Система связанного регулирования паровой турбины с отбором пара

 

Использование: регулирование паровых турбин с отбором пара. Сущность изобретения: на втулки золотников надеты поворотные кольца. Поворотные кольца связаны с регулировочным винтом регулятора. Регулятор и трансформатор снабжены корректорами с поршнями, подпружиненными пружинами и соединенными с рычагами. Концы рычагов входят в пазы, выполненные в поворотных кольцах. Регулятор снабжен также подвижной буксой, установленной во втулке между регулировочным винтом и пружиной. Во втулках выполнены дополнительные окна. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

(я)з F 01 D 17/26

° ф »

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4949381/06 (22) 25.06.91 (46) 07.09.93. Бюл. N 33 — 36 (71) Производственное объединение "Калужский турбинный завод" (72) Благовещенский В.В., Крюков В.И. (73) Государственное предприятие "Калужский турбинный завод" (54) СИСТЕМА СВЯЗАННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С ОТБОРОМ

ПАРА (57) Использование: регулирование паровых турбин с отбором пара. Сущность изобретеИзобретение относится к области регулирования паровых турбин с отбором пара.

Известна схема включения регуляторов электрической мощности и давления пара в отборе паровой турбины (авт. св. ЧССР М

221120, кл. G 05 В 11/06, 1981), Она содержит электронные контуры заданных величин электрической нагрузки и давления пара, выявительные контуры, элементы сравнения сигналов и динамического сопряжения контуров, электрогидравлические преобразователи и усилители. В основных контурах системы используются две рабочие среды (электрический ток и масло высокого давления), прецизионные элементы и сложные электронные блоки, отсутствует контур регулирования частоты вращения. В целом это снижает надежность системы регулирования.

Известна система регулирования турбины (авт. св. СССР М 358526, кл. F 01 D 17/26, 1971), содержащая регуляторы скорости и

„„RU„„ 2000447 С ния: на втулки золотников надеты поворотные кольца. Поворотные кольца связаны с регулировочным винтом регулятора. Регулятор и трансформатор снабжены корректорами с поршнями, подпружиненными пружинами и соединенными с рычагами.

Концы рычагов входят в пазы, выполненные в поворотных кольцах. Регулятор снабжен также подвижной буксой, установленной во втулке между регулировочным винтом и пружиной. Во втулках выполнены дополнительные окна. 1 з.п. ф-лы, 8 ил. давления, золотники которых включены в импульсные линии сервомоторов частей высокого и низкого давления турбины так, что при изменении одного из регулируемых параметров соответствующий регулятор воздействует на оба сервомотора и другой параметр при этом не изменяется (статическая автонЬмность регулирования).

Недостаток системы регулирования заключается в том, что она обладает статической автономностью только при одном, номинальном давлении пара в отборе. На отклоненных параметрах пара статическая автономность регулирования нарушается и качестве процесса регулирования снижается.

Известна система регулирования паровой турбины (прототип) с отбором пара (Паровые турбины малой мощности KT3. / Под редакцией В.И.Кирюхина. — М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 102, рис. 5.10). Она содержит насос-регулятор, трансформатор

2000447

15

25

35

45

55 давления и регулятор давления пара с пружиной и регулировочным винтом, Во втулках золотников трансформатора давления и регулятора давления выполнены по два регулирующих окна, первые из которых подключены первой импульсной линией к отсечному золотнику и к щели обратной связи сервомотора части высокого давления турбины, а вторые — второй импульсной линией к отсечному золотнику и щели обратной связи сервомотора части низкого давления турбины.

Недостаток прототипа заключается в пониженном качестве регулирования. Это объясняется тем, что высокое качество регулирования паровой турбины с отбором пара обеспечивается лишь при статической автономности связанного регулирования, В системе-прототипе статическая автономность обеспечивается только при одном заданном давлении пара в камере отбора турбины.

При других, отклоненных от номинального значения заданных давлениях пара в камере отбора турбины статическая автономность нарушается. Действительно при изменении количества пара, отбираемого в отбор. регулятор давления статически автономной системы регулирования паровой турбины формирует и подает на сервомогоры части oucovoro и низкого давления турбины соглассованные между собой по величине сигналы. которые обеспечивают такое перемещение сервомоторов, что расход пара через один отсек турбины увеличивается, в то время как через второй отсек уменьшается так, что суммарная мощность турбины сохраняется неизменной. При этом сигналы, поступающие в импульсные линии сервомоторов от окон регуляторов скорости и давления пара, в системе регулированияпрототипе не зависят от уровня заданного давления пара в камере отбора турбины, Расход же пара через один иэ отсеков турбины (часть низкого давления) зависит от уровня заданного давления пара, а именно чем ниже уровень заданного давления пара, тем меньше (пропорционально уровню заданного давления пара) расход пара через парораспределение части низкого давления турбины (при том же открывании проходных сечений парораспределения). В реэул ьтате при изменении количества отбираемого в отбор пара при отклоненном от номинального значения уровне заданного давления пара в камере отбора турбины суммарная мощность, вырабатываемая турбиной, иэменяе ся и статическая автономность регулирования нарушается.

