Импульсное предохранительное устройство парогенератора
IMPULSE SAFETY DEVICE OF THE STEAM GENERATOR

Изобретение относится к предохранительным клапанам, в частности к импульсным предохранительным устройствам сброса пара для защиты второго контура парогенератора от превышения давления.
Импульсное предохранительное устройство парогенератора (далее ИПУ ПГ) предназначено для предотвращения превышения давления в парогенераторах и паропроводах свежего пара сверх величины, регламентируемой при эксплуатации атомной электростанции (АЭС). В режиме нормальной эксплуатации АЭС (работа на различных уровнях мощности) ИПУ ПГ находится в закрытом состоянии. В режимах нарушения нормальной эксплуатации, не связанных с повышением давления во втором контуре до уставок срабатывания, ИПУ ПГ закрыто и находится в режиме ожидания. В аварийных режимах, связанных с повышением давления во втором контуре до уставок срабатывания ИПУ ПГ, происходит его открытие и сброс заданного расхода пара в атмосферу.
Для обслуживания в аварийном режиме установок большой единичной мощности требуются предохранительные клапаны с большой пропускной способностью и высокой надежностью. В этих условиях более целесообразно применение ИПУ ПГ, состоящего из главного предохранительного клапана с большой пропускной способностью, управляющего и импульсного клапанов, управляющих поршневым приводом главного клапана, и переключающего устройства. Переключающее устройство предназначено для перекрытия подачи среды в надпоршневое пространство главного предохранительного клапана со стороны управляющего или импульсного клапанов. Подобная конструкция ИПУ ПГ обеспечивает надёжное обслуживание системы и агрегатов с высокими энергетическими параметрами, требующими сброса больших количеств рабочей среды.
Известен «Способ управления клапанами предохранительного устройства и устройство для его осуществления» из патента № 2687198 МПК F16K 17/10, приоритет 03.08.2018. Предохранительное устройство, работающее по схеме «разгружения», включает главный предохранительный клапан поршневого типа, соединенный с импульсным клапаном, выполненным в виде подпружиненного клапана с приводом (привод может быть мембранным или поршневого типа) и с патрубками ввода и сброса рабочей среды.
Также известна конструкция «Импульсно-предохранительного устройства» из патента № 2272206 С2, МПК F16K 17/10, приоритет 04.12.2002, включающая главный предохранительный клапан (работающий по схеме «разгружения») надпоршневая полость в котором сообщена с выходным патрубком и патрубком выходной полости импульсного клапана, и клапан настройки импульсного клапана. Импульсный клапан (далее ИК) с подачей рабочей среды под золотник выполнен с подпружиненным золотником, индикаторным поршнем и втулкой. ИК снабжен электромагнитом и сигнализатором положения золотника (запорного органа). По принципу действия этот ИК-двухпозиционный прямого действия с подачей рабочей среды под золотник.
Известные технические решения воплощают конструкцию ИПУ ПГ, в основе которой заложен принцип выпуска рабочей среды из поршневой полости для открытия главного предохранительного клапана (ГПК) и заполнение рабочей средой поршневой полости для закрытия ГПК, что имеет ряд недостатков:
- Сложную конструкцию управляющего клапана, работающего на разнице давления рабочей среды внутри и снаружи сильфона, что существенно снижает ресурс и надежность конструкции.
- Протечки в седле управляющего клапана могут привести к выходу рабочей среды из поршневой полости и, как следствие, к самопроизвольному открытию ГПК.
- Ненадежное выполнение конструкции ИПУ для применения в установках с большой единичной мощностью. Поскольку конструкция ИПУ не предусматривает клапаны, способные обеспечить работу устройства в случае выхода из строя ИК и необходимости проведения ремонтных работ.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является импульсно-предохранительное устройство парогенератора DN450/600 (указан по ссылке: https://clck.ru/sHYgm) компании АО «Энергомаш (Чехов) – ЧЗЭМ», предназначенного для предотвращения превышения давления в парогенераторах и паропроводах свежего пара агрегатных средств. ИПУ ПГ, сконструированное по схеме «нагружения» состоит из главного предохранительного клапана, импульсного клапана, электромагнитного управляющего клапана, фильтра пара управляющего клапана и переключающего устройства.
Недостатками известного технического решения являются:
- Ненадёжность использования электромагнитного привода в управляющем клапане из-за перегрева при нахождении электромагнитного привода в режиме удержания (когда управляющий клапан открыт). Также существуют ограничения при использовании электромагнитного привода при аварийных режимах, когда температура свыше 150 °С. В аварийных режимах на станции окружающая температура составляет 180 °С.
