автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Разработка и комплексное исследование стопорно-регулирующей арматуры транспортных теплосиловых установок

Московский энергетический институт Опытное конотрукторокое бюро машиностроения

На правах рукописи

Для служебного пользования^ йсэ. Л Зч

гия

Я-

. ЮРАСОВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ '

РАЗРАБОТКА И КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТОПОНЮ-РЕШИРУЩЕЙ АРМАТУРЫ ТРАНСПОРТНЫХ ТЕПЛОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Специальность 05.04.12. - Турбомашины и турбоустановки

АВТОРЕФЕРАТ, диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - Н.Новгород

1993

Л

Работа выполнена на кафедре паровых и газовых турбин Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской революции энергетического института и в Опытном конструкторском бюро машиностроения г.Нижний Новгород

Научнцй руководитель - доктор технических наук, профессор

Зарянкин А.Е.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор .

Кириллов А.И.

кандидат технических наук

Леках М.Я. .

!

Ведущее предприятие - Калужский турбинный завод /

У !

I

I

Защита диссертации состоится 08 октября 1993г. в 14 час.ООмин. 1

в аудитории Б-409на заседании специализированного Совета К 053.16.05. Московского ордена Ленина в ордена Октябрьской Революции энергетического института.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, | просим направлять по адресу: 105835, Москва, Е-250, Краоио-казарменная улица, дом 14, Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан " " " _» 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета

К <»3.16.05 ' Лебедева А.И.

К.Т.Н. ,С.Н.С. у^/с _

ОБЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Развитие современной энергетики характеризуется повышением мощности энергетических установок, значи-. тельно возросшими требованиями к их надежности и экономичности. Успешная работа теплосиловой установки во многом зависит от надежности работы всего комплекса арматуры - от запорной до регулирующей во взаимосвязи со всей системой: источник энергии-турбина.

Несмотря на испытанные и апробированные в условиях эксплуатации конструкции стопорно-регулирущих клапанов, практика показала, что при возрастающей автоматизации, росте расходуемых количеств среды и повышении требований к потерям энергии и надежности работы, возникают новые проблемы, например, скачкообразные изменения характеристик течения среды, повышение шума, опасность появления резонанса, необходимость улучшения аэродинамических характеристик.

Если в отношении регулирующих клапанов имеются довольно обширные исследования, то запорные (стопорные) клапаны в литературе рассматриваются мало, так как надежность их в целом соответствовала предъявляемым им ранее требованиям, а потери на гидравлическое сопротивление в силу малых задаваемых скоростей рабочей среды-были достаточно приемлемыми. Отмеченное положение,характерное для турбин тепловых станций, не всегда выполнимо для энергетических турбин атомных ледоколов, транспортных установок в силу повышенных требований по надежности, герметичности, гидравлическим характеристикам и снижению металлоемкости. Выход из строя арматуры может вызвать или усугубить аварийную обстановку энергетической установки и привести к большим экономическим потерям и к потере экологической безопасности.

Актуальность проблемы обуславливается необходимостью обеспечения более рациональных схемно-компоновочных решений энергетических установок высоких параметров с улучшенными массо-габаритными и гидрогазодлнашческими характеристиками путем разработки применяемой в них специальной арматуры типа клапанов с двумя затворами в одном корпусе. Рассматриваемая проблема не может решаться в отрыве от таких вопросов аэродинамики как отрыв потока, движение рабочей среды в диффузорах, стабилизация течения потока и расчет расхода среды, выбор и расчет оптимального профиля проточной части клапанов.

В связи с этим,работа, посвященная вопросам проектирования

стопорно-регулдрующей арматуры, прогнозирования наценкой работы ее еще на стает/ проектирования, нее ледова ¡гая на основе аэродинамических и силовых характеристик и разработки новых клапанов,удовлетворяющих требованиям надежности и экономичности, представляет весьма актуальную научно-техническую проблему.

