RU2135781C1

RU2135781C1 - Servomotor of control-valve unit for steam turbine cylinder

Info

Publication number: RU2135781C1
Application number: RU96117581/06A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Ильке; М.С. Фрагин; Н.А. Палкина
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: steam turbines. SUBSTANCE: servomotor functions to control two valves, first one directly and second valve, through leverage. Servomotor has one piston coupled with rod that directly controls first valve and other piston concentrically arranged inside first one. Internal piston is connected through rod to leverage. Internal-piston rod is passed through external- piston rod. Rods are provided with opposing contact surfaces. Areas of mentioned pistons are chosen so that force developed by external piston is sufficient to open first valve but insufficient to open second valve; force developed by second piston is chosen to be lower than that required to open second valve but sufficient for its opening jointly with second piston. EFFECT: provision for attaining reasonable proportioning of servomotor forces. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам системы соплового парораспределения паровых турбин, а его объектом является сервомотор блока регулирующих клапанов, предназначенный для управления паровпуском цилиндра паровой турбины, преимущественно с высокими параметрами пара. The invention relates to devices of a nozzle steam distribution system for steam turbines, and its object is a servo motor of a control valve block, designed to control the steam inlet of the cylinder of a steam turbine, mainly with high steam parameters.

В системах соплового парораспределения используют несколько регулирующих клапанов, которые обычно выполняют с индивидуальными приводными сервомоторами или с одним сервомотором и механической передаточной системой, содержащей кулачковый вал. Первое из указанных решений приводит к существенному увеличению металлоемкости и пространства, занимаемого блоком клапанов, а второе - к снижению надежности работы клапанов. In steam nozzle distribution systems, several control valves are used, which are usually performed with individual drive servomotors or with one servomotor and a mechanical transmission system containing a cam shaft. The first of these solutions leads to a significant increase in metal consumption and the space occupied by the valve block, and the second leads to a decrease in the reliability of the valves.

Известно решение, по которому в системе соплового парораспределения для поочередного открытия нескольких размещенных в индивидуальных корпусах клапанов предлагается использовать один сервомотор с механической передаточной системой в виде рычажного механизма. Сервомотор этого устройства, являющийся ближайшим аналогом настоящего изобретения, содержит поршень и два управляющих штока, выполненных с противостоящими контактными поверхностями для взаимодействия друг с другом в соответствии с заданной последовательностью срабатывания клапанов. A solution is known according to which it is proposed to use one servomotor with a mechanical transmission system in the form of a lever mechanism in the nozzle steam distribution system for opening several valves located in individual valve housings in turn. The servomotor of this device, which is the closest analogue of the present invention, contains a piston and two control rods made with opposing contact surfaces for interaction with each other in accordance with a predetermined sequence of valves.

В таком известном сервомоторе один поршень передает усилие на оба штока. Однако требуемое для открытия клапанов усилие является переменным, возрастающим дискретно в момент подключения в работу очередного клапана. Поэтому площадь поршня в таком сервомоторе выбирают исходя из максимальной величины усилия, необходимого для открытия обоих клапанов на всем ходе поршня. Это приводит к непроизводительному увеличению расхода масла. In such a known servo motor, one piston transmits force to both rods. However, the force required to open the valves is variable, increasing discretely at the moment the next valve is connected to operation. Therefore, the piston area in such a servomotor is selected based on the maximum force required to open both valves throughout the entire piston stroke. This results in an unproductive increase in oil consumption.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого сервомотора, в котором достигалось бы получение переменного рабочего усилия, возрастающего только в момент открытия второго в последовательности открытия клапана, управляемого сервомотором. The basis of the present invention is the task of creating such a servomotor, which would achieve a variable working force that increases only at the moment of opening the second valve in the opening sequence controlled by the servomotor.

Эта задача решена в сервомоторе блока регулирующих клапанов паровой турбины, предназначенном для непосредственно управления одним клапаном, а через рычажный механизм - другим клапаном, и содержащем поршень и два управляющих штока, выполненных с противостоящими контактными поверхностями для их взаимодействия, в котором в соответствии с сущностью настоящего изобретения установлен еще один поршень, расположенный внутри первого поршня концентрично с ним, и с этим вторым внутренним поршнем соединен шток для привода рычажного механизма, который проходит внутри выполненного полым другого штока, соединенного с внешним поршнем. Площади указанных поршней заданы такими, чтобы усилие, развиваемое внешним поршнем, было достаточным для открытия первого клапана, но меньше, чем это необходимо для сопутствующего открытия второго клапана, а усилие, развиваемое внутренним поршнем, было меньше, чем это необходимо для открытия второго клапана, но достаточным для его открытия совместно с внешним поршнем. This problem is solved in the servomotor of the control valve block of a steam turbine, designed to directly control one valve, and through a lever mechanism - another valve, and containing a piston and two control rods made with opposing contact surfaces for their interaction, in which, in accordance with the essence of this of the invention, another piston is installed located inside the first piston concentrically with it, and with this second internal piston is connected a rod for actuating a linkage mechanism, which passes inside another hollow rod connected to an external piston. The areas of these pistons are set so that the force developed by the external piston is sufficient to open the first valve, but less than is necessary to simultaneously open the second valve, and the force developed by the internal piston is less than what is necessary to open the second valve, but sufficient to open it together with an external piston.

