ПАРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ТРУБОПРОВОДОМ ШПИНДЕЛЬНОГО ПАРА УТЕЧКИ
STEAM POWER PLANT WITH SPINDLE LEAK STEAM PIPE LINE

Изобретение относится к паровой энергетической установке, включающей паровую турбину, паропровод, гидравлически соединенный с паровой турбиной и предназначенный для пропускания пара, клапан, установленный в трубопроводе и предназначенный для изменения расхода пара в трубопроводе, причем в рабочем режиме в клапане, гидравлически соединенном с трубопроводом шпиндельного пара утечки, возникает шпиндельный пар утечки, а также сборник шпиндельного пара утечки, гидравлически соединенный с трубопроводом шпиндельного пара утечки.
Изобретение относится также к способу эксплуатации паровой энергетической установки.
Паровые энергетические установки обычно включают паровую турбину и парогенератор, причем паропровод выполнен и установлен для прохождения по нему пара в паровую турбину. Парогенератор может производить пар с температурой более 600°C и давлением более 300 бар. Такие высокие температуры и давление пара предъявляют высокие требования к установленным в паропроводе клапанам. Как правило, в паропроводе, проводящем пар в паровую турбину, устанавливают два клапана, в частности быстродействующие отсечный клапан и сервоклапан. Быстродействующий отсечный клапан предназначен для быстрого отсечения пара в случае аварии и выполнен для этого соответствующим образом. Сервоклапан предназначен для регулирования или управления подачей пара через паропровод при открытом быстродействующем отсечном клапане.
Быстродействующие и сервоклапаны современных паровых энергетических установок состоят главным образом из корпуса клапана и конуса клапана, причем конус клапана выполнен с возможностью движения в направлении, определяемом клапанным шпинделем. Между клапанным шпинделем и корпусом клапана может проходить пар, причем этот поток пара является потерей и поэтому его называют  шпиндельным паром утечки. Шпиндельный пар утечки как правило собирают и направляют в паровую энергетическую установку в качестве уплотняющего пара.
Высокая температура и высокое давления пара не предоставляли до настоящего времени иной возможности применения. Направление шпиндельного пара утечки, например, непосредственно в конденсатор невозможно, так как при определенных условиях эксплуатации воздух засасывается в клапан, что может привести к возможным повреждением клапана.
Задачей изобретения является создание паровой энергетической установки, в которой существует возможность дальнейшего использования шпиндельного пара утечки.
Эта задача решена с помощью паровой энергетической установки, включающей паровую турбину, трубопровод для направления пара, установленный в трубопроводе пара клапан, трубопровод шпиндельного пара утечки, гидравлически соединенный с клапаном, и сборник шпиндельного пара утечки, гидравлически соединенный с трубопроводом  шпиндельного пара утечки, причем сборник шпиндельного пара утечки выполнен в виде конденсатора.
Задача изобретения решена также посредством способа эксплуатации паровой энергетической установки, при котором арматуру открывают при наличии шпиндельного пара перед арматурой и снова закрывают при отсутствии шпиндельного пара.
Таким образом, изобретение предлагает установку арматуры в трубопроводе шпиндельного пара. В рабочем режиме, когда шпиндельный пар утечки проходит по трубопроводу шпиндельного пара утечки, арматура открыта. Для предотвращения рециркуляции при определенных рабочих условиях арматуру закрывают при отсутствии шпиндельного пара утечки. Такие условия эксплуатации необходимо фиксировать соответствующими измерительными приборами, устанавливаемыми в трубопроводе шпиндельного пара утечки перед арматурой. Соответствующей измерительной аппаратурой  являются, например, прибор измерения и фиксации давления шпиндельного пара утечки и/или прибор измерения температуры шпиндельного пара утечки.
Установка арматуры обеспечивает при этом многообразное считывание целенаправленного применения шпиндельного пара утечки. Это обеспечивает предпочтительную высокую эксплуатационную безопасность.
До настоящего времени трубопроводы шпиндельного пара утечки гидравлически соединяли, как правило, с системой сальниковых уплотнений паровой турбины. Так как из клапанов, например быстродействующих отсечных клапанов свежего пара, сервоклапанов свежего пара, запирающих быстродействующих отсечных клапанов и запирающих сервоклапанов, выходит шпиндельный пар утечки с высокой температурой, всю систему сальниковых уплотнителей выполняли с учетом этих высоких температур.
