РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
REGULATING DEVICE

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для регулирования расхода среды (воздуха) и может быть использовано в промышленности и энергетике, в частности в системах отвода остаточных тепловыделений АЭС.
Система пассивного отвода тепла предназначена для длительного снятия остаточных тепловыделений реакторной установки. Особенностью такой системы является воздушный контур охлаждения с регулируемым расходом, что позволяет изменять мощность отвода тепла от реактора.
Для регулирования мощности теплоотвода в воздушном тракте системы пассивного расхолаживания установлено регулирующее устройство, работающее от давления пара второго контура, которое определяется остаточным тепловыделением в реакторе. Регулирующее устройство выполнено в виде шибера с поворотными лопатками. Поворотные лопатки управляются через передаточный механизм приводом пассивного принципа действия, исполнительный механизм которого работает от давления пара второго контура. Оптимальная скорость расхолаживания и параметрическая устойчивость работы системы обеспечиваются изменением расхода воздуха за счет изменения угла поворота лопаток давлением пара (см., например, патент №2188354, RU, кл. F16K 1/22, опубл. 27.08.2002).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является регулирующее устройство, включающее шибер с поворотными лопатками, соединенными через передаточный механизм с приводами пассивного и активного принципа действия, кулачковую муфту, предварительно сжатую пружину (см., например, патент №2498137, RU, опубл. «Официальный бюллетень Роспатента» №31 от 10.11.2013 г.).
Недостатком устройства является отсутствие возможности автоматического закрытия лопаток шибера, управляемых приводом активного принципа действия, при давлении пара ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия, для предотвращения замерзания конденсата в теплообменнике при отрицательных температурах атмосферного воздуха, что снижает надежность расхолаживания реакторной установки.
Технической задачей является создание регулирующего устройства, позволяющего обеспечить автоматическое закрытие лопаток шибера, управляемых приводом активного принципа действия, при давлении пара ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия.
Решение поставленной задачи позволяет повысить надежность работы регулирующего устройства и системы пассивного отвода тепла в целом и, тем самым, повысить безопасность реакторной установки.
Поставленная задача решается тем, что в регулирующем устройстве, включающем шибер с поворотными лопатками, соединенными через передаточный механизм с приводами пассивного и активного принципа действия, кулачковую муфту, промежуточный силовой элемент, передаточный механизм дополнительно снабжен переключающим устройством, которое размещено между приводом активного принципа действия и кулачковой муфтой и выполнено в виде сильфонной сборки, внутренняя полость которой гидравлически связана с внутренней полостью корпуса привода пассивного принципа действия, или переключающим устройством, которое размещено между неподвижной опорой и промежуточным силовым элементом и выполнено в виде электромагнита. Кроме того, устройство снабжено размыкателем электропитания по давлению контролируемой среды.
Применение в передаточном механизме переключающего устройства в виде сильфонной сборки или электромагнита обеспечивает автоматическое закрытие лопаток шибера, управляемых приводом активного принципа действия, при давлении пара ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия, для исключения замерзания конденсата в теплообменнике при отрицательных температурах атмосферного воздуха, охлаждающего теплообменник.
Суть технического решения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена кинематическая схема регулирующего устройства с лопатками, открытыми активным приводом, и переключающим устройством в виде сильфонной сборки (вариант 1);
на фиг. 2 изображена кинематическая схема регулирующего устройства с лопатками, закрытыми промежуточным силовым элементом, и переключающим устройством в виде сильфонной сборки (вариант 1);
на фиг. 3 изображена кинематическая схема регулирующего устройства с лопатками, открытыми активным приводом, и переключающим устройством в виде электромагнита (вариант 2);
на фиг. 4 изображена кинематическая схема регулирующего устройства с лопатками, закрытыми промежуточным силовым элементом, и переключающим устройством в виде электромагнита (вариант 2).