В работе сделана попытка комплексного рассмотрения характеристик системы арматуры: запорная - быстрозалорная (стопорная) - регулирующая на участке от парогенератора до турбины. Целью работы является решение проблем, составляющих предмет настоящих комплексных исследований:

поиск новых перспективных конструктивных решений по стопорно-регулирующим клапанам;

совершенствование методов и форм профилирования проточных частей клапанов;

разработка методик расчета и проектирования элементов и узлов клапанов с двумя затворами;

определение методики оценки эффективности совершенствования конструкций клапанов.

ОйЯ° Для достижения поставленных целей требуется решить следующие задачи:

распространить область применения методик профилирования плавных осесишетричных кольцевых каналов регулирующих клапанов на запорные (стопорные) клапаны;

разработать методику проектирования проточной части клапанов с двумя затворили;

разработать обоснование целесообразности использования клапанов о двумя затворами;

провести экспериментальные исследования, позволяющие подтвердить примененные расчетные и проектные решения;

на основе расчетных и экспериментальных результатов предлозить перспективные конструкции отопорно-регулирующей арматуры.

аШШШа• Для решения поставленных задач использовались основные положения профилирования проточных частей клапанов, базирующиеся на основах теории гидрогазоцинамики. В основу конструкторских разработок положены выводы общей теории теплосиловых установок.

Й8ЮВ.Э31 .ШТО работы заключается в следующем: на основе проведенных комплексных исследований разработаны новые цвухзапорные стопорные клапаны углового и прямоточного не-

полнений, повышенной надежности и экономичности при снижении массо-габаритных характеристик; многочисленнее исследования их конструкций позволили сформулировать оснознке требования для профилирования проточной части;

для повышения экономичности, обеспечения расходных волков и оценки массо-габаритных характеристик новых стопорно-рагулирующих клапанов разработаны: методика профилирования дополнительной полости бокового патрубка для клапанов с добавочной линией сброса пара; методика профилирования затвора регулирующего клапана с разгрузкой по расходу, обеспечивающего заданную зависимость изменения расхода от хода; новый показатель удельно;! массы, учитывающий как число затворов, так и величину номинальных усилий от парового потока, действующих на них;

предложено устройство, позволяющее обеспечивать расчетное распределение усилий от одного штока на два затвора с обеспечением их высокой герметичности.

■ Результаты представленной работы использованы при создании клапана двухзадорного КДЗ 313СП, принятому к серийному изготовлению, в эскизных, технических и рабочих проектах запорных и регулирующих клапанов для энергетических установок, разработанных ОКБМ.

. Основные положения, изложенные в работе достаточно. обоснованы результатами экспериментальных исследований и анализом известной литературы. Достоверность и обоснованность результатов обеспечивалась соблпдекием условий моделирования, согласованностью полученных данных с результатами других исследований, использованием современной измерительной техники, оценкой погрешности измерений.

. Результаты, полученные в работе,использованы при разработке и изготовлении клапана двухзапорного и при проектировании других клапанов и могут быть применены при проектировании и модернизации системы парораспределения турбоустановок. Разработанная документация и полученные результаты исследований клапанов можно использовать для повышения надежности и экономичности оборудования других промышленных энергетических установок, имеющих конструкции и условия работы, близкие к исслодованнкм.

Л03аы2_ЛаЗЗОД£ЗЕЗ выразился в анализе проведенного обзора опубликованных данных, постановке задачи исследований, в выборе методов оценки надежности и экономичности проектируемых клапанов,

в разработке методик расчета и профилирования проточных частей и проведении комплексных экспериментальных исследований. При непосредственном участии автора разработаны как запорные (стопорные), так и регулирующие клапаны, выпущена документация на них,начиная с технич'еского предложения и заканчивая рабочим проектом и сдачей опытных образцов межведомственной комиссии для серийного изготовления, предложены новые перспективные конструкции клапанов и выполнен анализ полученных результатов исследований.

