用于蒸汽渦輪機的速關閥的液壓控制裝置和蒸汽渦輪設備的制作方法

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例如在發(fā)電廠中的蒸汽渦輪機，其中新鮮蒸汽從鍋爐中釋放并且在此驅(qū)動第一或多個渦輪級，該蒸汽渦輪機不允許超出確定的最高轉(zhuǎn)速，從而尤其避免渦輪部件的損傷。為了在減少負荷、連接斷開或類似情況時避免渦輪機超出最高轉(zhuǎn)速，例如由DE 10 2004 042 891 B3已知設有速關閥，當例如渦輪轉(zhuǎn)速超過預設的閥值或者以其它方式識別到危險地超出最高轉(zhuǎn)速時，速關閥在盡可能短的時間內(nèi)中斷或減小渦輪機的蒸汽質(zhì)量流量。

這種速關閥和其激活要求相應的較高的可用性、安全性和可靠性。通常，速關閥因此具有工作缸或促動器，其通過液壓壓力克服預應力件、例如彈簧被通風并且由此主動打開速關閥，只要液壓壓力超出預應力件的預應力即可。為了關閉速關閥，盡可能快地減小液壓壓力，例如在貯料罐中控制。無壓力的工作缸被預應力件迫使進入速關閥的關閉位置。

文獻DE 10 2004 042 891 B3為此涉及一種用于蒸汽渦輪機的速關閥的控制裝置，具有用于通過快速打開流出閥來減小液壓壓力的模塊，其中，控制閥裝置設有至少三個安全旁通閥，它們?nèi)绱艘簤旱剡B接，從而只有在控制閥裝置的至少三個安全旁通閥轉(zhuǎn)變到速關位置時，安全旁通閥才關閉速關閥?？刂蒲b置如此設計，使得液壓壓力在出現(xiàn)確定的情況時幾乎突然地降低。在這種情況下人們稱為2oo3開關(三選二開關)。

通過測試控制閥裝置可以進行速關閥的測試，尤其所謂的部分行程測試(partial stroke test)，方法是，從例如完全地或在正常運行位置中打開的速關閥開始，首先如此減低液壓壓力，使得速關閥完全或至少部分關閉，為此例如工作缸或促動器實施完整行程或部分行程。接下來，液壓壓力再次升高并且速關閥由此回到其初始位置。

通過這種可在渦輪機的工作運行之前、之中和/或之后進行的測試，可以與安全閥的控制閥裝置無關地檢測速關閥的功能，并且由此例如識別到例如由于產(chǎn)生氧化皮造成的遲鈍或卡止。

文獻DE 10 2011 082 599 A1示出一種閥門裝置，該閥門裝置例如可以用于渦輪機。閥門裝置具有三選二的邏輯連接。為此提供第一、第二和第三前置閥，其中，前置閥中的每一個控制兩個安全閥。由此形成三個連接支路，其中，閥門裝置中有利的是，安全閥安置在流入閥和流出閥中并且如此連接，使得流入閥和流出閥搭接連接支路。這意味著，流入閥中的兩個和流出閥中的兩個相應地相互串聯(lián)連接，從而總體構成連接支路。在此規(guī)定，三個前置閥相應地配屬有兩個流入閥和兩個流出閥。在此設有一種布置方式，使得兩個流入閥中的一個和兩個流出閥中的一個布置在第一連接支路中，并且其它流入閥和其它流出閥布置在另外的連接支路中，但是其它流出閥接入第一連接支路。

根據(jù)現(xiàn)有技術的前置閥由此在不同的連接支路中也配屬有多個流入閥和流出閥。如果前置閥損壞，則涉及兩個連接支路。冗余的連接技術、例如“三選二”連接不再具有功能性。

如果前置閥中的一個損壞，例如多路控制閥、傳感器或類似元件損壞，由此運行必須被中斷或者至少放棄所謂的TRIP功能。

TRIP功能用于例如在蒸汽渦輪機的緊急情況下快速地關閉。在此，連接三個安全旁通閥。通過三選二連接實現(xiàn)觸發(fā)。這意味著，用于快速關閉的控制液體的控制通過操作至少兩個安全旁通閥實現(xiàn)。

