CN1601057A - 涡轮机的保护系统和发电设备 - Google Patents

Abstract

限制开关6设置在解扣杆4的端部，它将解扣杆4的机械偏离转换成电信号。来自限制开关6的电信号通过时序电路装置传送到设置在蒸汽阀的驱动单元中的快动电磁阀，随后蒸汽阀关闭。因此，与现有技术相比，设备结构被简化并且可靠性提高。

Description

涡轮机的保护系统和发电设备

本发明的交叉参考

本申请是以2003年9月22日提交的在先日本专利申请No.2003-330071以及2004年4月22日提交的在先日本专利申请No.2004-126394为基础并要求它们的优先权利益，它们的整个内容在此作为参考引入。

技术领域

本发明涉及涡轮机的保护系统，该保护系统检测发电设备中诸如蒸汽轮机的涡轮机的异常并使涡轮机停止，并且本发明还涉及发电装置。

背景技术

在使用诸如蒸汽轮机的涡轮机的发电装置等中，设置不同的保护系统，以便检测除异常现象和故障之外的现象，诸如蒸汽轮机的延伸差、大的振动、在低压排气室中的高温、轴承的低油压、主油泵的低排出压力、锅炉/发生器故障等，以防止发生意外或使由于意外导致的损失最小。在这些现象中，汽轮机转速的异常增大是最重要的，因此设置一个检测汽轮机转速异常增大并使汽轮机停止的保护系统。

在涡轮机的现有保护系统中，利用油压信号的传送装置通常用作信号传送装置。图11显示了涡轮机的这种保护系统的结构，在图中标号1表示紧急调速器，标号2表示与紧急调速器1结合设置的紧急解扣装置。紧急调速器1包括一体地形成在蒸汽轮机的转轴上的偏心环(或弹出销)。而且，紧急解扣装置2包括由解扣指3和解扣杆4构成的锁紧机构5。

当蒸汽轮机的转速升到设定转速或者更高，也在一体地形成在蒸汽轮机的转轴上的紧急调速器1的偏心环(或弹出销)上产生离心力，偏心环将机械偏离并且移动。当偏心环的机械偏离(机械信号)变成等于某一值或更大时，偏心环与紧急解扣装置2的解扣指3接触并且移动由解扣指3和解扣杆4构成的锁紧机构5。结果，解扣杆4被向着紧急调速器1侧推动，这作为解扣杆4的机械偏离(机械信号)被检测。机械型解扣装置的解扣杆4的移动被机械断流阀10检测并转换成油压信号。

油压通过由闭锁阀11、主断流阀12等构成的液压系统被传递到液压驱动机构或类似装置，液压驱动机构驱动未示出的主蒸汽截止阀，从而关闭主蒸汽截止阀(例如，参照日本实用新型公开申请No.Sho 61-114009)。

在如上所述的涡轮机的现有保护系统中，利用油压的传送装置被用作信号传送装置，它是一个高度可靠的系统。但是，也存在这样的问题，利用油压使设备结构复杂化、利用高的油压将导致油渗漏、并且在诸如传送速度的性能方面的改进受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供涡轮机的保护系统以及发电设备，与现有技术相比，它们能够简化设备结构并且提高可靠性。

根据本发明的一种涡轮机的保护系统，它通过异常检测单元检测异常情况，异常检测单元具有设置在涡轮机的转轴上的紧急调速器、和由解扣指以及解扣杆构成的锁紧机构，使得当涡轮机的转轴旋转超过预定速度、并且预定值或更大的离心力施加到紧急调速器上时，紧急调速器与解扣指接触，锁紧机构脱开以移动解扣杆并且关闭设置在涡轮机蒸汽进口的蒸汽阀，以切断蒸汽流入涡轮机；其特征在于该保护系统包括：检测装置，所述检测装置制作成机械式地检测解扣杆的移动，以产生异常电信号；以及一体地设置在驱动单元上并且从缸内部排出运行油的电磁阀，驱动单元由活塞和缸、以及液压系统组成，活塞和缸打开和关闭蒸汽阀，液压系统将运行油输入到缸内部/将运行油从缸内部排出；其中，基于来自所述检测装置的异常电信号，所述电磁阀被电起动以排出缸内部的运行油，从而关闭蒸汽阀。

根据本发明的另一种涡轮机的保护系统，它通过异常检测单元检测涡轮机的异常情况并产生异常电信号、以及根据异常电信号关闭设置在涡轮机蒸汽进口的蒸汽阀，以切断蒸汽流入涡轮机，其特征在于所述保护系统包括：一体地设置在驱动单元上并且基于异常信号运行的电磁阀，驱动单元由活塞和缸、以及液压系统组成，活塞和缸打开和关闭蒸汽阀，液压系统将运行油输入到缸内部/将运行油从缸内部排出；以及设置在油通道上、并且与所述电磁阀的运行协同地打开的筒形阀，所述油通道从缸中的活塞一侧排出运行油并将运行油再次输入到缸中的活塞另一侧、以及随后排出运行油。