Цель изобретения — повышение надежности и качества регулирования паровой турбины с отбором пара, Цель достигается тем, что во втулках золотников трансформатора давления и регулятора давления выполнены допол нительные окна, разнесенные по высоте с регулирующими окнами, Трансформатор давления и регулятор давления снабжены свободно надетыми на втулки золотников и кинематически связанными с задатчиком давления пара поворотными кольцами с основными и вспомогательными, также разнесенными по высоте окнами, которые попарно совмещены с дополнительными и с вторыми регулирующими окнами втулок золотников, Регулирующие и дополнительные окна во втулках золотников трансформатора давления и регулятора давления, а также основные и вспомогательные окна на поворотных кольцах в окружном направлении расположены так, что при повороте поворотных колец открытые части дополнительных и вторых регулирующих окон изменяются противоположно, В одном из вариантов системы регулирования трансформатор давления и регулятор давления снабжены корректорами, в корпусах которых расположены подпружиненные поршни, соединенные механиче- скими передачами с подвижными кольцами.

Регулятор давления пара снабжен подвижной буксой, установленной во втулке золотника между пружиной и регулировочным винтом. Букса взаимодействует со сливным окном во втулке золотника. которое импульсной линией корректоров подключено через дроссельнуюдиафрагму к линии нагнетания насоса-регулятора. Импульсная линия корректоров подведена к торцовым камерам неподпружиненных торцов поршней обоих корректоров.

В некоторых случаях целесообразно дополнительные и вспомогательные окна выполнять Bo âòóëêå золотника и в поворотном кольце одного иэ регуляторов.

В результате сравнения заявляемого технического решения с прототипом и другими известными техническими решениями аналогичного назначения установлено, что последние не содержат признаков, являющихся отличительными признаками изобретения. На основании изложенного сделан вывод о соответствии изобретения критериям "существенные отличия" и "новизна".

На фиг. 1 изображена предлагаемая система связанного регулирования паровой турбины с отбором пара; на фиг, 2 и 3— соответственно сечения А-А и Б-Б на фиг. 1 по поворотному кольцу трансформатора

2000447 давления (регулятору скорости); на фиг. 4 и

5 — соответственно сечения В-В и Г-Г на фиг.

1 по поворотному кольцу регулятора давления пара; на фиг. 6 — зависимость расхода пара через часть высокого давления турбины от хода сервомотора парораспределения части высокого давления турбины; на фиг, 7 — зависимости расхода пара через часть низкого давления турбины от хода сервомотора парораспределения части низкого давления турбины; на фиг. 8 — схема регулирующих сечений импульсных линий сервомоторов парораспределений части высокого и части низкого давления турбины.

На фиг, 1 изображены насос-регулятор

1, трансформатор 2 давления, отсечной золотник 3, сервомотор 4 парораспределения части высокого давления турбины, регулятор 5 давления, отсечной золотник 6 и сервомотор 7 парораспределения части низкого давления турбины.

Трансформатор 2 давления содержит корпус 8, золотник 9, расположенный в расточке втулки 10 и подпружиненный пружиной 11, регулировочный винт 12, поворотное кольцо 13 с пластиной 14, рычаг 15, конец которого заведен в паэ 16 в поворотном кольце 13, с осью 17, закрепленной в выступе 18 корпуса 8, и тягу 19, соединенную осью 20 с рычагом 15. Трансформатор 2 давления имеет нижнюю торцовую камеру 21, верхнюю торцовую камеру

22 и межпоясную полость 23. Во втулке 10 выполнены первое регулирующее окно 24, сливное окно 25, второе регулирующее окно

26 и дополнительное окно 27.

Отсечной золотник 3 содержит корпус

28, золотник 29, пружину 30 и имеет нижнюю торцовую камеру 31, верхнюю торцовую камеру 32, верхнюю межпоясковую полость 33, среднюю межпоясковую полость 34 и нижнюю межпоясковую полость

35, В корпусе 28 выполнены верхнее рабочее окно 36 и нижнее рабочее окно 37.