由文獻EP 0433 791 A1已知一種具有三個旁通閥形式的安全閥的實施方式，該旁通閥具有配屬于安全閥的用于操作旁通閥的磁性閥。在安全閥失效時，盡管如此仍可以通過控制配屬于安全閥的操作閥保持運行。在此，操作閥僅用于作為安全閥的操作機構并且對安全閥的流入不具影響，所以在運行時無法更換單個安全閥。

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供具有速關閥的用于運行渦輪機的控制裝置，其中，在安全閥故障時可以在正常運行時更換安全閥。

所述技術問題按照本發(fā)明通過權利要求1的技術特征解決。有利的改進方案由從屬權利要求得出。

一種用于蒸汽渦輪機的速關閥的液壓的控制裝置，其具有模塊，用于通過快速地打開流出閥來降低液壓壓力和/或用于卸載或加載用于操作速關閥的促動器，其中，在運行燃料供給系統(tǒng)和/或?qū)б到y(tǒng)中設有具備至少三個安全閥的控制閥裝置，所述至少三個安全閥被液壓地連接，使得只有當安全開關(Sicherheitsschaltung)通過控制閥裝置的至少兩個安全閥轉(zhuǎn)變到速關位置上時，安全閥才將流出閥打開或者使促動器卸載或加載，其特征在于，與其余的安全閥無關的前置閥液壓地連接在每個安全閥的前面，由此使得連接在相應的前置閥后面的安全閥在運行時能夠液壓地與前置閥脫耦。

液壓的前置連接在此應理解為沿流動方向從液壓源至液壓降的設在前面的布置方式。

“液壓的耦連”或“脫耦”尤其包括液壓地直接或間接地通過另外的連接通道、管路、空間或布置在中間的構件的連接，或者確?；蛑袛嗔黧w技術的連接。

本發(fā)明的基本想法是，每個安全閥配屬有前置閥，其中，前置閥優(yōu)選相互連接。由此，故障的安全閥可以在運行時被更換。為此，配屬于故障的安全閥的前置閥轉(zhuǎn)變到一個位置，其中可以斷開連接在后面的安全閥，但是可繼續(xù)傳遞既有的壓力，從而不會中斷正常的運行。在此，速關功能自動地從三選二轉(zhuǎn)變?yōu)槎x一連接。

連接布置方式在唯一一個裝置中實現(xiàn)，從而提供了緊湊的布置方式。

在有利的實施方式中，三個前置閥液壓地相互連接。如此有利地實現(xiàn)連接，使得三個前置閥分別連接在與壓力源相連的連接管路上并且連接在與壓力降相連的連接管路上。前置閥在壓力降和壓力源上的連接或者T管路和P管路用于將P接口和T接口減小到液壓模塊的最小值。T在此是貯料罐并且P是壓力源。剩余管路的連接用于在操作前置閥時的二選一換向。

在改進方案中，各個前置閥并聯(lián)。這使得與其它前置閥無關的運行方式，不受其它前置閥與安全閥的連接的不利影響。

此外，各個前置閥優(yōu)選具有至少兩個閥門位置，即-第一閥門位置，其中用于使前置閥與壓力源流體地至少間接相連的接口和用于與安全閥上的接口流體地至少間接地相連的接口相連接，和-第二閥門位置，其中用于使前置閥與壓力源流體地至少間接相連的接口相對于用于與安全閥上的接口流體地至少間接地相連的接口相分離。

根據(jù)特別有利的實施方式，各個前置閥被設計為多路旁通閥、尤其二位六通旁通閥。通過多路旁通閥在較高的功能集中性和構件的最小耗費下，可以實現(xiàn)多種技術效果。通過設計為二位六通旁通閥的設計方式，可以僅通過操作閥門便實現(xiàn)多個功能，如與安全閥脫耦以便更換安全閥，以及剩余安全閥與壓力降的連接。