Благодаря такому решению при открытии первого клапана перемещается только один внешний поршень, а развиваемое им усилие с соответствующим запасом превышает усилие, необходимое для открытия этого клапана, а в момент начала открытия второго клапана, когда суммарное паровое усилие на клапаны возрастает, включается в работу внутренний поршень и суммарное усилие сервомотора возрастает, т.к. оно обеспечивается суммарной величиной площадей обоих поршней. Это за счет уменьшения площади внешнего поршня позволяет уменьшить расход масла маслонапорной установки, а следовательно, использовать в ней менее мощные насосы и трубопроводную аппаратуру, рассчитанную на меньший расход. Кроме того, повышается быстродействие при закрытии клапанов. Thanks to this solution, when opening the first valve, only one external piston moves, and the force it develops with the appropriate margin exceeds the force required to open this valve, and when the second valve starts to open, when the total steam force on the valves increases, the internal piston is turned on and the total force of the servomotor increases, because it is provided by the total area of both pistons. This, due to the reduction in the area of the external piston, makes it possible to reduce the oil consumption of the oil-pressure unit, and therefore, use less powerful pumps and pipeline equipment designed for a lower flow rate. In addition, improved performance when closing valves.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его реализации, изображенного на прилагаемом чертеже, где показана пара регулирующих клапанов блока паровпуска паровой турбины с продольным разрезом управляющих устройств. The essence of the present invention is illustrated by the following detailed description of one of the examples of its implementation, shown in the attached drawing, which shows a pair of control valves of the steam inlet unit of a steam turbine with a longitudinal section of control devices.

В общем случае блок регулирующих клапанов содержит от четырех до шести клапанов. Изображенная на чертеже часть блока содержит размещенные в индивидуальных корпусах клапаны 1 и 2, управляемые от одного сервомотора 3 в последовательности срабатывания: клапан 1 - клапан другого блока (на чертежах не показан) этого же паровпуска - клапан 2. Сервомотор 3 установлен на корпусе клапана 1. При этом шток 4 этого клапана с помощью шарнирного соединения 5 через траверсы 6 и 7 связан с поршнем 8 сервомотора. Шток 9 клапана 2, управляемого этим же сервомотором 3, с помощью шарнирного сочленения 10 через рычаг 11 и стяжку 12 связан с одним из концов рычага 13. Противоположный конец этого рычага с помощью тяги 14, закрепленной на корпусе сервомотора, образует опорную ось поворота рычага 13. Своей средней осью рычаг 13 связан с поршнем 15. In the general case, the control valve block contains from four to six valves. The part of the block shown in the drawing contains valves 1 and 2 located in individual housings, controlled from one servomotor 3 in the sequence of operation: valve 1 — valve of another block (not shown in the drawings) of the same steam inlet — valve 2. Servo motor 3 is installed on valve body 1 . In this case, the rod 4 of this valve by means of a swivel joint 5 through the yokes 6 and 7 is connected to the piston 8 of the servomotor. The valve stem 9 of the valve 2, controlled by the same servomotor 3, is connected through a lever 11 and a coupler 12 to one of the ends of the lever 13. The opposite end of this lever, using the rod 14, mounted on the housing of the servomotor, forms the support axis of rotation of the lever 13 . With its middle axis, the lever 13 is connected to the piston 15.

Как это видно их чертежа, поршень 8 является внешним по отношению к поршню 15, являющимся внутренним. При этом последний установлен в поршне 8 со стороны давления в корпусе сервомотора 3, концентрично поршню 8 и в уплотнительном взаимодействии с ним своими цилиндрическими поверхностями. Площадь поршней 8 и 15 заданы следующим образом. Площадь внешнего поршня 8 должна быть такой, чтобы при расчетном давлении масла маслонапорной установки (на чертеже не показана) усилие, развиваемое этим поршнем, с соответствующим запасом были бы достаточным для открытия клапана 1, но меньше, чем это необходимо для последующего открытия клапана 2. Площадь внутреннего поршня 15 должна быть такой, чтобы усилие, развиваемое этим поршнем, было бы меньше, чем это необходимо для открытия клапана 2, но достаточным с соответствующим запасом для обеспечения открытия клапана 2 совместно с усилием, развиваемым поршнем 8. As can be seen from their drawing, the piston 8 is external to the piston 15, which is internal. Moreover, the latter is installed in the piston 8 from the pressure side in the housing of the servomotor 3, concentrically to the piston 8 and in sealing interaction with it with its cylindrical surfaces. The area of the pistons 8 and 15 are set as follows. The area of the external piston 8 should be such that, at the calculated oil pressure of the oil-pressure unit (not shown in the drawing), the force developed by this piston, with an appropriate margin, would be sufficient to open valve 1, but less than is necessary for the subsequent opening of valve 2. The area of the internal piston 15 should be such that the force developed by this piston is less than that necessary to open valve 2, but sufficient with an appropriate margin to ensure that valve 2 is opened together with the force called piston 8.