Сервомотор 4 содержит корпус 38, поршень 39 со штоком 40 и отростком 41, втулку 42 со щелью 43 обратной связи. В корпусе 38 образованы сливная камера 44, верхняя рабочая полость 45, нижняя рабочая полость 46, паровая камера 47, в которой размещены регулирующий клапан 48 и седло 49. Общая высота щели 43 обратной связи — 50, а ее закрытая часть — 51.

Регулятор 5 давления содержит корпус

52, золотник 53, расположенный в расточке втулки 54 и подпружиненный пружиной 55, сильфон 56, подвижную буксу 57, поворотное кольцо 58 с пластиной 59. Рычаг 60 заведен концом в паэ 61 в поворотном коль5

45.

55 це 58. Осью 62 рычаг 60 закреплен в выступе 63 корпуса 52 и соединен с тягой 64 осью

65. Регулятор 5 давления имеет верхнюю камеру 6, межпоясковую полость 67. Во втулке 54 выполнены первое регулирующее окно 68, второе регулирующее окно 69, сливное окно 70, а также корректирующее окно 71 и дополнительное окно 72.

Отсечной золотник 6 содержит корпус

73, золотник 74, пружину 75 и имеет нижнюю торцовую камеру 76, верхнюю торцовую камеру 77, верхнюю межпоясковую полость 78, среднюю межпоясковую полость 79 и нижнюю межпоясковую полость

80. В корпусе 73 выполнены верхнее рабочее окно 81 и нижнее рабочее окно 82.

Сервомотор 7 содержит корпус 83, поршень 84, шток 85, отросток 86, втулку 87 и щель 88 обратной связи. В корпусе 83 образованы сливная камера 89, верхняя рабочая полость 90, нижняя рабочая полость 91, паровая камера 92, в которой размещены регулирующий клапан 93 и седло 94. Общая высота щели 88 обратной связи — 95, а ее закрытая часть — 96.

Линия 97 нагнетания насоса-регулятора

1 подведена к камере 21 трансформатора давления, в межпоясковые полости 34, 79 отсечных золотников 3, 6 и дроссельным диафрагмам 98, 99, 100. Первая импульсная линия 101 и вторая импульсная линия 102 подведены соответственно к торцовым камерам 31 и 76 отсечных золотников 3 и 6, регулирующим окнам 24, 26 и 68, 69 трансформатора 2 давления и регулятора 5 давления. а также к щелям 43, 88 обратных связей сервомоторов 4, 7. Сервомоторы 4, 7 гидравлически связаны с отсечными золотниками

3, 6 перепусками 104, 105, 106, 107. К всасу насоса-регулятора 1 линией 108 подключены сливные окна 25, 70, щели 43, 88 обратных связей сервомоторов 4, 7, торцовые камеры 32, 77, межпоясковые полости 33.

35, 78, 80 и сливные камеры 44, 89. Свежий пар по трубопроводу 109 подведен в паровую камеру 47 и иэ нее по каналу 110 к турбине. Пар из камеры отбора турбины (на фигурах не изображена) по трубопроводу

111 подведен в камеру 92 и из нее по каналу

112 в часть низкого давления турбины.

Сильфон 56 регулятора 5 давления по пару подключен к трубопроводу 111.

На фиг. 2 изображен корректор 113, в корпусе 114 которого размещен поршень

115, подпружиненный пружиной 116 и соединенный тягой 19 с рычагом 15. Втулка 10 имеет расточку диаметром 117, в которой размещен золотник 9. Открытая часть t18 второго регулирующего окна 26 определяется положением поршня 115. Торцовая каме2000447 ра 119 неподпружиненного торца поршня

115 подключена к импульсной линии 103 корректора 113, основное окно 120 поворотного кольца 13 — к второй импульсной линии

102. Сливное окно 25 (условно вынесено в плоскость разреза А-А) соединено с линией

108 всасывания насоса-регулятора 1, На фиг. 3 вспомогательное окно 121 в поворотном кольце 13 в зависимости от положения рычага перекрывает своей кромкой дополнительное окно 27 во втулке 10.

Открытая часть 122 окна 27 обеспечивает слив масла иэ второй импульсной линии 102 через сливное окно 123 в линию 108 всасывания насоса-регулятора 1. Втулка 10 проточена под диаметр 124, на который свободно надето поворотное кольцо 13.

