Wprowadzenie
W elektrowniach cieplnych, para wytwarzana przez kotły jest przesyłana przez linie wysokiego ciśnienia do turbin parowych w celu generowania energii elektrycznej. Istnieją trzy główne sposoby wprowadzania pary do turbiny: przez dyszę, przepustnicę lub sterowanie obejściowe.
W turbinach wysokociśnieniowych (HP) para wchodzi do sekcji wlotowych turbiny przez zestaw zaworów sterujących. Te same zawory są używane do całkowitego izolowania pary w sytuacjach awaryjnych lub gdy turbina jest wyłączona. W projektach turbin HP para jest wprowadzana przez grupy dysz, z których każda jest zasilana z jednego powiązanego zaworu. W innych projektach turbin, zwłaszcza tych działających przy niższych ciśnieniach, stosuje się wielozaworowe przepustnice obsługiwane krzywką lub belką; w tym układzie jeden zawór zasila wiele dysz.
Układ Zaworów Sterujących w Turbinie Parowej Sterowanej Dyszami
Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasz Kurs Wideo Wprowadzenie do Zaworów! Kurs zawiera quiz, podręcznik i otrzymasz certyfikat po ukończeniu kursu. Miłej nauki!
Jak Działają Wielozaworowe Przepustnice Obsługiwane Krzywką
Typowy mechanizm wprowadzania pary z wielozaworową przepustnicą obsługiwaną krzywką jest przedstawiony poniżej.
Mechanizm Podnoszenia Zaworu Krzywkowego
W tym układzie cylinder roboczy (napędzany hydraulicznie) jest wysuwany lub cofany, co powoduje obrót belki momentu obrotowego. Gdy belka momentu obrotowego się obraca, dwa pręty podnoszące są przesuwane w górę lub w dół w kierunku liniowym, co powoduje proporcjonalne przesunięcie belki podnoszącej. Do belki podnoszącej podłączone są liczne zawory sterujące, z których każdy ma trzpień przechodzący przez belkę, ale nie jest z nią fizycznie połączony. Sekwencyjne otwieranie i zamykanie zaworów następuje, ponieważ każdy zawór ma inną długość trzpienia; zawory grzybkowe są zazwyczaj używane w tego typu zastosowaniach.
Łącze rozłączające łączy belkę momentu obrotowego z łączem zaworu sterującego wysokiego ciśnienia i tym samym z zaworem sterującym wysokiego ciśnienia. Dzięki konstrukcji łącza rozłączającego zawór sterujący HP nie zacznie się otwierać, dopóki wszystkie zawory w komorze zaworowej niskiego ciśnienia (LP) nie będą w pełni otwarte. Gdy wszystkie zawory niskiego ciśnienia są w pełni otwarte, para jest wprowadzana do turbiny wysokiego ciśnienia, ale fizycznie niemożliwe jest, aby to nastąpiło, dopóki wszystkie zawory LP nie będą w pełni otwarte (wbudowany mechanizm blokady zapobiega dostarczaniu pary HP bez pary LP).
W komorze parowej można użyć dowolnej liczby zaworów sterujących, ale pięć to standardowa konfiguracja (jak pokazano na powyższym projekcie). Tego typu system sterowania parą wymaga precyzyjnego synchronizowania, aby zapewnić wysoką wydajność turbiny.
Przed komorą parową zainstalowany jest zawór odcinający; zawór odcinający dopuszcza parę podczas rozruchu turbiny i działa jako zawór awaryjnego wyłączenia turbiny.
W omawianym projekcie do obsługi zaworów używana jest krzywka, ale możliwa jest także metoda podnoszenia belką. Metoda belki wykorzystuje ruch liniowy zamiast ruchu obrotowego do uruchamiania zaworów.
Ponieważ krzywki można regulować zewnętrznie, nie ma potrzeby demontowania całej komory zaworowej podczas konserwacji; odwrotnie jest w przypadku konstrukcji zaworu z podnoszeniem belką.
Adnotacje Modelu 3D
Zawór Sterujący Niskiego Ciśnienia (LP)
Para niskiego ciśnienia (LP) odprowadzana do turbiny niskiego ciśnienia przechodzi przez zawór odcinający i zawór sterujący. Para jest odprowadzana do turbiny przez szereg zaworów, które można otwierać stopniowo. Mechaniczne łącze łączy zawór sterujący LP z zaworem sterującym wysokiego ciśnienia (HP); w związku z tym nie jest możliwe przepuszczenie pary przez zawór sterujący HP bez odpowiedniego otwarcia zaworu sterującego LP.
Belka Podnosząca
Belka podnosząca to metalowy pręt z otworami. Każdy trzpień zaworu przechodzi przez belkę podnoszącą i jest połączony z odpowiednim dyskiem kulowym zaworu.
Komora Parowa Niskiego Ciśnienia
Para z zaworu odcinającego niskiego ciśnienia przepływa do komory parowej niskiego ciśnienia. Komora parowa LP otacza zawory grzybkowe i belkę podnoszącą.
Cylinder Roboczy
Płyn hydrauliczny jest pompowany do zaworu serwo, który kontroluje przepływ płynu do cylindra roboczego. Cylinder roboczy zawiera tłok, który porusza się liniowo w zależności od tego, po której stronie tłoka jest odprowadzany płyn hydrauliczny. Łącze podkreślone przez tę adnotację łączy się z cylindrem roboczym.
Belka Momentu Obrotowego
Belka momentu obrotowego mechanicznie łączy łącza niskiego ciśnienia, łącze rozłączające i łącze cylindra roboczego. Siła przyłożona do belki przez cylinder roboczy powoduje jej obrót, co z kolei powoduje przeniesienie ruchu liniowego na zawory sterujące LP i HP.
Zawór Sterujący Wysokiego Ciśnienia
Zawór sterujący wysokiego ciśnienia jest połączony z belką momentu obrotowego przez łącze rozłączające. Mechaniczne uruchomienie zaworu sterującego HP następuje dopiero po tym, jak belka podnosząca obróci się wystarczająco, aby nacisnąć na korpus łącza rozłączającego. Tego rodzaju mechaniczna blokada zapewnia, że wszystkie pięć zaworów komory parowej niskiego ciśnienia jest otwartych przed otwarciem zaworu sterującego HP. Sprężyna zapewnia siłę rozciągającą potrzebną do zamknięcia zaworu sterującego HP, gdy siła mechaniczna z belki momentu obrotowego nie jest już obecna.
Łącze Rozłączające
Łącze rozłączające łączy belkę momentu obrotowego z zaworem sterującym HP. Otwór w korpusie łącza rozłączającego kontroluje, kiedy siła jest przenoszona z belki momentu obrotowego na zawór sterujący HP. Gdy belka momentu obrotowego się obraca, naciska na korpus łącza rozłączającego, co otwiera lub zamyka zawór sterujący HP.
Łącze Operacyjne Zaworu Sterującego Niskiego Ciśnienia
Mechaniczne łącze łączy zawór sterujący LP z belką momentu obrotowego.
Pręty Podnoszące
Dwa pręty podnoszące łączą łącza operacyjne zaworu sterującego niskiego ciśnienia z belką podnoszącą.
Dodatkowe Zasoby
https://www.explainthatstuff.com/steam-turbines.html
http://sciencedirect.com/topics/engineering/steam-inlet-temperature
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/steam-inlet-pressure