Система регулирования частоты вращения паровой турбины

 

Изобретение относится к технике управления и ругулирования неэлектрических параметров , в частности угловой скорости вращения паровой турбины без вспомогательного источника энергии с комбинироа ванным уравновешиванием, например, гидравлическим и пружинным. Цель изобретения - повышение экономичности турбины путем использования насоса-регулятора уменьшенной мощности с пониженным давлением нагнетания и создания в напорной камере отсечного золотника при повышенных силах сопротивления сервомотора кратковременно более высокого давления масла без подвода дополнительной энергии . Масло от насосарегулятора 4 и пускового насоса 5 через невозвратные клапаны 8-11 поступает в первый канал 12 и из него через дроссельную диафрагму 13 - в импульсную линию 14 и во второй канал 15, сообщенный с отсечным золотником 2 и с малой торцевой камерой 43 гидравлического усилителя 6. Трансформатор 1 давления управляет отсечным золотником 2 путем СО С

° .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 05 О 13/24

ГОСУДАРСТВЕН<ЫИ KOhNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

kj 1, 1

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

55 а

И

М (21) 4645809/24 (22) 01.02.89 (46) 30.01.91. Бюл. М 4 (71) Производственное объединение "Калужский турбинный завод" (72) В.В.Благовещенский, В.И.Кирюхин и

В.И.Крюков (53) 62-50(088.8) (56) Паровые турбины малой мощности

КТЗ./Под ред. В.И.Кирюхина, M.: Знергоиздат, 1987, с. 107, рис. 5.11.

Там же, с. 107, рис. 5.13, (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ (57) Изобретение относится к техникеуправления и ругулирования неэлектрических параметров, в частности угловой скорости вращения паровой турбины без вспомогательного источника энергии с комбиниро„Й

„„ЯЦ„„1624412 А1 ванным уравновешиванием, например, гидравлическим и пружинным. Цель изобретения — повышение экономичности турбины путем использования насоса-регулятора уменьшенной мощности с пониженным давлением нагнетания и создания в напорной камере отсечного золотника при повышенных силах сопротивления сервомотора кратковременно более высокого давления масла без подвода дополнительной энергии. Масло от насоса регулятора 4 и пускового насоса 5 через невозвратные клапаны

8 — 11 поступает в первый канал 12 и из него через дроссельную диафрагму 13 — в импульсную линию 14 и во второй канал 15, сообщенный с отсечным золотником 2 и с малой торцевой камерой 43 гидравлического усилителя 6. Трансформатор 1 давления управляет отсечным золотником 2 путем

1624412

30

40 слива масла из импульсной линии 14 через окно 23. Восстановление давления масла производится при помощи окна 40 обратной связи сервомотора 3. Торцовые камеры 55 и

56 порогового реле 7 сообщены с перепускными каналами 37 и 38, перепады давлений масла в которых используются для управления положением золотника 46, Пружины 47 и 48 при допороговых перепадах давления масла в перепускных каналах 37 и 38 приИзобретение относится к технике управления и регулирования неэлектрических параметров, в частности к управлению и регулированию угловой скорости вращения паровой турбины беэ вспомогательного источника энергии с комбинированным уравновешиванием, например гидравлическим и пружинным.

Цель изобретения — повышение экономичности турбины путем использования насоса-регулятора уменьшенной мощности с пониженным давлением нагнетания и создания в напорной камере отсечного золотника при повышенных силах сопротивления сервомотора кратковременно более высокого давления масла беэ подвода дополнительной энергии.

На чертеже изображена схема системы регулирования частоты вращения паровой турбины.

Система содержит трансформатор 1 давления, отсечной золотник 2, сервомотор

3, насос-регулятор 4, пусковой масляный насос 5, гидравлический усилитель 6 и пороговое реле 7, Напоры насоса-регулятора 4 и пускового масляного насоса 5 объединены при помощи двух пар невозвратных клапанов 8, 9 и 10, 11. К общей точке первой пары невозвратных клапанов 8 и 9 подключен первый канал 12, к которому через дроссельную диафрагму 13 подключена импульсная линия 14. Общая точка второй гары невозвратных клапанов 10 и 11 сообщена с вторым каналом 15.