根据本发明的一种发电设备，它具有通过蒸汽转动以便发电的涡轮机和设置在涡轮机蒸汽进口的蒸汽阀，其特征在于该发电设备包括：涡轮机的保护系统，它通过异常检测单元检测涡轮机的异常情况并产生异常电信号、以及根据异常电信号关闭蒸汽阀，以切断蒸汽流入涡轮机；其中，涡轮机的所述保护系统包括：一体地设置在驱动单元上并且基于异常信号运行的电磁阀，驱动单元由活塞和缸、以及液压系统组成，活塞和缸打开和关闭蒸汽阀，液压系统将运行油输入到缸内部/将运行油从缸内部排出；以及设置在油通道上、并且与所述电磁阀的运行协同地打开的筒形阀，所述油通道从缸中的活塞一侧排出运行油并将运行油再次输入到缸中的活塞另一侧、以及随后排出运行油。

根据本发明的一种蒸汽阀的驱动单元，其中，蒸汽阀的阀杆和位于缸中的活塞通过内部具有操作杆和操作弹簧的油缸弹簧套连接在一起，在打开蒸汽阀时，容纳在油缸弹簧套内的操作杆通过油缸中的活塞克服操作弹簧的回复力移动到阀打开位置，在关闭蒸汽阀时，操作杆通过操作弹簧的回复力返回到阀关闭位置，其特征在于该驱动单元包括：形成在油缸弹簧套下部、并排出保留在内部的水的排水孔。

根据本发明的另一种蒸汽阀的驱动单元，其中，蒸汽阀的阀杆和位于缸中的活塞通过内部具有操作杆和操作弹簧的油缸弹簧套连接在一起，在打开蒸汽阀时，容纳在油缸弹簧套内的操作杆通过油缸中的活塞克服操作弹簧的回复力移动到阀打开位置，在关闭阀时，操作杆通过操作弹簧的回复力返回到阀关闭位置，其特征在于该驱动单元包括：设置在凸缘体上的排水孔，凸缘体安装在所述油缸弹簧套的蒸汽阀侧的端部上并且通过穿透支承所述操作杆。

附图说明

图1是显示根据本发明一个实施例的异常检测单元的结构的示意图。

图2是显示根据本发明该实施例的蒸汽阀的驱动单元的结构的示意图。

图3是显示蒸汽阀和蒸汽阀的驱动单元的外观的示意结构的示意图。

图4是显示图2所示蒸汽阀的驱动单元的改进示例的结构的示意图。

图5是显示根据本发明另一实施例的异常检测单元的结构的示意图。

图6是显示其中设置有涡轮机的发电设备的结构的示意图。

图7是显示根据本发明该实施例的蒸汽阀的驱动单元的主要部分的结构的示意图。

图8是显示根据本发明另一实施例的蒸汽阀的驱动单元的主要部分的结构的示意图。

图9是显示根据本发明另一实施例的蒸汽阀的驱动单元的主要部分的结构的示意图。

图10是显示根据本发明另一实施例的蒸汽阀的驱动单元的主要部分的结构的示意图。

图11是显示涡轮机的现有保护系统的结构的示意图。

图12是显示蒸汽阀的现有驱动单元的主要部分的结构的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的实施例。首先，将参照图6描述其中设置有涡轮机的发电设备。这里，涡轮机表示蒸汽轮机。以下实施例中的保护系统设置在蒸汽轮机中，并且如图6所示的系统的描述在相应实施例中被省略。

在图6中，标号100表示锅炉。来自锅炉100的蒸汽通过主蒸汽截止阀101和蒸汽控制阀102，以便在高压汽轮机110中起作用。此后，蒸汽通过止回阀107并且在锅炉100的再热器中被重新加热，而且通过重新加热蒸汽截止阀103和截流阀104，以流入中压汽轮机111和低压汽轮机112，以便在它们之中起作用。在低压汽轮机112中起作用之后的蒸汽被循环返回到冷凝器113、被进给泵114加压并且再次供给到锅炉100。

而且，为了提高设备的运行效率，根据设备的需要设置从主蒸汽截止阀101的前方连接到锅炉100的再热器的前方的高压汽轮机旁通阀105、和从锅炉100的再热器的后方连接到冷凝器113的低压汽轮机旁通阀106等，并且无论是否存在汽轮机运转，可进行锅炉系统本身的循环操作。这里，如图6所示是一个典型的蒸汽轮机发电设备，但是它也可以通过组合未示出在发电设备中的燃气轮机作为单一轴型或多轴型的组合循环工作。

如上所述，在蒸汽轮机中需要早期检测不同的异常现象以便安全运行，在这些异常现象中，蒸汽轮机转速的异常增大是最关键的。图1显示了用于检测蒸汽轮机转速的这种异常增大的异常检测单元的结构，图2显示了切断进入蒸汽轮机的蒸汽流的蒸汽阀的驱动单元的结构。

在图1中，标号1表示紧急调速器，标号2表示与紧急调速器1结合设置的紧急解扣装置。紧急调速器1包括一体地形成在蒸汽轮机的转轴上的偏心环(或弹出销)。而且，紧急解扣装置2包括由解扣指3和解扣杆4构成的锁紧机构5。当蒸汽轮机的转速升到设定转速或者更高，也在一体地形成在蒸汽轮机的转轴上的紧急调速器1的偏心环(或弹出销)上产生离心力，偏心环变成机械偏离并且移动。当偏心环的机械偏离(机械信号)变成等于某一值或更大时，偏心环与紧急解扣装置2的解扣指3接触并且移动由解扣指3和解扣杆4构成的锁紧机构5。结果，解扣杆4被向着紧急调速器1侧推出，这作为解扣杆4的机械偏离(机械信号)被检测。

