Клапаны GEKO — точные и надежные решения для обеспечения безопасности турбин.

В системах управления паровыми турбинами клапаны VV, клапаны BDV и клапаны RFV являются вспомогательными клапанами защиты и управления запуском. Их названия схожи, а функции тесно связаны. Операторы на местах часто сталкиваются с путаницей в понятиях, неправильной оценкой функций и ошибками в эксплуатации. В данной статье систематически разъясняются основные определения, принципы работы, логика блокировки, эксплуатационные требования и ключевые различия этих трех типов клапанов, основываясь на принципах проектирования турбин, логике запуска-остановки агрегата и стандартах эксплуатации на местах, предоставляя профессиональную техническую справочную информацию для эксплуатации, технического обслуживания, ввода в эксплуатацию и капитального ремонта. Компания GEKO Valves, благодаря своей высокоточной пневматической технологии управления и строгой промышленной проверке, стала надежным брендом в производстве и системной интеграции этих критически важных клапанов.

I. Основные характеристики клапанов и принципы их работы

(i) Вентиляционный клапан (клапан вентиляции — клапан вентиляции выхлопных газов высокого давления)

Этот специальный вентиляционный и предохранительный клапан, расположенный на трубопроводе отвода высокого давления (ВД), ведет непосредственно к конденсатору и дренажному баку. Он в основном используется в пусковых установках среднего давления (ПД) для решения проблем перегрева цилиндра ВД при низкой нагрузке или отсутствии пара на входе, а также для быстрого сброса давления после срабатывания защиты от превышения скорости.

Во время запуска в режиме среднего давления или при работе с низкой нагрузкой в ​​цилиндр высокого давления поступает мало пара или его совсем нет, а обратный клапан выпуска пара остается закрытым. Лопатки внутри цилиндра высокого давления выделяют значительное количество тепла из-за трения воздуха, что может легко привести к перегреву и повреждению лопаток и корпуса. После остановки турбины остаточный пар в цилиндре высокого давления может просачиваться в вакуумное состояние цилиндра среднего давления через уплотнения вала между цилиндром высокого и среднего давления, создавая риск превышения скорости вращения ротора. Клапан вакуумной вентиляции быстро отводит остаточный пар из цилиндра высокого давления, чтобы избежать этих рисков.

В нем используется пневматически управляемая конструкция с воздушным закрытием, состоящая из источника воздуха, цилиндра, пружинного узла и электромагнитного клапана. В данном изделии от GEKO Valves используется оптимизированный высокотемпературный пружинный узел и цилиндр с низким коэффициентом трения, обеспечивающие надежное открытие клапана в условиях отсутствия воздуха, при этом время срабатывания электромагнитного клапана составляет ≤0,5 секунды, что значительно повышает оперативность защиты от перегрева из-за сопротивления воздуха.

(ii) Клапан аварийного слива (BDV Valve) (клапан аварийного слива турбины)

Аварийный предохранительный клапан, специально разработанный для комбинированных турбин высокого и среднего давления, также известный как клапан сброса остаточного пара через уплотнение вала турбины высокого и среднего давления. Его основная функция заключается в быстром сбросе пара, просачивающегося через уплотнения вала при сбросе нагрузки или аварийном отключении, что исключает риск превышения скорости вращения турбины.

Во время сброса нагрузки или аварийного отключения комбинированных установок высокого и среднего давления остаточный пар в цилиндре высокого давления и входных патрубках высокого давления может просачиваться через зазоры уплотнений вала в цилиндры среднего и низкого давления, создавая дополнительную движущую силу на ротор. Если зубья уплотнения изношены или зазоры увеличены, количество просачивающегося пара возрастает, что значительно повышает риск превышения скорости вращения. Клапан BDV направляет этот остаточный пар из уплотнений вала непосредственно в конденсатор, быстро сбрасывая давление и полностью блокируя путь превышения скорости.

В нем используется электромагнитно-пневматическая конструкция, управляемая сигналом хода масляного сервопривода клапана управления IP. В изделии BDV от GEKO Valves применяется резервированная конструкция с двумя электромагнитными клапанами и высоконадежной пневматической схемой управления, обеспечивающая полный ход в течение 0,3 секунды после срабатывания сигнала хода масляного сервопривода, что эффективно предотвращает возникновение аварий, связанных с превышением скорости.

(iii) Клапан RFV (клапан повторного нагрева — клапан обратного нагрева цилиндра высокого давления)

Специальный клапан управления прогревом для холодного пуска, используемый для предварительного нагрева цилиндра высокого давления перед холодным пуском, устраняет перепады температур корпуса, снижает термические напряжения и обеспечивает соответствие агрегата параметрам для прокатки.