- Применение вварного седла в корпусе ГПК делает невозможным его извлечение при вваривании ИПУ ПГ в трубопровод станции, когда температура термической обработки патрубков доходит до 750 °С. Невозможность вынуть седло из ГПК может привести к появлению дефектов (изменение геометрии, трещины и т.д.) на уплотнительной поверхности седла. При выходе из строя ГПК невозможно проведение ремонта седла без вырезки его из корпуса, что влияет на длительность процессов наладки, ремонта клапана, связанных с его демонтированием из корпуса.
- Выполнение вставного элемента в выходной патрубок корпуса ГПК, на которую опирается штанга крепления поршня, приводит к появлению зазоров и разбалтыванию вставной направляющей вследствие влияния различных температур (на входе в ГПК пар с рабочей температурой, выход ГПК остается не прогретым до рабочей температуры пара на входе). При открытии клапана, происходит ударное динамическое воздействие пара на вставную направляющую, также происходит термошок (резкое увеличение температуры наружной поверхности вставной направляющей). Быстрое, неравномерное изменение температуры вставной направляющей, приводит к появлению зазоров в месте соединения, что приводит к люфту и перекосу штанги поршня. По причине перекоса штанги поршня, происходит перекос поршня, вследствие чего – заклинивание ИПУ ПГ в открытом состоянии. Устранение данного конструктивного решения, возможно только в случае останова блока, при помощи срезания выходного патрубка и замены вышедшего из строя элемента.
- Отсутствие фильтра пара на входе в электромагнитный клапан управления, приводит к попаданию грязи, ржавчины и других примесей в уплотнение клапана. Что в свою очередь приводит к нарушению герметичности в затворе электромагнитного клапана управления, неконтролируемым протечкам в поршневую полость и возможное самопроизвольное открытие ГПК.
- Наличие импульсных трубок, соединяющих элементы ИПУ ПГ между собой, таят в себе потенциальную опасность, связанную с нарушением сварных соединений в местах сваривания импульсных трубок с фланцами. В момент обслуживания и ремонта, импульсные трубки требуют проведения дополнительного контроля и испытаний, для проверки всех мест соединений сваркой.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение безопасности атомной электростанции от превышения давления рабочей среды и от падения давления ниже заявленного диапазона путём создания надёжной конструкции ИПУ ПГ, обеспечивающей работу парогенератора в нормальных и аварийных режимах эксплуатации без останова блока.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является создание конструкции ИПУ ПГ, обеспечивающей повышение герметичности и работоспособности элементов конструкции при нормальных и аварийных режимах эксплуатации и, как следствие, повышение функциональной надёжности элементов конструкции ИПУ ПГ с возможностью проведения монтажных, ревизионных и ремонтных работ без применения специализированного оборудования и останова блока.
Технический результат достигается тем, что в импульсном предохранительном устройстве парогенератора, состоящем из собранных в блок главного предохранительного клапана, управляющего клапана, импульсного клапана и переключающего устройства, при этом главный предохранительный клапан оснащен регулирующим дросселем и выполнен с встраиваемым стаканом, соединенным с клеткой и седлом, а направляющая штанга поршня крепится к поверхности, которая выполнена единым целым с нижней поверхностью корпуса, импульсный клапан выполнен с основной и вспомогательной пружинами, закрученными навстречу друг-другу, управляющий клапан выполнен электроприводным и снабжен фильтром пара на входе, устройство парогенератора оснащено клапаном настройки, к которому присоединяется фильтр пара, поступающего в импульсный клапан. Регулируемый дроссель может обеспечивать регулирование давления обратной посадки главного предохранительного клапана. Управляющий клапан может быть выполнен электроприводным.  Направляющая штанга золотника главного предохранительного клапана закреплена на поверхности нижней части корпуса и может быть сформирована путем выфрезеровывания из цельной поковки корпуса. В главном предохранительном клапане направляющие поверхности трения могут быть выполнены с гальваническим покрытием.