¿В£&ЕиШ03а31: результаты проведенных комплексных экспериментальных исследований аэродинамических и силовых характеристик запорных (стопорных) и регулирующих клапанов, зависимость экономичной работы клапанов от геометрических параметров проточной части клапанов; меры,обеспечивающие повышение надежности и экономичности конструкций; методихи оценки надежности и снижения металлоемкости клапанов с двумя затворами и методы расчета и профилирования клапанных каналов.

работу. Основные положения и результаты работы докладывались н обсуждались: на Всесоюзных научно-технических семинарах "Совершенствование конструкций пневмогицроарматуры" в г.Киеве, в сентябре 1989г. и "Проблемы арматуростроения" в г.Севастополе, в апреле 1991г., на газодинамическом семинаре паровых и газовых турбин в МЭИ, в мае 1991г. и на заседании кафедры "Паровые в газовые турбины" МЭИ, в марте 1993г.

_ММЖШ- Материалы, отражающие основные результаты выполненных исследований, опубликованы в восьми научно-технических отчетах ОКБМ, в двух статьях и содержатся в десяти авторских свидетельствах на изобретения.

СТИПИГУРа. РЗТ-ЗУ РР<?9ГИ - Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 112-ти страницах машинописного текота, содержит 87 рисунков и 3 таблица яа 74 страницах, список литературы из 94 наименований на 8-ми страницах и 3-х приложений на 13 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3_Д §Х® Э3-£2Ш5§.1 содержится обоснование актуальности темы диссертации, рассмотрены классификация и основные требования,' предъявляемые к специальной арматуре теплосиловых установок, представлен обзор литературных данных, посвященный эксперименталь-' ным и аналитическим исследованиям органов стопорно-регулирующей ■арматуры и сформулированы основные цели и задачи исследований.

Анализ литературных источников, показал, что одним из технических решений, позволяющих снизить гидравлические потери в паропроводе при одновременном уменьшении массо-габаритных характеристик энергетических установок является совмещение в одном корпусе двух клапанов, традиционно устанавливаемых последовательно для повышения надежности отсечения источника энергии от турбины, что особенно важно для атомной энергетики, где предъявляются наиболее высокие требования к герметичности как по отношению к отсекаемой части паропровода, так и по отношению к внешней среде. Обеспечение надежности работы таких клапанов должно подтверждаться наиболее полно и рассматриваться совместно с удовлетворением возросших требований по их экономичности. При этом при уменьшении уровня потерь энергии рабочей среды в клапане необходимо различным мерами, некоторые из которых приведены в ряде работ, снижать уровни вибрации и шума, устранять опасность появления резонанса.

Сказанное выше относится и к такому типу клапанов, как регулирующие. Это особенно важно для повышения надежности и снижения уровня сопротивления для разгруженных клапанов, применение которых, как отмечено в обзоре, связано с увеличением объемных расходов пара через мощные турбины. Однако, работ по проведению совместных,комплексных,исследований как запорных, так и регулирующих клапанов недостаточно для практического применения их в перспективных разработках конструкций с улучшенными аэродинамическими характеристиками и повышенной надежности.

Исследования авторов работ показывают, что улучшение аэродинамических характеристик достигается, в первую очередь, за счет профилирования клапанного канала, использования перфорации затвора и пазов в седлах корпуса и применения диффузора с цилиндрическим участком стабилизации и углом раскрытия^ 8°. Вместе с тем, недостаточно полно изучены.условия входа потока рабочей среды во внутреннюю полость, включая особенности использования двух затворов в одном корпусе. На основании анализа литературных данных

сформулированы задачи исследования.

приведены анализ компоновочных схем установки и метод оценки надежности для разрабатываемых конструкций клапанов. Характерные для турбин атомных энергетических установок расходы пара обуславливают большие размеры клапанов,что затрудняет их компоновку и требует более компактного выполнения системы паров пуска. Это усугубляется тем,что должна гарантироваться безопасная работа паропроизводшцей установки, для чего необходима установка последовательно двух запорных органов, предпочтительнее, в одном корпусе.