На фиг. 4 изображен корректор 125, в корпусе 126 которого размещен поршень

127, подпружиненный пружиной 128 и соединенный тягой 64 с рычагом 60. Открытая часть 129 второго регулирующего окна 69 определяется положением поршня 127. Основное окно 130 в поворотном кольце 58 подключено к второй импульсной линии

102. Сливное окно 70 (условно вынесено в плоскость разреза В-В) соединено с линией

108 всасывания насоса-регулятора 1, Торцовая камера 131 неподпружиненного торца поршня 127 подключена к импульсной линии 103.

На фиг. 5 вспомогательное окно 132 в поворотном кольце 58 в зависимости от положения рычага 60 перекрывает своей кромкой дополнительное окно 72 во втулке 54.

Открытая часть 133 окна 72 обеспечивает слив масла из второй импульсной линии 102 через сливное окно 134 в линию 108 всасывания насоса-регулятора 1. Втулка 54 проточена под диаметры 135 и 136.

На фиг, 6 изображена зависимость 137 расхода пара через парораспределение части высокого давления турбины в зависимости от хода поршня 39 сервомотора 4 (открывания парового регулирующего клапана 48), Отрезки 138, 139, 140 соответствуют расходам пара на холостом ходу турбины, на номинальной мощности турбины на конденсационном режиме и на номинальной мощности турбины при номинальном отборе пара. Отрезки 141, 142 и 143 соответствуют ходам поршня 39 сервомотора 4 на укаэанных режимах работы турбины.

На фиг. 7 изображены зависимости 144 и 145 расхода пара через парораспределение части низкого давления турбины (через клапан 93) при высоком и низком заданных давлениях пара в камере отбора турбины.

Точка 146 — начало координат зависимостей

55

Рассмотрим принцип действия предложенной системы связанного регулирования паровой турбины с отбором пара. При этом для большей наглядности изложения примем некоторые допущения. На конденсационном режиме работы турбины мощность, вырабатываемая частью высокого давления турбины, равна мощности, вырабатываемой частью низкого давления турбины. Номинальная мощность турбины на конденсационном режиме обеспечивается при расходе пара через турбину в количестве, равном половине номинального расхода пара в отбор. При номинальном отборе пара в отбор расход пара через часть низкого давления турбины равен расходу холостого хода турбины. КПД частей высокого и низкого давления турбины и турбины в целом не зависят от режима работы турбины. Максимальное заданное давление пара в камере отбора турбины в два раза больше его минимального значения. Высоты рабочих окон и щелей обратных связей сервомоторов выполнены без запасов

Система работает следующим образом.

144 и 145. Отрезки 148, 149, 150 соответствуют ходам поршня 84 сервомотора 7 на холостом ходу турбины, на номинальной мощности турбины на высоких и на низких давлениях пара в камере отбора турбины.

Отрезок 151 — условный ход поршня 84 сервомотора 7 до точки 152.

Ка фиг. 8 отрезок 153 соответствует базовому (на величину неравномерности регулирования частоты вращения ротора турбины) ходу золотника 9 трансформатора

2, отрезок 154 — базовому (на величину неравномерности регулирования давления в камере отбора турбины) ходу золотника 53 регулятора 5 давления, отрезки 155, 156— ширина окон 26 и 69 и отрезки 157, 158— ширина прикрываемой (при высоком давлении пара в камере отбора турбины) части окон 26 и 69. Отрезки 159 и 160 соответствуют открытой (при высоком давлении пара в камере отбора турбины) части дополнительных окон 27 и 72. Площадь окна 26 равна, сумма площадей 161, 162, 163, 164, площадь окна 69 — сумме площадей 165 и 166, Щели

43 и 88 обратных связей сервомоторов 4 и 7 имеют ширину 167 и 168. Суммарная площадь слива щели обратной связи сервомотора 4 включает площади 169, 170 и 171, суммарная площадь слива щели 88 обратной связи — площади 172, 173, 174 и 175.

Сливная площадь окна 24 равна сумме площадей 176 и 177, Окно 68 имеет площадь

178, Площади дополнительных окон 27 и 72 соответственно 179 и 180.