Импульсно предохранительное устройство парогенератора (далее ИПУ ПГ) поясняется чертежами (фиг. 1-19). На фиг. 1 представлена упрощенная схема ИПУ ПГ, показывающее связи, входящих в его конструкцию элементов. На фиг. 2 показан главный вид ИПУ ПГ в сборе. Элементы ИПУ ПГ поясняются на следующих чертежах: на фиг. 3 представлен местный вид главного предохранительного клапана в разрезе, на фиг. 4 представлен местный вид электроприводного клапана в разрезе, на фиг. 5 представлен местный вид импульсного клапана в разрезе, на фиг. 6 представлен местный вид клапана настройки с фильтром пара импульсного клапана в разрезе, на фиг. 7 представлен местный вид переключающего устройства в разрезе., на фиг. 8 представлен местный вид регулируемого дросселя переключающего устройства в разрезе. На фиг. 9 представлена зависимость проходного сечения от количества оборотов регулирующего органа дросселя. Режимы работы ИПУ ПГ поясняются на следующих чертежах: на фиг. 10 показана нормальная работа ИПУ ПГ в режиме ожидания, на фиг. 11 показана нормальная работа в режиме открытия ГПК от управляющего электроприводного клапана, на фиг. 12 показана нормальная работа ИПУ ПГ при закрытии ГПК от управляющего электроприводного клапана, на фиг. 13 показано аварийное открытие ГПК от импульсного клапана в случае, если управляющий электроприводной клапан не открылся, на фиг. 14 показано аварийное закрытие ГПК от переключающего устройства в случае, если управляющий электроприводной клапан не закрылся, на фиг. 15 показано аварийное закрытие ГПК от переключающего устройства, в случае, если импульсный клапан не закрылся, на фиг. 16 показана аварийная работа ИПУ ПГ при утечке запорного органа импульсного клапана выше допустимых значений, на фиг. 17 показана нормальная работа ИПУ ПГ при перекрытии линии импульсного клапана с помощью переключающего устройства, на фиг. 18 показана аварийная работа ИПУ ПГ при утечке запорного органа управляющего электроприводного клапана выше допустимых значений, на фиг. 19 показана нормальная работа ИПУ ПГ при перекрытии линии управляющего электроприводного клапана с помощью переключающего устройства.
Импульсное предохранительное устройство парогенератора (далее ИПУ ПГ) состоит из собранных в блок главного предохранительного клапана 1, управляющего клапана 2 с электроприводом 3 (далее электроприводной клапан 2), импульсного клапана 4, клапана настройки 5 и фильтра пара 6 импульсного клапана 4, переключающего устройства 7 с электроприводом 8, регулируемого дросселя 9, фильтра пара 10 электроприводного клапана 2 (фиг. 1, 2).
Главный предохранительный клапан 1, входящий в состав изобретения, выполнен с встраиваемым в корпус 11 стаканом 12, соединенным с клеткой 13 и седлом 14 (фиг. 3). Направляющая штанга 15 золотника 16 закреплена на нижней поверхности корпуса 11. Стакан 12 поджимается крышкой 17 с помощью гаек и шпилек (на чертеже не показаны). На крышке 17 установлен корпус указателя положения 18, который закрывается крышкой указателя положения 19 и уплотняется прокладками (на чертеже не показаны).
Электроприводной клапан 2, входящий в конструкцию ИПУ ПГ, состоит из корпуса 20 и фильтра пара 10, установленного у входа в электроприводной клапан 2 (фиг. 4). Фильтр пара 10 состоит из наружной клетки 21, внутренней клетки 22 и фильтрующей сетки, установленной между ними (на чертеже не показана).  Фильтр пара 10 электроприводного клапана 2 фиксируется фланцем 23, который закреплен через гайки и шпильки (на чертеже не показаны) к корпусу ГПК. Внутри корпуса 20 установлено седло 24, которое поджимается фланцем 25 через втулку и клетку 26. Внутри клетки 26 установлен золотник 27, который имеет поступательное движение от электропривода 3. При нахождении золотника 27 в нижнем положении (закрытом), происходит уплотнение поверхностей золотника 27 и седла 24 с необходимой степенью герметичности. Золотник 27 уплотняется сальниковым узлом 28.
Импульсный клапан 4, входящий конструкцию ИПУ ПГ, состоит из корпуса 29, установленного в него седла 30, которое поджимается гайкой через втулку (на черетеже не показаны). Во втулке установлен золотник 31, обеспечивающий герметичность с седлом 30 в закрытом состоянии. Золотник 31 совершает рабочий ход (поднимается вверх) посредством штока 32 сильфона 33 (фиг. 5). Сильфон 33 сварен со штоком 32, кольцом и втулкой. Стакан 34 через шпильки и гайки устанавливается на корпус 29 через втулку. Внутри стакана 34 установлены основная 35 (без регулировки) и вспомогательная 36 (с регулировкой) пружины. В конструкции ИК предусмотрены сигнализаторы положения запорного органа ИК (открыт/закрыт) для выдачи сигнала на БПУ.