限制开关6设置在被推出的解扣杆4的端部，限制开关将解扣杆4的机械偏离(机械信号)转换成电信号。至少一个限制开关6实现该目的，但可设置多个限制开关6例如三个限制开关，以便提高可靠性。

此外，在图1的系统中设置有油断开电磁阀7，用于以在紧急调速器1工作时可以进行运行确认测试的方式供给油；以及复位电磁阀8，用于使用紧急解扣装置2在测试之后返回到其初始位置。而且，还设置有解扣把手9，用于在紧急情况时通过人为操作使汽轮机紧急停止。解扣把手制作成通过拉向人的前侧(在图中向上方向)以移动解扣指3的锁紧机构5。

在具有上述结构的设备中，由紧急调速器1检测的蒸汽轮机的转速增大是机械式地被检测而没有使用油压信号的传送装置的介入，并且被转换成电信号。

来自限制开关的电信号(触点信号)被传送到未示出的时序电路装置，并且从时序电路装置的输出电信号被传送到设置在蒸汽阀200的驱动单元20中的快动电磁阀21，23。快动电磁阀21，23是在出现各种异常时切断流入蒸汽轮机的蒸汽的重要装置。因此，施加到快动电磁阀21，23的电信号在蒸汽轮机正常运行时以恒定激励状态被施加，而在出现异常时诸如当限制开关6工作并从时序电路装置传送电信号时以非激励状态被施加。

而且，作为获得进一步的可靠性的方法，存在如下方法。首先，一种方法是设置多个例如两个快动电磁阀21，23。在这种情况下，作为将从时序电路装置输出的电信号供给到快动电磁阀21，23的方法，有一种将电线串联连接到两个快动电磁阀21，23的方法和一种并联连接电线以便同时施加相同信号给每个快动电磁阀21，23的方法。在并联电线连接的情况下，具有一种设定优先顺序以便在第一个同时施加或者起动进行时不运行第二个的方法、一种设定顺序以使它们交替运行的方法、以及一种以相互具有稍微的时间差施加信号的方法(由于在实际异常时不激励，它意味着以稍微的时间差释放电磁)。

而且，还具有在每个快动电磁阀21，23中采用多个例如两个内置线圈22，24(线圈22a，22b和线圈24a，24b)的方法。当具有两个内置线圈时，具有一种串联连接两个线圈以形成串联的方法、以及一种并联连接两个线圈以同时给每个线圈施加相同信号的方法。在并联电线连接的情况下，具有一种设定优先顺序以便在第一个同时施加或者起动进行时不运行第二个的方法、一种设定顺序以使它们交替运行的方法、以及一种以相互具有稍微的时间差施加信号的方法(由于在实际异常时不激励，它意味着以稍微的时间差释放电磁)。

而且，有关线圈22，24的电线连接，由于它们在正常运行过程中被恒定地激励，例如通过100％设定施加电压值(或电流值)或通过将施加电压值设定为分给每个线圈50％的电压值等，可使线圈22，24的使用寿命延长。关于这些线圈22，24的结构，除了上述结构之外，可采用任何结构，只要它能够获得可靠性和延长的使用寿命。

接着，将描述图2所示蒸汽阀200的驱动单元20部分的结构。蒸汽阀200表示例如主蒸汽截止阀，具有用于控制启动时蒸汽流速的内置子阀等，并具有能够使用伺服阀控制阀位置的机构。蒸汽压力在主阀201的上游起作用，并且在与主阀201连接的驱动活塞202的下部缸204内油聚集，使得油压在驱动活塞202的下部起作用，从而克服蒸汽压力打开主阀201。另一方面，在蒸汽轮机出现异常时，通过排出聚集在驱动活塞202的下部缸204中的油，主阀201将关闭。

这里，随着蒸汽轮机的功率(输出功率)大幅增大，这些蒸汽阀200的主阀直径增大，并且也有增大蒸汽压力的趋势。因此，供给到驱动单元20的油压优选是高油压，以便显示基本性能，诸如驱动蒸汽阀200的驱动力和出现异常时快速关闭的特征。这种油压优选是3Mpa或更高，而且优选地是11Mpa、17Mpa、35Mpa或更高的高油压。

在图2中，从未示出的油压产生装置供给的运行油25通过位于驱动单元20入口的油过滤器26流入，并分成连接在驱动单元20内的两个油路径。

一个支流供给到伺服阀27，用作蒸汽阀200的蒸汽流速控制的功能，根据来自未示出的汽轮机控制装置的阀位置控制信号流过伺服阀27的运行油25被同时供给到驱动活塞202的下部和筒形阀28，29的A口(主侧)。驱动活塞202通过流过伺服阀27的运行油25执行打开/关闭操作。伺服阀27通过在线圈35处接收来自未示出的汽轮机控制装置的控制信号被控制，并且用于伺服阀27的控制油从油过滤器26的上游侧分支并经过专用油过滤器38供给。

另一支流再次在驱动单元20内分成两个分支，并随后连接到设置在相应管线上的快动电磁阀21，23。由于在正常运行过程中快动电磁阀21，23处于激励状态，运行油25流过相应快动电磁阀21，23并供给到分别与其连接的筒形阀28，29的次级侧。流过伺服阀27并供给到筒形阀28，29主侧的运行油25以及流过快动电磁阀21，23并供给到筒形阀28，29次级侧的运行油25同时在筒形阀28，29的阀盘30，31上起作用。因此，动力在它们之间被平衡，使得筒形阀28，29的阀盘30，31不移动。

