Válvula de Aislamiento de Vapor Principal

Introducción

La función principal de una válvula de aislamiento de entrada de vapor principal (válvula de parada de emergencia (ESV)) es permitir o interrumpir el suministro de vapor a una turbina de vapor de alta presión (HP); también actúa como una válvula de seguridad para cortar rápidamente el suministro principal de vapor a la turbina en caso de emergencia. El vapor generado en el sobrecalentador final de una caldera acuotubular generalmente se transporta a la turbina a través de cuatro tuberías de alta presión; este vapor a menudo se denomina ‘vapor principal’. En la entrada de la turbina de alta presión, cada línea está equipada con una ESV y una válvula de control conectadas en serie, todas ellas alojadas en cámaras de válvulas (como se ilustra en el diagrama a continuación).

Vista Seccional de una Combinación de Válvula de Parada de Emergencia de Turbina y Válvula de Control

Operación de la Válvula de Parada de Emergencia

La ESV es una válvula de encendido o apagado, lo que significa que debe estar completamente cerrada o completamente abierta en todo momento. Cada ESV está equipada con un servo motor hidráulico que es responsable de abrir la válvula contra la fuerza de un resorte. La misma fuerza del resorte cerrará la válvula en caso de emergencia, es decir, cuando ya no haya presión hidráulica actuando sobre el resorte. El cierre de la válvula es muy rápido, por lo que se proporciona un amortiguador para reducir la velocidad de la válvula hacia el final de su movimiento de cierre para que se asiente suavemente; la reducción de velocidad también disminuye la probabilidad de que se produzcan daños en el disco de la válvula y el área del asiento.

ESV Abierta (Izquierda) y ESV Cerrada (Derecha)

En su configuración básica, el servo motor comprende un pistón de potencia encerrado dentro de un cilindro de posicionamiento. El pistón de potencia está conectado al husillo de la ESV, y cuando se bombea aceite al cilindro, el pistón se mueve linealmente y abre la válvula presionando contra el resorte y comprimiéndolo. Este movimiento permite que el vapor sea admitido en la cámara de vapor y fluya hacia la entrada de vapor de la turbina donde será admitido a través de la válvula de control asociada.

Sección Transversal del Actuador de la ESV

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Construcción

La ESV consta de:

• Pieza intermedia
• Conjunto de válvula
• Difusor
• Actuador (servo motor)

La función de la pieza intermedia es ubicar el conjunto de válvula dentro de su carcasa, y soportar el actuador que acciona la válvula.

La ESV es a menudo una válvula de asiento único equilibrada que incorpora una válvula piloto y un filtro de vapor. 

Válvula Piloto

La válvula piloto está mecanizada en el husillo de la válvula y es responsable de iniciar la operación de la ESV. 

Filtro de Vapor

La función principal del filtro de vapor es proteger tanto las partes internas de la válvula como las palas de la turbina aguas abajo de daños por partículas sólidas y líquidas, así como prevenir la turbulencia causada por el movimiento del vapor.

Sellado y Carcasa

El bloqueo de la válvula ubica el conjunto de válvula dentro de la carcasa de la válvula. La fuga de vapor se previene usando una combinación de abrazaderas y dispositivos de sellado. El espacio entre el husillo y la carcasa se sella usando un dispositivo de sellado de múltiples partes. Se proporciona una apertura de inspección para permitir la inspección endoscópica de las partes internas de la válvula.

Secuencia de Apertura de la Válvula

El cabezal de la válvula solo se abrirá cuando las presiones aguas abajo y aguas arriba sean iguales. La secuencia de apertura de la válvula comienza cuando el actuador abre la válvula piloto, permitiendo que el vapor pase a través de los orificios en el cabezal de la válvula hasta que las presiones a ambos lados del cabezal de la válvula estén equilibradas. Una vez en equilibrio, el actuador levanta el cabezal de la válvula contra el resorte.

Diseños de Válvulas de Aislamiento de Entrada de Vapor Principal

Existen dos tipos principales de sistema de control de fluido hidráulico utilizados para turbinas de vapor, estos son el sistema de control hidráulico mecánico (MHC) y el sistema de control electrohidráulico (EHC). En ambos sistemas, los actuadores utilizan fluido hidráulico para mover las válvulas, pero difieren en términos de la presión del fluido y la fuente del fluido. Ambos sistemas también utilizan un sistema de descarga de emergencia para la evacuación rápida del fluido hidráulico en situaciones de emergencia, de modo que el resorte pueda cerrar rápidamente la válvula.

Operación de la ESV

Para operar la ESV, los sistemas MHC suelen utilizar el mismo sistema de lubricación de aceite de la turbina principal. La presión del aceite para abrir las válvulas se obtiene del sistema de aceite de la turbina principal y se controla mediante una válvula de descarga de relé. Todos los dispositivos de control en los sistemas MHC son mecánicos. En la ESV, el aceite hidráulico es redirigido por una válvula de descarga de presión de aceite desde la parte inferior del pistón hacia la parte superior; esto iguala la presión en ambos lados del pistón y permite que el resorte cierre rápidamente la válvula si es necesario. Los sistemas MHC son generalmente muy confiables y pueden operar durante varios años sin requerir inspecciones internas.

En contraste, los sistemas EHC tienen un suministro de aceite hidráulico separado, y se utilizan dispositivos electrónicos para lograr varias funciones de control. En consecuencia, los sistemas EHC proporcionan respuestas más rápidas, un control más preciso, y requieren menos componentes mecánicos. Debido a los numerosos orificios en los dispositivos de control, la limpieza del fluido es muy importante y debe ser monitoreada de cerca. 

Es importante notar que los actuadores MHC y EHC varían en términos de tamaño, presión, y método de control.
 

Mantenimiento

El mantenimiento típico realizado en una ESV implica desarmar la válvula y verificar el estado de los componentes internos. Las tareas de mantenimiento asociadas con los sistemas MHC generalmente implican la extracción del conjunto del actuador de la pieza intermedia, luego desarmarlo, inspeccionarlo y reconstruirlo. También pueden ser necesarias pruebas adicionales en las válvulas y la instrumentación de control.

Recursos Adicionales

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