Клапан настройки 5 и фильтр пара 6 импульсного клапана 4, входящий в конструкцию ИПУ ПГ, состоит из корпуса 37 с установленным в нем золотника 38, подпружиненного в закрытом состоянии, и фланца 39 фиксирующегося гайками и шпильками в корпусе 37, фланца 40 фиксирующегося гайками и шпильками в корпусе 37 (фиг. 6). Корпус 37 клапана настройки 5 крепится к корпусу 41 фильтра пара 6 гайками и шпильками.
Переключающее устройство 7, входящее конструкцию ИПУ ПГ, состоит из корпуса 42, правого седла 43, установленного в корпус 42, левого седла 44 установленного в клетку 45, и электропривода 7 (фиг. 7). Левое седло 44 поджимается фланцем 46 через клетку 47. Фланец 46 крепится к корпусу 42 гайками и шпильками. Внутри клетки 45 установлен золотник 48, который в крайнем правом положении перекрывает с заданной герметичностью правое седло 43, в крайнем левом положении, перекрывает с заданной герметичностью левое седло 44.  Золотник 48 уплотняется сальниковым узлом 49.
Регулируемый дроссель 9, входящий в систему управления ИПУ ПГ, состоит из соединителя 50, крепящегося к корпусу ГПК через втулку 51, и втулку дросселя 52 (фиг. 8). Внутри соединителя 50 установлен дроссель 53, который уплотняется сальниковым узлом 54.  При закручивании дросселя 53 проходное сечение между ним и втулкой дросселя 52 уменьшается, при отворачивании дросселя 53 проходное сечение между ним и втулкой дросселя 52 увеличивается.
Перечень сокращений.
ИПУ ПГ – Импульсное предохранительное устройство парогенератора;
ЭК – Электроприводной клапан;
ФП ЭК – Фильтр пара электроприводного клапана;
ПУ – Переключающее устройство с электроприводом;
ИК – Импульсный клапан;
КН – Клапан настройки;
ФП ИК – Фильтр пара импульсного клапана;
ГПК – Главный предохранительный клапан;
ДР – Дроссель регулируемый;
Заявленное устройство работает следующим образом.
При возникновении давления, превышающего установленное для нормальной работы парогенератора (например 9,05 МПа), рабочая среда подаётся под запорный орган ЭК 2 через ФП 10 ЭК 2. Подаётся электрический сигнал на «открытие» и электропривод ЭК 2 переводит запорный орган клапана в открытое положение и на блочный пульт управления поступает соответствующий сигнал. При открытии ЭК 2 рабочая среда поступает в канал, соединенный с надпоршневым пространством ГПК 1, что приводит к открытию запорного органа ГПК, обеспечивая сброс давления в паропроводе.
Для удобства обслуживания конструкция ГПК 1 выполнена с встраиваемым в корпус 11 стаканом 12, соединенным с клеткой 13 и седлом 14, что позволяет быстро (без механической обработки) достать их из корпуса 11 для осмотра, замены или ремонта. Из стакана 12 также может извлекаться золотник 16 для проведения осмотра, замены или ремонта. Направляющая штанга 15 поршня закреплена на поверхности, которая выполнена единым целым с нижней поверхностью корпуса 11, что позволяет обеспечить прочность, жесткость и геометрические параметры установки конструкции. Нижняя часть корпуса 11 сформирована путем выфрезеровывания из цельной поковки. Данное решение позволило обеспечить надежное (жесткое крепление) с отсутствием люфтов и движений, вызванных как термошоком, так и динамическими воздействиями от среды при срабатывании ГПК 1. Направляющие поверхности трения ГПК 1 выполнены с гальваническим покрытием, что повышает его износостойкость в сравнении с применением в прототипе износостойкой наплавки.
Корпус указателя положения 18 в ГПК 1 обеспечивает размещение в нем дистанционного указателя положения, который посылает сигнал о положении «закрыто / открыто» на блочный пульт управления.