Рассмотрены конструктивные схемы исполнений такого клапана с двумя затворами. Клапаны имеют два затвора, имеющие посадку на седла корпуса,но при этом ввиду передачи усилия на затворы от одного штока,необходимости конструктивного обеспечения независимое^

ти их работы и дифференциального распределения усилия на них снижается надежность работы клапана. * Указанные недостатки устраняет клапан цвухзапорный (рис.1),имеющий корпус I, •-[-два затвора-основной 2 и дополнительный 3,соединяемые отдельными штоками 4 и 5. Штоки управляются самостоятельными приводами,имеющими блочную компоновку.Дополнительный затвор 3 состоит из двух частей,соединенных между собой герметично и относительно подвижно сильфоном 9.Клапан обеспечивает циркуляцию среды через дополнительную полость при закрытии одного затвора.Для предварительной оценки надежности конструк-Рис.1. Клапан цвухзапорный ции такого клапана с двумя

затворами уже на этапе проектирования проведены анализ структур-'ной надежности и сравнение ее с двумя последовательно установленными однозапорными клапанами,основываясь на аналогии между надеж. ностью элементов клапана двухзалорного и элементов унифицированных клапанов, эксплуатируемых и подвергнутых оценке и анализу на базе ■ данных ЦКБА. Сравнительные расчеты показали.что вероятность безотказной работы клапана двухзалорного и двух последовательно уста' новленных' однозапорных■близки по величине.

В этой же главе предложена и обоснована техническая характеристика, определяющая металлоемкость клапанов,- показатель удельной массы К,,, учитывающий как число затворов,так и номинальные усилия

Г Л

потока рабочей среды, приходящие на них.

ХВ§£ЬЗ-£5§Ш посвящена вопросам расчета и профилирования клапанов. Резервом повышения экономичности установок остается обеспечение минимальных потерь давления среды в клапане,в том числе за счет выбора оптимальной формы его проточной части. Этому служит совместное профилирование корпуса и затвора,представляющих единый аэродинамический канал. Построение профиля клапанного канала основывалось на выполнении его, как естественного продолжения системы подвода пара,содержащего кольцевой канал стабилизации потока,а площади проходных сечений непрерывно уменьшаются в направлении выходного патрубка клапана,причем степень сужения основного канала должна находиться в пределах 15...2С$.

Для проектирования дополнительной полости выхода среды между седлами корпуса в боковой патрубок клапана двухзалорного (рис.1) приведена методика расчета профиля этой полости',исходя из приращения площади проходного сечения " !У

вающей внешнюю поверхность Е Ё1 дополнительной полости,определится по следующей зависимое (О - полюс,ОХ- полярная ось):

патрубку,наружная поверхюзть , в сечения такой полости экс- < центрична внутренней и смеще-с на относительно оси клапана

(рис.2).

Согласно проведенным расяе-там радиус Р кривой,описы-

Рис.2. Схема-профиля дополнительной полости

где: Н - высота дополнительной полости.

Дополнительная полость соединена с основной внутренней полостью кольцевым каналом, выполненным с наклоном к оси клапана.Применение такого профилирования дополнительной полости обеспечило при последующих испытаниях снияение потерь давления среды на 15$ по сравнению с исходным вариантом.

При силовом расчете клапана с двумя запорными органами I и 2 в случае управления юс от одного штока (рис.3) требуется дифференцированное распределение прилагаемого усилия на них через рычаги 3, установленные на осях 4. Для этого соотношение плеч с т и ь? У этих рычагов представлено в следующей зависимости:

к - мЫВ

р р £а~ Я^ГКр?, где: с I и ¿з ~ средние диаметры запорных органов по уплотнениям;

Л илР2- перепады давления рабочей среды, приходящие на ■

запорные органы. В^егаЗЕХЗЗлдав&ЛРвЦогавлены метод проведения и объем комплексных исследований,дано описание объектов исследований и экспериментальных установок для исследования клапанов и приведена опенка погрешности измерения на примере одного из параметров рабочей среды -расхода. ^

Экспериментальные исследования проводились на стендовом комплексе ОКЕМ и паровом стенде кафедры "Паровые и газовые турбины"^ МЭИ. Были испытаны запорные (стопорные) клапаны с двумя затворами на моделях, макетах и опытных образцах,а такне модели неразгруженных и разгруженных регулирующих клапанов, разработанных при участии автора.