这里，当在图1所示的异常检测单元检测到异常并且从限制开关6产生电信号时，该信号被传送到时序电路装置。来自时序电路装置的输出电信号被传送到设置在如图2所示的蒸汽阀200的驱动单元20中的快动电磁阀21，23。

当处于恒定激励状态的快动电磁阀21，23变成非激励状态时，流过快动电磁阀21，23并供给到筒形阀28，29次级侧的运行油25至此与快动电磁阀21，23协同在32处被排出。因此，筒形阀28，29被流过伺服阀27并供给到筒形阀28，29主侧的运行油25的液压力向后推，使得A口移动打开。结果，聚集在与筒形阀28，29的A口相同管线上的驱动活塞202的下部缸204中的运行油从筒形阀28，29的B口排出，使得蒸汽阀200关闭。

此时，如图2所示，由于筒形阀28，29的B口连接到位于驱动单元20的驱动活塞202的上部位置的上部缸205，来自筒形阀28，29的B口的运行油流入缸203内的驱动活塞202的上部缸205中、通过驱动活塞202的上部缸205并在32处被排出。这样，通过一旦允许聚集在缸203内的驱动活塞202的下部缸204中的运行油流入驱动活塞202的上部缸205中，形成一个向下推动驱动活塞202的操作，这也作为排油箱工作，使得蒸汽阀200可更快和确定地关闭。

在筒形阀28，29的次级侧，包括用于筒形阀28，29的阀盘30，31的复位弹簧33，34。当筒形阀28，29的A口上的油压消失时，筒形阀28，29的阀盘30，31通过复位弹簧33，34的力自动返回到完全关闭状态，以盖住A口。

有关在快动电磁阀21，23在非激励状态工作时经过伺服阀27供给到驱动活塞202的这种油，伺服阀27可通过来自未示出的汽轮机控制装置的控制信号被启动以切断运行油25的供给。而且，在快动电磁阀21，23工作时，伺服阀27可被操作，以使油经过伺服阀27从与筒形阀28，29的A口相同管线排出，以有助于蒸汽阀200的快速关闭操作，即，有助于油从驱动活塞202的下部缸204排出。

而且，当快动电磁阀21，23再次返回到激励操作时，油可通过来自未示出的汽轮机控制装置的控制信号经伺服阀27再次被供给。

图3显示了蒸汽阀200的外观的示意性结构，在蒸汽阀200下侧设置有其中容纳驱动活塞202(图3中未示出)的缸(油缸)203。上述驱动单元20的快动电磁阀21，23等一体地设置在缸203的外侧部。在缸203的上部，设置油缸弹簧套210，它们构成驱动单元20。在如图3所示的驱动单元20中，油缸弹簧套210通过连接件211设置在蒸汽阀200的下侧，蒸汽阀200的阀杆212连接到联接器213上，联接器213形成为在油缸弹簧套210的顶端部突出。蒸汽阀200的高度例如大约是三米，其直径例如大约是两米。

在该实施例中，蒸汽轮机的转速异常增大由紧急调速器1和紧急解扣装置2机械式地检测，其检测信号通过限制开关6转换成电信号并传送到蒸汽阀200的驱动单元20，而没有使用油压信号的传送装置的介入。因此，与现有技术相比，可简化设备结构，不会发生诸如油渗漏的二次误配，响应时间的减少以及异常检测装置和异常检测信号的倍增容易，因此提高了可靠性。而且，现有存在的紧急调速器1和紧急解扣装置2可用于组成保护系统，使得不需要设备巨大改变。

如图2所示的蒸汽阀200中的驱动单元20是一个包括伺服阀27并具有阀位置控制功能的驱动单元。但是，根据蒸汽阀的用途，具有一种具有简单开/关功能的蒸汽阀。图4中显示了具有简单开/关功能的蒸汽阀300的驱动单元40。此外，相同标号用于表示与图2中具有相同功能的部件，省略其重复描述。

如图4所示的驱动单元是其中如图2所示的伺服阀27被测试电磁阀36所代替的驱动单元，并且在恒定非激励状态工作。测试电磁阀36在阀测试时被激励，进行阀测试是为了防止正常运行过程中蒸汽阀300的阀杆附着现象，并且测试电磁阀36工作以便通过逐渐排出驱动活塞302的下部缸304内的油而关闭蒸汽阀300的主阀301。在蒸汽阀300的主阀301完全关闭之后，通过将测试电磁阀36转变成非激励状态，再次逐渐打开主阀301，从而完成阀测试。而且，当在阀测试过程中主阀301关闭到中间打开程度时测试电磁阀36转变到非激励状态时，主阀301工作以便此后完全打开。换句话说，根据测试电磁阀36的激励方法，可选择主阀301的半关闭测试或完全关闭测试。

具有开/关功能的蒸汽阀300的驱动单元40如此运行，但与快动电磁阀21，23相关的运行与其中设置如图2所示的上述伺服阀27的情况相同。

接着，参照图5描述另一实施例。在如图1所示实施例中，当蒸汽轮机的转速升到设定转速或者更高，机械偏离被检测并转换成电信号。另一方面，该实施例直接检测蒸汽轮机转速并将它转换成电信号。