在特別有利的改進方案中規(guī)定，各個安全閥設計為安全旁通閥，其包括至少兩個接口，即-用于至少間接地與壓力源連接的接口和用于至少間接地與壓力降連接的接口，-并且還具有至少兩個閥門位置，其中，在第一閥門位置中，安全旁通閥上的用于至少間接地流體地與布置在相應安全旁通閥前面的前置閥相連的接口與安全旁通閥上的用于至少間接地與壓力降相連的接口在流體技術上被分離或關閉，并且在第二閥門位置中，安全旁通閥上的用于至少間接地流體地與布置在相應安全旁通閥前面的前置閥相連的接口流體地與安全旁通閥上的用于至少間接地與壓力降相連的接口相連接。

特別優(yōu)選地，各個安全旁通閥設計為二位四通旁通閥，其包括兩個分別用于流體地與布置在安全旁通閥前面的前置閥的接口相連的接口，和用于與壓力降相連的接口以及用于流體地與另外的前置閥之一上的接口相連的接口。

在改進方案中，為了進行部分行程測試(partial stroke test)，附加地設有測試控制閥裝置，其具有至少一個串聯(lián)布置的旁通閥。通過這種測試，與安全閥的控制閥裝置無關地檢測速關閥的功能。

按照本發(fā)明設計的蒸汽渦輪機設備具有蒸汽流入裝置和在蒸汽流入裝置中速關閥，優(yōu)選的是，配屬于所述速關閥的根據(jù)權利要求1至10之一所述的液壓的控制裝置。在此，除了冗余的閥門布置方式可以在運行時更換安全閥中的一個，這可以整體提高設備的可用性并阻止無需的停機時間。

以下結合附圖闡述按照本發(fā)明的技術方案。

在附圖中：

圖1示出處于正常運行狀態(tài)的用于運行具有速關閥的渦輪機的控制裝置；

圖2示出根據(jù)圖1的控制裝置，但是相對于圖1具有故障的安全旁通閥(MV1)和外設的排出閥；

圖3示出根據(jù)圖2的控制裝置，但是相對于圖2具有在連續(xù)的運行狀態(tài)下用于去除安全旁通閥(MV1)的線路布置和外設的流出閥；

圖4示出根據(jù)圖1的控制裝置，但是相對于圖1具有觸發(fā)的速關閥和外設的排出閥。

在圖1中示出具有模塊M的控制裝置1，用于運行正常工作下的渦輪機4、尤其具有速關閥2的蒸汽渦輪機4。用于蒸汽渦輪機4的速關閥2的液壓控制裝置1包括模塊M，用于通過快速操作、尤其打開閥門(在此為流出閥1.6)降低液壓壓力和/或用于加載或卸載用于操作速關閥2的促動器3(在此用于通過打開流出閥1.6和布置在運行燃料供給系統(tǒng)和/或?qū)б到y(tǒng)5內(nèi)的控制閥門裝置6而卸載汽缸活塞裝置的促動器3)。控制閥門裝置6為此具有至少兩個、優(yōu)選如圖1中所示的三個安全閥，如此液壓地連接安全閥，從而只有當通過至少兩個安全閥(在此為控制閥裝置的安全旁通閥1.5)轉(zhuǎn)入到一個也被稱作速關位置的位置時，才打開流出閥1.6。安全閥在此設計為安全旁通閥1.5、優(yōu)選可電磁操作的多路旁通閥、尤其二位四通旁通閥MV1、MV2和MV3，并且具有至少兩個開關位置。第一開關位置I在此關閉了閥門上的可與壓力介質(zhì)源、尤其泵Pu相連的接口和壓力降、尤其貯料罐Ta之間的連接，同時在第二開關位置II中存在閥門上的可與壓力介質(zhì)源相連的接口和壓力降或閥門上的可與壓力降相連的接口之間的連接。

