Система регулирования паровой турбины
Использование: автоматическое регулирование частоты вращения ротора паровых турбин. Сущность изобретения: система снабжена электрическим датчиком 12 и задатчиком 13 частоты вращения ротора турбины и сумматором 14. соединенным с электродвигателем трансформатора 1 давления . Трансформатор 1 имеет муфту 22 с расточкой 23 и заплечиком 24. Золотник трансформатора 1 снабжен упорным диском 21, заведенным в расточку 23 муфты 22 за ее заплечик 24. Пружина трансформатора 1 давления установлена в расточке 23 муфты 22. 1 ил.
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ « - нии- „., %И Р q q.ã, К ПАТЕНТУ 76 О О О (21) 4936148/06 (22) 12.05.91 (46) 07.09.93. Б1ол. М 33-36 {71) Производственное объединение "Калужский турбинный завод" (72) Благовещенский В.В., Кургузников В.И., Семенов Ю.М. (73) Государственное предприятие "Калужский турбинный завод" (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ (57) Использование: автоматическое регулирование частоты вращения ротора паровых 7У турбин. Сущность изобретения: система снабжена электрическим датчиком 12 и задатчиком 13 частоты вращения ротора турбины и сумматором 14 ° соединенным с электродвигателем трансформатора 1 давления. Трансформатор 1 имеет муфту 22 с расточкой 23 и заплечиком 24. Золотник трансформатора 1 снабжен упорным диском 21. заведенным в расточку 23 муфты 22 за ее заплечик 24. Пружина трансформатора 1 давления установлена в расточке 23 муфты 22, 1 ил. 2000446 Изобретение относится к области автоматического регулирования частоты вращения ротора паровых турбин. Известна система регулирования паровой турбины (см., например, Паровые турбины малой мощности КТЗ. / Под ред. В.И.Кирюхина. — М.: Энергоатомиэдат,. 1987, рис. 5.1), содержащая трансформатор давления с золотником, пружиной и задатчиком, а также отсечной золотник и сервомотор, подключенные на напор насоса-регулятора. Недостаток системы заключается в малом диапазоне рабочих частот вращения ротора турбины. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению (прототипом) является система регулирования турбины (см. например, авт, св. СССР Q 377741, кл. G 005 5 0 D 1133//4400, 1973). содержащая трансформатор давления с золотником, пружиной и задатчиком, а также главный сервомотор с отсечным золотником и корректор частоты, В состав задатчика трансформатора давления входят реверсивный электродвигатель с регулировочным винтом, посредством которого осуществляется изменение натяжения пружины трансформатора давления. Золотник трансформатора и отсечной золотник подключены на напор насоса-регулятора. используемого в качестве датчика частоты вращения ротора турбины. Недостаток известной системы регулирования заключается в том, что в зоне пониженных частот вращения ротора турбины она не обеспечивает надлежащего качества процесса регулирования. По этой причине эона возможной работы турбины на пониженных частотах вращения ограничивается снизу, становится относительно узкой и во многих случаях не обеспечивает необходимые эксплуатационные режимы работы турбины, Недостатки прототипа объясняется тем, что в качестве датчика частоты вращения ротора турбины применен насос-регулятор, который в зоне нормальных частот вращения турбины обеспечивает высокое быстродействие системы, большие перестановочные силы и регулирующие импульсы. В зоне пониженных частот вращения турбины указанные характеристики резко ухудшаются. Особенно это касается напора насоса-регулятора, который уменьшается пропорционально квадрату относительной частоты вращения турбины и, следовательно, перестановочных сил и регулирующуего импульса, Силы трения на золотниках и в элементах системы регулирования при этом 10 20 снижаются сравнительно