Sicherheits Überstrom Station SÜV High Pressure Bypass System

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A-T ARMATUREN-TECHNIK GMBH
Absperr-Armaturen, Regelventile, Turbinen-Umleitsysteme für Kraftwerkstechnik, Dampfanlagen und die Verfahrenstechnik
Isolating, Control Valves and Turbine Bypass Systems for the Electric Power Industry, Steam Plant Utilities and Process Industry
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Sicherheits Überstrom Station SÜV
High Pressure Bypass System SÜV
A-T Armaturen-Technik GmbH
Duisburger Straße 375
Babcock T-Bldg
46049 Oberhausen / Germany
Tel.: +49 208 833 1700
Fax: +49 208 833 1755
E-Mail: sales@at-armaturen.com
Web: www.at-armaturen.com
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Isolating, Control Valves and Turbine Bypass Systems for the Electric Power Industry, Steam Plant Utilities and Process Industry
1. Verwendungszweck
1. Application
Die Sicherheitsüberström-Ventilkombination übernimmt bei dem Betrieb eines Kraftwerksblockes die
Fahrbereiche, die sich ergeben, wenn die Turbine
den vom Kessel erzeugten Dampf nicht oder nur
teilweise aufnehmen kann.
The safety overflow valve combination covers the
ranges resulting from the operation of a power station
system where the turbine cannot or can only partly
absorb the steam produced by the boiler.
Bei den folgenden Betriebsfällen ist gewährleistet,
dass der durch das SÜV geleitete Dampf gekühlt in
das Zwischenüberhitzernetz gelangt.
a) Beim Anfahren des Kessels (Kalt-, Warm-, Heißstart) besteht die Aufgabe der Sicherheits-Überströmstation in der Regelung des freien Öffnungsquerschnitts des Hauptventils. Damit kontrolliert das SÜV, dass die maximal zulässige
Druck- und Temperaturänderungsgeschwindigkeit im Kessel nicht überschritten und der Dampfdruck gehalten oder beim Kaltstart auf einen Mindestwert gebracht wird.
b) Beim Anfahren der Turbine regelt das SÜV die
Übergabe der erzeugten Dampfleistung des
Kessels an die Turbine. Der freie Öffnungsquerschnitt des Hauptventils wird mit zunehmender
Öffnung der Turbineneinlassventile geschlossen. Der Übergabevorgang ist beendet, wenn
die Turbine den erzeugten Dampf vollständig
übernommen hat und das SÜV geschlossen ist.
c) Bei der Führung im Leistungsbetrieb hat das
SÜV die Aufgabe, im Falle von relativ schnellen
Leistungsabsenkungen der Turbine, den Überschussdampfstrom abzuführen, sowie Druckspitzen zu übernehmen.
d) Die Sicherheitseinrichtungen müssen bei allen
möglichen Störungen des Betriebes gewährleisten, dass der Dampfdruck im Kessel und im
Frischdampfsystem des Blockes nicht über den
max. zulässigen Wert ansteigen kann. Das SÜV
erfüllt die Sicherheitsfunktion und ist in der Lage,
den vom Kessel maximal erzeugten Dampfstrom
vollständig in die kalte ZO abzuführen.
In the following cases of operation, the safety overflow valve ensures that the steam passing through it
is cooled before reaching the reheater system.
a) When starting up the boiler (cold, hot, superheated
start): The safety overflow station controls the free
orifice cross-section of the main valve so that the
maximum permissible pressure and temperature
change velocity in the boiler is not exceeded and
the vapour pressure is maintained at or, during a
cold start-up, reduced to a minimum.
b) During start-up of the turbine, the function of the
safety overflow valve is to control the transfer of
the generated vapour output of the boiler to the
turbine. The free orifice cross-section of the main
valve is closed as the turbine inlet valves open.