2000447

При работе турбины на холостом ходу при низком заданном давлении пара в камере отбора турбины регулировочные винты

12 трансформатора 2 давления и регулятора

5 давления установлены в крайние верхние положения. Соответственно в крайнем верхнем положении находится подвижная букса 57, окно 71 максимально открыто. При этом давление масла в линии 103 минимальное и поршни 115 и 127 корректоров 113 и

125 под действием пружин 116 и 128 находятся в крайних (нижних по чертежу) положениях. Рычаги 15, 60 перемещают поворотные кольца 13 и 58 трансформатора

2 давления и регулятора 5 давления в крайние (по часовой стрелке) положения, при которых открытая часть 122 дополнительного окна 27 и откры гая часть 133 дополнительного окна 72 равны нулю, что соответствует также открытой части 118 и

129 вторых регулировочных окон 26 и 69 трансформатора 2 давления и регулятора 5 давления. В результате ширина открытой части окон 26 и 69 равна отрезкам 155 и 156.

Частота вращения насоса-регулятора 1 такова, что при "среднем" положении золотников 29 и 74 отсечных золотников 3 и 6 золотники 9, 53 и отростки 41, 8 находятся в положении, изображенном на фиг. 8, При этом первая импульсная линия 101 сообщена с линией 108 всасывания насоса-регулятора 1 через сливную площадь 177 окна 24 и через сливные площади 170 и 171 щели 43 обратной связи сервомотора 4, а вторая импульсная линия 102 — через сливные площади 163 и 164 окна 26, через сливные площади 165 и 166 окна 69 и через сливные площади 174 и 175 щели 88 обратной связи сервомотора 7, Площади дроссельных диафрагм 98 и 99 таковы. что при указанных выше сливах масла из импульсных линий

101 и 102 перепад давлений масла в этих линиях и линии 108 уравновешивает золотники 29 и 74 в "среднем" положении. Изображенным на фиг. 8 положениям отростков

41 и 86 на фиг. 6, 7 соответствуют отрезки

141 и 148 сервомоторов 4 и 7 и расход 138 пара через части высокого и низкого давления турбины (расход холостого хода турбины).

Нагружение турбины при включении ее в емкую электрическую сеть осуществляется путем ввинчивания регулировочного винта 12 трансформатора 2 давления.

Поскольку частота вращения турбины поддерживается сетью и давление масла в линии 97 сохраняется неизменным, то по мере ввинчивания регулировочного винта 12 происходит соответствующее смещение (вниз по чертежу) золотника 9 с открыванием час10

20

30

40

55 ти площадей 176, 178 окон 24 и 68 и площадей 161, 162, 165, 166 окон 26 и 69. При этом давление масла в импульсных линиях 101 и

102 понижается и золотники 29 и 74 смещаются иэ "среднего положения вниз. открывая подвод силового масла в верхние . полости 45 и 90 и соединяя нижние полости

46 и 91 сервомоторов 4 и 7 с линией 108 масла низкого давления. В результате поршни 39 и 84 перемещаются вниз, увеличивая открывание регулирующих клапанов 48 и 93 и прикрывая отростками 41 и 86 слив масла через щели 43 и 88 обратных связеи сервомоторов 4, 7. Процесс продолжается до тех пор, пока давление масла в линиях

101 и 102 не восстановится до первоначального и отсечные золотники "отсекут" сервомоторы 4 и 7.

Если регулировочный винт 12 трансформатора давления ввинтить до отказа, то золотник 9 смещается вниз на базовый ход 153 и его поршеньки открывают сливные площади 176 окна 24 и 161 и 162 окна 26. Аналогично приведенному выше отростки 41 и 86 смещаются на отрезки 142 и 150. При этом сливные площади щелей 43 и 88 обратных связей сервомоторов 4 и 7 уменьшаются на площадь 170 (площадь 170 равна площади

176) и на сумму площадей 174, 175 (сумма площадей 174 и 175 равна сумме площадей

161 и 162). На фиг, 6, 7 это соответствует расходу 139 пара через турбину на конденсационном режиме при номинальной мощности турбины.

Рассмотрим процесс включения отбора пара. В качестве исходного примем рассмотренный выше режим работы турбины на номинальной нагрузке без отбора при установке задатчика давления пара на минимальное давление пара в камере отбора турбины. Отбор пара осуществляется путем открывания паровой задвижки на линии отбора пара. По мере увеличения количества отбираемого пара давление пара в камере отбора и в линии 111 снижается. Золотник

53 регулятора 5 давления под действием пружины 55 перемещается вниз, открывая окно 68 и закрывая окно 69. Давление масла в первой импульсной линии 1О1 понижается и во второй импульсной линии 102 повышается, что приводит к отклонению золотника