Стенды для испытаний позволяли исследовать клапаны в диапазоне относительных давлений Е2 = = и чисел

Рейнольдса Бе = (0,4...9).105.В процессе исследований определялись начальные давле-

ние Р0 и температура Тп рабочей среды,

о

Рис.3.Схема для силового расчета клапана.

величина противодавления в паропроводе за диффузором р2 > перепад давления среды на

клапане Л Р„„, кассовый расход пара (т , величина хота Н , значения статических усилий Ы на штоке, уровень ваЗрацпп :: щума.

Методика испытаний и обработка опытных данных предусматривала, в основном, возможность получения характеристик клапана в виде:

. I) зависимостей коэффициента гиадавл:пеского сопротивления V = ДР/сл/рУ^ от Удельного расхода г относительного

хода Д якшг'Лз^^)', Здесь: р- плотность, ¿Г-средкяя скорость потока, <5* - теоретический критический расход, 2)г - дяаметр горла диффузора;

2) зависимостей приведенного удельного расхода ат величины относительного перепада давления = Р2/Р0 : - ^(£г).

Относительный перепад давления £г и коэффициент гидравлического сопротивления ^ связаны между собо2 зависимостью:

С . Рд-ДРкл , Л рУ% Ро =1~1~~РТ '

ОЗХМЛЯШ^ содержит материалы по комплексному исследованию .стопорно-регулирупдлх клапанов различных конструкций. При совершенствовании проточной части клапана с двумя затворами в одном корпусе, кроме применяемых конструктивных мероприятий, например, в регулирующих клапанах МЭИ, вход в клапан выполнен с плавным профилем сечения с закруглением по наружной и внутренней поверхностям углового поворота, между входом и конхузорно-плфшу-зорным участком системы "затвор- седло корпуса" имеется кольцевой канал стабилизации потока среды, образованный наружной поверхностью затвора а внутренней поверхностьо корпуса,профиль затвора выполнен с обтекателем как на входе потока рабочей среды на затвор, так и на выходе с его поверхности, сориентировано расположение между собой двух седел.

Положительные результаты предварительной отработки конструктивных усовершенствований позволили исследовать опытный образец такого клапана. На рис.4 представлены зависимости коэр^шиента гидравлического сопротивления клапана двухзапорного.

Увеличение стабилизирующего кольцевого канала до оптимальной длины/, £2,5 Ду снижает гидравтаческие потери до £ =1,65

(кривая II) по сравнению с исходной ^=1,82 (кринам 1),а проЬилп-

(

\\

ч / г— А

о«. м —-,

ж-

ШУ жл

i,u 1,4

Ol

Л

0,24 0,27 Ц10 AU ftii

Рис.4. Гидравлические характеристики клапана цвухзапорного

LSJLr

рование углового входа с конусной расточкой (с углом 6°)и затвора с обтекателях® и при определенном оптимальном соотношении диаметра горла диффузора к диаметру патрубка Д^р/Лд = 0,92 позволили уменьшить

коэффициент сопротивления до величины у =1,22 (кривая III). Дальнейшее профилирование системы "затворы -седла корпуса" по измене- >, нию площади проходного сечения и с i, выполнением над уплотнительными поясками седел направляющего козырька, предохраняющего эти пояски от прямого удара потока среды, снижает коэффициент сопротивления до { =1,05 (кривая 1У). Следует отметить, что коэффициент сопротивления у типового клапана*^ 2.. .-3.

