DE2164631A1 - DEVICE FOR SECURING HIGH PRESSURE PREHEATERS - Google Patents

Description

Einrichtung zum Absichern von Hochdruckyorwärmern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absichern von Speisewasser-Hochdruckvorwärmern durch eine Umführungsleitung und durch kolbengesteuerte Schnellschluß-Wechselventile, denen zur Betätigung durch einseitiges Ablassen des Wassers aus den Steuerzylindern eine Steuerleitung mit einem vom Wasserstand des Vorwärmers betätigten Steuerventil zugeordnet ist. Device for safeguarding high pressure hot air heaters The invention relates to a device for protecting high-pressure feedwater preheaters through a bypass line and by piston-controlled quick-acting changeover valves, which are operated by one-sided draining of the water from the control cylinders with a control line is assigned to a control valve actuated by the water level of the preheater.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt (D-PS 1 263 782). In Dampfkraftwerken gewährleistet sie bei einem Schaden eines Vorwärmers die Speisewasserversorgung des Dampferzeugers und sichert die Turbine vor Wasserschlag. Die Steuerkolben der Wechselventile sind so dimensioniert, daß sie bei einem Speisewasserdruck noch sicher schalten, der weit unterhalb des normalen Betriebsdruckes liegt. So soll zum Beispiel bei einem normalen Betriebsdruck von 250 atü eine Betätigung der Wechselventile noch bei etwa 60 atü Speisewasserdruck erfolgen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß bei normalem Betriebsdruck die Teller der Wechselventile durch die Steuerkolben mit überschüssiger Kraft, die zum Beispiel einem überschtissigen Druck von 190 atü entspricht, zu hart in die Lage geschlagen werden, in der durch die Wechselventile die Sicherheitsschaltung wirksam wird.Such a device is known (D-PS 1 263 782). In steam power plants it guarantees the feed water supply if a preheater is damaged of the steam generator and protects the turbine from water hammer. The control piston of the Shuttle valves are dimensioned in such a way that they are still safe at feed water pressure which is far below the normal operating pressure. So should for example at a normal operating pressure of 250 atm an actuation of the shuttle valves still take place at about 60 atü feed water pressure. This has the disadvantage that at normal operating pressure the plate of the shuttle valves through the control piston with excess force, for example an excess pressure of 190 atü corresponds to being hit too hard in the position by the shuttle valves the safety circuit becomes effective.

Eine Feindrosselung des einseitig abzulassenden Wassers aus dem Steuerzylinder würde zwar den harten Schlag dämpfen, sie vermag jedoch nicht den auf die Ventilteller wirkenden Eraftüberschuß bei normalen Betriebsdruck zu beheben. Die Feindrosselung birgt die Gefahr in sich, daß die Funktion der Sicherheitsvorrichtung durch Verstopfung der Feindrossel in Frage gestellt wird. Sie vergrößert unzulässig bei niedrigem Speisewasserdruck, zum Beispiel bei 60 atü, die Schaltzeit in quadratischer Abhängigkeit der Druckabweichung von dem normalen Betriebsdruck.Fine throttling of the water to be drained from the control cylinder on one side would dampen the hard blow, but it cannot hit the valve disc to remedy the excess power at normal operating pressure. The enemy throttling carries the risk that the function of the safety device by clogging the enemy throttle is called into question. It increases impermissibly at low Feed water pressure, for example at 60 atm, the switching time as a quadratic function the pressure deviation from the normal operating pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der Wechselventile so auszubilden, daß bei der Betätigung des Steuerventils der harte Schlag in den Wechselventilen vermieden wird.The invention is based on the task of controlling the shuttle valves to be trained so that when the control valve is actuated, the hard blow into the Shuttle valves is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zuganglich einstellbares Drosselorgan in einer Verbindungsleitung angeordnet ist, durch welche die ständig unter dem vollen Blüssigkeitsdruck des Speisewassers stehenden Zylinderseiten der Kolben mit den durch die Steuerleitung verbundenen Zylinderseiten der Kolben verbunden werden. Da die Verbindungsleitung vor dem Steuerventil die beiden Seiten der Kolben verbindet, wird die Verbindungsleitung nur dann durchströmt, wenn das Steuerventii durch Betätigung geöffnet wird.According to the invention, this object is achieved in that an accessible adjustable throttle member is arranged in a connecting line through which the cylinder sides that are constantly under the full fluid pressure of the feed water the piston with the cylinder sides of the pistons connected by the control line get connected. Since the connecting line in front of the control valve, the two sides the piston connects, the connecting line is only flown through if the Control valve is opened by actuation.

