Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины

 

(19) (11) союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 01 0 17/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

@1

ОП ИСАН И Е И-ЗОБ РЕТЕ Н И Я

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4604104/06 (22) 09.11.88 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Производственное обьединение "Калужский турбинный завод" (72) В.В.Благовещенский, B.È.Кирюхин и

B.È.Êpþê0â (53) 621.165-546(088,8) (56) Кирюхин В.И. и др. Паровые турбины малой мощности КТЗ. M.: Энергоатомиздат. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ (57) Изобретение позволяет повысить экономичность турбины путем понижения напора и мощноcòè насоса-регулятора 4 и временного увеличения давления силового масла, Напорные линии насоса-регулятора

4 и пускового масляного насоса 5 обьединены посредством невозвратных клапанов 7, 1744275

20

8 и 9, 10. Из их общих точек масло поступает в первый канал 11 и линию 14, Линия 14 используется для подачи масла в сервомотор 3. В отсечном золотнике 2 выполнен дополнительный поясок 29, который со смежным пояском 30 образует дополнительную межпоясковую камеру 31 со сливным окном 35 и напорным окном 36, подключенным к первому каналу 11, Система снабжена гидравлическим усилителем 6 с дифференциальным поршнем 47. Малая торцовая камера 49 усилителя подключена к линии 14, большая камера 48- к дополнительной межfloAcKoBoA камере 31. Окно 46 обратной связи сервомотора 3 не работает, пока клапан

41 не оторвется от седла 43. Давление масла в импульсной линии 13 при отрыве клапана

41 понижается, золотник 2 перекрывает

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для регулирования паровых турбин. ! ель изобретения — повышение экономи ности путем снижения напора и мощно- сти насоса-регулятора.

На черте>ке изображена схема системы регулирования.

Система регулирования содержит трансформатор 1 давления, отсечной золотник 2, сервомотор 3, насос-регулятор 4, пусковой масляный насос 5 и гидравлический усилитель б. Напорные линии насоса регулятора 4 и пускового масляного насоса 5 объединены при помощи двух пар невозвратных клапанов 7 и 8, 9 и 10; К общей точке первой пары клапанов 7 и 8 подключен первый канал 1 „к которому через дроссельную диаграмму 12 подключена импульсная линия 13. Общая точка второй пары клапанов 9 и 10 сообщена с линией.14 подвода.

Трансформатор 1 давления имеет золотник

15, нижнюю 16 и верхнюю 17 торцовые камеры, промежуточную камеру 18, пружины

19 и 20, узел 21 для изменения натяжения пружины 20 и регулирующее окно 22. Нижняя торцовая камера 16 подключена к на. порной линии насоса-регулятора 4, верхняя торцовая камеры 17 — к сливной линии 23, являющейся также линией всасывания насоса-регулятора 4, Окно 22 подключено к импульсной линии 13.

Отсечной золотник 2 имеет пояски, образующие обычнйе межпоясковые камеры: напорную 24, сливную верхнюю 25 и сливную нижнюю 26, Напорная межпоясковая камера 24 имеет окна 27 и 28, Кроме того, на золотнике 2 выполнен дополнительный сливное окно 35 и открывает напорное окно

36 и сообщает большую торцовую камеру

48 с первым каналом 11, поршень 47 начинает перемещаться и вытеснять масло из камеры 49, Давление масла в линии 14 повышается, и сервомотор 3 отрывает регулирующий клапан 42 от седла 43 парораспределения турбины, после чего паровые усилия уменьшаются. Поршень 38 перемещается, и окно 46 обратной связи сервомотора 3 восстанавливает давление в импульсной линии 13, золотник 2 возвращается в среднее положение. В результате большая камера 48 вновь сообщается со сливной линией, а малая камера 49 заполняется силовым маслом из линии 14, которое перемещает поршень 47 в исходное состояние. 1 ил. поясок 29. Вместе с пояском 30 он образует дополнительную межпоясковую камеру 31.