При подаче электрического сигнала на «закрытие» электропривод ЭК 2 переводит запорный орган клапана в закрытое положение. Рабочий ход золотника 27 от положения «закрыто» в положение «открыто» совершается за время 0,3 – 0,5 сек, при этом золотник 27 совершает ход 3 - 4 мм. При закрытии ЭК 2 падает давление рабочей среды в надпоршневом пространстве ГПК 1, что приводит к закрытию запорного органа ГПК 1. При этом механический указатель положения ЭК 2 перемещается в положение «закрыто», а на блоке пульта управления поступает соответствующий сигнал от электропривода 3 ЭК 2.
.
Минимальное давление закрытия ИПУ ПГ от ЭК 2 – 8,2 МПа. Время закрытия ИПУ ПГ от подачи команды на закрытие ЭК 2 (закрывается за 0,3-0,5 сек благодаря электроприводу 3) до полного закрытия ГПК 1 (0,5 сек благодаря регулируемому дросселю 9), что в сумме даёт не более 1 сек ИПУ ПГ
Также конструкция ИПУ ПГ позволяет оператору осуществить принудительное открытие запорного органа ГПК 1 при помощи открытия ЭК 2, когда давление в парогенераторе снижено до значений, например от 1,6 МПа до 2,5 МПа.
В случае, если после подачи сигнала на «открытие» электропривода ЭК 2 запорный орган ЭК 2 не открылся, то давление в паропроводе повышается до значений срабатывания ИК 4. При этом, подача  рабочей среды осуществляется из импульсного трубопровода через КН 5 и ФП 6 ИК 4. до такого значения давления, при котором оно уравновешивает усилие пружины действующей на запорный орган ИК 4 (например, от 9,2 МПа до 9,57 МПа). Открытие запорного органа ИК 4 происходит пассивно от собственной среды, и рабочая среда подаётся в надпоршневое пространство ГПК 1, что приводит к открытию запорного органа ГПК 1.
При снижении давления рабочей среды на входе в ИК 4 до значений закрытия, запорный орган ИК 4 закрывается под усилием пружины. Конструкция ИК 4 предусматривает установку основной 35 пружины, создающей 40-60% усилия для обеспечения работоспособности и герметичности ИК 4, и вспомогательной 36 пружины, имеющей возможность добавить необходимое усилие для необходимой работоспособности и герметичности. Использование пружин с направлением навивки навстречу друг другу позволяет скомпенсировать неточность изготовления опорных витков, что в свою очередь снижает возникновение перекосов и подклиниваний пружин при работе ИК 4. Перекосы и подклинивание пружин могут привести к потерям герметичности при закрытии ИК, увеличению давлений срабатывания в большую сторону, что в свою очередь приводит к невозможности ИПУ ПГ выполнять свои функции в качестве защитного устройства. Регулировка усилия от вспомогательной 36 пружины происходит при помощи закручивания регулировочного винта. Конструкция ИК предусматривает возможность проведения поднастройки основной 35 пружины ИК, действующей на запорный орган ИК, в пределах диапазона ± 7 % от уставки срабатывания.
При закрытии ИК 4 давление рабочей среды в надпоршневое пространство ГПК 1 падает, что приводит к закрытию запорного органа ГПК 1. Закрытие ИПУ ПГ при срабатывании от ИК 4 осуществляется при снижении давления до 7,6 МПа.  Регулирующий дроссель 9 осуществляет регулировку давления обратной посадки ГПК 1 (при закрытии опорного органа ГПК 1) и обеспечивает отвод рабочей среды из надпоршневого пространства ГПК 1 в выходной патрубок ГПК 1. Регулировка давления обратной посадки происходит за счет изменения площади проходного сечения в зависимости от положения регулирующего органа дросселя 9 (зависимость проходного сечения от количества оборотов регулирующего органа дросселя 9 указана на фиг. 9). К тому же, регулируемый дроссель 9 обеспечивает отсутствие влияния суммарных утечек запорных органов ЭК 2 и ИК 4, исключая самопроизвольное открытие запорного органа ГПК 1.
При нормальной эксплуатации ПУ 7 находится в промежуточном положении, при котором обе уплотнительные поверхности (седла 43, 44) со стороны ЭК 2 и со стороны ИК 4 открыты. При этом механический указатель положения ПУ 7 находится в положении «открыто». Изменение положения запорного органа ПУ 7 осуществляется при помощи электропривода 8 ПУ 7. ПУ 7 выполнен с единым золотником 48 и двумя седлами 43, 44 и расположен горизонтально, что исключает перекрытие одного из седел 43, 44 в случае обрыва штока. Известные технические решения выполнены в вертикальном исполнении, из-за чего при обрыве штока, золотник падает под собственным весом и перекрывает канал управления. При горизонтальном расположении и едином золотнике 48, в случае обрыва, золотник 48 отодвинет давлением среды к противоположному седлу 43, 44.