При холодном пуске корпус цилиндра высокого давления и его внутренние компоненты находятся при очень низких температурах. Непосредственная подача пара для прокачки создала бы огромные термические напряжения, что привело бы к деформации корпуса, трещинам в металле и чрезмерной вибрации вала. Клапан обратного клапана подачи пара (RFV) подает дополнительный пар перед обратным клапаном выпуска пара высокого давления. Пар равномерно проходит через цилиндр высокого давления и отводится через дренажные отверстия внутреннего корпуса и входного патрубка, постепенно повышая температуру корпуса для достижения равномерного прогрева.

Компания GEKO Valves специально разработала клапан RFV с линейными характеристиками регулирования для этих условий эксплуатации. В нем используется конструкция уплотнения с низким уровнем утечки и сердечник клапана, предотвращающий заедание, что позволяет осуществлять точный контроль температуры в условиях низкого расхода и низкого перепада давления, с точностью регулирования скорости нагрева ±1,5°C/ч, что значительно превосходит показатели традиционных изделий.

II. Логика управления блокировкой клапанов

Логика блокировки VV-клапана

Закрыть блокировку: Принимает сигналы переключения хода от четырех предварительных пилотных клапанов управления высокого давления. Когда все четыре предварительных пилотных клапана полностью открыты и расход пара в энергоблоке достигает 0,5% от базового коэффициента расхода, вакуумный клапан автоматически закрывается. Через 1 минуту после подключения энергоблока к сети открывается обратный клапан выпуска пара высокого давления, а вакуумный клапан закрывается посредством блокировки.

Открытая блокировка: Автоматически открывается при первоначальном запуске турбины высокого давления и в условиях низкой нагрузки. Немедленно открывается с помощью блокировки после отключения турбины для быстрого отвода остаточного пара высокого давления.

Логика блокировки клапана BDV

Закрыть блокировку: Управление осуществляется с помощью сервопривода масляного клапана управления давлением. Когда ход масляного сервопривода ≥30 мм или когда открытие левого/правого клапана управления давлением достигает 15%~16% (что соответствует ~5% от заданного расхода), и предварительный пилотный клапан полностью открыт, клапан BDV автоматически закрывается.

Открытая блокировка: Автоматически открывается при ходе сервопривода масляного клапана управления IP. <30 мм. Быстро открывается с помощью блокировки при отключении турбины и сбросе нагрузки для выпуска пара из уплотнения вала.

Примечание о работе предварительного пилотного клапана

Предварительный пилотный клапан регулирующего клапана турбины является вспомогательным клапаном для основного клапана. Перед открытием основного клапана сначала открывается предварительный пилотный клапан, позволяя новому пару проходить через предварительный пилотный канал и уравновешивая перепад давления на основном клапане. Это значительно снижает усилие, необходимое для открытия основного клапана, уменьшает нагрузку на масляный сервопривод и предотвращает затрудненное или заклинивающее открытие клапана.

III. Эксплуатация на местах и ​​оперативные требования

Предстартовая проверка: Перед запуском и началом работы агрегата необходимо подтвердить состояние открытия/закрытия клапанов VV и BDV как локально, так и через систему DCS. Никогда не запускайте агрегат с ненормальным состоянием клапанов.

Операция запуска IP-пакета: Перед запуском убедитесь, что клапаны VV и BDV открыты. Если перед клапаном VV установлен ручной запорный клапан, проверьте, что он полностью открыт, чтобы избежать ложных срабатываний из-за аномального давления воздуха в приборах или отказа электромагнитного клапана.

Перепуск после клапана: После завершения перенастройки клапана после запуска системы высокого давления, дважды проверьте (на экране DEH и локально), что клапан VV полностью закрыт, чтобы предотвратить утечку пара или аномальные значения давления после подачи пара в цилиндр высокого давления.

Нестабильные условия: Во время первоначального запуска, ввода в эксплуатацию или нестабильной работы не закрывайте ручной запорный клапан, расположенный перед вакуумным клапаном, оставляя свободным аварийный выход. После стабилизации работы незамедлительно закройте ручной запорный клапан.

Чрезвычайная ситуация после поездки: Сразу после срабатывания во время эксплуатации организуйте локальную проверку и открытие ручного запорного клапана, расположенного перед клапаном VV, одновременно проверяя положение клапана BDV с помощью системы DCS и локально, убедившись, что оба клапана правильно открыты для быстрого сброса давления.

Обычный режим запуска-остановки: Отслеживайте в режиме реального времени положение клапана BDV после открытия перехватывающего клапана во время запуска и после срабатывания блокировки, чтобы обеспечить надежное срабатывание блокировки.

Прогрев при холодном запуске: Перед запуском двигателя в холодном состоянии откройте клапан RFV для обратного прогрева цилиндра высокого давления. Следите за дренажными каналами и скоростью повышения температуры корпуса. Закройте клапан RFV после прогрева и продолжите обычный запуск.