Как это видно из чертежа, с поршнями 8 и 15 связаны концентрично расположенные штоки 16 и 17 соответственно, из которых шток 16 выполнен полым, охватывающим шток 17. Шток 16 обеспечивает вышеупомянутую связь поршня 8 со штоком 4 клапана 1, а шток 17 - поршня 15 с рычагом 13. Штоки 16 и 17 выполнены с кольцевыми буртами 18 и 19 соответственно, которые своими контактными плоскими поверхностями, расположенными на расстоянии "е", обеспечивают взаимодействие друг с другом штоков 16 и 17. Расстояние "e" установлено таким, чтобы обеспечить суммарный ход поршня 8 на величину, необходимую для эффективного открытия клапана 1 и на величину хода задержки в последующем открытии клапана 2 из-за открытия клапана другого блока клапанов этого же паровпуска. As can be seen from the drawing, concentrically arranged rods 16 and 17 are connected to the pistons 8 and 15, of which the rod 16 is hollow, covering the rod 17. The rod 16 provides the aforementioned connection of the piston 8 with the rod 4 of the valve 1, and the rod 17 - of the piston 15 with a lever 13. The rods 16 and 17 are made with annular collars 18 and 19, respectively, which, with their contact flat surfaces located at a distance of "e", ensure interaction of the rods 16 and 17 with each other. The distance "e" is set so as to provide a total piston stroke 8 Well necessary for effective opening of valve 1 and the stroke of the delay in a subsequent opening of the valve 2 due to the opening of the other valve of the valve block of the same steam input.

Работа описанной пары клапанов происходит следующим образом. The operation of the described pair of valves is as follows.

При включении в работу сервомотора 3 осуществляется открытие клапана 1 за счет усилия, создаваемого давлением масла, действующим на площадь внешнего поршня 8 с необходимым для открытия клапана 1 усилием. При этом давлением масла, действующим на площадь внутреннего поршня, также создается усилие, передаваемое через рычажную передачу на шток 9 клапана 2. Однако это усилие недостаточно для открытия этого клапана, но вместе с тем оно обеспечивает за счет выборки люфтов в рычажной передаче замыкание силовой связи между штоком 9 клапана 2 и штоком 18 сервомотора 3. When the servomotor 3 is turned on, the valve 1 is opened due to the force created by the oil pressure acting on the area of the external piston 8 with the force necessary to open the valve 1. In this case, the pressure of the oil acting on the area of the internal piston also creates a force transmitted through the lever gear to the valve stem 9 of 2. However, this force is not enough to open this valve, but at the same time it ensures the closure of the power connection due to the selection of backlash in the lever gear between the stem 9 of the valve 2 and the stem 18 of the servomotor 3.

После хода поршня 8 на величину, необходимую для эффективного открытия клапана 1, его движение продолжается в течение времени, необходимого для эффективного открытия промежуточного клапана другого блока. После этого расстояние "e" будет выбрано и верхний конец бурта 18 на штоке 16 упрется в бурт 19 штока 17. В этот момент на среднюю ось рычага 13 начинает воздействовать суммарное усилие от внутреннего 15 и внешнего 8 поршней, которое становится достаточным для начала открытия клапана 2. After the stroke of the piston 8 by the amount necessary for the effective opening of the valve 1, its movement continues for the time necessary for the effective opening of the intermediate valve of the other block. After that, the distance “e” will be selected and the upper end of the shoulder 18 on the stem 16 will abut against the shoulder 19 of the rod 17. At this moment, the total force from the internal 15 and external 8 pistons begins to act on the middle axis of the lever 13, which becomes sufficient to start the valve opening 2.

Таким образом, благодаря применению раздельных поршней достигается рациональное дозирование усилий сервомотора по мере открытия регулирующих клапанов блока парораспределения, при этом снижается расход масла, повышается быстродействие на закрытие клапанов и пр. Thus, due to the use of separate pistons, a rational dosing of the servomotor efforts is achieved as the control valves of the steam distribution unit are opened, while the oil consumption is reduced, the speed of closing the valves is increased, etc.

Claims

The servomotor of the control valve block of the steam turbine cylinder, designed to directly control one valve, and through the lever mechanism, another valve, and containing a piston and two control rods made with opposing contact surfaces for their interaction in accordance with a given valve sequence, characterized in that that it is equipped with another piston located inside the first piston and concentrically with it, and with this second internal piston is connected a rod for the drive lever mechanism, which passes inside the hollow of another rod connected to the first external piston, while the areas of these pistons are set so that the force developed by the external piston is sufficient to open the first valve, but less than is necessary for the concomitant opening of the second valve , and the force developed by the internal piston was less than necessary to open the second valve, but sufficient to open it together with the force of the external piston.