Оптимальный относительный ход клапана .цвухзапорного опрэ-t» у и целен какh =0,39, что связано с соответствующим профилированием и последовательным расположением двух затворов. Сравнение изменения площадей проходных сечений исходного и профилированного клапанов цвухьапорных (рис.5) показывает, что для последнего поток формируется не только перед диффузорным участком, но и при входе его через кольцевой стабилизирующий канал в конфу-зорно-диффузорный участок между седлами.

. Порученные зависимости y=f(£2,h) свидетельствуют,что отмеченные выше конструктивные отличия сравниваемых кла-

----клапан исходный

- -клапан профилированный

Рис.5. Изменение площади проходного сечения клапанного канала клапана цвухзапорного

панов привели к серьезным улучшениям расходных характеристик (рис.6). При всех исследованных ходах приведенный расход о через профилированный двух-запорный клапан при одинаковых относительных перепадах давления £ 2 оказался выше, чем через исходный клапан. Поскольку это обстоятельство для запорного клапана особенно важно при полностью открытом положении, на рис.6 дано сопоставление расходных характеристик этих нлапанов при ходе Ь =0,39. Здесь при относительном перепаде давления =0,99 приращение расхода пара для профилированного клапана составляет что позволяет

-клапан исходный

-•-•----клапан профили-

снизить сопротивление в паровой системе рованный

почти на 20$. Рис.6.Расходные харядтерис-

теристик для профилированного клапана двухзапорного и клапана МЭИ для полностью откры-£

на двухзапорного в области от-*, носительных давлений £г=0,96.» 0,99 близок к приведенному расходу профилированного клапана МЭИ.

испытаниях на паровом стенде ОКБМ клапан цвухзапорный обес печил уровни вибрации и шума согласно предъявляемым требованиям технических условий,снизив их на 2. ..5% от требуемых.

Комплексные испытания клапана двухзапорного показали,что

г

Кипам МЭИ

йаыявещяк ^ ]

\ 1

4« ер !,о

Рис.7. Сравнение расходных

характеристик

наряду с эконог.тичностыо, получено повышение надежности его работы.

Улучшения гидравлических характеристик г:огло достигнуть, как отмечается в обзоре литературных данных, за счет прямоточного исполнения клапанов. Представленные на рис.8 расходные характеристики прямоточного двухзапорного клапана (кривая 2) показывают, что в сравнении с расходными характеристиками углового двухзапорного клапана (кривая I) получен более интенсивный рост приведенного расхода ^ при снижении относительного давления £

Профилирование клапанного канала на основе закона изменения площади проходного сечения,' формирования потока перец горлом диффузора с ис-

цяес цт цяа цнг цие (в

е*

Рис.8.Расходные характеристики исполнений клапана двухзапорного

пользованием других ранее приведенных конструктивных мор приводит к дальнейшему росту приведенного расхода Ц ,что происходит за счет незначительного повышения скоростей в клапанном канале,улучшения безотрывности обтекания затвора и более эффективной работы диффузора (кривая 3,рис.8).

Проведенные экспериментальные исследования показали,что наиболее плавное изменение профиля потока обеспечивает форма клапанного канала,показанная на рис.9, и затвора, имеющего шаровидную (сферическую) форму с радиусом сфер,равным половины диаметров затвора и корпуса, с коническим входом и.выходом.

Отметим,что коэффициент гидравлического сопротивления для прямоточного клапана с таким профилем (рис.9) может составить т =0,38,что близко к минимальной величине коэффициента сопротивления для задвижки ( { =0,3) Рис.9.' Схема профиля при более высоком уровне скоростей. точного клапана

В качестве одной из мер повышения технологичности изготовления рассмотрено упрощенное построение профиля затвора в виде конической поверхности,. позволяющей увеличить площадь проходного сечения на участке: середина сферы затвора - минимальное сечение в седле корпуса. Распределение относительных площадей проходного сечения по длине клапанного канала аналогично картине для клапана двухзалорного.

Испытанный клапан с затвором, спрофилированным таким образом, имеет высокие расходные характеристики при различных ходах И » близкие к характеристикам профилированных клапанов МЭИ.