Трансформатор 1 давления имеет золотник 16, торцовые камеры — нижнюю 17 и верхнюю 18, межпоясковую камеру 19, пружины 20 и 21, устройство 22 д;:я измерения натяжения пружины 21 и регулирующее окно 23. Нижняя торцовая камера 17 подключена к выходу (напору) насоса-регулятора 4, верхняя торцовая камера 18 — к сливной линии 24, являющейся также линией всасывания насоса-регулятора 4, поэтому золотник 16 трансформатора давления 2 жимают подвижные тарелки 49 и 50 к ограничительным буртикам 53 и 54. Пороговое реле 7 посредством межпоясковых камер 51 и 52, окон 57, 59, 60 и 61 и канала 45 подключено к большой торцевой камере 42, к первому каналу 12 и к сливной линии 24. В зависимости от положения золотника 46 или отсечен первый канал 12 и открыта сли ная линия 24, или отсечена сливная лини"

24 и открыт первый канал 12. 1 ил подключен на напор насоса-регулятора 4.

Окно 23 подключено к импульсной линии 14 и через межпоясковую камеру 19 сообщает ее со сливной линией 24.

Отсечной золотник 2 содержит золотник 25 с поясками, образу:ощими межпоясковые камеры — напорную 26, сливную верхнюю 27 и сливную нижнюю 28. Напорная межпоясковая камера 26 имеет окна 29 и 30. Отсечной золотник 2 имеет нижнюю торцовую камеру 31 и верхнюю торцовую камеру 32, в которой размещена пружина

33, Нижняя торцовая камера 31 сообщена с импульсной линией 14, верхняя торцовая камера 32 через верхнюю торцовую камеру

18 трансформатора 1 давления — co сливной линией 24. Со сливной линией 24 сообщены также межпоясковые камеры 28 и 27. Напорная межпоясковая камера 26 подключена к второму каналу 15.

Сервомотор 3 содержит поршень 34 с рабочими полостями 35 и 36, попарно сообщенными перепускными каналами 37 и 38 с окнами 29 и 30 отсечного золотника 2. Порше.

Гидравлический усилитель 6 имеет дифференциальный поршень 41, который в сборе образует в усилителе большую торцовую камеру 42, малую торцовую камеру 43 и кольцевую (дифференциальную) камеру 44.

Большая торцовая камера 42 подключена к перепускному каналу 45, малая торцовая камера 43 — к второму каналу 15 и кольцевая камера 44 — к сливной линии 24. Пороговое реле I содержит золотник 46, пружины 47 и

48, подвижные тарелки 49 и 50 и имеет межпоясковые камеры 51 и 52. Тарелки упираются в ограничительные буртики 53 и 54.

Верхняя торцовая камера 55 соединена с

45 перепускным каналом 38, нижняя торцовая

1624412 камера 56 — с перепускным каналом 37.

Межпоясковые камеры 51 и 52 посредством окон 57 — 59 сообщены со сливной линией

24 и первым каналом 12 и посредством окон

60 и 61 через перепускной канал 45 с большой торцовой камерой 55 и перепускным каналом 38, в котором установлен регулируемый дроссель 62.

На чертеже все элементы системы регулирования изображены в положении, соответствующем одному из установившихся режимов работы турбины, при котором обеспечивается энергетический баланс по нагрузке турбины и количеству подаваемого в нее пара и материальный баланс масла, поступающего в импульсную линию 14 и сливающегося из нее в сливную линию 24, Золотники 15 и 25 трансфоматора 1 давления и отсечного золотника 2 находятся в равновесии, причем золотник 25 находится в среднем положении, при котором окна 29 и 30 перекрываются ("отсечены") его поясками. Золотник 46 порогового реле 7 также находится в среднем положении, благодаря чему большая торцовая камера

42 гидравлического усилителя 6 по перепускному каналу 45 через окна 57 и 61 сообщена со сливной линией 24, Малая торцовая камера 43 гидравлического усилителя 6 находится под давлением напора насоса-регулятора 4, поскольку она сообщена по второму каналу 15 с напором насоса-регулятора 4, подведенного во второй канал 15 через невозвратный клапан 10.

Процесс регулирования протекает следующим образом.

При сбросе нагрузки частота вращения турбины возрастает, увеличивается напор насоса-регулятора 4 и золотник 16, сжимая пружину 21, перемещается вверх на некоторую величину и прикрывает окно 23. Слив масла из импульсной линии 14 через окно

23 и межпоясковую камеру 19 в сливную линию 24 уменьшается, и давление масла в импульсной линии 14 повышается. Под действием давления масла в нижней торцовой камере 31 золотник 25 отклонится от среднего положения вверх и сообщает напорную камеру 26 через окно 30 по перепускному каналу 38 с нижней рабочей полостью 36 сервомотора 3. Верхняя рабочая полость 35 сервомотора 3 по перепускному каналу 37 через окно 29 и сливную камеру 28 сообщается со сливной линией

24.