Кроме этого возможно применение соответствующих материалов для регулирующего клапана пара утечки и для перепускного клапана пара утечки.
Сборник шпиндельного пара утечки выполнен в виде конденсатора. До настоящего времени непосредственное заведение шпиндельного пара утечки в конденсатор было невозможно. Применение согласно изобретению арматуры в трубопроводе шпиндельного пара утечки обеспечивает возможность направлять шпиндельный пар утечки напрямую в конденсатор.
В предпочтительном усовершенствованном варианте осуществления сборник шпиндельного пара утечки выполнен в виде обсадной трубы. Обсадная труба является, как правило,  сосудом регулирования уровня воды, установленным перед конденсатором. Согласно изобретению шпиндельный пар утечки направляют непосредственно в обсадную трубу. В обсадную трубу, выполненную главным образом изогнутой, в геодезически низшей точке заводят пар, причем пар стекает вверх и, при необходимости через впрыск воды, попадает в конденсатор. Если шпиндельный пар утечки конденсирует в обсадной тубе, в геодезически низшей точке всю собранную воду через водяную петлю направляют в сборник конденсатора.
Предпочтительные усовершенствованные варианты осуществления указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Так, например, в первом предпочтительном варианте усовершенствования арматура выполнена в виде заслонки. Для этого в паропроводе арматуру выполняют посредством известной из уровня техники заслонки. Движением заслонки регулируют расход в трубопроводе шпиндельного пара утечки. Заслонка является экономически выгодной возможностью регулирования расхода пара в трубопроводе.
Кроме этого в другом предпочтительном варианте усовершенствования заслонка выполнена управляемой. Это означает, что движения заслонки осуществляют с помощью блока управления, который получает параметры управления или регулирования.
В другом предпочтительном варианте осуществления заслонка выполнена в виде обратной заслонки.
В случае дефекта или неполадки это предотвращает нежелательный поток шпиндельного пара утечки к клапанам и, тем самым, повреждение клапанов в случае аварии или неполадки.
Предпочтительно арматуру выполняют в виде вентиля. Вентиль обеспечивает возможность точного регулирования расхода в трубопроводе шпиндельного пара утечки и его учет в зависимости от сферы применения. Подачу команд на вентиль осуществляют также с помощью блока управления. Для этого в блок управления извне заводят регулировочные параметры. Блок управления может быть выполнен с возможностью автономного регулирования.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления в трубопроводе шпиндельного пара утечки устанавливают в качестве дополнения к арматуре аварийный вентиль, который открывают при превышении максимально допустимого давления, что защищает вентили от высокого противодавления.
Согласно изобретению задачу решают определением способа эксплуатации паровой энергетической установки, при котором арматуру открывают при наличии шпиндельного пара утечки перед арматурой и снова закрывают при отсутствии выхода шпиндельного пара утечки из вентиля. Это эффективно предотвращает нежелательное поступление воздуха в вентиль.
В другом предпочтительном варианте усовершенствования способа аварийный вентиль открывают только после достижения максимального давления в трубопроводе шпиндельного пара утечки, чтобы обеспечить защиту от высокого противодавления.
Вышеописанные свойства, признаки и предпочтительные варианты осуществления изобретения, а также способ их обеспечения более подробно и понятнее раскрыты на основе нижеследующего описания вариантов осуществления на основе чертежей.
Вариант осуществления изобретения описан далее на примере чертежа. Чертеж не является определяющим примером выполнения, а выполнен схематично для его пояснения.
На чертеже изображена паровая энергетическая установка согласно данному изобретению.
Относительно комплектации непосредственно показанных на чертеже технических решений приведен существующий уровень техники.
На чертеже показана паровая энергетическая установка 1, включающая паровую турбину 2 с первой частью 2а турбины и второй частью 2b турбины. Для наглядности парогенератор и генератор подробно не показаны. Кроме этого первая часть 2а турбины выполнена в виде комбинированной паровой турбины высокого и среднего давления.
Свежий пар поступает из подробно не показанного парогенератора через быстродействующий отсечный клапан 3 и гидравлически соединенный с быстродействующим отсечным клапаном 3 сервоклапан 4 в паропровод 5. Таким образом свежий пар поступает сначала через быстродействующий отсечный клапан 3, затем через сервоклапан 4 и далее по паропроводу 5 в область 2с высокого давления первой части 2а турбины. После прохождения области 2с высокого давления первой части 2а турбины пар выходит из области 2с высокого давления (не показано) и его снова нагревают в промежуточном перегревателе, после чего пар через быстродействующий отсечный клапан 6 и сервоклапан 7 среднего давления поступает в область 2d среднего давления первой части 2а турбины.
