ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ПАРОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ, РЕГУЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИКА
Глава десятая
КЛАПАНЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАТВОРА
§ 39. Назначение и конструкция клапанов
Клапаны автоматического затвора предназначаются для мгновенного отключения турбины от паропровода свежего пара при авариях, так как в этих случаях обычные запорные клапаны или задвижки с ручным или электрическим приводом непригодны вследствие длительности их закрытия.
Автоматическое или произведенное машинистом быстрое закрытие клапана может оказаться необходимым при неисправности турбогенератора, неисправности или аварии самой турбины, аварии в котельной и т. п.
Клапаны автоматического затвора должны обеспечить остановку турбины. Однако вследствие трудно устранимой в турбине высокого давления некоторой неплотности этих клапанов обычно допускается, чтобы клапаны при посадке обеспечивали резкое снижение оборотов. Если состояние клапана не обеспечивает снижения оборотов до 1500 в минуту, то эксплуатация турбины недопустима.
Одновременно с закрытием клапана автоматического затвора должны быть сразу перекрыты паропроводы отбора пара из турбины к внешним промышленным или теплофикационным потребителям и внутренним аппаратам турбоустановки: подогревателям системы регенерации, испарителям, деаэраторам и т. п. Быстрое перекрытие этих паропроводов необходимо из-за заключающегося в них значительного объема пара, а также возможности парообразования конденсата в аппаратах регенерации, что может привести к разгону турбины в результате обратного потока пара из этих паропроводов и аппаратов в турбину.
Разрез двухседельного клапана автоматического затвора турбин высокого давления мощностью 25 000 и 50 000 кВт представлен на фиг. 49. Свежий пар подводится в паровую коробку 9 клапана через боковой патрубок и поступает к клапану снаружи через паровое сито 8. Клапан выполнен двухседельным, разбуженным и состоит из цилиндрического седла 13 с двумя рядами окон, между которыми расположено откованное заодно с седлом глухое днище.
Снаружи по седлу в вертикальном направлении может перемещаться конус 14 клапана с отверстиями в крышке 15. Рабочий ход клапана составляет 65 мм для турбин высокого давления всех типов и 90 мм для турбины АН-25-2. При полном подъеме конус клапана открывает приблизительно на 1/3 нижний ряд окон, через которые свежий пар направляется в нижнюю полость седла. Кроме того, часть свежего пара поступает через отверстия в крышке конуса и открывшийся верхний ряд окон во внутреннюю уширенную часть конуса клапана. Из конуса пар направляется в нижнюю часть паровой коробки. Затем пар выходит из четырех патрубков паровой коробки по четырем трубам и идет к регулирующим клапанам турбины.
Конус клапана соединен со шпинделем 7 при помощи двух прижимных колец 16, сидящих в сферических гнездах крышки 15 конуса. Прижатое гайкой к уступу шпинделя нажимное кольцо 18 пригоняется к верхнему прижимному кольцу с зазором 0,04—0,06 мм, что обеспечивает возможность поперечного смешения конуса клапана в пределах радиального зазора между крышкой конуса и штоком. Свобода смещения конуса необходима для компенсации неточности сборки, возможности
самоустановки конуса и предупреждения его заедания. Две шпонки 17 препятствуют вращению конуса от воздействия паровой струи.
Для увеличения плотности клапана места посадки конуса заглублены против кромок окон на 22 мм, а радиальный зазор (0,45 0,50 мм на диаметр) между конусом и седлом в этих местах доведен до 0,00—0,05 мм (в диаметре). Для той же цели клапан пригоняете к седлу так, чтобы в холодном состоянии при плотном прилегании к седлу у верхней отсекающей кромки зазор между конусом и седлом у нижней отсекающей кромки не превышал 0,04 мм. Можно притереть клапан и так, чтобы обе отсекающие кромки прилегали к седлу одновременно.
Шпиндель 7 клапана и букса 6 крышки паровой коробки изготовляются из стали марки ЭИ-10, причем соприкасающиеся поверхности шпинделя и втулки азотируются для предотвращения их истирания.
Паровые коробки свежего пара устанавливаются в специальных рамах — «люльках» 12, которые жестко крепятся к фундаменту, но сами допускают тепловое расширение паровых коробок. Благодаря такому креплению усилия от главных паропроводов не передаются на цилиндр турбины и воспринимаются опорной рамой. Четыре перепускных трубы, соединяющие коробку клапана автоматического затвора с четырьмя патрубками клапанных коробок цилиндра компенсируют как тепловое расширение перепускных труб, так и тепловой сдвиг цилиндра турбины. Для ограничения добавочных напряжений, которые могут возникнуть в результате тепловых деформаций, особенно в трубах и сварных швах, производится специальная установка паровой коробки клапана автоматического затвора при монтаже турбины.
Эта установка заключается в том, что после присоединения перепускных труб к паровой коробке и патрубкам турбины, паровую коробку вместе с рамой сдвигают домкратами в направлении, параллельном оси турбины, до заранее установленного места, которое по pacчету соответствует ненапряженному состоянию горячих труб при тепловом сдвиге цилиндра. В этом положении раму закрепляют на фундаменте и устанавливают в ней контрольные штифты. В результате такой установки в перепускных трубах в в цилиндре в холодном их состоянии возникают добавочные усилия, которые, однако, почти полностью исчезают после пуска и разогрева турбины. Паропроводы свежего пара присоединяются к паровой коробке лишь после окончательного закрепления ее рамы на фундаменте.