Отсечной золотник 2 имее нижнюю торцовую камеру 32 и верхнюю торцовую камеру

33, в которой размещена пружина 34. Нижняя торцовая камера 32 сообщена с импульсной линией 13, верхняя камера 33 — со сливной линией 23. К сливной линии 23 подключены также сливные межпоясковые камеры 25 и 26. Отсечной золотник 2 имеет окна 35 и 36, сообщенные соответственно со сливной линией 23 и с первым каналом

11, Дополнительная межпоясковая камера

31 соединена с перепускным каналом 37, линия 14 подвода подведена к напорной межпоясковой камере 24 отсечного золотника 2, Сервомотор 3 имеет поршень 38 с рабочими полостями 39 и 40, попарно сообщенными перепускными каналами с окнами 27 и 28 отсечного золотника. Поршень 38 соединен штоком с регулирующим клапаном 41 парораспределения турбины, в паровой коробке 42 которого установлено седло 43.

Свежий пар по линии 44 подведен в паровую коробку 42, Поршень 38 имеет цилиндрический отросток 45, частично перекрывающий окно 46 обратной связи сервомотора.

Усилитель б имеет дифференциальный поршень 47, который образует в усилителе

6 большую торцовую камеру 48, малую торцовук> камеру 49 и дифференциальную камеру 50. Большая торцовая камера 48 подключена к перепускному каналу 37,малая торцовая камера 49 — к линии 14 подвода, а камера 50 сообщена со сливной линией

23.

1744275

На чертеже все элементы системы регулирования изображены в положении, соответствующем одному из установившихся режимов работы турбины, при котором обеспечивается энергетический баланс rio нагрузке турбины и количеству подаваемого в нем пара и материальный баланс масла, поступающего в импульсную линию 13 и сливающегося из нее в сливную линию 23, Золотник 15 трансформатора 1 давления и отсечной золотник 2 находятся в равновесии, причем золотник 2 находится в среднем помещении, при котором окна 27 и 28 перекрыты его поясками. Большая торцовая камера 48 усилителя 6 по каналу 37 и через дополнительную межпоясковую камеру 31 и окно 35 сообщена со сливной линией 23.

Малая торцовая камера 40 усилителя 6 находится под давлением напора насоса-регулятора 4, поскольку она сообщена по линии

14 с напорной линией насоса-регулятора через невозвратный клапан 9. Дифференциальный поршень 47 усилителя 6 находится в крайнем правом по чертежу положении (исходное состоя и ие ус ил и тел я)

В переходном режиме при изменении нагрузки процесс регулирования протекает следующим образом, При сбросе нагрузки частота вращения турбины возрастает, увеличивается напор насоса регулятора 4 и золотник 15, сжимая пружину 20, перемещается вверх на некоторую величину и прикрывает окно 22. Слив масла из импульсной линии 13 через окно

22 камеры 18 в сливную линию 23 уменьшается, и давление масла в импульсной линии

13 повышается. Под действием давления масла в нижней торцовой камере 32 золотник 2 перемещается относительно своего среднего положения вверх и сообщает нижнюю полость 40 сервомотора через окна 28 с напорной межпоясковой камерой 24 и верхнюю полость 39 сервомотора через окно 27 с нижней сливной межпоясковой камерой

26, Под действием перепада давлений масла поршень 38 начинает перемещаться вверх, прикрывая регулирующий клапан 41 и уменьшая подачу пара из паровой коробки

42 в турбину. При этом цилиндрический отросток 45 поршня 38 сервомотора увеличивает открытие окна 46 обратной связи сервомотора и давление масла в импульсной линии 13 понижается. Золотник 2 вначале останавливается, а затем перемещается вниз. При достижении расчетного давления масла отсечной золотник занимает свое среднее положение и перекрывает поясками окна 27 и 28, отсекая полости 39 и 40 сервомотора от напорной и сливных межпоясковых камер 24, 25 и 26 отсечного

10

25

40

50 золотника. Наступает новый режим установившейся работы турбины, элементы системы регулирования занимают положение, изображенное на чертеже.