29 вниз и золотника 74 вверх от их "средних" положений. При увеличении количества отбираемого в отбор пара до номинального значения (равного удвоенному отрезку 139 или отрезку 140) давление пара в линии 111 понижается на величину неравномерности регулирования давления пара в отборе и золотник 53 перемещается вниз на базовый ход 154. Сливная площадь

2000447

55 из линии 10 l увеличивается на площадь окна 68 и из линии 102 уменьшается на сумму площадей 165 и 166. В результате поршень

39 перемещается вниз так, чтобы отросток

41 прикрывает площадь 171 щели 43 обратной связи сервомотора 4. Поршень 84, наоборот, перемещается вверх настолько, чтобы отросток 86 открыл площади 174 и

175, которые равны сумме площадей 165 и

166, В итоге расход пара через часть низкого давления турбины уменьшается до 138, а расход пара через часть высокого давления турбины увеличивается до суммы расходов

140 и 138. Следовательно, пар в линию отбора поступает в количестве 140(номинальный отбор пара).

Рассмотрим процесс перевода уставки задатчика регулятора 5 давления (регулировочный винт 12) с низкого на высокий уровень заданного давления в отборе. В качестве исходного рассмотрим режим холостого хода турбины при низком заданном давлении пара в отборе. Увеличим натяжение пружины 55 регулятора 5 давления путем ввинчивания регулировочного винта 12.

При этом подвижная букса 57 перемещается вниз и ее нижняя кромка прикрывает окно 71. Слив масла иэ линии 103 через окно

71 уменьшается и давление масла в линии

103 повышается. При крайнем нижнем положении регулировочного винта 12, соответствующем предельно высокому заданному давлению пара в камере отбора, давление масла в линии 103 возрастает настолько, что поршни 115 и 127 корректоров

113 и 125 сжимают пружины 116 и 128 и перемещаются (вверх по чертежу) до упора, Поворотные кольца 13 и 58 поворачиваются против часовой стрелки в положение, при котором открытая часть 118 окна 26 равна разнице отрезков 155 и 157, открытая часть

129 окна 69 равна разнице отрезков 156 и

158, а открытые части 122 и 133 дополнительных окон 27 и 72 равны отрезками 159 и 160 соответственно.

Из принятых выше допущений следует, что при переходе с низкого на высокий уровень заданного давления пара в камере отбора турбины расход пара на холостом ходу турбины должен оставаться неизменным и равным 138. (На самом деле это верно лишь в первом приближении и при рабочем проектировании устройства необходимо учитывать происходящее при этом некоторое изменение расхода пара, однако эти уточнения для выявления принципа действия устройства являются несущественными и в наших рассуждениях не учитываются). Соотношение сливных площадей импульсных линий 101 и 102 выполнено таким, чтобы

45 при изменении уровня заданного давления пара в камере отбора турбины золотник 53 регулятора 5 давления после установления нового режима оставался в прежнем положении, т,е. увеличение натяжения пружины

55 компенсируется повышением давления пара в линии 111 и в сильфоне 56.

С учетом изложенного, при переходе с низкого на высокое заданное давление пара, поршень 84 сервомотора 7 должен изменить открывание регулирующего клапана со

148 на 147, Регулирующий клапан 48 должен оставаться в прежнем положении, Для этого площади 179 и 180 дополнительных окон 27 и 72 необходимо выполнить такими, чтобы их сумма была равна сумме площадей

164, 165 и 173.

Увеличние мощности турбины при работе при высоком заданном давлении пара в камере отбора турбины с холостого хода до номинальной мощности производится так же, как и при низком заданном давлении пара путем ввинчивания регулировочного винта 12. Как и при низком заданном давлении пара в камере отбора турбины осуществляется смещение золотника 9 на базовый ход 153, однако увеличение сливной площади регулирующего окна 26 происходит лишь на величину площади 161. Изменение сливной площади окна 24 сохраняется таким же, т.е. равным площади 176. Таким изменениям сливных площадей импульсных линий 101 и 102 соответствует смещение отростка 41 на ход 142 и отростка 86 на ход 149 и прикрытие площадей 170 и 174 щелей 43 и 88 обратных связей сервомоторов 4 и 7. При этом расход пара через часть высокого давления турбины в соответствии с зависимостью 134 равен 139 и через часть низкого давления турбины в соответствии с зависимостью 144 также равен 139.