按照本發(fā)明，多路旁通閥形式的前置閥1.4液壓地連接在安全閥、尤其安全旁通閥1.5的前面，其中，如此設計各個前置閥1.4，使得在至少一個閥門位置中可以液壓地關閉布置在后面的安全閥1.5。液壓地前置意味著，安全閥1.5沿流動方向在壓力源Pu和壓力降Ta之間布置在前置閥1.4的后面并且在各個前置閥1.4和安全閥1.5之間存在流體導引的連接。各個前置閥1.4具有至少兩個開關位置，其中，兩個開關位置中的一個相當于閥門位置，該閥門位置可以實現(xiàn)安全旁通閥1.5與前置閥1.4的液壓的閉鎖或解耦。

在特別有利的設計方案中，所示的模塊M分別包括三個這種類型的安全旁通閥1.5并且分別包括連接在安全旁通閥1.5前面的前置閥1.4。由此，為了實現(xiàn)速關功能必須實現(xiàn)至少始終有兩個安全旁通閥1.5位于前述的第一開口位置。

在圖1中示出控制裝置1和尤其出于正常運行的閥門位置。泵Pu將位于管路中的控制液泵送給處于第一位置I的前置閥1.4。在其中存在與布置在各個前置閥1.4后面的安全旁通閥1.5的連接，尤其設在閥門上的接口的連接，用于將另外的布置在中間的結構單元與壓力劑源直接或間接地連接。各個前置閥1.4被打開，使得控制液從相應的前置閥1.4被導引至多路旁通閥1.5。在接通電源后(在附圖中未示出)連接安全多路旁通閥1.5并且置于圖1所示的位置I。在第一閥門位置I關閉所示的多路旁通閥1.5，也就是說，在與壓力劑源的直接或間距耦合的接口和與壓力降的直接或間接耦合的接口之間不存在流體導引的連接。由此，接口P(在作為壓力劑源的泵Pu的區(qū)域中)和接口T(在作為壓力劑降低的貯料罐Ta的區(qū)域中)的流體連接被關閉。通過可調(diào)節(jié)的遮擋1.9和止回閥1.7在具有泵Pu的接口P的區(qū)域中流入的控制液流動經(jīng)過接口A進入促動器3，在此活塞桿運動并且操作連接在其上的速關閥2。

如果兩個或三個安全旁通閥1.5以任意的組合或順序關斷，則建立接口P和接口T之間的連接?？刂埔嚎梢詮馁A料罐Ta中流出。促動器3的控制液隨后通過連通貯料罐Ta的流出閥1.6被流出。速關時間取決于促動器3的彈簧力。

速關也能夠可選地(在圖1中用虛線示出：其余的被視作現(xiàn)有的)通過外部的流出閥1.10被支持。外部安置的流出閥1.10的使用可以根據(jù)閥門的額定值相應地縮短速關時間。通過控制裝置1上的接口X尤其模塊M實現(xiàn)流體形式的連接。

為了檢測速關閥2和其功能，設有測試控制閥裝置1.3。該測試控制閥裝置具有第一多路旁通閥1.1(在此為二位二通旁通閥)以及兩個另外的多路旁通閥1.2(在此為二位二通旁通閥MV4和MV5)。如果多路旁通閥1.2被接通，促動器3從其相應的位置移動。模塊M和測試控制閥裝置1.3優(yōu)選構成結構單元。兩個局部單元尤其可以構成緊湊的區(qū)塊并且彼此相鄰地和/或在支架上固定。這簡化了整個控制裝置1的安裝并且減少了所需的結構空間。模塊M和/或測試控制閥裝置1.3優(yōu)選具有終端位置監(jiān)測，用于確定閥門是否正常地工作，例如占據(jù)受控的終端位置(打開或關閉位置)。