Hierfür ist der Durchlaßquerschnitt des Steuerventils so groß gewählt, daß beim Öffnen eine Feindrosselung des abzulassenden Wassers nicht erfolgt. Daher wird eine Verstopfung des Steuerventils vermieden. Andererseits ist der Durchlaßquerschnitt des Steuerventils jedoch nur so groß gewählt, daß das abzulassende Wasser in der Steuerleitung gestaut wird, wenn vor dem Steuerventil anderes Wasser in die Steuerleitung geführt wird. Dieses andere Wasser wird durch die Verbindungsleitung dem Speisewasser entnommen und durch das Drosselorgan in dosierter Menge vor dem Steuerventil der Steuerleitung zugeführt. Dabei ist der Querschnitt des Drosselorgans immer kleiner als der Querschnitt des Steuerventils eingestellt. Das Wasser erzeugt einen Staudruck in der Steuerleitung, der von dem Querschnittsverhältnis des Drosselorgans zu dem Querschnitt des Regelventils beeinflußt wird. Der Staudruck vermeidet den- harten Schlag der Wechselventile, indem er bei normalem Betriebsdruck der überschüssigen Kraft der Kolben direkt entgegen wirkt.For this purpose, the passage cross-section of the control valve is chosen so large that that when opening a fine throttling of the water to be drained does not take place. Therefore clogging of the control valve is avoided. On the other hand is the passage cross-section of the control valve, however, only chosen so large that the water to be drained in the Control line is backed up if other water enters the control line in front of the control valve to be led. This other water becomes the feed water through the connecting pipe taken and through the throttle device in a metered amount in front of the control valve of the Control line fed. The cross section of the throttle member is always smaller set as the cross section of the control valve. The water creates a back pressure in the control line, which depends on the aspect ratio of the throttle element to the Cross section of the control valve is influenced. The back pressure avoids this Blow the shuttle valves by removing the excess at normal operating pressure Force of the piston directly counteracts.

Bei dem eingeatellten Verhältnis der Querschnitte des irosselorgans zu dem Querschnitt des Steuerventils regelt sich der Staudruck während der kurzen Umschaltzeit und nach dem Umschalten selbst. Bei änderung des Staudruckes ändert sich die zugeführte Wassermenge infolge des veränderten Druckgefälles im Drosselorgan, so daß der Staudruck konstant bleibt. Bei Änderun des Speisewasserdruckes ändert sich ebenfalls die zugeführte Wassermenge infolge des Druckgefälles im Drosselorgan jedoch so, daß sich der Staudruck ändert. Bei großem, also normalem Speisewasserdruck wird der Staudruck groß und der harte Schlag in den Wechselventilen wirksam gedämpft. Bei geringem Speisewasserdruck ist auch die überschüssige Stellkraft der Kolben gering. Dementsprechend ist der Speisewasserdruck vor dem Drosselorgan gering, wodurch sich die zugefuhrte Wassermenge und auch der Staudruck verringern. Je nach Maß der überschüssigen Stellkraft der Kolben stellt sich die Größe des Staudruckes ein, die den harten Schlag in den Wechselventilen dämpft und auch bei niedrigem Speisewasserdruck die Funktion der Sicherheitsvorrichtung gewährleistet.With the adjusted ratio of the cross-sections of the irosal organ The dynamic pressure regulates itself during the short to the cross section of the control valve Switching time and after switching itself. When the back pressure is changed the amount of water supplied changes as a result of the changed pressure gradient in the Throttle device so that the back pressure remains constant. When changing the feed water pressure the amount of water supplied also changes as a result of the pressure drop in the throttle element but so that the back pressure changes. At high, i.e. normal, feed water pressure the back pressure becomes high and the hard blow in the shuttle valves is effectively dampened. If the feed water pressure is low, the excess actuating force is also the piston small amount. Accordingly, the feed water pressure in front of the throttle element is low, as a result of which the amount of water supplied and also the back pressure decrease. Depending on the degree of excess actuating force of the piston adjusts the size of the dynamic pressure, which dampens the hard impact in the shuttle valves and also at low feed water pressure the function of the safety device is guaranteed.

Durch die Einstellbarkeit des Drosselorgans wird dessen Durchlaßquerschnitt veränderbar, wodurch der Staudruckverlauf veränderbar ist. So kann zum Beispiel bei typisierten Größen der Kolbendurchmesser und bei typisiertem Durchlaßquerschnitt des Regelventils der Staudruck dem Druckbereich des Speisewassers angepaßt werden, in dem die Sicherheitsvorrichtung wirken soll.Due to the adjustability of the throttle member, its passage cross-section changeable, whereby the dynamic pressure curve can be changed. For example with standardized sizes the piston diameter and with standardized flow cross-section of the control valve, the back pressure can be adapted to the pressure range of the feed water, in which the safety device should act.