мало, что и предопределяет отмеченное выше ухудшение качества процесса регулирования в зоне пониженной частоты вращения турбины. Цель изобретения — улучшение качества и расширение диапазона регулирования. Цель достигается тем, что система регулирования паровой турбины, содержащая насос-регулятор и подключенные на напор насоса-регулятора сервомотор с отсечным золотником и трансформатор давления с подпружиненным золотником и электродвигателем с регулировочным винтом, снабжена электрическими датчиком и задатчиком частоты вращения ротора турбины и сумматором их сигналов. Трансформатор давления снабжен муфтой с расточкой и эаплечиком, кинематически соединенной с регулировочным винтом и взаимодействующей с золотником трансформатора давления. Для этого на эолатнике трансформатора давления выполнен упорный диск, Он заведен в расточку муфты за ее заплечик. Пружина трансфор25 матора давления установлена в расточке муфты между торцом расточки муфты и торцом упорного диска. При этом пружина принимает упорный диск золотника к эаплечику муфты. Результирующий электрический сигнал сумматора подведен на электродвигатель трансформатора давления, Сравнение заявляемого технического решения с прототипом и с другими известными техническими решениями не выявило в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "существенные отличия". На чертеже представлена схема предла40 гаемой системы регулирования паровой турбины, Система регулирования паровой турбины содержит трансформатор 1 давления, отсечной золотник 2, сервомотор 3, 45 подключенные на перепад давлений масла в линии 4 высокого давления и в линии 5 низкого давления насоса-регулятора 6 турбины (на чертеже не изображена), т,е. на напор насоса-регулятора 6. Поршень 7 сер50 вомотора 4 рычажной передачей 8 соединен с паровым клапаном 9 парораспределения 10, управляющим подачей пара 11 в турбину. Система содержит также электрические датчик 12 и эадатчик 13 частоты вращения 55 турбины, сумматор 14 сигналов 15 и 16 задатчика 13 и датчика 12, а также насос 17 и невозвратные клапаны 18 и 19. Трансформатор 1 давления содержит золотник 20 с упорным диском 21, муфту 22 с расточкой 23 и эаплечиком 24. Пружина 25 2000446 55 турбины. размещена в расточке 23 и опирается на торец расточки 23 муфты 22 и упорного диска 21 золотника 20. Регулировочный винт 26 соединен сферическим подплтником 27с муфтой 22 и через редуктор 28 с валом электродвигателя 29, Отсечной золотник 2 содержит золотник 30, поршеньки которого образуют межпоясковые полости 31, 32, 33 и торцовые камеры 34, 35, и пружину 36. Масло высокого давления через невозвратный клапан 18 подведено в линию 37 силового масла и из нее в межполсковую полость 31 отсечного золотника 2 и через дроссельную диафрагму 38 в импульсную линию 39. Импульсная линил 39 сообщена с торцовой камерой 34. Слив масла из импульсной линии 39 осуществляется в линию 5 масла низкого давления через щель 40 обратной связи поршня 7 и камеру 41 сервомотора 3 и через регулиру ощее окно 42 и межпоясковую камеру 43 трансформатора 1 давления. Масло высокого давления подведено также в торцовую камеру 44 трансформатора давления. Верхняя 45 и нижнял 46 рабочие полости сервомотора 3 каналами 47 и 48 через окна 49 и 50 соединены с межполсксвыми полостями 31, 32, 33 или "отсечены" о1 ник поршеньками золотника 30. Линия 51 через невозвратный клапан 9 соединяет насос 17 с линией 37 силового масла. Результиру ощий сигнал 52 сумматора 14 подведен на вход электронного блока 17 и из него после соответствующих преобразований и усилений подводится на вход электродвигателя 29 в виде управллющего сигнала 53. Система регулирования работает следующим образом. На номинальной частоте вращения ротора турбины перепад давлений о линиях 4 и 5 насоса-регулятора 6 такой, что золотник 20 трансформатора 1 давленил сжимает пружину 25 так, что упорный диск 21 золотника 20 не соприкасаетсл с заплечиком 24 муфты 22, При этом регулирующее окно 42 трансформатора давления и щель 40 обратной связи сервомотора 3 открыты на такую величину, что перепад давлений в импульсной линии 39 и в камере 35 уравновешивает золотник 30 в "среднем" положении, при котором рабочие окна 49, 50 отсечного золотника 2 перекрыты поршеньками золотника 30 и, следовательно, рабочие полости 45. 