在蒸汽轮机110的转轴110a上，安装有具有大约100个齿轮齿的齿轮50。与齿轮50相对，组装一个电磁拾音器51，以便与齿轮50形成一个具有大约数毫米的稍微间隙的组合。根据汽轮机的转速，从电磁拾音器50获得正弦频率输出，并且该输出被传送到未示出的比较计算控制装置。

在比较计算控制装置中，频率被转换成电压或数字、并且与预定设定转速等值进行比较和计算，蒸汽轮机的转速通过这样被判断为异常状态。随后，当它等于设定转速等值或更大时，来自比较计算控制装置的信号被施加到如图2所示的设置在蒸汽阀200的驱动单元20中的快动电磁阀21，23或如图4所示的设置在蒸汽阀300的驱动单元40中的快动电磁阀21，23，使得它们在出现异常时转变成非激励状态。因此，蒸汽阀200和蒸汽阀300被关闭。

此外，至少一个电磁拾音器51实现该目的，但多个例如三个电磁拾音器51可用于提高可靠性。而且，通过设置一组多个电磁拾音器和与该组结合的多个比较计算控制装置，可提高从比较计算控制装置输出的输出信号的可靠性。

在上述实施例中，描述了检测蒸汽轮机的转速异常增大的情况。但是，在蒸汽轮机中，当除了蒸汽轮机的转速异常增大之外的其它现象诸如诸如蒸汽轮机的延伸差、大的振动、在低压排气室中的高温、轴承的低油压、主油泵的低排出压力、锅炉/发生器故障等出现时，进入蒸汽轮机的蒸汽流必须被切断，以防止发生意外或使由于意外导致的损失最小。

该系统也可制作成，使得来自检测这些异常的异常检测装置的电信号根据检测的电信号的规格通过时序电路装置或比较计算控制装置，并随后被施加到快动电磁阀21，23以关闭蒸汽阀200和蒸汽阀300，而没有使用油压信号的传送装置的介入。

在如上所述的本发明实施例中，由于检测涡轮机的异常状态的检测信号作为电信号传送而没有使用油压信号的传送装置的介入，与现有技术相比可简化设备结构，不会发生诸如油渗漏的二次误配，响应时间的减少以及异常检测装置和异常检测信号的倍增容易，因此提高了可靠性。

而且，驱动蒸汽阀200的驱动单元20制作成如图3所示。有关驱动单元20，需要足够的机械可靠性。驱动单元20的油缸弹簧套210的内部制作成如图12所示具有盘形操作弹簧214、设置成穿入盘形操作弹簧214的操作杆222、顶板219和弹簧支座220作为主要部件。

弹簧支座220设置用于支撑操作弹簧214的下端部，并且在弹簧支座220下方设置固定到操作杆222上的支承环224。另一方面，顶板219设置在油缸弹簧套210的上端部内以支承操作弹簧214的上端部，并且通过上凸缘体218固定在油缸弹簧套210上。顶板219通过设置在油缸弹簧套210下端的底板215可滑动地支承通过操作杆通孔的操作杆222。

当操作杆222将要沿着打开阀的方向向上推时，沿着打开阀的方向的油压被送到缸203内的活塞(图12中未示出)，其液压力向上推动操作杆222。另一方面，当操作杆222将要沿着关闭阀的方向向下推时，油压流入排出侧，当阀关闭时收缩的操作弹簧214的回复力向下推动操作杆222。

如上所述的油缸弹簧套210设计时没有考虑水进入内侧，因此，当水进入时，由于这种结构它保持位于内部，这可能导致操作弹簧214的损坏。

作为水进入油缸弹簧套210内侧的原因，有以下两种可以想象的原因。第一种可以想象的原因是，当具有其中油缸弹簧套210和缸203如图3所示设置在蒸汽阀200下侧的结构的驱动单元20被放置在户外时或在驱动单元20被运输、存放、安装、检测等的条件下，雨水保留在由上凸缘体218和顶板219形成的凹部230中。第二种可以想象的原因是，由于汽轮机运行时从阀杆212的滑动部分喷出的蒸汽的排水保留在凹部230中。

当水由于这些原因保留在由上凸缘体218和顶板219形成的凹部230中时，水通过设置在顶板219上的操作杆通孔与操作杆222之间的间隙(即，滑动部分)逐渐进入内部，并与操作弹簧214接触。

形成为盘形弹簧的操作弹簧214的材料是由具有高强度的高抗拉钢制成，当长时间暴露于水中时由于氢脆其中会出现脆性断裂。氢脆是这样一种过程，使得通过与水的化学反应形成氧化铁，氢气分离出来并进入晶粒间界导致脆化。在盘形弹簧中，脆性裂纹出现在拉伸应力高的内侧背表面的起始点，这可能导致毁坏。如果操作弹簧214被损坏，操作弹簧214的回复力不能充分地起作用，这可能导致蒸汽阀200的运行故障。而且，例如，蒸汽阀200不能在出现异常时被关闭。

因此，采取不让油缸弹簧套210长时间暴露于湿环境中的对策是不腐蚀/损坏操作弹簧的重要目标。因此，以下将描述其中这些问题被解决的蒸汽阀的驱动单元。

在如图7所示的油缸弹簧套210中，采取的第一个对策是限制水进入内侧、第二个对策是排出保留在内侧的水、以及第三个对策是防止由于操作弹簧的腐蚀/损坏妨碍阀的打开/关闭操作，如果它们发生的话。