Для паротурбинных установок для обеспечения линейной расходной характеристики иногда необходимо изменение пропуска пара регулирующим клапаном производить после совершения определенного хода затвора при незначительном поступлении пара в турбину. Тогда клапан приходится выполнять с увеличенным ходом до И =0,8. Схема некоторых из профилей затвора такого клапана приведена на рис.10, затворы имеют участок длиной С , обеспечивающий малое приращение проходного сечения при соверше] Ограниченные рост расхода среды вызывает близкие значения для зависимостей а-/(£г) для различных ходов (рзс.11). Так,расходные характеристики ,например, для ходов К =0.3 а К =0.45 (для исполнения I) практически совпадают, то есть подъем за-гвора происходит, а расход не увеличивается. Малое приращение (уве- ч иичение) площади сечения клапана элияет на формирование потока,при »том может произойти "запирание" ютока и гидравлическое сопротив-тение скачкообразно возрастает, сак это наглядно видно из зависи-юсти коэффициента гидравлическо-<о сопротивления от относительного :оца К (рис. 12).

Рис.10.Схема затвора с

удлиненным профилем

0.А

Скачкообразное изменение сопротивления клапана исключают профили II и III за счет более резкого поворота линии профиля на каждую единицу хода, особенно в пределах участка шиной i , и 45 соответствующего изменения зависимости изменения площади проходного сечения от хода затвора.

Разработаны и исследованы модели разгруженного регулирующего клапана с двойным затвором с разгрузкой по расходу: внутренняя полость основного затвора спрофилирована таким образом, чтобы расход через нее при открытии внутреннего затвора площадью проходного сечения и

теристикой клапана при откры-' тии основного затвора.Лучшие показатели расходной характеристики получены при величине открытия малого (внутрен- ж него) затьэраЬ^ 0,15 от основного хода и площадью разгрузочной -камерыр<0,047рг. Применение перфорации в зат-**' воре и з экранирующей (направляющей) обечайке с соответствующим направлением линий тока потока среды ' дао снижает вибрационные и шумовые характеристики клапана при хороших расходных характеристиках.

4<м ци

Рис.II.

цк ци о,да ци Ц) Расходные характерно- , тики регулирующего клапана с затвором исполнения I

Рис.12. Гидравлические характеристики затворов с удлиненным профилем

совпадал с расходной харак-

рассмотрены принципы проектирован:« перспективных конструкции клапанов. На многих установках,например, на АЭС, для снижения влажности пара и повышения относительного-внутреннего КПД турбины необходимо осуществить перегрев пара. Комбинированный клапан,содержащий корпус с тремя патрубками,один из которых выполнен типа "труба в трубе", и два затвора, один из них состоит из подвижно соединенных частей: управляющей и исполнительной, может обеспечить одновременный проход пара в двух направлениях - от источника пара к пароперегревателю и от пароперегревателя к турбине.

Для дальнейшего повышения надежности стопорно-регулирующей арматуры и экономичности турбоустановки должна решаться задача повышения герметичности клапана относительно внешней среды и снижения сопротивления проточной части и вибрационных и шумовых характеристик. Комплексное решение указанных задач может обеспечить конструкция прямоточного клапана сильронного типа, например, о приводами - сильфонами для независимого управления двух затворов. В таком клапане органы управления вынесены за пределы проточной части и усилие от приводов на затворы передается через тягл. Внутренняя полость клапана отделена от вспомогательной полости для приводов экранирующей оболочкой.

3_.ЗЭШСШЗЗ приведены основные выводы по работе

ОСНОВНЫЕ ВЧВД1Ш ПО РАБОТЕ

1. На основе проведенных комплексных исследований разработан новый двухзапорный стопорный клапан, промышленные испытания которого показали, что по надежности, экономичности и массо-габаритным характеристикам он не имеет в настоящее время аналогов в мировой практике.

