Valvola di Ingresso a Bassa Pressione per Turbina a Vapore Spiegata

Articolo

Introduzione

Negli impianti termici, il vapore generato dalle caldaie viene convogliato attraverso linee ad alta pressione alle turbine a vapore per produrre elettricità. Esistono tre modalità principali per l'ammissione del vapore nella turbina: tramite ugello, valvola a farfalla o regolazione bypass.

Nelle turbine ad alta pressione (HP), il vapore entra nelle sezioni di ammissione della turbina attraverso un insieme di valvole di controllo. Queste valvole vengono utilizzate anche per isolare completamente il vapore in situazioni di emergenza o quando la turbina è fuori servizio. Nei progetti di turbine HP, il vapore viene ammesso tramite gruppi di ugelli, ciascun gruppo alimentato da una valvola dedicata. In altri progetti di turbine, specialmente quelli che operano a pressioni più basse, vengono utilizzate valvole multi-farfalla azionate da camme o barre; in questa configurazione, una singola valvola alimenta più ugelli.

Disposizione delle Valvole di Controllo in una Turbina a Vapore Governata da Ugelli

Disposizione delle Valvole di Controllo in una Turbina a Vapore Governata da Ugelli

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Funzionamento delle Valvole Multi-Farfalla Azionate da Camme

Un tipico meccanismo di ammissione del vapore a valvole multiple azionato da camme è illustrato di seguito.

Ingranaggio della Valvola a Sollevamento a Camme

Ingranaggio della Valvola a Sollevamento a Camme

In questa configurazione, un cilindro operativo (azionato idraulicamente) si estende o si ritrae, causando la rotazione della barra di torsione. Quando la barra di torsione ruota, due aste di sollevamento si muovono verticalmente, provocando anche il movimento proporzionale di una trave di sollevamento. Diverse valvole di controllo sono collegate alla trave di sollevamento, con ciascun stelo della valvola che attraversa la trave, ma senza collegarsi fisicamente ad essa. L'apertura e chiusura sequenziale delle valvole avviene perché ciascuna valvola ha una lunghezza dello stelo diversa; le valvole a fungo sono tipicamente utilizzate per questo tipo di applicazione.

Un collegamento di disinnesto collega la barra di torsione al collegamento della valvola di controllo ad alta pressione e quindi alla valvola di controllo ad alta pressione. Grazie al design del collegamento di disinnesto, la valvola di controllo HP non inizierà ad aprirsi finché tutte le valvole nel vano valvole a bassa pressione (LP) non saranno completamente aperte. Quando tutte le valvole a bassa pressione sono completamente aperte, il vapore viene ammesso alla turbina ad alta pressione, ma non è fisicamente possibile che ciò avvenga finché tutte le valvole LP non sono completamente aperte (un design di interblocco integrato impedisce che il vapore HP venga fornito senza vapore LP).

All'interno del vano vapore, può essere utilizzato qualsiasi numero di valvole di controllo, ma cinque è la configurazione standard (come illustrato nel design sopra). Questo tipo di sistema di controllo del vapore richiede un tempismo accurato per garantire che la turbina operi ad alta efficienza.

Una valvola di arresto di ingresso è installata prima del vano vapore; la valvola di arresto ammette il vapore durante l'avviamento della turbina e funge da valvola di arresto di emergenza per la turbina.

Il design discusso in questo articolo utilizza una camma per azionare le valvole, ma è possibile anche un metodo di sollevamento a barra. Il metodo a barra utilizza un movimento lineare anziché un movimento rotatorio, per azionare le valvole.

Poiché le camme possono essere regolate esternamente, non è necessario smontare l'intero vano valvole quando è richiesta la manutenzione; il contrario è vero per il design della valvola a sollevamento a barra.

Annotazioni del Modello 3D

Valvola di Controllo a Bassa Pressione (LP)

Il vapore a bassa pressione (LP) scaricato alla turbina a bassa pressione passa attraverso una valvola di arresto e una valvola di controllo. Il vapore viene scaricato alla turbina tramite una serie di valvole che possono essere aperte in modo incrementale. Un collegamento meccanico collega la valvola di controllo LP con la valvola di controllo ad alta pressione (HP); quindi non è possibile far passare il vapore attraverso la valvola di controllo HP senza che la valvola di controllo LP sia sufficientemente aperta.

Trave di Sollevamento

La trave di sollevamento è una barra metallica con fori che la attraversano. Ogni stelo della valvola passa attraverso la trave di sollevamento e si collega al suo disco valvola sferico associato.

Vano Vapore a Bassa Pressione

Il vapore dalla valvola di arresto a bassa pressione fluisce nel vano vapore a bassa pressione. Il vano vapore LP circonda le valvole a fungo e la trave di sollevamento.

Cilindro Operativo

Il fluido idraulico viene pompato a una valvola servo, che controlla il flusso del fluido al cilindro operativo. Il cilindro operativo contiene un pistone, che si muove linearmente a seconda di quale lato del pistone viene scaricato il fluido idraulico. Il collegamento evidenziato da questa annotazione si collega al cilindro operativo.

Barra di Torsione

La barra di torsione collega meccanicamente i collegamenti a bassa pressione, il collegamento di disinnesto e il collegamento del cilindro operativo. La forza applicata alla barra dal cilindro operativo la fa ruotare, il che a sua volta provoca il trasferimento del movimento lineare alle valvole di controllo LP e HP.

Valvola di Controllo ad Alta Pressione

La valvola di controllo ad alta pressione è collegata alla barra di torsione tramite un collegamento di disinnesto. L'azionamento meccanico della valvola di controllo HP avviene solo una volta che la barra di sollevamento ha ruotato abbastanza da premere contro il corpo del collegamento di disinnesto. Un interblocco meccanico di questo tipo garantisce che tutte le cinque valvole del vano vapore a bassa pressione siano aperte prima dell'apertura della valvola di controllo HP. Una molla fornisce la forza di trazione necessaria per riportare la valvola di controllo HP in posizione chiusa quando la forza meccanica dalla barra di torsione non è più presente.

Collegamento di Disinnesto

Il collegamento di disinnesto collega la barra di torsione alla valvola di controllo HP. Un foro all'interno del corpo del collegamento di disinnesto controlla quando la forza viene trasferita dalla barra di torsione alla valvola di controllo HP. Quando la barra di torsione ruota, preme contro il corpo del collegamento di disinnesto, che apre o chiude la valvola di controllo HP.

Collegamento Operativo della Valvola di Controllo a Bassa Pressione

Un collegamento meccanico collega la valvola di controllo LP alla barra di torsione.

Aste di Sollevamento

Due aste di sollevamento collegano i collegamenti operativi della valvola di controllo a bassa pressione alla trave di sollevamento.