首先，将描述第一个对策。该对策是防止水保留在形成于上凸缘体218与位于油缸弹簧套210的上端部的顶板219之间的凹部230中。将凹部230与外周边部分相互连接的放射型排水孔216形成在上凸缘体218的凸缘部分217上，而且形成突出部分221以环绕位于顶板219中心部分的操作杆穿过部分。

通过在上凸缘体218的凸缘部分217上形成排水孔216，即使雨水或者由于蒸汽从蒸汽阀200的阀杆212的滑动部分喷出的排水进入凹部230，它不保留在凹部230中，而是通过排水孔216流出。而且，通过形成突出部分221以环绕位于顶板219中心部分的操作杆穿过部分，可以抑制水从操作杆222的穿过部分流入。

接着，将描述第二个对策。该对策是在油缸弹簧套210布置成垂直位置的情况下在底板215上的最低位置处形成一个或多个向下的排水孔226。如果排水孔226不能形成在底板215的底表面上，朝向侧边的排水孔(未示出)形成在底板215的侧表面或位于油缸弹簧套210的下部侧表面靠近底板215的部分上。在任一情况下，排水孔226的尺寸优选是至少允许水自由落下以便被排出的尺寸，例如直径大约是5mm或者更大。

在排水孔226上安装有过滤器227，用于防止可能影响操作杆222的滑动的外来物进入油缸弹簧套210内部。过滤器227的网目尺寸例如是大约100目。此外，有关排水孔226中朝向侧边并且不向下的孔，可以安装一个关闭塞，使得操作人员合适地取出关闭塞以排水。关闭塞描述在图8中。

根据第二个对策，进入油缸弹簧套210内部的水由于重力向下流动，并通过排水孔226排到油缸弹簧套210的外部。

而且，以下将描述第三个对策。通过图7与图12的比较可以看出，该对策是在该实施例中采用了弹簧支座228，其直径与油缸弹簧套210的内径近似一样大。

这样，通过将弹簧支座228的尺寸设定成与油缸弹簧套210的内径近似一样大，如果可能容易暴露于湿环境的下部盘形弹簧214被腐蚀/损坏，弹簧支座228可以接收弹簧相当大的碎片，这大约是数厘米。

结果，可防止弹簧碎片落到油缸弹簧套210的下部，从而避免由于损坏的盘形弹簧在油缸弹簧套210与弹簧支座228之间的阻塞妨碍阀运行。此外，对几个盘的损坏并不削弱作为弹簧的功能，使得盘形弹簧仍然起作用。

接着，将参照图8描述另一油缸弹簧套。在图8与图7之间的差别是，在图7中，油缸弹簧套210和缸203通过位于蒸汽阀200的下侧的连接件211垂直设置，而它们在图8中水平设置。在图8中，如图7中类似地采取第一个和第二个对策。此外，如上所述，在图2所示实施例中设备结构可被简化，整个设备可作得紧凑，使得如图7和8所示的水平和垂直布置可以自由采用。

第一个对策与图7没有区别，因为排水孔216和突出部分221形成在凸缘体218和顶板219上。在第二个对策中，由于油缸弹簧套210水平设置，形成排水孔的位置略微不同。具体地，如图8所示，两个排水孔226沿着长侧部方向形成在水平设置的油缸弹簧套210与地面相对的位置上。

排水孔226的尺寸例如直径大约是5mm或者更大。在每个排水孔226上安装例如具有大约100目的过滤器227。此外，当形成不向下的排水孔时，即，例如当由于安装油缸弹簧套210的便利性排水孔位于上部时，安装有关闭塞228。

在这种情况下，进入油缸弹簧套210内部的水由于重力向下流动，并通过排水孔226排到油缸弹簧套210外部。因此，位于油缸弹簧套210内部的操作弹簧214将不会长期暴露于湿环境，有效地防止了操作弹簧214的腐蚀/损坏。

通过安装过滤器227，排水孔226不会由于伴随阀运行的操作弹簧214的扩张/收缩而导致通过排水孔226从外部吸入外来物。而且由于具有这种结构，位于油缸弹簧套210内部的操作弹簧214不会长期暴露于湿环境，可以防止操作弹簧214的腐蚀/损坏。

接着，参照图9描述另一油缸弹簧套。图9是显示油缸弹簧套的凸缘体附近的垂直剖视图。图9显示了对第一个对策的改进，其中，诸如波纹管的弹性盖229的一个端部固定到联接器213，以盖住顶板219的操作杆222的穿过部分，其另一端部固定到上凸缘体218上。其它结构与图7中的结构没有特别差别。

因此，在联接器213与上凸缘体218之间的空间被弹性盖229盖住，使得设备放置在户外或者在运行、运输、或检修过程中，防止来自外部的外来物和水停留在顶板219的凹部230中，并且也可以防止汽轮机运行时由于蒸汽从阀杆的滑动部分喷射的排水保留在凹部230中。

接着，参照图10描述另一油缸弹簧套。图10是显示油缸弹簧套下部的垂直剖视图。在图10中，呈带状的防水外表面加热器240缠绕在油缸弹簧套210的下部的外表面上，呈片状的防水内表面加热器241缠绕在油缸弹簧套210的下部的内表面上，使得阀主体和阀驱动单元可以运行而不会被冻结，即使设置在低温是0℃或者更低的环境中。