2. Создана конструкция прямоточного двухзапорного стопор-'ного клапана и разработана методика профилирования проточной части таких клапанов. Результаты испытаний прямоточных клапанов показали, что их сопротивление в 2 раза ниже, чем сопротивление угловых клапанов при одинаковом уровне максимальных скоростей потока среды в проточных частях сравниваемых клапанов.

3. Прове денные, многочисленные исследования различных конст-)укций стопорных клапанов позволяют сформулировать следующие ос-

новные требования к их проточной части:

а) клапанный канал не должен содержать угловых изломов;

б) площади проходных сечений должны непрерывно уменьшаться в направлении выходного патрубка клапана, причем степень сужения основного.канала долота находиться в пределах 15...20% при полном ОТКрв5Ине1юсредственно клапанный канал должен являться естественным продолжением системы подвода пара и содержать кольцевой канал стабилизации потока.

4. Для стопорных клапанов с добавочной линией сброса пара разработана методика профилирования дополнительной полости бокового патрубка,, применение которой обеспечило снижение потерь давления в таком клапане на 15% по сравнению с исходным вариантом.

5. Для клапанов с двумя затворами, управляемыми.от одного штока, предложено устройство, позволяющее обеспечивать раочетное распределение усилий на оба органа и обеспечить тем самым высокую герметичность каждого затвора.

6. Исследован новый регулирующий клапан с разгрузкой по расходу и предложена методика профилирования затвора такого клапана, обеспечивающего заданную зависимость расхода от хода клапана.

7. Предложен новый показатель удельной массы, учитывающий как число затворов, так и величину номинальных усилий от парового потока, действующих на эти затворы.

8. Комплексные исследования новых клапанов, включающие проверки по 16 показателям, подтвердили по всем пунктам преимущество предлагаемой арматуры по сравнению с существующими.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гоголев В.А., Смирнов Н.П., Юрасов A.M. Совершенствование конструкции и исследование двухзапорного клапана / Деп.рук.ЦИНТИхимнефтемаш. M.I99I - № 2206 - ХН 91.,IOC.

2. Зарянкин А.Е., Смирнов Н.П., Юрасов A.M. Совершенствование конструкции клапана с двумя затворами // Тяжелое машиностроение. M.I992, № 6, C.I4-I7.

3. A.C.606398 МКИ FI6K 1/02,FI6K 1/44. Запорный клапан / Юраоов A.M., Боровков H.A. II 1976.

4. A.C. 888641 МКИ fIGK 1/44. Запорный клапан / Морозов Г.А. Бабушкин^Листратов A.M., Смирнов Н.П., Разумов Д.П., Гоголев В.А, Юрасов A.M.// 1980.

5. A.C. 1068643 MOT rI6K 1/44. Запорный клапан / Царев Н.М, Гоголев В.А., Юрасов A.M. // 19Э1.

6. A.C. III8I28 МОТ Я6К 1/44. Запорный клапан /Гоголед В.А, Разумов Д.П., Смирнов H.H., Юрасов A.M. // 1983.

7. A.C. II37848 МКИ ¿I6K 11/20. Комбинированный клапан / Гоголев В.А.., Разумов Д.П., Смирнов Н.П., Юрасов A.M.// 1983.

8. A.C. 130245 МКИ F16K 11/04. Многоходовой запорный клапан / Рогожин В.М., Юрасов A.M. // 1984.

9. A.C. I376S7I МКИ Я6К II/I0. Клапан / Гоголев В.А., Разумов Д.П., Смирнов Н.П., Юрасов A.M. // 1986.

10. A.C. 1429675 МКИ fI6K II/I0. Многоходовой запорный клапан / ГЬголев В.А., Рогожин В.М., Юрасов A.M. // 1987.

И.А.С. 1625132 МКИ fI6K 31/12. Клапан / Гоголев В.А., Юраоов A.M. // 1988.

12. A.C. 1635662 МКИ Я6К 31/12. Запорный клапан / Баландин В.М., Гоголев В.А., Юрасов A.M. // 1987.