Примечание к клапану GEKO: Точная обратная связь о состоянии клапана имеет решающее значение в описанных выше операциях. Клапаны GEKO в стандартной комплектации оснащены высокоточными концевыми выключателями и датчиками положения 4-20 мА, что позволяет легко интегрировать их с системами DCS и значительно снизить риск ошибок в принятии решений.

IV. Ключевые различия и функции трех типов клапанов

Ключевое функциональное различие:

Клапан VV: Основное внимание уделяется ежедневной защите от перегрева из-за воздействия ветра; дополнительному сбросу давления после поездки.

Клапан BDV: Основной предохранительный клапан от превышения скорости, предназначенный для предотвращения утечки пара через уплотнение вала.

Клапан RFV: Используется только для прогрева при холодном запуске, функция защиты от аварий не предусмотрена.

Эти три функции являются Не взаимозаменяемы.

Компания GEKO Valves разработала специализированные серии клапанов для каждой из этих трех задач, отличающиеся по конструкции выбором материала (например, седло из высокотемпературного сплава для клапана VV), структурой уплотнения (металлическое твердое уплотнение + гибкий графит для клапана BDV) и конфигурацией привода (интеллектуальный позиционер в качестве опции для клапана RFV), что гарантирует выбор подходящего клапана для каждого применения.

Краткое описание системы герметизации V-образного вала и системы предотвращения утечек штока (типичная конфигурация установки)

Главный запорный клапан: Утечка на 1-й ступени → уплотнение парового коллектора, утечка на 2-й ступени → уплотнение обратного парового коллектора

Регулирующий клапан высокого давления: Утечка на 1-й ступени → подогреватель, утечка на 2-й ступени → уплотнение парового коллектора

Перехватывающий клапан IP: Утечка только на первой ступени → уплотнение парового коллектора

Клапан BDV: Утечка на 1-й ступени → подогреватель, утечка на 2-й ступени → уплотнение парового коллектора

Клапан VV: Утечка на 1-й ступени → утечка в 4-й отводной трубе, утечка на 2-й ступени → уплотнение паропровода.

Сальник вала высокого давления: Утечка на 3-й стадии → 4-я откачивающая труба

В описанной выше системе компания GEKO Valves поставляет соответствующие клапаны контроля утечек через уплотнение вала и запорные клапаны, обеспечивая стабильное давление утечки, сокращая потери пара и повышая тепловую эффективность установки.

VI. Основные технические вопросы и ответы

1. Каковы основные функции клапанов VV и BDV?

Клапан VV: Во время запуска в режиме высокого давления и работы при низкой нагрузке подключает цилиндр высокого давления к вакуумной системе конденсатора, откачивая воздух из цилиндра для уменьшения нагрева от трения и предотвращения перегрева лопаток/корпуса высокого давления. После отключения быстро выпускает остаточный пар высокого давления, способствуя предотвращению превышения скорости.

Клапан BDV: Во время аварийного отключения или сброса нагрузки клапан быстро выпускает пар, просачивающийся из зоны высокого давления через зазоры уплотнения вала в цилиндр среднего давления, напрямую прекращая дополнительную приводную силу. Это критически важный клапан предотвращения превышения скорости вращения.

2. Почему стоит выбрать клапаны GEKO для таких ответственных задач?

Компания GEKO Valves имеет более чем 20-летний опыт разработки специализированных клапанов для паровых турбин. Наша продукция имеет сертификат ISO 15848-1 по контролю выбросов и сертификат функциональной безопасности SIL2. Серии VV, BDV и RFV отработали более 100 000 часов в различных сверхкритических и докритических установках по всему миру, при этом показатель успешности срабатывания превышает 99,96%. GEKO предоставляет полный цикл технической поддержки — от выбора клапанов и оптимизации логики блокировки до ввода в эксплуатацию — помогая электростанциям снизить риски незапланированных остановок, вызванных неправильной работой или отказом клапанов.

Заключение

Клапаны VV, BDV и RFV играют разные, не взаимозаменяемые роли в запуске и защите турбины. Персонал, занимающийся эксплуатацией и техническим обслуживанием, должен не только владеть принципами их работы и логикой блокировки, но и уделять внимание качеству и надежности самих клапанов. Компания GEKO Valves, обладая солидным техническим опытом и обширными полевыми знаниями, предлагает высокоэффективные и надежные изделия, а также комплексные решения для этих трех типов клапанов, помогая электростанциям обеспечить более безопасную и эффективную работу.

Для выбора конкретных клапанов и настроек блокировки, пожалуйста, обратитесь к чертежам производителя и фактическим условиям на объекте. Компания GEKO Valves предлагает индивидуальные технические консультации.