В результате на поршень 34 действует перепад давлений масла в полостях 36 и 35 и он начинает перемещаться вверх (по чертежу) на прикрытие регулирующих клапанов парораспределения. Расход пара в турбину

45 уменьшается. Одновременно цил ндрический отросток 39 поршня 34 увеличивает открытую часть площади окна 40 обратной связи сервомотора 3, что приводит к понижению давления масла в импульсной линии

14, Процесс продолжается до наступления нового равновесного режима, при котором золотник 25 займет среднее положение и

"отсче " рабочие полости 35 и 36 сервомотора 3.

Пороговое реле 7 в рассмотренном процессе не участвует, так как натяжение его пружин 47 и 48 таково, что тарелки 49 и 50 прижаты к упорам в корпусе настолько, что давление масла в верхней торцовой камере

55 выше, чем в нижней торцовой камере 56, однако недостаточно для перемещения (вниз по чертежу) золотника 46. Это объясняется малыми паровыми усилиями, следовательно, небольшим перепадом давления масла в перепускных каналах 37 и 38, Гидравлический усилитель 6 в процессе регулирования при этом также не участвует, поскольку его большая торцовая камера 42 остается сообщенной через окна 57 и 61 со сливной линией 24.

Если же перепад давления масла в перепускных каналах 37 и 38 достаточно большой (например, в результате заедания парораспределения), то золотник 46, сжимая пружину 48, перемещается вместе с тарелкой 50 вниз. При этом вначале он перекрывает окно 57 и отсекает большую торцовую камеру 42 гидравлического усилителя 6 от сливной линии 24, а затем открывает окно 59, В результате напорное масло из первого канала 12 поступает через камеру 51 по перепускному каналу 45 в большую торцовую камеру 42, и дифференциальный поршень 41 начинает перемещаться вверх (по чертежу), вытесняя масло из малой торцовой камеры 43 во второй канал 15. Невозвратные клапаны 10 и 11 исключают слив масла из второго канала 15 в линию 24 через насос-регулятор 4, пусковой масляный насос 5. Поскольку парораспределение, как предполагается, заедает, то поршень 34 неподвижен и второй канал 15 в этот момент является тупиковым. Следовательно, давление масла в нем и в камере 26 начинает повышаться (в отношении площадей дифференциального поршня 41). Оно вырастет до величины, необходимой для сдвига поршня

34, после чего перепад давления масла в перепускных каналах 37 и 38 вновь понижается. При этом пружина 48 перемещает золотник 46 вверх до упора тарелки 50 в корпус порогового реле 7, и золотник 46 перекрывает напорное окно 59 и затем открывает окно 57. Камера 42 сообщается со

1624412

40 усилитель 6.

55 сливной линией 24, и дифференциальный поршень 41 под действием давления напорного масла в малой торцовой камере 43 перемещается в свое исходное (крайнее нижнее) положение, При нэбросе нагрузки процесс регулирования протекает аналогичным образом.

При этом снижается частота вращения, золотник 16 приоткрывает окно 23, давление масла в импульсной линии 14 понижается, и золотник 25 смещается от среднеlс полохх :ния вниз. Напорное масло иэ камеры 26 через окно 29 по перепускному каналу 37 поступает в верхнюю полость 35 сервомотора 3, а нижняя полость 36 по перепускному каналу 38 через окно 30, межпоясков ю камеру 27 сообщается со сливной линией 24.

Под действием перепада давлений масла в верхней 35 и нижней 36 рабочих полостях поршень 3- . сервомотора ." начинает переме цаться вниз (по чертежу) на открытие регулируюших клапанов пярораспределения турбины. Цилиндрическии отросгок 39 прикрывает окно 40 обратной связи сервомотора и восстанавливает давление масла в импульсной линии 14 и среднее положение золотника 25.

Если же усилие нэ сервомотор 3 повь— шенн е (отрыв хлапанов или эаедэние парорэспрееления), то вступают в работу пороговое реле 7 и гидравлический усилитель 6. При этом золотник 46, сжимая пружи <у !7, перемещается вверх (по чертежу), перекрывает окно 61 и затем откпыаает напорное окно 58. через которое напорное масло из первого канала 12 поступает в большую торцовую камеру 42, Далее процесс протекает также, как и при сбросе нагрузки.