46 сервомотора 3 "отсечены" от межпосковых полостей 31, 32, 33 отсечного золотника 2. Поршень 7 сервомотора 3 при этом занимает положение, при котором регулирующий паровой кпэпан 9 парораспредепе5 50 ния 10 турбины открыт настолько, что через него свежий пар 11 поступает в турбину в количестве. достаточном для поддержания установившегося режима ее работы, Сигналы 15, 16 задатчика 13 и датчика 12 при этом равны между собой, результирующий сигнал 52 сумматора 14 и управляющий сигнал 53 блока 17 равны нулю и электродвигатель 29 находится в выключенном состоянии. Изменение режима работы турбины приводит к соответствующему изменению положения элементов системы регулирования. Например. при снятии чясти элек грической нагрузки турбины происходит увеличение частоты вращения ротора турбины и увеличение напора насоса-регулятора 6. Золотник 20 перемещается на некоторую величину вверх, прикрывает слив масла из импульсной линии 39 через окно 42 и межпоясковую полость 43 в линию 5 масла. Давление в линии 39 увеличиваетсл, золотник 30 отклоняется от "среднего" положения вверх (по чертежу). При этом полость 46 сервомоторп 3 через канал 48 и межпоясковую полость 31 сообщена с линией 37 силового масла, а полость 45 <врез канал 47 и межполсковую полость 33 — с линией 5 масла низкого давления, Под действием перепада давлений масла насоса-регулятора 6 поршень 7 сервомотора 3 перемещае"ся вверх, прикрывает клапан 9 и уменьшает подвод пара 11 в турбину. Процесс продолжается до тех пор, пока щель 40 обратной связи сервомотора 3 не компенсирует прикрытие регулирующего окна 42. При полной компенсации давление в импульсной линии 39 восстанавливается и золотник 30 занимает "среднее" положение и "отсекает" рабочие полости 45, 46 поршня 7 сервомотора 3 от линии 37 силового масла и от линии 5 масла низкого давления. Устанавливается новый равновесный режим работы турбины при несколько большей частоте вращения ее ротора. Сигнал 16 датчика 12 частоты вращения ротора турбины при этом увеличивается и превышает сигнал 15 задатчика 13, Результирующий сигнал 52 и управляющий сигнал 53 включают электродвигатель 29 в направление, при котором регупироаочный винт 26 поднимается и геремещает муфту 22 и золотник 20 с пружиной 25 вверх. Происходит дополнительное небольшое смещение поршня 7 сервомотора 3 в сторону прикрытия регулирующего клапана 9. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет обеспечено равенство сигналов 15 и 16. Управляющий сигнал 53 становится равным нулю и наступает окончательный установившийся режим работы 20004 t16 Аналсгична СиетЕма рабОтавт 11 при уоЕличвнии электрической нагрузки турбины, однако действие системы регулирования происходит в другом направлении: частота вращения ротора понижается, золотник 20 смещается вниз, слив через окно 42 уоеличиваетсл, давление в импульсной линии 39 понижается. золотник 30 смещается вниз и поршень 7 перемещается вниз, уоеличиоая пропуск пара 11 в турбину, Сигнал 16 становится меньше сигнала 15 и управляющий сигнал 53 воздействует на электродвигатель 29 в сторону дополнительного перемещения золотника 20 вниз на величину, обеспечивающую установление нового статического режима работы