£as Drosselorgan ist durch die Verbindungsleitung so geschaltet, daß eine Veränderung seines Durchlaßquerschnittes, zum Beispiel durch teilweise Verlegung des Querschnittes, die Dämpfung mehr oder weniger ändern kann. Eine solche Veränderung kann nicht die Funktionsbereitschaft der Sicherheitsvorrichtung beeinflussen.The throttle device is switched by the connecting line in such a way that a change in its passage cross-section, for example through partial relocation of the cross-section, the damping can change more or less. Such a change cannot influence the operational readiness of the safety device.

Das Drosselorgan kann als Drosselventil ausgebildet sein, dessen Durchlaßquerschnitt durch Ausprobieren ermittelt und durch Fixierung der Ventilspindel eingestellt wird.The throttle element can be designed as a throttle valve, the passage cross-section of which determined by trial and error and set by fixing the valve spindle.

Das Drosselorgan kann entweder eine Drosselscheibe oder eine Duse sein, die bei zusammengebautem Wechselventil einsetzbar ist. Der Querschnitt der Drosselscheibe oder der Duse wird in Abhängigkeit von dem Querschnitt des Regelventils~Sür einen bestimmten Arbeitsbereich festgelegt und ausprobiert. Zur Wartung kann die Drosselscheibe oder die Düse gegebenenfalls gereinigt und wieder eingesetzt werden.The throttle device can either be a throttle plate or a Jet that can be used with the shuttle valve assembled. The cross section of the Throttle disk or the nozzle is depending on the cross section of the control valve ~ Sür defined and tried out a certain work area. For maintenance, the The throttle disc or the nozzle can be cleaned and reinserted if necessary.

Das Drosselorgan kann mit einem federbelasteten Überströmventil kombiniert sein, dessen Federspannung den Durchfluß aurch das Drosselorgan sperrt, wenn bei niedrigem Speisewasserdruck keine überschüssige Stellkraft der Kolben vorhanden ist. Dadurch wird die Selbstregelung des Staudruckes durch das Drosselorgan unterstützt. Das uberströmventil verhindert, daß sich die Durchflußmenge bei zu groß eingestelltem Querschnitt aes Drosselorgans auf die Funktion der Sicherheitsvorrichtung ungünstig auswirken kann.The throttle element can be combined with a spring-loaded overflow valve be whose spring tension blocks the flow aurch the throttle body when at With low feed water pressure, the pistons do not have excess actuating force is. This supports the self-regulation of the dynamic pressure by the throttle element. The overflow valve prevents the flow rate from increasing if the setting is too high Cross-section of a throttle element has an adverse effect on the function of the safety device can affect.