Клапан автоматического затвора турбин ВК-100-2 первоначально выполнялся аналогичным по конструкции клапанам турбин мощностью 25 000 и 50 000 кВт. В связи с большим расходом пара в турбинах ВК-100-2 применялись два параллельно стоящих клапана автоматического затвора, коробки которых имели два впускных и два паровыпускных патрубка. В настоящее время для турбин ВК-100-2 применяется один клапан автоматического затвора, который по конструкции аналогичен клапану турбин ВР-25-31-3 и ВР-25-18-4, разрез которого показан на фиг. 50.
В отличие от клапанов первоначальной конструкции этот клапан является односедельным, что обеспечивает повышенную его плотность. Внутри основного клапана 14 расположен разгрузочный клапан 15. Предполагается, что клапан автоматического затвора открывают только при закрытых регулирующих клапанах. Подъем разгрузочного клапана 15 не требует больших усилий и осуществляется подачей масла в сервомотор клапана путем вращения по часовой стрелке маховичка колонки 1 масляного управления клапаном.
Пар поступает в паропроводы между клапаном автоматического затвора и регулирующими клапанами, и давление в этом паропроводе, т. е. под основным клапаном, возрастает. После этого, продолжая вращение маховичка управления клапаном, поднимают основной клапан 14, в который при подъеме штока 7 упирается гайка 16, с помощью которой на штоке закреплен разгрузочный клапан 15. Клапаны 14 и 15 прижимаются к своим седлам не только силой пружины сервомотора колонки управления, но также и давлением пара, который через отверстия (косые сверления) в крышке 5 поступает в полость над клапаном.
Следует отметить, что разгрузочный клапан односедельного клапана автоматического затвора (фиг. 50) недостаточен для пропуска пара, необходимого для холостого хода турбины.
При открытых регулирующих клапанах клапан автоматического затвора не может быть открыт давлением масла на поршень сервомотора. Если регулирующие клапаны по каким-либо причинам не закрываются полностью, то клапан автоматического затвора не может быть открыт давлением масла на сервомотор после открытия главной запорной задвижки, расположенной на паропроводе перед ним. Такое положение имеет свое оправдание, так как работа турбины при отсутствии необходимой плотности регулирующих клапанов является недопустимой во избежание разгона турбины при неполностью закрытом клапане автоматического затвора.
Фиг. 50. Клапан автоматического затвора турбин типов ВК-100-2. BP-25-31-3 и ВР-25-18 4
Обозначения поз. 1—13 см. фиг. 49; 14 — основной клапан; 15 — разгрузочный клапан; 16 — гайка разгрузочного клапана; 17 — шпонки основного клапана
Для увеличения плотности клапана места посадки конуса заглублены против кромок окон на 22 мм, а радиальный зазор (0,50 мм на диаметр) между конусом и седлом в этих местах доведен до 0,05 мм (в диаметре).
Клапан 14 в открытом положении удерживается от проворачивания паром двумя шпонками 17. Седло клапана 13 представляет собой укороченный диффузор, благодаря чему уменьшаются потери давления при обтекании клапана паром. Для удаления воды, могущей скопиться во время стоянки турбины в пространстве над клапаном, в перегородке, разделяющей верхнюю и нижнюю камеры клапанной коробки, предусмотрено небольшое дренажное отверстие 11.
В турбине нормального давления АП-25-2 клапан автоматического затвора выполнен односедельным с внутренним разгрузочным клапаном (фиг. 51). Чашка 2 основного клапана имеет окна, через которые пар поступает под разгрузочный клапан 3. Шпонки «5, заходящие в продольные канавки буксы 6, предотвращают вращение клапана паровым потоком. Под клапаном расположено короткое диффузорное седло.
Во время ревизии турбины, сняв крышку клапана 5, надлежит проверить целость защитного парового сита 3, назначением которого является не допустить попадание в турбину или под клапан твердых частиц из паропроводов, где они могут быть оставлены при монтажных работах (сварочный грат, куски электродов и т. п.).
Кроме того, следует очистить сито, если отверстия в нем окажутся забиты твердыми частицами, с тем чтобы сопротивление сита (потеря давления) при прохождении через него пара было невелико.
Следует также осмотреть состояние клапана и его седла, на которых не должно быть забоин и других повреждений. Необходимо также проверить состояние шпинделя и буксы.
Для предотвращения опасных заеданий клапана надлежит проверять состояние шпонок и особенно шпоночных пазов в клапане. Образование «ступенек» на боковых стенках шпоночных пазов грозит «застреванием» клапана в открытом положении. Поэтому если ступеньки будут обнаружены, они должны быть полностью удалены путем опиловки паза по всей длине. Если в результате этого чрезмерно увеличивается зазор между шпонкой и пазом, должны быть изготовлены новые более широкие шпонки.
Во время эксплуатации турбины клапан автоматического затвора должен подвергаться периодическому «расхаживанию» путем его перемещения вниз и вверх на некоторую величину.
Об обязательной проверке плотности клапана автоматического затвора после монтажа или ревизии см. § 151.