Отбор пара при высоком заданном давлении пара в камере отбора турбины осуществляется также путем открывания задвижки на линии отбора пара. По мере снижения (в меру неравномерности регулирования) давления пара в камере отбора золотник 53 под действием пружины 55 смещается вниз. При этом отросток 41 перемещается в сторону открывания регулирующего клапана 48 и отросток 88 перемещается на прикрытие регулирующего клапана 93. При номинальном отборе давление в линии 111 понижается на величину неравномерности регулирования, золотник 53 смещается вниз на базовый ход

154. При этом открывается сливная площадь

178 окна 68 и отросток 41 перемещается вниз на ход, равный разности отрезков 143 и 142, и прикрывает площадь 171 щели об13

2000447

55 ратной связи сервомотора 4. Верхний поршенек золотника 53 перекрывает ранее открытую сливную площадь 166 окна 69, что вызывает смещение отростка 88 вверх на ход 149 и открывание площади 174 щели 88 обратной связи сервомотора 7, Из зависимостей 137 и 144 следует, что расход пара через часть высокого давления турбины равен 140. а расход пара через часть низкого давления турбины — 138, следовательно, отбор napa o отбор соответствует номинальному расходу 140.

На всех приведенных режимах изменения мощности турбины, количества отбираемого в отбор пара и уровня его заданного давления рассматривались лишь крайние значения этих параметров: холостой ход— номинальная мощность турбины, конденсационный режим — номинальный отбор пара, минимальный — максимальный уровень заданного давления пара, Показано, что трансформатор 2 давления и регулятор 5 давления с корректорами 113 и 125 обеспечивают такое функционирование устройства, что при изменении одного из регулируемы параметров другой параметр не изменяется и второй регулятор в работу не вступает, т.е. устройство обладает статической автономностью.

На промежуточных значениях мощности турбины, количества отбираемого в от6ор пара и уровня заданного давления пара в камере отбора турбины статическая автономность регулирования в предложенном устройстве также сохраняется, Это следует иэ того, что зависимость 137 расхода пара через часть высокого давления от хода сервомотора 4 при принятых выше допущениях сохраняется линейной и фиксированной, зависимости 144 и 145 расхода пара через часть низкого давления турбины от хода сервомотора 7 при предельных (минимальном и максимальном) уровнях заданного давления пара в камере отбора турбины являются линейными (в меру линейности зависимости площади проходного сечения между седлом 49 и регулирующим клапаном

48 от хода сервомотора). Зависимость расхода пара через часть низкого давления турбины при любом промежуточном значении уровня заданного давления пара в камере отбора турбины также (в меру линейности зависимости площади проходного сечения между седлом 94 и регулирующим клапаном 93 от хода сервомотора 7) являегся линейной. Поэтому для обеспечения статической автономности при промежуточном уровне заданного давления пара в камере отбора турбины необходимо, чтобы корректоры 113 и 125 устанавливали шири5

50 ну открытых частей окон 26 и 69 такой, чтобы при базовых ходах 153 и 154 золотников 9 и

53 поршень 84 сервомотора 7 совершал ход, необходимый для изменения расхода пара через часть низкого давления турбины на величину, соответствующую отрезку 139 на фиг. 7. С этой целью необходимо соответствующим образом профилировать сливное окно 71 так, чтобы зависимость давления масла в импульсной линии 103 корректоров

113 и 125 в сочетании с жесткостями пружин

116 и 128 и передаточными отношениями рычагов 15 и 60 обеспечивало установку поворотных колец 13 и 58 в требующееся положение, При этом необходимо учитывать, что ширина открытых частей дополнительных окон 27 и 72 пропорциональна заданному давлению пара в камере отбора турбины и равна ширине закрытых частей вторых регулирующих окон 26 и 69 трансформатора

2 давления и регулятора 5 давления, умноженной соответственно на отношения диаметров 127 к 117 и 135 к 136.

Таким образом, корректоры 113 и 125 осуществляют два действия: усиливают сигналы вторых регулирующих окон 26 и 69 трансформатора 2 давления и регулятора 5 давления обратно пропорционально заданному давлению пара и к результирующему сигналу суммы сигналов вторых регулирующих окон 26 и 69 прибавляют постоянный сигнал дополнительных окон 27 и 72 пропорционально заданному давлению пара в камере отбора турбины. При этом сигналы первых регулирующих окон 24 и 68 трансформатора 2 давления и регулятора 5 давления не изменяются. Следовательно, в предложенной системе связанного регулирования паровой турбины с отбором пара статическая автономность регулирования обеспечивается во всем диапазоне изменения заданного давления пара в камере отбора турбины.