The transfer process is completed when the turbine has absorbed all the generated steam and
the safety overflow valve is closed.
c) Control during output operation: The valve has
the function of discharging the excess vapour in
the event of relatively rapid drops in output and
of absorbing pressure peaks.
d) The safety devices must ensure that, in the event
of all possible failures during operation, the vapour
pressure in the boiler and in the live steam system
of the station does not exceed the maximum permissible value. The safety overflow valve must
satisfy the safety function and be able to discharge
the maximum supply of vapour generated by the
boiler into the cold reheater station.
1 Sicherheitsüberströmventil
2 Einspritzregelventil
3 Einspritzabsperrventil
4 Ölversorgung
5 Druckregler
5a Prop.-Ventil f. Druckregelung
6 Temperaturregler
6a Prop.-Ventil f. Temperaturregelung
7 Druckschalter f. Sicherheitsfunktion
8 Sicherheitssteuerung
9 Magnetventile f. Sicherheitsfunktion
1
2
3
4
5
5a
6
6a
7
8
9
Overflow safety valve
Injection control valve
Injection stop valve
Oil supply
Pressure regulator
Proportional pressure control valve
Temperature regulator
Proportional temperature control valve
Pressure switch
for fail-to-safety function
Emergency control system
Solenoid valves
for fail-to-safety function
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2. Construction and Function
2. Aufbau und Wirkungsweise
2.1 Sicherheits-Überströmventil (SÜV): Das Ventil
entspricht mit der elektro-hydraulischen Steuerung
in Aufbau und Wirkung den sicherheitstechnischen
Richtlinien
des
Deutschen
Dampfkesselausschusses. Es wird gegen den Dampfdruck
auf die Kegelfläche und gegen die Öffnungsfeder mit
dem zentral aufgebauten, einseitig beaufschlagten
Ölzylinders in Schließstellung gebracht. Das Ventil
arbeitet also nach dem Entlastungsprinzip. Die
Druckreduzierung des Dampfes erfolgt durch die
bewährte stufenweise Entspannung, bei der Schallpegel und Vibrationen auf niedrigem Niveau gehalten werden.
2.1 Safety Overflow Valve (SÜV): The valve with its
electro-hydraulic control system corresponds, as
regards its construction and function, to the safety
recommendations of the German vapour' boiler
commission (Deutscher Dampfkesselausschuss). lt
closes against the vapour pressure an the conical
surface and against the opening spring assembly
with its centrally positioned oil cylinder which is subjected to pressure from above. The valve thus operates an the pressure relief principle. The reduction in
the pressure of the vapour is effected with the proven
principle of stepped relief which guarantees low
noise and vibration levels.
Kühlwasser
Cooling water
KZÜ-Dampf
CRL steam
Heißdampf Superheated steam
Das Kühlwasser wird über zwei seitlich am Gehäuseverschluss angeordnete Anschlüsse zugeführt und hinter der letzten Entspannungsstufe
eingespritzt und direkt durch einen hochgespannten Teildampfstrom zerstäubt.
The cooling water is injected via two connections mounted at the side of the casing fastener
behind the last relief step and is immediately
atomized by a high-pressure partial vapour
stream.
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Hochdruck Turbinen Umleitventil
HP Turbine Bypass Valve
TRD 421
TRD 421
With downstream Ringnozzle
for steam atomised spraywater
Mit niederdruckseitiger
Ringdüse mit Treibdampf-
Druckstufe
PN 100 - PN 630
Pressure Range
ANSI 900 - 4500 #
Nennweite
Eintritt bis DN 400 / Austritt bis DN 800
Sizes
Inlet up to 16"/ Outlet up to 32"
Gehäuse Werkstoff
Geschmiedet, warmfester Stahl
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Ein besonderer Vorteil dieser Konstruktion ist,
dass die Wasserzuführung bei jeder Regelstellung in einen Teildampfstrom von hoher Geschwindigkeit erfolgt. Dadurch ist eine einwandfreie feine Wasserzerstäubung, verbunden
mit der Dampfkühlung, gewährleistet. Wie die
Erfahrungen in vielen Kraftwerken zeigen, sind
Thermoschockschäden
praktisch
ausgeschlossen. Zusätzlich schützt der nachgeschaltete Lochmantel das druck tragende Ventilaustrittsgehäuse gegen Thermoschock.