Также ПУ 7 позволяет закрыть запорный орган ГПК 1 путем перекрытия подачи среды в надпоршневое пространство ГПК 1 со стороны ЭК 2 (при падении давления до 8,2 МПа) или со стороны ИК 4 (при падении давления до 7,6 МПа). В случае возникновения необходимости перекрытия ЭК 2 или ИК 4 должно быть выведено на планово-предупредительный ремонт для устранения причины перекрытия импульсной линии.
Помимо этого, ПУ 7 позволяет перекрыть подачу среды в надпоршневое пространство, ГПК 1 со стороны ЭК 2 или со стороны ИК 4 в случае превышения предельно допустимых утечек в запорных органах ЭК 2 или ИК 4 соответственно, а также в случае необходимости проведения проверочных и ремонтных работ. При этом протечки через запорный орган ПУ 7, соответствующие классу герметичности ПУ 7, не могут привести к самопроизвольному открытию ГПК 1.
Фильтры пара (ФП 10 ЭК 2 и ФП 6 ИК 4) предназначены для предотвращения попадания твёрдых частиц (песка, окалины, грязи) на уплотнительные поверхности ЭК 2, ИК 4, ПУ 7, что обеспечивает надежность работы этих клапанов благодаря сохранению герметичности. Фильтрующий элемент фильтров пара – сетка.
Конструкция ИПУ ПГ обеспечивает:
- использование соединения управляющих клапанов ИПУ ПГ без применения импульсных трубок, что позволило использовать заднюю стенку корпуса ГПК для расположения всех управляющих клапанов, соединенных друг с другом посредством фланцев 23, 40, 46, сформированных при механической обработке корпусов 20, 37, 42 (фланец – единое целое с корпусами ЭК 2, КН 5, ПУ 7). Использование данного типа соединения (без свариваемых трубок) полностью убирает необходимость использования специальных процессов сварки, также, потенциально опасных мест соединения (сварка импульсных трубок с фланцем).
- возможность регулирования давления настройки ИК 4 за счет подкручивания вспомогательной 36 пружины и проверки в ситуациях, когда давление снижено менее 1,6 МПа, без приведения в действие ГПК 1, в том числе, когда энергоблок АЭС остановлен и давление снижено или в случаях низкого (атмосферного) давления. В таких ситуациях испытания проводятся с помощью стенда для настройки ИК 4 (баллона с воздухом). Во время проведения настройки ИК 4 должен быть отсечен при помощи ПУ 7.
- возможность проведения проверки работоспособности ЭК 2 при рабочем, низком или атмосферном давлении, путем подачи управляющих команд на электропривод 3 ЭК 2. Во время проведения проверки ЭК 2 должен быть отсечен при помощи ПУ 7.
- закрытие ЭК 2 от электропривода 3 для проведения гидравлических испытаний парогенератора. При этом дополнительных действий по блокировке ЭК 3 в закрытом положении не требуется. Что касается ИК 4 предусмотрена возможность блокирования в закрытом положении на время проведения гидравлических испытаний при помощи колпачка.
Примеры применения заявленного ИПУ ПГ.
Функционирование конструкции ИПУ ПГ исследовано в реальных условиях. В результате исследований выявлено, что совокупность заявленных признаков позволяет обеспечить повышение герметичности и работоспособности элементов конструкции при нормальных и аварийных режимах эксплуатации и, как следствие, повышение функциональной надёжности элементов конструкции ИПУ ПГ с возможностью проведения монтажных, ревизионных и ремонтных работ без применения специализированного оборудования и останова блока.
Конструкция ИПУ ПГ спроектирована для выполнения своих функций в режимах, указанных в Таблице 1.
Таблица 1 – Режим работы элементов ИПУ ПГ.
№ При-мера
Режим работы ИПУ ПГ
ГПК
ЭК
ПУ со стороны
ИК
Показания датчика давления, МПа
Фиг.