Регулирующее устройство по варианту 1 содержит шибер 1 с поворотными лопатками 2, привод пассивного принципа действия 3, содержащий корпус 4 со штуцером 5 для подвода контролируемой среды, и фланец 6. В корпус 4 встроен исполнительный механизм, выполненный в виде сильфона 7, штока 8 и силовой пружины 9. Регулирующее устройство также снабжено приводом активного принципа действия 10, который с помощью кулачковой муфты 11 соединен с передаточным механизмом 25, состоящим из валов 12, рычагов 13 и кулисы 21. Передаточный механизм 25 предназначен для обеспечения поворота лопаток 2 шибера 1 приводом пассивного принципа действия 3 или приводом активного принципа действия 10. Кулачковая муфта 11 состоит из двух полумуфт. Одна полумуфта 15 закреплена на штоке 14, а другая полумуфта 16 закреплена на валу 17 передаточного механизма 25. Каждая полумуфта имеет возможность свободного поворота относительно другой полумуфты на угол менее 360°. На фланце 6 закреплен промежуточный силовой элемент 18, включающий предварительно сжатую пружину 19, передающую усилие через подвижный в осевом направлении элемент 20 на передаточный механизм 25. Передаточный механизм 25 снабжен переключающим устройством 26, расположенным между активным приводом 10 и кулачковой муфтой 11. Переключающее устройство 26 выполнено в виде сильфонной сборки, которая содержит корпус 24, сильфон 22 и шток 14, при этом внутренняя полость корпуса сильфонной сборки гидравлически связана с внутренней полостью корпуса 4 привода пассивного принципа действия 3 через штуцеры 5 и 23.
Работа регулирующего устройства по варианту 1 от привода пассивного принципа действия 3 осуществляется за счет изменения давления контролируемой среды, находящейся в диапазоне регулирования. При повышении давления контролируемой среды в диапазоне регулирования усилие воздействует на днище сильфона 7 и связанный с ним шток 8. Усилие от штока 8 передается на передаточный механизм 25. При этом лопатки 2 шибера 1 открываются. При снижении давления контролируемой среды силовая пружина 9 разжимается, лопатки 2 шибера 1 закрываются. Пружина 19 в обоих случаях находится в исходно сжатом состоянии. Относительное расположение полумуфт 15 и 16 таково, что при регулировании от привода пассивного принципа действия 3 они механически не взаимодействуют между собой.
Привод активного принципа действия вступает в работу, когда требуется полное открытие лопаток шибера при любом давлении контролируемой среды для интенсивного расхолаживания реакторной установки.
Работа регулирующего устройства от привода активного принципа действия 10 обеспечивает полное открытие лопаток 2 шибера 1. При этом шток 14 вращается совместно с переключающим устройством 26. Вращающийся вал 17 через рычаги 13 дополнительно сжимает пружину 19. Лопатки 2 шибера 1 удерживаются в этом положении активным приводом 10. Полумуфты 15 и 16 находятся в зацеплении.
Закрытие лопаток 2 шибера 1, открытых приводом активного принципа действия 10, осуществляется путем расцепления кулачковой муфты 11 усилием сжатого сильфона 22. При этом для закрытия лопаток используется энергия сжатой пружины 19 промежуточного силового элемента 18. Регулирующее устройство переходит с режима регулирования приводом активного принципа действия 10 на регулирование приводом пассивного принципа действия 3. Лопатки шибера из открытого положения переходят в закрытое положение при давлении контролируемой среды ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия.
В регулирующем устройстве по варианту 2 переключающее устройство 29 расположено между неподвижной опорой 24 и промежуточным силовым элементом 18 и выполнено в виде электромагнита. Якорь электромагнита 25 установлен на одном из элементов передаточного механизма (рычаг 13), а катушка 26 размещена на неподвижной опоре 24. Катушка 26 электромагнита 29 может быть обесточена с помощью размыкателя электропитания 27, настроенного на соответствующее давление контролируемой среды, подаваемой в размыкатель электропитания 27 через штуцер 28.
Работа регулирующего устройства по варианту 2 от привода пассивного принципа действия 3 аналогична работе регулирующего устройства по варианту 1 и осуществляется давлением контролируемой среды, находящейся в диапазоне регулирования. Питание на привод активного принципа действия и, соответственно, на электромагнит в данном режиме не подается.
При работе регулирующего устройства от привода активного принципа действия 10 одновременно с подачей питания на привод 10 подается питание на электромагнит 29. При работе привода активного принципа действия 10 вал 17 через рычаги 13 дополнительно сжимает пружину 19 независимо от давления контролируемой среды. Лопатки 2 шибера 1 удерживаются в открытом положении электромагнитом 29. Полумуфты 15 и 16 при этом находятся в нейтральном положении.
Закрытие лопаток 2 шибера 1, открытых приводом активного принципа действия 10, осуществляется путем обесточивания электромагнита 29. Обесточивание электромагнита 29 обеспечивается, например, размыкателем электропитания 27 при давлении контролируемой среды ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия. Лопатки 2 шибера 1 закрываются сжатой пружиной 19 промежуточного силового элемента 18.
Таким образом, использование предлагаемого регулирующего устройства позволяет повысить надежность расхолаживания реакторной установки за счет автоматического закрытия лопаток шибера, управляемых приводом активного принципа действия, при давлении контролируемой среды ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия, для предотвращения замерзания конденсата в теплообменнике при отрицательных температурах атмосферного воздуха.