Eine spätere Korrektur des Ventilhubes,. und
damit der Leistung, ist im Beisein des TÜV mit
Hilfe einer Verschraubung möglich.
2.2 Einspritz-Regelventil (ESV):
Die Konstruktion des Einspritz-Regelventils
basiert auf einer Ausführung, die sich seit Jahren bewährt. Der Sitz ist auswechselbar,
A particular advantage of this design is that in
every control position the water supply is effected
in a high-velocity partial vapour stream. This
guarantees perfect fine water atomization combined with the vapour cooling. As experience in
many power stations has shown, damage due to
thermal shock is thus practically impossible. In
addition, the performed cage at the outlet side
protects the pressure-bearing valve outlet housing against thermal shock. Subsequent adjustment of the valve stroke, and thus of the output,
can be performed (in the presence of personnel
of the German Industrial Safety Authority, TÜV)
with a simple screwed connection.
2.2 Injection Control Valve (ESV):
The design of the injection control valve is based on
the type proven for many years. The valve seat can
be replaced without the valve itself having to be
Einspritz-Regelventil (ESV)
Injection control valve
(ESV)
Drucköl
Pressure oil
Einspritz-Absperrventil Injection stop valve (ASV)
EinspritzRegelventil
control valve
Einspritz
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ohne dass das Ventil aus der Leitung genommen werden muss. Die Betätigung im Regelfall erfolgt über einen zentral aufgebauten
hydraulischen Stellantrieb. Mit steigendem Öldruck wird die Armatur geschlossen. In Öffnungsrichtung wirkt ein zentral angeordnetes
Federpaket, welches auch die Schnellöffnung
der Armatur im Sicherheitsfall übernimmt.
Dies ist unabhängig von der jeweils eingefahrenen Regelstellung gewährleistet. Durch
Endschalter ist eine Begrenzung des Hubes
möglich, damit im Sicherheitsfall nicht zu viel
Wasser zugeführt wird. Unabhängig davon ist
die Regelung in der Lage, das Ventil über diesen Hub hinaus in die Stellung zu fahren, die
2.3 Einspritz-Absperrventil (ASV):
Diese Auf-Zu-Armatur ist üblicherweise vor dem
Einspritz-Regelventil (2.2) angeordnet (Vorabsperrung) und ist bis auf die Innengarnitur identisch mit diesem.
Das Absperrventil soll verhindern, dass bei einer
Undichtigkeit des Regelventils Wasser in die kalte ZÜ gelangt.
2.4 Elektro-hydraulisches Stellsystem mit Sicherheits- und Prüfeinrichtung:
Das elektrohydraulische Stellsystem besteht im
Wesentlichen aus der gemeinsamen Ölversorgung für alle Ventile, den zur Betätigung der Armaturen notwendigen Hydraulikzylindern sowie
der jedem Ventil eigenen hydraulischen Verkettung für Regelung und Steuerung.
be removed from the line. Control operation is effected by a centrally mounted hydraulic piston actuator. The valve is closed as the oil pressure is
increased. A central spring assembly operates in
opening direction. It also serves the rapid opening
of the valve in the case of safety operation, irrespective of the particular control position selected.
The use of limit switches permits the valve stroke
to be limited so that in the event of safety action,
an excess of water is not supplied. Independently
of this fact, the control system is able to drive the
valve beyond this stroke limit to a position required
to achieve the nominal temperature required in the
cold reheater station.
2.3 Injection Shut-Off Valve (ASV):
This open-closed valve is normally installed in
front of the injection control valve (2.2) for advance shut-off and, with the exception of the inner trim, is identical to it. The purpose of the
shut-off valve is to prevent water from entering
the cold reheater station in the event of a leak in
the control valve.
2.4 Electro-Hydraulic Control System with Safety
and Test Device:
The electro-hydraulic control system consists
primarily of the common oil supply for all the
valves, the hydraulic cylinders required to operate the valves and the separate hydraulic
link-up for control and regulation of each valve.