Das Drosselorgart kann einem Wechselventil zugeordnet und an einem Zylindergehäuse eines Kolbens derart angeordnet sein, oaß es außerhalb des Gehäuses einstellbar ist. Dadurch kann die Dämpfung für dieses Wechselventil beliebig verändert und eingestellt werden. Im Zusammenwirken mit den übrigen Kolben ver Sicherheitsvorrichtung werden der erzeugte Staudruck und so auch die Dämpfung auf alle Wechselventile gleichmäßig verteilt.The Drosselorgart can be assigned to a shuttle valve and on a The cylinder housing of a piston can be arranged in such a way that it is outside the housing is adjustable. This means that the damping for this shuttle valve can be changed as required and adjusted. In cooperation with the other pistons ver safety device the generated back pressure and thus also the damping on all shuttle valves are uniform distributed.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild einer Sicherheitsvorrichtung für ein Damptkraitwerk, Fig. 2 ein Wechselventil nach Fig. 1.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. They show: FIG. 1 the circuit diagram of a Safety device for a steam print, Fig. 2 a changeover valve according to Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt die Speisewasserleitung eines Dampfkraftwerkes, die das von der Kesselspeisepumpe kommende Wasser bei 1 einem Wechselventil 2 der Sicherheitsvorrichtung zuleitet. In normaler Betriebsschaltung strömt das Speisewasser durch zwei Hochdruckwärmeaustauscher 3, 3 einem Absperrventil 2 zu, durch das es bei 4 dem Dampferzeuger zugeleitet wird. Die Ventile 2, 2 werden in der Betriebsstellung durch Kolben 5 gehalten, die einseitig durch die ins Freie austretenden Spindeln 6 als Stufenkolben bei beidseitig gleicher Beaufschlagung mit dem Speisewasserdruck einseitig wirken. Die Beaufschlagung der Kolben mit Speisewasser erfolgt durch Leitungen 7. Durch Leckstellen der Kolben, die durch Bohrungen durch die Kolben vergrößert werden können, stellen sich auf beiden Seiten der Kolben die gleichen Drücke ein. Die Querschnittssumme der Leckstellen, wobei Leckstellen der in die Ventilgehäuse ragenden Spindeldurchführungen zu berücksichtigen sind, kann rechnerisch kaum erfaßt und auch nur sehr schwer eingestellt werden. Die Kolben 5 können die Ventile 2, 2t schließen, wenn das Wasser einseitig aus den Zylindern 8 durch Steuerleitungen 9 abgelassen wird. Beide Ventile 2, 2 trennen dann die Wärmeaustauscher 3, 32 von dem Speisewasserstrom ab und leiten ihn über das Wechselventil 2 und über die Umführungsleitung 10 direkt dem Dampferzeuger zu, Die Abtrennung der Wärmeaustauscher 3, 5 wird durch Öffnen des Steuerventils 11 bewirkt, indem es durch einen Impuls durch eine Leitung 13 von einem der Niveauwächter 12, 12t betätigt wird. Die Niveauwächter 12, 12' betätigen das Steuerventil, wenn der Wasserstand des kondensierten Heizdampfes übermäßig ansteigt, so daß sich Wasser in einer Anzapf-Dampfleitung der Turbine stauen könnte, wodurch die Turbine gefährdet sein würde. Eine solche Gefährdung kann zum Beispiel durch ein Versagen der Kondensatableitung oder durch einen Rohrbruch in den Wärmeaustauschern eintreten.Fig. 1 shows the feed water line of a steam power plant, the the water coming from the boiler feed pump at 1 a shuttle valve 2 of the safety device feeds. In The feed water flows in normal operating mode through two high-pressure heat exchangers 3, 3 to a shut-off valve 2 through which it at 4 is fed to the steam generator. The valves 2, 2 are in the operating position held by piston 5, the one-sided by the spindles emerging into the open air 6 as a stepped piston with the same admission of feed water pressure on both sides act one-sided. The pistons are charged with feed water through lines 7. By leaking the piston, enlarged by bores through the piston the pressures are the same on both sides of the pistons. The cross-sectional sum of the leakage points, the leakage points being in the valve housing protruding spindle bushings are to be taken into account can hardly be computed and also very difficult to adjust. The pistons 5 can the valves 2, 2t close when the water unilaterally from the cylinders 8 through control lines 9 is drained. Both valves 2, 2 then separate the heat exchangers 3, 32 from the feed water flow and divert it over the shuttle valve 2 and over the bypass line 10 directly to the steam generator, the separation of the heat exchangers 3, 5 is through Opening of the control valve 11 is effected by a pulse through a line 13 is operated by one of the level monitors 12, 12t. The level monitors 12, 12 ' operate the control valve when the water level of the condensed heating steam is excessive increases, so that water could accumulate in a tap steam line of the turbine, whereby the turbine would be at risk. Such a hazard can, for example due to a failure of the condensate drainage or a broken pipe in the heat exchangers enter.

Erfindungsgemäß ist das einstellbare Drosselorgan 14 in der Verbindungsleitung 15 angeordnet, die mit der Umfuhrungsleitung 10 und mit der Steuerleitung 9 verbunden ist. Sie steht unter dem ständigen Druck des Speisewassers, der durch die Leitungen 7 auch ständig auf einer Seite der Kolben 5 wirkte Durch die Leitung 15 und durch das Drosselorgan 14 wird dosiert Wasser in die Steuerleitung 9 geführt, wenn das Steuerventil 11 geöffnet wird. Dadurch entsteht ein Staudruck in der Steuerleitung 9, der einseitig auf die Kolben 5 in den Zylinderräumen 8 wirkt, aus denen bei der Sicherheits-Umschaltung das Wasser abgelassen wird. Durch den Staudruck wird der harte Schlag der Ventilteller gedämpft. Das abgelassene Wasser wird durch eine Leitung 17 in den Speisewasserbehälter des Dampfkraftwerkes zurückgeleitet.According to the invention, the adjustable throttle element 14 is in the connecting line 15, which are connected to the bypass line 10 and to the control line 9 is. It is under the constant pressure of the feed water flowing through the pipes 7 also constantly on one side of the piston 5 acted by the management 15 and through the throttle element 14 water is metered into the control line 9, when the control valve 11 is opened. This creates back pressure in the control line 9, which acts on one side on the piston 5 in the cylinder chambers 8, from which in the Safety switchover the water is drained. The back pressure is the hard blow of the valve disc is dampened. The drained water is through a pipe 17 fed back into the feed water tank of the steam power plant.