турбины при увеличенной нагрузке турбины и при <астоте вращения ротора турбины, раоной t<3cToте. заданной эадатчиком 13, При работе турбины в зоне номинальных частот вращения ее ротора насос 17 отключен и снабжение линии 37 силооого масла и, следовательно. импульсной линии 39 через дроссельную диафрагму 38 осуществляется маслом от насоса-регулятора 6червэ 1<евоэвратный клапан 18, Невозвратный клапан 19 предотвращает воэможност1, слива масла из линии 37 через насос 17 в nu 5 масла низкого давления. При работе о зоне пониженных частот вращенил ротора турбины соотоетсто»! Ilo задают уставку эадатчика 13 частоты вращения турбины. При этом сигнал 15 станооитсл меньше сигнала 16 и упраоля!ощий сигнал 53 дает команду на пГ <крытие регупиру!ощегО клапана 9, частота врэщенил ротора турбины начинает понижаться. Соотоетственнол понижается напор насоса-регулятора 6 и золотник 20 начинает перемещатьсл (вниз по чертежу) относительно муфты 22, ПрИ НЕКОтсрОМ ЗНачЕНИИ Наисра l<3COC3-р»гулятора 6 упорный диск 21 золотника 20 под действием силы натяжения пружины 25 садится на упор о эаплечик 24 муфты 22. Начиная с этого момента система: регупировочíblé оинт 26, муфта 22 11 зо/lîTs!I Начиная с некоторого значения <3cTGTbl вращения ротора турбины, включают о работу насос 17, который подает силовое масло в линию 37 и в импульсную лини<о 39, Давление нагнетания насоса 17 выше давления о линии 4 масла на этой частоте ор3щения насоса-регулятора 6 и I<åîoçâð3òíûé клапан 18 отсекает воэможность слив- масла через насос-регулятор 6 о ли!О<<о 5 масла Г 55 низкого далленил, Процесс регулирования продолжается до тех пор, пока сигналы 15 и l6 не сраонлются между собоЙ, Таким обраэогл усТ31-133»5<33»Tcs< устанооившийсл реким работы турбины на пониженной частоте оращенил ее ро<ор3. Си! I<3fl 16 пропорционален частоте вра-! <ости) не зависит от уровня заданной эадатчиком 13 частоты вращения турбины. Величина перестанооочной силы, д»йстпу<ощей на золотник 30 при работе турбины на пониженной <3СТОТе вращения, и ус<1fls<å, р33тиоаеMoå при этÎм поршнем 7 сероомотора 3, практически со хранл<отсл теми ж», что и при работе турбины на Ilol«1!<331, Технико-эхо<<от<и <еск;<й эфф»кт От испо;<ьэоианил иэобре»l<,; I эп>;пю <потcs< в улучо<ении качества II poco!sip»Iлбочего д<<апаэона р,.гуп.!рова! ил <астоть< ВращеIIl;si роторf< Typ6>si»I.,I, Тт>к, с!<сто<.:;1 регупироР 3 I < II ë и р 0 т О т и и О б < с o» ° l l1 Ii 3 л 3 !i 0 э,".1 О M I I 0 с т Б работь! 1урЬ<><<,l, <3«и<<Оп с 20", нсч иналь<ой <3rTOrca <,3ООО 1, >/;-!!i!<) пр, тс <ности поддержа<<ил 150 Об/;.;III, Исспв;0131<1<5! ПР»ДПОЖ»><»Ой СИСTQГИ!< РЕГУПИРО<<3!< 1Л ПОказали, < î OI<3 об»cf<» <ипает !<ад»жну<о ра бот j, I I:< <и >< 35! с 5 "/ц < <0< Ièí 3ò! !ъHoll <3cToTbl Ilр1ll!»II!15<. Пpli oloh< точ><ость поддержания <астоты I;p3 1,0<1;15< на уста<<ооившемся ре>киме I<0 ху;ке г 10 об/1<ин, тт>орм/>!3 изобретения Система р»гупироьа«и,< паровой турби1!Одг!ружи "It. нным 30floT <<иком и электрод-и! 3теп»м с регулирооочным .,инто!-<, о т л li ч ю 013 л- с я тегл, что, с цель<о повыше<<ил точности регул!<рооанил на пониженных частотах, она с!<абжена электрическими датчиками !1.адат <5<ког<«астоть< Вращения ротора ту рби! <ы 11 сумматоpol, сосдиненныгл с эпектродоигатеп»м трэ><сформа<ора даолеIпироооч <ь<м г>и!<тог> эпектродвигателл и эолот<;51".Ом тра .сформа<ора давления, этот эопот«ик снэбже! упорным диском, эаве10 2000446 Составитель В.Благовещенский Техред М.Моргентал Корректор M.Kynb Редактор Заказ 3071 Тираж Подписное HflQ "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 денным в расточку муфты эа ее эаплечик, пружина трансформатора давления установлена в расточке муфты между торцом расточки и торцом упорного диска.