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Den Forderungen nach hoher Verfügbarkeit
entsprechend, ist die Ölversorgung mit zwei
Pumpenaggregaten versehen, wobei jedes
einzelne Aggregat für die insgesamt erforderliche Leistung ausgelegt ist. Bei einem
Ausfall der Pumpe oder des Elektro-Motors
am in Betrieb befindlichen Aggregat wird
über einen hydraulischen Schalter automatisch das zweite Aggregat eingeschaltet.
Die Betätigungszylinder der Armaturen werden einseitig gegen Federn und Drucköl
beaufschlagt. Die Regelung erfolgt kontinuierlich durch Proportionalventile oder in
Steps über Magnetventile. Die elektrischen
Baugruppen für Steuerung, Regelung und
Sicherheitsschaltung sind in einem separaten. Schaltschrank installiert, der seitlich an
der Ölversorgung angebracht ist. An seiner
Außenseite befinden sich Meldeelemente
für alle funktionswichtigen Systeme, die bei
Störung auf das defekte Gerät hinweisen.
Die Sammelstörmeldung im Schaltschrank
kann auf die Warte signalisiert werden.
3-fach-Dampfprüfstock
Triple-type steam tester
In accordance with the demands for greater
availability, the oil supply system has two
pump aggregates, each of which is dimensioned for the entire output required. If the
pump or electric motor of the aggregate currently in operation fails, a hydraulic switch
automatically turns at the second aggregate.
The actuation cylinders of the valves are
loaded at the one side against springs with
oil pressure. Control is effected continuously
via proportioning valves or in steps via solenoid valves. The electric modules for control,
regulation and safety switching are installed
in a separate control cabinet mounted an the
side of the oil supply unit. The outside of the
control cabinet contains signalling elements
for all the important functional equipment
which indicate the defective unit in the event
of a failure. The collective failure signal an
the control cabinet can also be signalled in
the control room.
Ölversorgung
Oil supply
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Steigt der Dampfdruck über den zulässigen
Wert an, wird über Bourdonrohrschalter im
Dampfprüfstock die Sicherheitseinrichtung
betätigt. Entsprechend den sicherheitstechnischen Richtlinien ist diese Einrichtung dreisträngig ausgeführt und wird mindestens
zweimal nach dem Ruheprinzip geschaltet.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit,
durch ein zusätzliches Relais die Sicherheitseinrichtung unabhängig vom Dampfprüfstock
zu betätigen. Nach der Löschung des Signals
für die Schnellöffnung gehen die Armaturen
wieder in die vorgegebene Regelstellung zurück.
If the vapour pressure increases beyond the
permissible value, the safety device is actuated
via bourdon tube switches in the vapour test
sampler. In accordance with the safety regulations, this device is designed on the three-line
principle and is circuited at least twice in accordance with the closed-circuit principle. Furthermore it is possible to actuate the safety
device via an additional relay, independently of
the vapour test sample. When the signal for
rapid opening of the valves has been cancelled, the valves return to their preset control
position.
Das Öl aus dem Stellzylinder der Armaturen
wird beim Betätigen der Sicherheitseinrichtung in der gewünschten Zeit (mindestens 1,5
s, einstellbar durch Drosseln im Rücklauf) in
den Ölbehälter zurückgedrückt.
When the safety device is actuated, the oil
from the operating cylinder of the valves is
forced back into the oil tank in the desired
time (min. 1.5 seconds, adjustable via throttles in the return line).
Quick opening range
Schnellöffngs.-Bereich
HP-steam
pressure
HD-DampfDruck
d4
EinspritzwasserDruck- Temp. Absperrventil
Regelventile
Injection
shut-off Pressure Temp. Valve
Control valve
Injection water
Pressure setpoint
Gleitdr.-Sollwert
Psp
Druckregelventile
Pressure control
valve
pressure
EinspritzwasserDruck
Stellung des
Druck-Regelv.
Pressure control
TemperaturRegelventil
Temperature
valve position
control.valve
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