Hauptdampfeinlass-Absperrventil

Einführung

Die Hauptfunktion eines Hauptdampfeinlass-Absperrventils (Notabsperrventil (ESV)) besteht darin, die Dampfzufuhr zu einer Hochdruckdampfturbine (HP) zu ermöglichen oder zu unterbrechen. Es dient auch als Sicherheitsventil, um im Notfall die Hauptdampfzufuhr zur Turbine schnell zu unterbrechen. Der im letzten Überhitzer eines Wasserrohrkessels erzeugte Dampf wird normalerweise über vier Hochdruckleitungen zur Turbine geleitet; dieser Dampf wird oft als ‘Hauptdampf’ bezeichnet. Am Hochdruckturbinen-Einlass ist jede Leitung mit einem ESV und einem in Reihe geschalteten Regelventil ausgestattet, die alle in einem Ventilkasten untergebracht sind (wie im untenstehenden Diagramm dargestellt).

Schnittansicht einer Turbinen-Notabsperrventil- und Regelventilkombination

Betrieb des Notabsperrventils

Das ESV ist ein Ein-Aus-Ventil, was bedeutet, dass es zu jedem Zeitpunkt entweder vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet sein muss. Jedes ESV ist mit einem hydraulischen Servomotor ausgestattet, der das Öffnen des Ventils gegen die Kraft einer Feder ermöglicht. Die gleiche Federkraft schließt das Ventil im Notfall, wenn kein hydraulischer Druck mehr auf die Feder wirkt. Das Schließen des Ventils erfolgt sehr schnell, daher wird ein Schwingungsdämpfer bereitgestellt, um die Geschwindigkeit des Ventils gegen Ende seiner Schließbewegung zu reduzieren, damit es sanft sitzt; die Reduzierung der Geschwindigkeit verringert auch die Wahrscheinlichkeit von Schäden an der Ventilscheibe und dem Sitzbereich.

ESV offen (links) und ESV geschlossen (rechts)

In seiner Grundkonfiguration besteht der Servomotor aus einem Kraftkolben, der in einem Positionierzylinder eingeschlossen ist. Der Kraftkolben ist mit der ESV-Spindel verbunden, und wenn Öl in den Zylinder gepumpt wird, bewegt sich der Kolben linear und öffnet das Ventil, indem er gegen die Feder drückt und sie komprimiert. Diese Bewegung ermöglicht es, dass Dampf in den Dampfkasten eingelassen wird und in Richtung des Turbinen-Dampfeinlasses fließt, wo er über das zugehörige Regelventil eingelassen wird.

ESV-Aktuator-Querschnitt

Genießen Sie diesen Artikel? Dann schauen Sie sich unbedingt unseren Einführung in Ventile Videokurs an! Der Kurs enthält ein Quiz, ein Handbuch, und Sie erhalten ein Zertifikat, wenn Sie den Kurs abschließen. Viel Spaß!

Konstruktion

Das ESV besteht aus:

• Zwischenstück
• Ventilanordnung
• Diffusor
• Aktuator (Servomotor)

Die Funktion des Zwischenstücks besteht darin, die Ventilanordnung innerhalb ihres Gehäuses zu positionieren und den Aktuator zu stützen, der das Ventil betätigt.

Das ESV ist oft ein ausgeglichenes Einsitzventil, das ein Pilotventil und einen Dampfsieb enthält. 

Pilotventil

Das Pilotventil ist auf der Ventilspindel bearbeitet und verantwortlich für die Einleitung des Betriebs des ESV. 

Dampfsieb

Die Hauptfunktion des Dampfsiebs besteht darin, sowohl die internen Teile des Ventils als auch die nachgeschalteten Turbinenschaufeln vor Schäden durch feste und flüssige Partikel zu schützen sowie Turbulenzen zu verhindern, die durch die Bewegung des Dampfes verursacht werden.

Abdichtung und Gehäuse

Der Ventilverschluss positioniert die Ventilanordnung innerhalb des Ventilgehäuses. Dampfleckagen werden durch eine Kombination aus Klemmen und Abdichtungsanordnungen verhindert. Der Raum zwischen der Spindel und dem Gehäuse wird mit einer mehrteiligen Abdichtungsanordnung abgedichtet. Eine Inspektionsöffnung wird bereitgestellt, um eine endoskopische Inspektion der Ventilinnenteile zu ermöglichen.

Ventilöffnungssequenz

Der Ventilkopf öffnet sich nur, wenn die Drücke stromabwärts und stromaufwärts gleich sind. Die Ventilöffnungssequenz beginnt, wenn der Aktuator das Pilotventil öffnet, sodass Dampf durch die Bohrungen im Ventilkopf strömen kann, bis die Drücke auf beiden Seiten des Ventilkopfes ausgeglichen sind. Sobald das Gleichgewicht erreicht ist, hebt der Aktuator den Ventilkopf gegen die Feder.

Hauptdampfeinlass-Absperrventil-Designs

Es gibt zwei Haupttypen von hydraulischen Flüssigkeitskontrollsystemen, die für Dampfturbinen verwendet werden: das mechanische hydraulische Kontrollsystem (MHC) und das elektrohydraulische Kontrollsystem (EHC). In beiden Systemen nutzen Aktuatoren Hydraulikflüssigkeit, um die Ventile zu bewegen, aber sie unterscheiden sich hinsichtlich des Flüssigkeitsdrucks und der Flüssigkeitsquelle. Beide Systeme verwenden auch ein Notablasssystem für die schnelle Evakuierung der Hydraulikflüssigkeit in Notsituationen, damit die Feder das Ventil schnell schließen kann.

ESV-Betrieb

Um das ESV zu betreiben, verwenden MHC-Systeme typischerweise dasselbe Hauptturbinen-Ölschmiersystem. Der Öldruck zum Öffnen der Ventile wird aus dem Hauptturbinenölsystem gewonnen und durch ein Relaisablassventil gesteuert. Alle Steuergeräte in MHC-Systemen sind mechanisch. Im ESV wird Hydrauliköl von einem Öldruck-Relaisablassventil vom Boden des Kolbens nach oben umgeleitet; dies gleicht den Druck auf beiden Seiten des Kolbens aus und ermöglicht es der Feder, das Ventil bei Bedarf schnell zu schließen. MHC-Systeme sind im Allgemeinen sehr zuverlässig und können mehrere Jahre ohne interne Inspektionen betrieben werden.

Im Gegensatz dazu haben EHC-Systeme eine separate Hydraulikölversorgung, und elektronische Geräte werden verwendet, um verschiedene Steuerfunktionen zu erreichen. Folglich bieten EHC-Systeme schnellere Reaktionen, eine präzisere Steuerung und erfordern weniger mechanische Komponenten. Aufgrund zahlreicher Düsen in den Steuergeräten ist die Sauberkeit der Flüssigkeit sehr wichtig und muss genau überwacht werden. 

Es ist wichtig zu beachten, dass sich MHC- und EHC-Aktuatoren hinsichtlich Größe, Druck und Steuermethode unterscheiden.
 

Wartung

Typische Wartungsarbeiten an einem ESV umfassen das Zerlegen des Ventils und die Überprüfung des Zustands der internen Komponenten. Wartungsarbeiten an MHC-Systemen umfassen typischerweise die Entfernung der Aktuatorbaugruppe aus dem Zwischenstück, dann das Zerlegen, Inspizieren und Wiederaufbauen. Zusätzliche Tests an den Ventilen und der Steuerinstrumentierung können ebenfalls erforderlich sein.

Zusätzliche Ressourcen

http://irtgmbh.de/wp-content/uploads/2016/03/MainSteamIsolationValves.pdf