Das Drosselorgan 14 ist hier als einstellbares Drosselventil angedeutet, dessen Durchlaßquerschnitt durch Drehung und Fixierung der Ventilspindel 16 eingestellt wird.The throttle member 14 is indicated here as an adjustable throttle valve, whose passage cross section is set by rotating and fixing the valve spindle 16 will.

Die Fig. 2 zeigt das Ventil 2' der Fig, 1, bei dem das einstellbare Drosselorgan 14 an dem Zylindergehäuse des Kolbens angeordnet ist, dessen Durchlaßquerschnitt von außen durch Drehung und Fixierung der Ventilspindel 16 eingestellt wird Durch die Verbindungsleitung-l5 wird beim Ablassen des Wassers aus dem Zylinderraum 8 durch Betätigung des Steuerventils 11 Wasser in den Zylinderraum 8 dosiert geführt. Das Drosselorgan 14 ist mit einem tfberströmventil 18 kombiniert, das durch den Druck der Feder 19 das zugeführte Wasser in der Leitung 15 absperren kann, wenn der Durchlaßquerschnitt zu groß eingestellt worden ist oder durch Verschleiß die Leckwassermenge zu groß geworden ist. Der Zylinderraum 8 des Ventils 2 ist mit dem Zylinderraum des Wechselventils 2 durch die Steuerleitung 9 verbunden.Fig. 2 shows the valve 2 'of Fig, 1, in which the adjustable Throttle element 14 is arranged on the cylinder housing of the piston, the passage cross section of which is adjusted from the outside by rotating and fixing the valve spindle 16 the connecting line-l5 is when the water is drained from the cylinder space 8 by actuating the control valve 11, water is fed into the cylinder space 8 in a metered manner. The throttle member 14 is combined with an overflow valve 18, which by the Pressure of the spring 19 can shut off the supplied water in the line 15, if the passage cross-section has been set too large or due to wear and tear The amount of leakage water has become too large. The cylinder space 8 of the valve 2 is with the The cylinder space of the shuttle valve 2 is connected by the control line 9.

Claims (5)

P A T E N T A N S P R Ü C H E P A T E N T A N S P R Ü C H E ül Vorrichtung zum Absichern von Speisewasser-Hochdruckvorwärmern durch eine Umführungsleitung und durch kolbengesteuerte Schnellschluß-Wechselventile , denen zur Betätigung durch einseitiges Ablassen des Wassers aus den Steuerzylindern eine Steuerleitung mit einem vom Wasserstand des Vorwärmers betätigten Steuerventil zugeordnet ist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein zugänglich einstellbares Drosselorgan (14) in einer Verbindungsleitung (15) angeordnet ist, welche die ständig unter dem vollen Flüssigkeitsdruck stehenden Zylinderseiten der Kolben (5) mit den durch die Steuerleitung (9) verbundenen Zylinderseiten (8) der Kolben vor dem Steuerventil (11) verbindet0 2o Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Drosselorgan (14) ein durch Drehung der Ventilspindel (16) verstellbares und durch Fixierung der Ventil spindel einstellbares Drosselventil ist.ül Device for securing feedwater high pressure preheaters through a bypass line and through piston-controlled quick-acting changeover valves , those for actuation by one-sided draining of the water from the control cylinders a control line with a control valve actuated by the water level of the preheater is assigned, thereby g e -k e n n n z e i c h n e t that an accessible adjustable Throttle member (14) is arranged in a connecting line (15) which the constantly the cylinder sides of the piston (5) with the through the control line (9) connected cylinder sides (8) of the piston upstream of the control valve (11) connects0 2o device according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the throttle member (14) is adjustable by rotating the valve spindle (16) and by fixing the valve spindle is adjustable throttle valve. 3. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Drosselorgan (14) eine durch Auswechseln einstellbare Drosselscheibe oder Düse ist.3. Device according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the throttle element (14) is a throttle disc which can be adjusted by replacing it or nozzle. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Drosselorgan (14) mit einem federbelasteten tfberströmventil (18, 19) kombiniert ist.4. Device according to claims 1 to 3 thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the throttle element (14) has a spring-loaded overflow valve (18, 19) is combined. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß an einem Zylindergehäuse der Kolben das Drosselorgan (14) angeordnet ist, wobei die Verbindungsleitung (15) in den Zylinderraum (8) des Kolbens (5) mündet.5. Device according to claims 1 to 4, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the throttle element (14) is arranged on a cylinder housing of the piston is, wherein the connecting line (15) opens into the cylinder space (8) of the piston (5). LeerseiteBlank page