Если не предусматривать дополнительные окна 27 и 72, то при переходе на холостом ходу турбины с низкого на высокое заданное давление пара в камере отбора турбины уменьшение суммарной площади слива масла иэ второй импульсной линии

102 на величину площади 165 ведет к приоткрытию площади 172 щели 88 обратной связи сервомотора 7 до упора регулирующего клапана 93 в седло 94 (начало координат на фиг. 7) и к формированию сигнала на смещение отростка 86 в "отрицательную" зону от начала координат 146 на ход 151 (точка 152).

Попытка нагружения турбины на конденсационном режиме до номинальной мощности в этом случае не увенчается успехом, так как происходящий при этом прирост слив15

2000447

10

20

35

50 ной плодащи 161 (при базовом ходе 153 золотника 9) лишь компенсирует прикрытию площадь 165 и сервомотор 7 совершает открывание регулирующего клапана 93 на ход 147, что соответствует пропуску через часть низкого давления турбины пара в количестве 138 (расход холостого хода турбины). Увеличение площади слива масла из первой импульсной линии 101 на площадь

176 вызывает перемещение отростка 41 поршня 39 сервомотора 4 на ход 142, что соответствует номинальному расходу 139 пара через часть высокого давления турбины (и по условию половине номинальной мощности турбины).

Если на этом режиме осуществлять отбор пара, то мощность турбины возрастает.

Это происходит потому, что по мере увеличения отбора пара золотник 53 регулятора 5 давления перемещается вниз, открывает окно 68 и закрывает открытую часть площади

166 окна 69. Соответственно отросток 41 прикрывает щель 43 обратной связи сервомотора 4 (в пределе закрывает площадь 171 полностью), в то время как отросток 86 может переместится вверх (до упора регулирующего клапана 93 в седло 94) лишь на ход

147. Через часть высокого давления турбины расход пара возрастает до величины, определяемой суммой отрезков 140 и 138, что соответствует номинальной мощности турбины при номинальном отборе пара в отбор.

Изложенное свидетельствует о необходимости выполнения дополнительных окон

27 и 72, причем»х можно объединить в одно окно и выполнить его на одном из регуляторов. При этом высота дополнительного окна должна быть такой, чтобы его спивная площадь при ширине 159 в случае выполнения окна на трансформаторе 2 давления или при ширине 160 при выполнении окна на регуляторе 5 давления должна равняться сумме площадей 179 и 180.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности и качества процесса регулирования и в расширении рабочего диапазона работы турбины.

Формула изобретения

1. Система связанного регулирования паровой турбины с отбором пара, содержащая насос-регулятор, трансформатор давления и регулятор давления с пружиной и регулировочным винтом, во втулках золотников которых выполнены сливные окна и по два регулирующих окна, первые из которых подключены первой импульсной линией к отсечному золотнику и к щели обратной связи сервомотора части высокого давления турбины и вторые — второй линией к отсечному золотнику и к щели обратной связи сервомотора части низкого давления турбины, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, во втулках золотников трансформатора давле-ния и регулятора давления выполнены дополнительные окна, разнесенные по высоте с регулирующими окнами, трансформатор давления и/или регулятор давления снабжены свободно надетыми на втулки золотниками и кинематически связанными с регулировочным винтом поворотными кольцами с основными и вспомогательными также разнесенными по высоте окнами, которые попарно совмещены с вторыми регулирующими и дополнительными окнами втулок золотников, открываемыми при повороте колец в противоположные стороны.

2. Система по и. 1, отличающаяся тем, что она содержит дроссельную диафрагму, трансформа1ор давления и регулятор давления, снабженные корректорами, выполненными в виде расположенных в корпусах подпружиненных поршней и рычажных передач для соединения с поворотными кольцами трансформатора давления и регулятора давления, регулятор давления снабжен подвижной буксой, установленной в его втулке и кинематически связанной с регулировочным винтом регулятора давления, во втулке регулятора выполнено корректирующее окно, взаимодействующее с кромкой буксы, которое подключено к линии всасывания насоса регулятора и через дроссельную диафрагму — к линии нагнетания с образованием третьей импульсной линии, причем последняя подключена к торцевым камерам, образованным неподпружиненными торцами поршней с корпусами корректоров, 2000447 //п

2000 И7

702

М

1D2

ZO 1

2000447 г-г

ЯР М Ю

Фаг 7

2000447

745

Составитель В. Благовещенский

Техред М.Моргентал Корректор Н,Кешелов

Редактор

Заказ 3071

Тиоаж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательскии комбинат "Патен ", г Ум город, vn ГягаГиг л г,1