независимо от этого следует особое внимание обращать на симметричность формы крышки клапана и добиваться равномерного ее прогрева, чтобы избежать изгиба втулки. Иногда с целью уменьшения зазора применяется специальная набивка из графитоугольных колец. В частности, такое уплотнение применено у регулирующих клапанов турбины АЕГ (фиг. 101).

Читайте также: Реле бензонасоса ваз 2110 16 клапанов не срабатывает

Длина втулки после известного предела мало влияет на утечку пара; вместе с тем увеличение ее в квадрате увеличивает чувствительность к изгибу, опасность заедания. Растет и сложность изготовления.
Трудности, связанные с длинными втулками, отчасти устраняются, если делать их наборными (фиг. 95). Втулки в этом случае короткие и имеют возможность самоустанавливаться относительно штока. Опыт использования таких втулок еще недостаточен.

Фиг. 93. Групповой привод регулирующих клапанов.

Диаметр штока не может быть существенно уменьшен, даже если шток работает только на растяжение. Он должен быть достаточно прочен, в частности, выдерживать изгиб действующими на клапан усилиями от потока пара. При малом диаметре затрудняется точное изготовление как самого штока так и втулки и шток может быть легко изогнут.
Наиболее эффективным способом уменьшения утечек через штоки следует считать применение запирающих устройств при полном открытии клапана. Для стопорных клапанов такое устройство не представляет трудностей: при полном открытии клапана специальный выступ на штоке закрывает зазор между штоком и втулкой. Так же, хотя при рычажном приводе от кулачкового вала и более сложно, может быть сделано запирание штоков полностью открытых регулирующих клапанов. Штоки частично открытых регулирующих клапанов при этом остаются не уплотненными.
С целью снижения утечек через штоки регулирующих клапанов были созданы конструкции группового привода, например, показанная на фиг. 93. Клапаны относятся к турбине ВР-6-2 ТМЗ (фиг. 27) и работают при давлении 90 ата и температуре 500°C. Небольшой для такого давления расход пара турбиной при шести регулирующих клапанах остро ставит вопрос о снижении утечек через штоки. В данной конструкции при шести клапанах утечка происходит только через два штока. Кроме того, здесь значительно упрощается парораспределение. Следует отметить очень неблагоприятную форму корпуса, вследствие чего для обеспечения прочности необходимы чрезвычайно толстые стенки и тяжелая крышка.
Для правильной, работы клапанов очень важно отсутствие заеданий штоков во втулках. Это заедание может быть вызвано, не только изгибом штока, но и его перекосом. Поскольку определяемая целями уплотнения: длина втулки всегда велика по сравнению с диаметром штока, направление его движения вполне обеспечено. Однако перекосы вызываются силами, направленными не по оси штока. Такие силы появляются в результате воздействия на клапан струи пара, а также от нецентрального или наклонного приложения силы, перемещающей шток. Во всех этих случаях возникает момент, прижимающий шток к кромке втулки.
При наклонном приложении силы Р0 (фиг. 94) появляется сила трения Qf (где f — коэффициент трения), препятствующая свободному перемещению штока. При обозначениях по фиг. 94 можно написать:
Размер b определяется ходом клапана и конструкцией узла и не может быть значительно уменьшен. При увеличении размера а растут трудности изготовления и опасности заедания от изгиба штока. Практическиследовательно, отношение может увеличивать силу Q в среднем на 15—20%.
* Аналогичная конструкция применяется давно как отечественными (НЗЛ), так и зарубежными заводами.

Фиг. 94. Перекос штока во втулке: а- сила приложена под углом, b —сила приложена эксцентрично.

Основное влияние на величину силы Q имеет угол а. Необходимо также всемерно уменьшать силу Р0.
Может быть также эксцентричное приложение силы, что вызовет момент Р0 с (фиг. 94). Если предположить, что этот момент может быть допущен такой же, как и от приложения силы под углом, и принять допустимый угол а=5° и 6=120 мм, то P0c=P0bsin а, откуда с=10,5 мм. Практически может выдерживаться меньшая эксцентричность.
Из сказанного можно сделать выводы: