Запорное устройство

 

Использование: в трубопроводной арматуре тепловых и атомных станций. Сущность изобретения: в запорном устройстве, содержащем корпус, подводящий трубопровод, запорный орган, соединенный с приводом, и защитное мембранное средство, привод выполнен сильфонным, снабженным возвратной пружиной и установленным в полости подводящего трубопровода. При этом защитное мембранное средство установлено между рабочей полостью сильфонного привода и внутренней полостью подводящего трубопровода с возможностью сообщения упомянутых лопастей друг с другом при срабатывании мембранного средства. 2 ил.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в импульсно-предохранительных устройствах (ИПУ) и предохранительных клапанах тепловых и атомных электростанций.

Известные ИПУ, включающие главный предохранительный клапан (ГПК), имеют основной недостаток: при незакрытии главного клапана возникает аварийная ситуация, связанная с возможностью полной потери теплоносителя [1] Для устранения указанной ситуации, на практике, в состав ИПУ включают запорное устройство, предназначенное для перекрытия трубопровода.

Известное запорное устройство (ЗУ), принятое в качестве прототипа [2] содержит корпус, затвор, соединенный с приводом, и защитное мембранное средство, выполняющее роль "пассивной" защиты. Срабатывание пассивной защиты происходит в случае непреднамеренного ("ложного") перекрытия трубопровода запорным органом, в режиме нормальной эксплуатации ИПУ. При этом происходит разрушение мембраны и освобождение проточной части ЗУ для потока среды.

К недостаткам известной конструкции относятся: неработоспособность при остановке запорного органа в промежуточном положении. В этом случае ГПК не обеспечивает сброса аварийного расхода, так как проходное сечение ЗУ, рассчитанное на минимальный аварийный расход, частично перекрыто запорным органом. При этом защитное мембранное средство, рассчитанное на полный перепад давлений (разность давлений в защищаемом объекте и объекте сброса среды), не срабатывает вследствие возникновения противодавления за мембраной, обусловленного появлением расхода среды через частично открытое ЗУ и открытый ГПК; при срабатывании защитного мембранного средства не исключена возможность попадания осколков разорвавшейся мембраны в ГПК, что может явиться причиной его заклинивания. По этой причине ЗУ не может быть установлено перед ГПК; при совпадении двух событий, а именно "ложное" закрытие ЗУ и непосадка ГПК, когда происходит разрыв мембраны, известная конструкция не исключает потери теплоносителя.

Задача изобретения состоит в повышении надежности запорного устройства.

Технический результат достигается тем, что в запорном устройстве, включающем корпус, подводящий трубопровод, запорный орган, соединенный с приводом, и защитное мембранное средство, привод выполнен сильфонным, снабженным возвратной пружиной и установленным в полости подводящего к ГПК трубопровода, при этом защитное мембранное средство установлено между рабочей полостью сильфонного привода и внутренней полостью подводящего трубопровода с возможностью сообщения упомянутых полостей друг с другом при срабатывании мембранного средства.

На фиг.1 показано ЗУ, размещенное в подводящем прямом трубопроводе фланцевого типа, продольный разрез, запорный орган в нормально открытом (НО) положении; на фиг.2 то же, с размещением ЗУ в изогнутом подводящем трубопроводе под сварку.

Запорное устройство содержит корпус 1, в котором размещен запорный орган 2, связанный штоком 3 с сервоприводом сильфонного типа 4. В рабочей камере А сервопривода размещена возвратная пружина 5, удерживающая запорный орган 2 в НО положении. На нижнем торце корпуса крепится защитное мембранное средство 6, отделяющее камеру А от полости Б подводящего трубопровода 7 (с высоким давлением, например, Р1). На верхнем торце корпус переходит во фланец 8 для крепления к подводящему трубопроводу. Фланец выполнен с проточными отверстиями 9 и седлом 10. Рабочая камера А сервопривода каналом , через управляющий клапан (КУ), связана с линией высокого (Р1) и с линией низкого (Р2) давления.

Запорное устройство устанавливается на входе в ГПК, в прямом трубопроводе фланцевого типа (фиг.1) при эксплуатации на низких параметрах среды, или в изогнутом, с торцами под приварку, при эксплуатации на высоких параметрах среды. В последнем случае, защитное мембранное (МС) средство 6 может быть вынесено за пределы подводящего трубопровода и выполнено в виде блока 11 с набором мембран, с возможностью отключения сработавшей мемебраны и подключения исправной.

Работа ЗУ определяется функциональным состоянием ГПК, его режимами работы: в "штатном" положении (когда ГПК закрыт или когда ГПК срабатывает для сброса давления) ЗУ нормально открыто. С помощью КУ в камеру А подается по каналу высокое (Р1) давление. Снаружи сервопривод также испытывает на себе давление Р1, находясь в полости Б подводящего трубопровода. Перепад на сервоприводе равен "0", и запорный орган 2 отжат пружиной 5 от седла 10, не препятствуя проходу среды через отверстия 9 к ГПК; в случае "ложного" закрытия ЗУ, когда, по ошибке, с пульта управления, с помощью КУ, в камеру А подается по каналу низкое (Р2) давление, сервопривод оказывается под действием перепада давления (Р1 Р2), перемещаясь, перекрывает седло 10 запорным органом 2. ЗУ "запирается", отсекая среде путь к ГПК. Для "отпирания" ЗУ, в этом случае, служит защитное мембранное средство 6. При повышении давления в полости Б сверх установленного, мембрана разрывается и среда поступает в камеру А. А так как сечение сбросного канала значительно меньше диаметра мембраны, то натекание среды в камеру А происходит быстрее, чем сброс из нее. Камера А оказывается под высоким давлением (Р1). Перепад на сервоприводе уменьшается до "0" и под действием пружины 5 запорный орган 2 отбрасывается в крайнее положение, освобождая проход среде к ГПК; при незакрытии ГПК, для предотвращения потерь теплоносителя КУ переводится на закрытие линии высокого (Р1) давления. При этом камера А сообщается каналом с линией низкого (Р2) давления. Сервопривод оказывается под перепадом давления (Р1 Р2), под действием которого вместе с запорным органом 2 перемещается на закрытие седла 10. ЗУ закрывается, отсекая путь среде через ГПК.

Преимущества изобретения состоят в следующем: в способности ЗУ, за счет использования сильфонного сервопривода с возвратной пружиной, исключать промежуточные положения запорного органа, заставляя его перемещаться из одного крайнего положения в другое. Применение возвратной пружины позволяет удерживать запорный орган в "штатном" положении нормально открытым (НО) и не препятствовать пропуску среды через ЗУ. Применение сильфона для образования камеры сервопривода позволяет исключить воздействие сил трения на запорный орган, при его перемещении; отделение рабочей камеры сервопривода и внутренней полости трубопровода защитным мембранным средством позволяет в аварийных ситуациях ("ложное" закрытие ЗУ, повторное повышение давления и др.), посредством срабатывания мембранного средства, связать обе камеры, выравнять в них давление и т.о. разгрузить сервопривод и привести ЗУ в НО штатное положение. При этом, осколки разорвавшейся мембраны из камеры сервопривода выносятся потоком в объект сброса (например, барботер), минуя ГПК. Данное свойство делает возможным размещение ЗУ на подходе к ГПК, не снижая его надежности;
защитное мембранное средство может быть вынесено за пределы подводящего трубопровода и объединено в блок с отключающими устройствами, с возможностью отключения сработавшей мембраны и подключения исправной. Это позволит исключить потери теплоносителя в случае совпадения двух событий: "ложное" закрытие ЗУ (с разрывом мембраны) и незакрытие ГПК;
размещение ЗУ перед ГПК обеспечивает проведение испытаний ГПК на работоспособность, не допуская при этом потерь теплоносителя из защищаемого объекта.

Формула изобретения

ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус, подводящий трубопровод, запорный орган, соединенный с приводом, и защитное мембранное средство, отличающееся тем, что привод выполнен сильфонным, снабжен возвратной пружиной и установлен в полости подводящего трубопровода, при этом защитное мембранное средство установлено между рабочей полостью сильфонного привода и внутренней полостью подводящего трубопровода с возможностью сообщения умомянутых полостей одна с другой при срабатывании мембранного средства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2