В этом положении в турбину поступает пар в количестве, соответствующем ее новой нагрузке. При этом устанавливается новая, несколько повышенная, частота вращения насоса-оегулятора 4 (в меру неравномерности регулирования и величины изменения нагрузки).

При увеличении нагрузки переходный процесс происходит аналогично, но в дру-. гом направлении: частота вращения и напор

5 насоса регулятора 4 понижаются, золотник

15 и 2 под действием пружин 20 и 34 перемещаются на некоторую величину вниз и полости 39 и 40 через окна 27 и 28 и через .межпоясковые камеры 24 и 25 сообщаются соответственно с напором насоса-регулятора 4 и со сливной линией 23, Поршень 38 начнет перемещаться вниз, увеличивая пропуск пара из паровой коробки 42 в турбину и ее мощность в меру возрастания нагрузки.

При этом отросток 45 прикрывает окно 46 обратной связи сервомотора 3 и давление в импульсной линии 13 повышается. В итоге золотник 24 возвращается в свое среднее положение. Наступает новый равновесный режим, При рассмотрении процесса регулирования при набросе нагрузки турбины предполагалось, что золотник 2 смещался вниз на небольшую величину, при которой окно

5 35 прикрывалось смежным пояском 30 лишь частично, а окно 36 оставалось перекрытым дополнительным пояском 29. Обычно, когда перестановочная сила сервомотора достаточна для преодоления паровых усилий, действующих на регулирующий клапан, процесс. так и протекает и большая торцовая камера 48 усилителя остается соединенной со сливной линией 23, и следовательно, усилитель 6 занимает исходное положение.

5 Если в процессе регулирования регулируюший клапан 41 садится на седло 43, то перестановочная сила сервомотора 3 может оказаться недостаточной для отрыва регулирующего клапана от седла, В результате посадки регулирующего клапан 41 на седло 43 пар из паровой коробки 42 парораспределения перестает поступать в турбину и частота ее вращения начинает понижаться, Золотник 15 переме5 щается вниз, открывает окно 22 и понижает давление масла в импульсной линии 13, которое не восстанавливается за счет прикрытия слива масла через окно 46, обратной связи сервомотора, поскольку перестановочная сила сервомотора не достаточна для

1744275

2. >

50 отрыва регулирующего клапана от седла и поршнь 38 сервомотора не перемещается.

В результате более глубокого падения давления масла в импульсной линии 13, чем зто имеет место, когда обратная связь сервомотора работает и снимает сигнал трансформатора давления, золотник 2 под действием пружины 34 перемещается на большую величину, перекрывает смежным пояском 30 окна 35. Дополнительный поясок 29 при этом открывает окно 36 и сообщает большую торцовую камеру 48 по перепускному каналу 37 через дополнительную межпоясковую камеру 31 с первым каналом 11, Следовательно, напорное масло от насоса-регулятора через невозвратный клапан "поступ,ает в большую,торцову о камеру 48 и дифференциальный поршень 47 под действием избыточной силы давления масла начинает перемещаться из исходного положения влево, вытесняя масло из малой торцовой камеры 49 в линию 14 подвода, давление в которой начинает повышаться, так как невозвратные клапаны 19 и 10 закрываются и предотвращают выдавливание масга из линии 14 на выход пускового маслянс га насоса 5 и насоса-регулятора. Если, например, отношение площадей торцов дифференциального поршня 47 принять равным двум, то потенциально давление масла линии 14 может повыситься в два раза по сравнению с давлением масла в камере 48, т.е, по сравнени а с давлением нагнетания насоса-оегулятора 4. 3тога должно быть достаточно для отрыва регулирующего клапана 42 ог седла 43. После отрыва регулирующего клапана необходимости в работе усилителя 6 íет, однако поршень 47 продолжает свое движение влево оТ исходного положения до тех пор, пока частота вращения насоса регулятора 4 и обратная связь сервамотора не переместят золотник

2 вверх и он не перекроет окно 36 допалнительным пояскам 29 и смежным пояском 30 не откроет окна 35. Начиная с этого момента, большая торцава . камера 48 усилителя сообщается со сливной линией и дифференциальный поршень 47 под действием силы давления масла в малой торцовой камере 49 начинаетдвигаться вправо в исходное положение, При пуске система регулирования работает следующим образом.