ЭК
ИК
1
Нормальная работа(<b>режим ожидания</b>)
З
З
О
О
З
нормальные
до 0,49
10
2
Открытие ГПК от ЭК
О
О
О
О
З
рабочие
8,2 – 9,25
11
3
Закрытие ГПК от ЭК
З
З
О
О
З
нормальные
до 0,49
12
4
Открытие ГПК от ИК(<b>ЭК не открылся</b>)
О
ЗА
О
О
О
рабочие
7,6 – 9,57
13
5
Закрытие ГПК от ПУ(<b>ЭК не закрылся</b>)
З
ОА
З
О
З
нормальные
до 0,49
14
6
Закрытие ГПК от ПУ(<b>ИК не закрылся</b>)
З
З
О
З
ОА
нормальные
до 0,49
15
7
Утечки запорного органа ИК выше допустимых значений
З
З
О
О
З
аварийные
0,49 – 0,6
16
8
Перекрытие линии со стороны ИК с помощью ПУ
З
З
О
З
З
нормальные
до 0,49
17
9
Утечки запорного органа ЭК выше допустимых значений
З
З
О
О
З
аварийные
0,49 – 0,6
18
10
Перекрытие линии со стороны ЭК с помощью ПУ
З
З
З
О
З
нормальные
до 0,49
19
Условные обозначения:
«З» – закрыт;
«О» – открыт;
«ЗА» – «закрыт – авария», нештатное закрытое положение клапана, вызванное его отказом или отказом в цепях питания или управления;
«ОА» – «открыт – авария», нештатное открытое положение клапана, вызванное его отказом или отказом в цепях питания или управления.
Показания датчика давления:
«нормальные»
– до 0,49 МПа (при нахождении ГПК в режиме ожидания и наличии протечек в импульсных линиях ИК или ЭК, не превышающих допустимый уровень);
«рабочие»
– от 8,2 до 9,25 МПа (при нахождении ГПК в открытом состоянии от ЭК);от 7,6 до 9,57 МПа (при нахождении ГПК в открытом состоянии от ИК);
«аварийные»
– от 0,49 до 0,6 МПа (при нахождении ГПК в закрытом состоянии с перекрытой при помощи ПУ, импульсной линией ИК или ЭК).
Пример 1
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
З
О
О
З
нормальные
до 0,49
В режиме нормальной работы (режим ожидания) – ГПК 1, ЭК 2, ИК 4 находятся в закрытом положении. ПУ 7 находится в промежуточном положении – открыт со стороны ЭК 2 и со стороны ИК 4 (положение «О»). Показания датчика давления 55 «нормальные» – до 0,49 МПа. На фиг. 10 и далее показано нахождение рабочей среды – в соответствии со штриховкой, направление рабочей среды – в соответствии со стрелками.
Пример 2
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
О
О
О
О
З
рабочие
8,2 – 9,25
Когда давление в паропроводе повышается до уставок срабатывания ИПУ ПГ, поступает команда на «открытие» ЭК 2, ЭК 2 открывается, рабочая среда поступает в ПУ 7 со стороны ЭК 2 и далее в надпоршневое пространство ГПК 1, что приводит к открытию запорного органа ГПК 1, обеспечивая сброс давления в паропроводе (фиг. 11). Показания датчика давления 55 «рабочие» – от 8,2 до 9,25 МПа.
Пример 3
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
З
О
О
З
нормальные
до 0,49
Когда давление в паропроводе снижается до уставки закрытия ИПУ ПГ, при этом ГПК 1 открыт от ЭК 2, поступает команда на «закрытие» ЭК 2. ЭК 2 закрывается, рабочая среда перестает поступать в надпоршневое пространство ГПК 1 и оставшаяся рабочая среда сбрасывается, что приводит к закрытию ГПК 1 (фиг.12). Показания датчика давления 55 «нормальные» – до 0,49 МПа.
Пример 4
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
О
ЗА
О
О
О
рабочие
7,6 – 9,57
Если давление в паропроводе повышается до уставок срабатывания ИПУ ПГ, но при этом открытие ЭК 2 не происходит, давление в паропроводе повышается до уставок срабатывания ИК 4 (давление настройки), что приводит к автоматическому (пассивному, от собственной среды) открытию ИК 4 (фиг. 13). Рабочая среда поступает в ПУ 7 со стороны ИК 4 и далее в надпоршневое пространство ГПК 1, что приводит к открытию ГПК 1, обеспечивая сброс давления в паропроводе. По достижении давления обратной посадки ИК 4 пассивно закрывается, что приводит к закрытию ГПК 1. Показания датчика давления 55 «рабочие» – от 7,6 до 9,57 МПа.
