Сервомотор блока регулирующих клапанов цилиндра паровой турбины

 

Сервомотор предназначен для управления двумя клапанами: одним непосредственно, а вторым - через рычажный механизм. Сервомотор содержит один поршень, с которым соединен шток, управляющий непосредственно первым клапаном, и другой поршень, расположенный внутри первого поршня концентрично ему. Внутренний поршень соединен штоком с рычажным механизмом. Шток внешнего поршня проходит внутри штока внешнего поршня. Штоки выполнены с противостоящими контактными поверхностями. 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. Использование изобретения позволяет достичь рационального дозирования усилий сервомотора. 1 ил.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Работа описанной пары клапанов происходит следующим образом.

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.

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.

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.

Формула изобретения

Сервомотор блока регулирующих клапанов цилиндра паровой турбины, предназначенный для непосредственного управления одним клапаном, а через рычажный механизм - другим клапаном, и содержащий поршень и два управляющих штока, выполненных с противостоящими контактными поверхностями для их взаимодействия в соответствии с заданной последовательностью срабатывания клапанов, отличающийся тем, что он снабжен еще одним поршнем, расположенным внутри первого поршня и концентрично с ним, и с этим вторым внутренним поршнем соединен шток для привода рычажного механизма, который проходит внутри выполненного полым другого штока, соединенного с первым внешним поршнем, при этом 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 усилием внешнего поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PD4A - Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:Открытое акционерное общество «Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт» (RU)

Адрес для переписки:195009, Санкт-Петербург, ул. Ватутина, 3, Лит. А, ОАО«Силовые машины»

Извещение опубликовано: 10.03.2009        БИ: 07/2009

---