Узлом 21 расслабляют пружину 20 так, чтобы золотник 15 под действием пружины

19 переместился верх и перекрыл окно 22.

Включают в рафату пусковой масляный нвсос 5, и силовое масло через невозвратные клапаны 8 и 10 поступает в первый канал 11 и из него через диафрагму 12 в импульсную линию 13 и к окну 35, в линию 14 и из нее в малую камеру 49 усилителя 6 и в напорную межпоясковую камеру 24 отсечного золотника 2. При закрытом окне 22 давление масла в импульсной линии 13 повышается, золотник 2 всплывает выше среднего положения и поршень 38 сервомотора 3 перемещается вверх до посадки клапана 41 на седло 43, Окно 46 обратной связи сервомотора о-крыто на максимальну о величину, однако давленис масла в импульсной линии

13 осгается при этом несколько ",ûøå номинального значения и золотник 2 остается смещенным от среднего положения вверх, Большая торцовая камера 48 усилителя 6 сообщена со сливной линией 23 и дифференциальный поршень 47 занимает свое крайнее правое (исходное) поло>кение.

Подают пар в парову о коробку 42 и начиная>т узлом 21 поджима.гь пружину 20.

Золотник 15 перемещается вниз и приоткрывает окно 22, Происходит понижение давления масла в импульсной линии 13 и перемещение зола ника 2 вниз от среднего положения. Напорное масло с выхода пускового масляного насоса 5 поступает в верхнюю полость 39 сервомотара 3, однако поршень 38 не может создать перестановочную силу, достаточную для отрыва регулирующего клапана 41 ат седла 43 г1арораспоеделения турбины, При дальнейшем увеличении натя>кения пружины 20 зопотник 15 увеличивает открытие окна 22, давление масла в импульсной линии 13 падает и золотник 2 перемещается вни3 настолько, что перекрывает окно 35 1л открывает окно 36, v. напорное масло из перв;,ro канала 11 поступает в большу,о торцовую камеру 47 усилителя. Дифференциальный поршень 47 начинает движение вправо, и регулирующий клапан 47 отрывается от седла.

В дальнейшем пуск происходит без помощи усилителя 6, занимающего исходное положение, при этом малому открытию окна

22 соответствует небольшое отклонение золотника 2 вниз (без закрытия окна 35 и открытия окна 36) и восстановление давления масла в импульсной линии 13 обратной связыа сервомотора. Аналоглчно без участия усилителя 6 может быть осуществлен пуск турбины на понлженных (пусковых) параметрах пера, при которых паровые усилия

iiF клапаH 41 пониженные и сервомотор имеет перестановочную силу, достаточную для отрыва клапана от седла, Формула изобретения

Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины, содержащая трансформатор давления, подключенный к

1744275

Составитель А.Калашников

Техред М.Моргентал Корректор Н,Ревская

Редактор А.Огар

Заказ 2177 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб„4/5 с

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 напорной линии насоса-регулятора и соеди. ненный импульсной линией с окном обратной связи сервоматора и с отсечным золотником, снабженным поясками, образующими межпоясковые камеры. пусковой 5 насос, напорная линия которого соединена с напорной линией насоса-регулятора через первую пару невозвратных клапанов. к которым подключена импульсная линия, и через вторую пару невозвратных клапанов, к 10 которым подключена линия подвода напорной межпоясковой камеры, сливную линию и гидравлический усилитель с торцовыми камерами, отличающаяся тем, по, с

15 целью повышения экономичности путем снижения напора и мощности насоса-регулятора, гидравлический усилитель снабжен дифференциальным поршнем с образованием дифференциальной камеры, а отсечной золотник снабжен дополнительным пояском с образованием дополнительной межпоясковой камеры, причем эта камера соединена с одной торцовой камерой гидравлического усилителя, другая торцовая камера которого соединена с линией подвода напорной межпоясковой камеры. а дифференциальная камера усилителя соединена са сливной линией,