В процессе работы турбины в перепускных каналах 37 и 38 могуг кратковременно возникать повышенные перепады давления масла, достаточные для включения золотника 7 (объясняемые большим быстродействием системы регулирования и инерционностью ее элементов). Для отфильтровывания таких сигналов в системе применен регулируемый дроссель 62, который ограничивает подвод и с.",ив масла в перепускной канал 38, благодаря чему он пропускает лишь относительно длинныс сигналы, т.е. работает как фильтр низких частот, При пуске турбины система работает следующим образом, Устройство 22 расслабляет пружину 21 так, чтобы золотник 16 под действием пружины 20 переместился вверх и перекрыл окно 23. Включают в работу пусковой масляный насос 5 и масло через невозвратные клапаны 9 и 11 поступает в первый канал 12 и иэ него через диафрагму 13 в импульсную линию 14 и в межпоясковую камеру 51, а также во второй канал 15 и из него в малую торцовую камеру 43 гидравлического усилителя 6 и в напорную межпоясковую камеру

26 отсечного золотника 2. При закрытом окне 23 давление масла в импульсной линии

14 повышается, золотник 25 всплывает выше реднего положения, и поршень 34 сс iвомотора 3 перемещается вверх до упора регулирующих клапанов в седле парораспределения т;рбины (на чертеже не показано) Окно 40 обратной связи сервомотора открыто на максимальную величину, однако давление масла в импульсной линии 13 остается при этом несколько выше номинального значения и золотник 25 остается смещенным относительно среднего положения вверх. Большая торцовая камера 42 гидравлического усилителя 6 по каналу 45 через окна 57 и 61 сообщена со сливной линией 24, поэтому гидравлический усилитель 6 находится в исходном положении.

Подают пар в коробку парораспределения и устройством 22 поджимают пружину 21, Золотник 16 перемещается вниз и приоткрывает окно 23, Давление масла в импульсной линии понижается и золотник 25 смещается вниз от среднего положения. Напорное масло иэ камеры 26 через окно 29 по перепускному кана-у 37 поступает в верхнюю рабочуо полость 35 сервомотора 3. Поскольку необходимо оторвать регулирующие клапаны от седел парораспределения, давление масла в перепускном канале 37 повышается до полного и золотник 46 перемещается вверх, В результате вступает в работу гидравлический усилитель 6 и обеспечивает отрыв регулирующих клапанов от седел парораспределения, после чего давление масла в перепускном канале 37 понижается, золотник 46 занимает среднее положение и отключает гидравлический

Формула изобретения

1. Система регулирования частоты вращения паровой турбины, содержащая трансформатор давления, сервомотор и отсечной золотник, соединенный с полостями сермотора перепускными клапанами, напорные, импульсную и сливные линии, насос-ре лятор и пусковой масляный насос, объединенные по напору через две пари невозвратных клапанов, к общим точкам которых подключен первый канал, соединенный с импульсной линией, и второй канал, сообщенный с напорной камерой отсечного золотника, о т л и ч à о щ э я с я тем, что, с

1б24412

Составитель В. Пилишкин

Редактор Т. Парфенова Техред М.Моргентал Корректор М. Пожо

Заказ 188 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 целью повышения экономичности турбины путем использования насоса-регулятора уменьшенной мощности с пониженным давлением нагнетания и создания в напорной камере отсечного золотника при повышен- 5 ных силах сопротивления сервомотора кратковременно более высокого давления масла без подвода дополнительной энергии, система снабжена гидравлическим усилителем с дифференциальным поршнем, к 10 малой торцовой камере которого подключен второй канал, и пороговым реле с подпружиненным золотником, торцовые камеры которого попарно подключены к перепускным каналам отсечного золотника, 15 имеющим межпоясковые камеры, соединенные посредством окон с первым каналом, с большой торцовой камерой гидравлического усилителя и со сливной линией, причем окна расположены с воэможностью сообщения большой торцовой камеры со сливной линией и с первым каналом.

2, Система по п. 1, отличающаяся тем, что пороговое реле снабжено двумя встречно направленными пружинами с подвижными тарелками, а в корпусе порогового реле выполнены ограничительные буртики.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью исключения ложных срабатываний между торцовой камерой порогового реле и перепускным каналом отсечного золотника, установлен фильтр низких частот.