После прохождения области 2d среднего давления первой части 2а турбины пар поступает во вторую часть 2b турбины, выполненную в виде турбины низкого давления. Паропровод, гидравлически соединяющий первую часть 2а турбины со второй частью 2b турбины, не показан и обозначен как перепускной трубопровод.
После прохождения второй части 2b турбины пар поступает в конденсатор 8 и конденсирует в воду.
Для наглядности показана часть системы 9 плотного пара паровой турбины 2. Пар, поступающий в быстродействующий отсечный клапан 3 и сервоклапан 4, отличается сравнительно высокой температурой и высоким давлением. Пар, поступающий в быстродействующий отсечный клапан 6 среднего давления и сервоклапан 7 среднего давления, отличается высокой температурой при более низком давлении по сравнению с предыдущим случаем.
Клапаны 3, 4, 6 и 7 включают корпус клапана и клапанный шпиндель, приводящий в движение клапанный конус. Движение клапанного шпинделя и клапанного конуса инициирует регулирование расхода пара через клапан и, тем самым, объемный расход пара в паропроводе 5. Каждый из клапанов 3, 4, 6, 7 включает блок 10 управления, предназначенный для управления клапанным шпинделем.
Шпиндельный пар утечки выходит по первому трубопроводу 11 шпиндельного пара утечки из быстродействующего отсечного клапана 3. Из быстродействующего отсечного клапана 6 среднего давления также выходит шпиндельный пар утечки по второму трубопроводу 12 шпиндельного пара утечки в общий третий трубопровод 13 шпиндельного пара утечки. В третьем трубопроводе 13 шпиндельного пара утечки установлена арматура 14а. После прохождения через арматуру 14а шпиндельный пар утечки поступает по четвертому трубопроводу 15 шпиндельного пара утечки в сборник 16 шпиндельного пара утечки.
Аналогично этому обстоит дело с шпиндельным паром утечки из сервоклапана 4 и сервоклапана 7 среднего давления. Шпиндельный пар утечки из сервоклапана 4 проходит по пятому трубопроводу 17 шпиндельного пара утечки. Выходящий из сервоклапана 7 среднего давления шпиндельный пар утечки поступает в шестой трубопровод 18 шпиндельного пара утечки. Пятый трубопровод 17 и шестой трубопровод 18 шпиндельного пара утечки заведены в общий седьмой трубопровод 19 шпиндельного пара утечки, в котором установлена арматура 14b, после прохождения арматуры 14b пар утечки поступает в восьмой трубопровод 20 шпиндельного пара утечки и из него в сборник 16 шпиндельного пара утечки.
В третьем трубопроводе 13 шпиндельного пара утечки дополнительно к арматуре 14а установлен аварийный клапан 21, а в седьмом трубопроводе 19 шпиндельного пара утечки дополнительно к арматуре 14b установлен аварийный клапан 22.
При поступлении шпиндельного пара утечки арматуру 14а и 14b открывают. Арматуру 14а и 14b снова закрывают при отсутствии шпиндельного пара утечки.
Арматура 14а и 14b выполнена в виде заслонок. Каждой из этих заслонок управляют с помощью первого  блока 23а управления и второго блока 23b управления. При этом первый блок 23а подает команды на первую арматуру 14а, а второй блок 23b подает команды на вторую арматуру 14b.
В альтернативном варианте осуществления упомянутые заслонки выполнены в виде обратных заслонок.
Кроме этого арматура 14а и 14b может быть выполнена в виде вентиля.
Показанная на чертеже паровая энергетическая установка 1 характеризуется тем, что сборник 16 шпиндельного пара утечки выполнен в виде конденсатора 8. Это может быть сепаратор-конденсатор или конденсатор, гидравлически подсоединенный после второй части 2b турбины.
Несмотря на то, что изобретение детально проиллюстрировано и описано на примере предпочтительного варианта осуществления, оно не ограничено раскрытым примером и специалист сможет сделать выводы о других вариациях, не выходя за рамки объема правовой защиты изобретения.