安全旁通閥1.5、尤其多路旁通閥MV1、MV2和MV3優(yōu)選設計為二位四通磁性旁通閥。優(yōu)選地，在此模塊M的閥門將促動器3與設計為壓力降的貯料罐Ta相連，或者將其從設計為壓力源的泵Pu上分離，當促動器沒有被供給能源時，也就是說，在無流動狀態(tài)下打開速關閥2。在相同的方式下，第一和/或第二旁通閥1.2(在此為測試控制閥裝置1.3的二位二通旁通閥MV4和/或MV5)將速關閥2與壓力降相連，當其與壓力源分離，如果其沒有被供給能量，也就是說，在流通的狀態(tài)下關閉速關閥2。但是也可以是相反的無流動的位置。

設計為多路旁通閥的前置閥1.4優(yōu)選設計用于實現(xiàn)二位六通旁通閥的不同的功能。其在圖1所述的運行方式下處于位置I。在二位六通旁通閥的位置I中，入口Z1與出口A2相連，入口Z3與出口A4相連。入口Z5和出口A6關閉。出口A2和出口A4再次與相應的安全旁通閥1.5流體形式地連接。

圖2中示出一種狀況，其中標記為MV1的安全旁通閥1.5故障。其例如保持在打開的位置II，同時其它的多路旁通閥MV2和MV3處于閥門位置I?，F(xiàn)在為了更換MV1，操作與之對應的前置閥1.4、尤其多路旁通閥并且從它的根據(jù)圖1所示的位置I轉(zhuǎn)換到至少一個另外的位置II。在該位置II(在圖3示出)，入口Z1和Z5與出口A6相連。另外的入口Z3以及另外的出口A2和A4被關閉。出口A6與另外的標記為MV2和MV3的安全旁通閥1.5流體形式地連接。標記為MV2和MV3的兩個安全旁通閥1.5處在關閉的位置I。

如果達到圖3所示的多路旁通閥1.4的位置，則布置在其后面的安全閥1.5(在此為MV1)可以不再處于運行狀態(tài)并且被替換。用于操作速關閥2的連通邏輯自動地從三選二關斷轉(zhuǎn)變?yōu)槎x一關斷。

如果兩個或三個安全旁通閥1.5以任何的組合或順序被關閉(例如圖4所示的安全旁通閥MV2和MV3)，則接口P和接口T之間建立連接?？刂埔嚎梢詮馁A料罐Ta流出。促動器3的控制液通過流出閥1.6從貯料罐Ta流出。附加地，外部的流出閥1.10提供支持以便縮短速關時間。

可靠的超轉(zhuǎn)速保護對于渦輪機是必不可少的。對于燃氣渦輪機和蒸汽渦輪機意味著可靠地識別超速并且作為快速關閉速關閥的反應。這種液壓的控制裝置在設備中提供兩個功能。電子分析單元識別超轉(zhuǎn)速并且電子液壓機組直接控制速關閥2。

各個閥門裝置的可開關性通過相應的調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)。安全閥的可開關性在此可以不同形式地實現(xiàn)，安全閥可實現(xiàn)至少兩個閥門位置。優(yōu)選地使用電磁的調(diào)節(jié)裝置。前置閥1.4的調(diào)節(jié)裝置可以機械地、電氣地、液壓地或其它形式地操作。優(yōu)選地，在更換時手動地機械地反作用于彈簧力地操作前置閥。

在所有附圖中示出了一下所謂的模塊M上的接口：

至泵Pu的接口P，至貯料罐Ta的接口T，至MV1的接口MMV1，至MV2的接口MMV2，至MV3的接口MMV3，至MV4的接口MMV4，至MV5的接口MMV5，至流出閥1.10的接口X，至促動器3的在旁路中之流出閥1.10的接口A。此外還示出節(jié)流閥1.8和1.9，其與泵Pu以及流出閥1.10或促動器3相連。

附圖標記列表

1 控制裝置

1.1 旁通閥

1.2 旁通閥

1.3 測試控制閥裝置

1.4 前置閥

1.5 安全閥、尤其安全旁通閥

1.6 流出閥

1.7 止回閥

1.8 節(jié)流閥

1.9 節(jié)流閥

1.10 流出閥