Introduzione
La funzione principale di una valvola di isolamento dell'ingresso del vapore principale (valvola di arresto d'emergenza (ESV)), è consentire o interrompere l'alimentazione di vapore a una turbina a vapore ad alta pressione (HP); viene utilizzata anche come valvola di sicurezza per interrompere rapidamente l'alimentazione principale di vapore alla turbina in caso di emergenza. Il vapore prodotto nel surriscaldatore finale di una caldaia a tubi d'acqua viene solitamente trasportato alla turbina tramite quattro tubi ad alta pressione; questo vapore è spesso indicato come ‘vapore principale’. All'ingresso della turbina ad alta pressione, ogni linea è dotata di una ESV e di una valvola di controllo collegate in serie, tutte alloggiate in casse valvole (come illustrato nel diagramma sottostante).
Vista Sezionale di una Combinazione di Valvola di Arresto d'Emergenza della Turbina e Valvola di Controllo
Funzionamento della Valvola di Arresto d'Emergenza
L'ESV è una valvola on-off, il che significa che deve essere completamente chiusa o completamente aperta. Ogni ESV è dotata di un servomotore idraulico responsabile dell'apertura della valvola contro la forza di una molla. La stessa forza della molla chiuderà la valvola in caso di emergenza, cioè quando non c'è più pressione idraulica che agisce sulla molla. La chiusura della valvola è molto rapida, quindi è previsto un ammortizzatore per ridurre la velocità della valvola verso la fine del suo movimento di chiusura per farla sedere dolcemente; la riduzione della velocità riduce anche la probabilità di danni al disco della valvola e all'area della sede.
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ESV Aperta (Sinistra) e ESV Chiusa (Destra)
Nella sua configurazione di base, il servomotore comprende un pistone di potenza racchiuso all'interno di un cilindro di posizionamento. Il pistone di potenza è collegato al mandrino dell'ESV, e quando l'olio viene pompato nel cilindro, il pistone si muove linearmente e apre la valvola premendo contro la molla e comprimendola. Questo movimento consente al vapore di essere ammesso nella cassa del vapore e di fluire verso l'ingresso del vapore della turbina dove verrà ammesso tramite la valvola di controllo associata.
Sezione Trasversale dell'Attuatore ESV
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Costruzione
L'ESV è composta da:
- Pezzo intermedio
- Assemblaggio della valvola
- Diffusore
- Attuatore (servomotore)
La funzione del pezzo intermedio è di posizionare l'assemblaggio della valvola all'interno del suo involucro, e di supportare l'attuatore che aziona la valvola.
L'ESV è spesso una valvola a sede singola bilanciata che incorpora una valvola pilota e un filtro a vapore.
Valvola Pilota
La valvola pilota è lavorata sul mandrino della valvola ed è responsabile dell'avvio del funzionamento dell'ESV.
Filtro a Vapore
La funzione principale del filtro a vapore è di proteggere sia le parti interne della valvola sia le pale della turbina a valle da danni causati da particelle solide e liquide, oltre a prevenire la turbolenza causata dal movimento del vapore.
Tenuta e Involucro
Il blocco della valvola posiziona l'assemblaggio della valvola all'interno dell'involucro della valvola. La perdita di vapore è prevenuta utilizzando una combinazione di morsetti e dispositivi di tenuta. Lo spazio tra il mandrino e l'involucro è sigillato utilizzando un dispositivo di tenuta a più parti. È prevista un'apertura di ispezione per consentire l'ispezione endoscopica delle parti interne della valvola.
Sequenza di Apertura della Valvola
La testa della valvola si aprirà solo quando le pressioni a valle e a monte sono uguali (le stesse). La sequenza di apertura della valvola inizia quando l'attuatore apre la valvola pilota, consentendo al vapore di passare attraverso i fori nella testa della valvola fino a quando le pressioni su entrambi i lati della testa della valvola sono bilanciate. Una volta in equilibrio, l'attuatore solleva la testa della valvola contro la molla.
Progetti di Valvole di Isolamento dell'Ingresso del Vapore Principale
Esistono due tipi principali di sistema di controllo del fluido idraulico utilizzati per le turbine a vapore, questi sono il sistema di controllo idraulico meccanico (MHC) e il sistema di controllo elettroidraulico (EHC). In entrambi i sistemi, gli attuatori utilizzano fluido idraulico per muovere le valvole, ma differiscono in termini di pressione del fluido e sorgente del fluido. Entrambi i sistemi utilizzano anche un sistema di scarico d'emergenza per l'evacuazione rapida del fluido idraulico in situazioni di emergenza, in modo che la molla possa chiudere rapidamente la valvola.
Funzionamento dell'ESV
Per operare l'ESV, i sistemi MHC utilizzano tipicamente lo stesso sistema di lubrificazione dell'olio della turbina principale. La pressione dell'olio per l'apertura delle valvole viene ottenuta dal sistema principale di olio della turbina ed è controllata da una valvola di scarico a relè. Tutti i dispositivi di controllo nei sistemi MHC sono meccanici. Nell'ESV, l'olio idraulico è reindirizzato da una valvola di scarico a relè di pressione dell'olio dal fondo del pistone alla parte superiore; ciò equilibra la pressione su entrambi i lati del pistone e consente alla molla di chiudere rapidamente la valvola se necessario. I sistemi MHC sono generalmente molto affidabili e possono funzionare per diversi anni senza richiedere ispezioni interne.
Al contrario, i sistemi EHC hanno un'alimentazione di olio idraulico separata, e dispositivi elettronici vengono utilizzati per ottenere varie funzioni di controllo. Di conseguenza, i sistemi EHC forniscono risposte più rapide, un controllo più preciso, e la necessità di meno componenti meccanici. A causa dei numerosi orifizi nei dispositivi di controllo, la pulizia del fluido è molto importante e deve essere monitorata attentamente.
È importante notare che gli attuatori MHC e EHC variano in termini di dimensioni, pressione, e metodo di controllo.
Manutenzione
La manutenzione tipica eseguita su un'ESV comporta lo smontaggio della valvola e il controllo delle condizioni dei componenti interni. Le attività di manutenzione associate ai sistemi MHC comportano tipicamente la rimozione dell'assemblaggio dell'attuatore dal pezzo intermedio, quindi lo smontaggio, l'ispezione e la ricostruzione. Potrebbero essere richiesti anche test aggiuntivi sulle valvole e sugli strumenti di controllo.
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Risorse Aggiuntive
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