因此，通过在油缸弹簧套210上设置外表面加热器240或内表面加热器241，即使水进入在冷的区域使用的油缸弹簧套210的内部，可防止水在内部被冻结。因此，操作杆222可以根据来自缸203的指令正确运行以向上推或者向下推，从而不妨碍蒸汽阀200的运行。而且，当水进入既不在冷区域也不在低温状态的油缸弹簧套210中时，仍然可启动加热器以增高油缸弹簧套210内的温度，使得水在盘形弹簧的腐蚀发生之前蒸发并通过排水孔226排出，从而使内部总是保持干燥。

此外，通过由金属制造安装在排水孔226上的过滤器227或者在过滤器227上施加水敏剂，可提供识别过滤器227是否与油缸弹簧套210内的水接触的功能。

采用过滤器227，当水进入油缸弹簧套210内部并通过安装到排水孔226上的过滤器227排到外部时，通过过滤器227表面的锈或者颜色变化可以确认与水的接触。

因此，当不能在检修过程中直接确认水的进入时，可以确认水是否在过去进入油缸弹簧套210内部。当锈或者颜色变化出现在过滤器227的表面上时，可以进行油缸弹簧套210内部和操作弹簧214的状况的检修，以防止由于腐蚀而损坏操作弹簧214。而且，过滤器227和安装到排水孔226上的关闭塞228也可被取走，以进行油缸弹簧套210内部的检修。

而且，防锈漆可涂敷在操作弹簧214上，使得如果水进入油缸弹簧套210内部并与操作弹簧214接触，操作弹簧214不容易生锈。

而且，防锈漆和防锈材料也可用于油缸弹簧套210内部以及其它组件，可以提高油缸弹簧套内部的耐水性。此外，如上所述，已经描述了其中操作弹簧214由盘形弹簧构成的情况，但盘形弹簧可以由其它弹簧例如螺旋弹簧所替代。

Claims (34)

1、一种涡轮机的保护系统，它通过异常检测单元检测异常情况，异常检测单元具有设置在涡轮机的转轴上的紧急调速器、和由解扣指以及解扣杆构成的锁紧机构，使得当涡轮机的转轴旋转超过预定速度、并且预定值或更大的离心力施加到紧急调速器上时，紧急调速器与解扣指接触，锁紧机构脱开以移动解扣杆、并且关闭设置在涡轮机蒸汽进口的蒸汽阀，以切断蒸汽流入涡轮机，该保护系统包括：

检测装置，所述检测装置制作成机械式地检测解扣杆的移动，以产生异常电信号；以及

一体地设置在驱动单元上并且从缸内部排出运行油的电磁阀，驱动单元由活塞和缸、以及液压系统组成，活塞和缸打开和关闭蒸汽阀，液压系统将运行油输入到缸内部/将运行油从缸内部排出；

其中，基于来自所述检测装置的异常电信号，所述电磁阀被电起动以排出缸内部的运行油，从而关闭蒸汽阀。

2、如权利要求1所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括：

从缸中的活塞一侧排出运行油并将运行油再次输入到缸中的活塞另一侧、以及随后排出运行油的油通道；以及

设置在所述油通道上、并且与所述电磁阀的运行协同地打开的筒形阀；

其中，运行油从缸中的活塞所述一侧排出并输入到缸中的活塞所述另一侧，以关闭蒸汽阀。

3、如权利要求2所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，分别设置多个所述电磁阀和多个所述筒形阀。

4、如权利要求1所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，所述电磁阀包括多个激励线圈。

5、如权利要求1所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，所述驱动单元包括：

布置在蒸汽阀的阀杆与活塞之间的操作杆；

关闭蒸汽阀时将所述操作杆移动到阀关闭位置的操作弹簧；以及

容纳所述操作杆和所述操作弹簧的油缸弹簧套，油缸弹簧套包括位于下部的排水孔，排水孔排出保留在内部的水。

6、如权利要求5所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，所述排水孔包括过滤器。

7、如权利要求5所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括设置在凸缘体上的排水孔，凸缘体安装在所述油缸弹簧套的蒸汽阀侧的端部上并且通过穿透支承所述操作杆。

8、如权利要求1所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括形成在凸缘体侧部上位于所述操作杆的穿透部分的周围的突出部分。

9、如权利要求7所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括：

形成在所述操作杆一个端部并与阀杆连接的联接器；以及

一端固定到所述联接器上、另一端固定到凸缘体上并且盖住所述操作杆的穿透部分的弹性盖。

10、如权利要求5所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，防锈漆施加到所述操作弹簧上。

11、如权利要求5所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，盘形弹簧用作所述操作弹簧，其弹簧支座的外径至少与所述油缸弹簧套的内径大致相同，以防止损坏的弹簧落到所述油缸弹簧套的下部。

12、如权利要求5所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括设置在所述油缸弹簧套的内部和外表面至少之一上的加热器，加热器防止停留在所述油缸弹簧套内部的水冻结。

13、一种涡轮机的保护系统，它通过异常检测单元检测涡轮机的异常情况并产生异常电信号、以及根据异常电信号关闭设置在涡轮机蒸汽进口的蒸汽阀，以切断蒸汽流入涡轮机，所述保护系统包括：