Пример 5
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
ОА
З
О
З
нормальные
до 0,49 МПа
Если ГПК 1 находится в открытом положении от ЭК 2 и давление в трубопроводе снижается до уставки закрытия ИПУ ПГ, но при этом ЭК 2 не закрывается, то посылается команда на «закрытие» ПУ 7, ПУ 7 закрывается со стороны ЭК 2 (положение «З»), рабочая среда перестает поступать в надпоршневое пространство ГПК 1, оставшаяся рабочая среда сбрасывается, что приводит к закрытию ГПК 1 (фиг. 14). Показания датчика давления 55 «нормальные» – до 0,49 МПа. Перемещение ПУ 7 в положение «О» (при необходимости) осуществляется при помощи ручного дублера электропривода 8 ПУ 7.
Пример 6
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
З
О
З
ОА
нормальные
до 0,49 МПа
Если ГПК 1 находится в открытом положении от ИК 4 и давление в трубопроводе снижается до значения давления обратной посадки ИК 4, но при этом ИК 4 не закрывается, то посылается команда на «открытие» ПУ 7 (фиг. 15). ПУ 7 закрывается со стороны ИК 4 (положение «З»), рабочая среда перестает поступать в надпоршневое пространство ГПК 1, оставшаяся рабочая среда сбрасывается через дренаж, что приводит к закрытию ГПК 1. Показания датчика давления 55 «нормальные» – до 0,49 МПа. Перемещение ПУ 7 в положение «О» (при необходимости) осуществляется при помощи ручного дублера электропривода 8 ПУ 7.
Пример 7
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
З
О
О
З
аварийные
0,49 – 0,6
Если ИПУ ПГ находится в режиме ожидания (ГПК 1, ЭК 2 и ИК 4 закрыты, ПУ 7 в промежуточном положении), и при этом показания датчика давления 55 равны от 0,49 до 0,6 МПа, оператором принимается решение по определению линии утечки (ИК 4 или ЭК 2) и ее отключению. На фиг. 16 приведена схема, когда утечки запорного органа ИК 4 превышают допустимые и ИК 4 необходимо отсечь при помощи ПУ 7 (см. фиг. 17).
Пример 8
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
З
О
З
З
нормальные
до 0,49 МПа
В случае превышения утечек через закрытый запорный орган ИК 4 (см. фиг 16) посылается команда на «открытие» ПУ 7. ПУ 7 закрывается со стороны ИК 4 (положение «З ИК»).  Если показание датчика давления 55 становится ниже 0,49 МПа, то эксплуатация ИПУ ПГ может быть продолжена.
Если показания датчика давления 55 становятся равны 0,6 МПа, при этом отсечение ЭК 2 (см. фиг. 18) также не привело к снижению показаний датчика 55, то принимается решение о выводе ИПУ ПГ из эксплуатации. Перемещение ПУ 7 в положение «О» (при необходимости) осуществляется при помощи ручного дублера электропривода ПУ 7.
Пример 9
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
З
О
О
З
аварийные
0,49 – 0,6
Если ИПУ ПГ находится в режиме ожидания (ГПК 1, ЭК 2 и ИК 4 закрыты, ПУ 7 в промежуточном положении), и при этом показания датчика давления 55 от 0,49 до 0,6 МПа, оператором принимается решение по определению линии утечки (ИК 4 или ЭК 2) и ее отключению.
На фиг. 18 приведена схема, когда утечки запорного органа ЭК 2 превышают допустимые, и ЭК 2 необходимо отсечь при помощи ПУ 7 (см. фиг. 19).
Пример 10
ГПК
ЭК
ПУ со стороны ЭК
ПУ со стороны ИК
ИК
Показания датчика давления, МПа
З
З
З
О
З
нормальные
до 0,49 МПа
В случае превышения утечек через закрытый запорный орган ЭК 2 (см. фиг. 18) посылается команда на «закрытие» ПУ 7, ПУ 7 закрывается со стороны ЭК 2 (положение «З»). Если показания датчика давления 55 становятся ниже 0,49 МПа, то эксплуатация ИПУ ПГ может быть продолжена.
Если показания датчика давления 55 становятся равны 0,6 МПа, при этом отсечение ИК 4 (см. фиг. 17) также не привело к снижению показаний датчика давления 55, то принимается решение о выводе ИПУ ПГ из эксплуатации.
Перемещение ПУ 7 в положение «О» (при необходимости) осуществляется при помощи ручного дублера электропривода ПУ 7.