一体地设置在驱动单元上并且基于异常信号运行的电磁阀，驱动单元由活塞和缸、以及液压系统组成，活塞和缸打开和关闭蒸汽阀，液压系统将运行油输入到缸内部/将运行油从缸内部排出；以及

设置在油通道上、并且与所述电磁阀的运行协同地打开的筒形阀，所述油通道从缸中的活塞一侧排出运行油并将运行油再次输入到缸中的活塞另一侧、以及随后排出运行油。

14、如权利要求13所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，分别设置多个所述电磁阀和多个所述筒形阀。

15、如权利要求13所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，所述电磁阀包括多个激励线圈。

16、如权利要求13所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括：

布置在蒸汽阀的阀杆与活塞之间的操作杆；

关闭蒸汽阀时将所述操作杆移动到阀关闭位置的操作弹簧；以及

容纳所述操作杆和所述操作弹簧的油缸弹簧套，油缸弹簧套包括位于下部的排水孔，排水孔排出保留在内部的水。

17、如权利要求16所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，所述排水孔包括过滤器。

18、如权利要求16所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括设置在凸缘体上的排水孔，凸缘体安装在所述油缸弹簧套的蒸汽阀侧的端部上并且通过穿透支承所述操作杆。

19、如权利要求18所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括形成在凸缘体侧部上位于所述操作杆的穿透部分的周围的突出部分。

20、如权利要求18所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括：

形成在所述操作杆一个端部并与阀杆连接的联接器；以及

一端固定到所述联接器上、另一端固定到凸缘体上并且盖住所述操作杆的穿透部分的弹性盖。

21、如权利要求16所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，防锈漆施加到所述操作弹簧上。

22、如权利要求16所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，盘形弹簧用作所述操作弹簧，其弹簧支座的外径至少与所述油缸弹簧套的内径大致相同，以防止损坏的弹簧落到所述油缸弹簧套的下部。

23、如权利要求16所述的涡轮机的保护系统，其特征在于，还包括设置在所述油缸弹簧套的内部和外表面至少之一上的加热器，加热器防止停留在所述油缸弹簧套内部的水冻结。

24、一种发电设备，它具有通过蒸汽转动以便发电的涡轮机和设置在涡轮机蒸汽进口的蒸汽阀，该发电设备包括：

涡轮机的保护系统，它通过异常检测单元检测涡轮机的异常情况并产生异常电信号、以及根据异常电信号关闭蒸汽阀，以切断蒸汽流入涡轮机；

其中，涡轮机的所述保护系统包括：

一体地设置在驱动单元上并且基于异常信号运行的电磁阀，驱动单元由活塞和缸、以及液压系统组成，活塞和缸打开和关闭蒸汽阀，液压系统将运行油输入到缸内部/将运行油从缸内部排出；以及

设置在油通道上、并且与所述电磁阀的运行协同地打开的筒形阀，所述油通道从缸中的活塞一侧排出运行油并将运行油再次输入到缸中的活塞另一侧、以及随后排出运行油。

25、一种蒸汽阀的驱动单元，其中，蒸汽阀的阀杆和位于缸中的活塞通过内部具有操作杆和操作弹簧的油缸弹簧套连接在一起，在打开蒸汽阀时，容纳在油缸弹簧套内的操作杆通过油缸中的活塞克服操作弹簧的回复力移动到阀打开位置，在关闭蒸汽阀时，操作杆通过操作弹簧的回复力返回到阀关闭位置，该驱动单元包括：

形成在油缸弹簧套下部、并排出保留在内部的水的排水孔。

26、如权利要求25所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，还包括安装到所述排水孔上的过滤器。

27、如权利要求26所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，所述过滤器包括识别是否与水接触的功能。

28、如权利要求25所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，还包括安装到形成在油缸弹簧套上并且不向下的排水孔上的关闭塞。

29、一种蒸汽阀的驱动单元，其中，蒸汽阀的阀杆和位于缸中的活塞通过内部具有操作杆和操作弹簧的油缸弹簧套连接在一起，在打开蒸汽阀时，容纳在油缸弹簧套内的操作杆通过油缸中的活塞克服操作弹簧的回复力移动到阀打开位置，在关闭阀时，操作杆通过操作弹簧的回复力返回到阀关闭位置，该驱动单元包括：

设置在凸缘体上的排水孔，凸缘体安装在所述油缸弹簧套的蒸汽阀侧的端部上并且通过穿透支承所述操作杆。

30、如权利要求29所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，还包括形成在凸缘体侧部上位于所述操作杆的穿透部分的周围的突出部分。

31、如权利要求29所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，还包括：

形成在所述操作杆一个端部并与阀杆连接的联接器；以及

一端固定到所述联接器上、另一端固定到凸缘体上并且盖住所述操作杆的穿透部分的弹性盖。

32、如权利要求25所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，防锈漆施加到所述操作弹簧上。

33、如权利要求25所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，盘形弹簧用作所述操作弹簧，其弹簧支座的外径至少与所述油缸弹簧套的内径大致相同，以防止损坏的弹簧落到所述油缸弹簧套的下部。

34、如权利要求25所述的蒸汽阀的驱动单元，其特征在于，加热器设置在所述油缸弹簧套的内部和外表面至少之一上、并防止停留在所述油缸弹簧套内部的水冻结。

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