Хмельницкая система автоматического регулирования угловой скорости тепловой турбины

 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а более конкретно - к системам автоматического регулирования угловой скорости тепловых турбин, регулирующая часть которых содержит инерционный центробежный датчик угловой скорости турбины, гидравлический цилиндрический поршневой серводвигатель с управляющим золотником и силовым штоком, гидравлическое цилиндрически-поршневое изодромное устройство, заполненный рабочей жидкостью корпус-цилиндр которого жестко связан с силовым штоком гидравлического цилиндрически-поршневого серводвигателя, а соединенные между собой поршень со штоком через механическую пружину упруго связаны с неподвижной опорой. Изобретение позволяет путем снабжения поршня изодромного устройства корректирующей инерционной массой и обеспечивающей его нулевую плавучесть в корпусе-цилиндре герметической полостью преобразовать обычный пропорционально-интегрирующий автоматический регулятор угловой скорости тепловой турбины в обладающей повышенными потенциальными возможностями пропорционально-интегро-дифференцирующий. Это позволяет повысить точность автоматического регулирования угловой скорости тепловой турбины. 1 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а более конкретно к системам автоматического регулирования угловой скорости тепловых турбин.

Появившаяся впервые в конце прошлого столетия снабженная гидравлическим цилиндрически-поршневым усилителем система автоматического регулирования угловой скорости тогдашних тепловых энергетических машин (см. книгу Оппельт В. Основы техники автоматического регулирования, Перевод с немецкого И. А. Вульсона. /под ред. канд. техн. наук Д. И. Марьяновского. М. -Л. : Государственное энергетическое издательство, 1960, с. 255, рис. 28-1) и современная автоматическая система того же назначения тепловых турбин (см. книгу Саранцев К. Б. , Ремезов В. М. , Тельников К. Л. , Pегулирование и автоматизация турбин. Л. : Машиностроение, 1970, с. 85-87, рис. 11.4) имеют много общего. Так, в обоих случаях рассматриваемая система содержит выполненный в виде подпружиненного центробежного механизма с грузами и муфтой датчик угловой скорости турбины, гидравлический цилиндрический поршневый серводвигатель с управляющим золотником и силовым штоком, гидравлическое цилиндрически-поршлневое изодромное устройство заполненный рабочей жидкостью, корпус-цилиндр которого жестко связан с силовым штоком гидравлического цилиндро-поршневого серводвигателя, а соединенные между собой поршень со штоком через механическую пружину упруго связаны с неподвижной опорой. При этом муфта центробежного механизма посредством рычага обратной связи кинематически связана как с управляющим золотником гидравлического цилиндрически-поршневого серводвигателя, так и со штоком изодромного устройства.

Общность рассматриваемых автоматических систем состоит и в том, что их автоматические регуляторы угловой скорости являются двухимпульсными реагирующими как на отклонение значений регулируемой величины, так и на значение интеграла от данного отклонения. Однако положительно в современной системе автоматического регулирования угловой скоpости тепловой турбины то, что в ней муфта и пружина центробежного механизма размещены соосно, более совершенная конструкция механизма настройки регулятора и др.

Сpеди многообразных потребителей механической энергии современных тепловых турбин нередко встречаются такие, которые для полного использования своих потенциальных возможностей требуют от турбин повышенной точности автоматического регулирования угловой скорости. Данное требование наиболее часто выражается в уменьшении колебательности рассматриваемой регулируемой величины и убыстрения затухания переходных процессов. Для обеспечения такого повышения точности автоматического регулирования угловой скорости тепловой турбины в предлагаемом техническом решении поршень изодромного устройства автоматического регулятора выполнен с заполненной корректирующей инерционной массой герметической полостью такого объема, при котором вес поршня со связанным штоком равен весу вытесняемой, находящейся в корпусе-цилиндре рабочей жидкости. При такой нулевой плавучести снабженного корректи- рующей инерционной массой поршня обеспечивается благоприятное введение в закон регулирования третьего весьма эффективного регулирующего импульса - импульса по производной от отклонения регулируемой величины, вследствие чего автоматический регулятор становится более эффективным - пропорционально-интегрально-дифференцирующим, и исключается нежелательное воздействие силы тяжести снабженного корректирующей инерционной массой поршня на механическую пружину изодромного устройства.

На чертеже представлена принципиальная конструктивная схема предлагаемой системы автоматического регулирования угловой скорости тепловой турбины 1, которая через зубчатую коническую передачу 2 связана с размещенным на корпусе-стойке 3 автоматическим регулятором с входным валом 4. Автоматический регулятор как составная часть системы содержит датчик угловой скорости, выполненный в виде подпружиненного центробежного механизма с грузами 5 и соосной пружиной 6 с муфтой 7, гидравлический цилиндрический поршневый серводвигатель с управляющим золотником 8, снабженным регулирующим клапаном 9 с силовым штоком 10, гидравлическое цилиндрически-поршневое изодромное устройство, корпус-цилиндр 11 которого, заполненный рабочей жидкостью, жестко связан с силовым штоком гидравлического цилиндрически-поршневого серводвигателя, а соединенные между собой снабженный корректирующей инерционной массой и герметической полостью поршень 12 и шток 13 через механическую пружину 14 упруго связаны с неподвижной опорой 15, и кинематически связывающий муфту центробежного регулятора (в точке А, управляющий золотник (в точке В) гидравлического цилиндрически-поршневого серводвигателя и шток изодромного устройства (в точке С) рычаг 16 обратной связи. Настройка скорости режима работы тепловой турбины осуществляется воздействием связанного с неподвижным кронштейном винта 17 на пружину 18.

При установившейся угловой скорости тепловой турбины 1 на заданном винтом 17 режиме муфта 7 центробежного датчика (точка А), управляющий золотник 8 (точка В) и шток 13 (точка С) находятся в установившихся для данного режима положениях. При этом если положения точек А, В, С в установившемся режиме всегда постоянны, то положение регулируемого клапана 9 (а следовательно, и штока 10) зависит от значения нагрузки турбины.

При переходных процессах рассматриваемый регулятор работает как совокупность общеизвестного двухимпульсного изодромного регулятора и дифференцирующего регулятора.

При случайном, например, одноступенчатом понижении внешней нагрузки тепловой турбины 1 особенностью первого этапа переходного процесса предлагаемой системы есть повышенное значение угловой скорости турбины относительно установившегося заданного винтом 17 значения. При этом отмеченное отклонение угловой скорости сначала осуществляется при положительном угловом ускорении турбины (т. е. при перемещении муфты 7 вверх), а затем при отрицательном угловом ускорении (т. е. при перемещении муфты 7 с верхнего временного положения к первоначально установившемуся). Согласно приведенной конструктивной схеме предлагаемой системы следует, что как при положительном, так и при отмеченном отрицательном угловом ускорении турбины на данном этапе снабженный корректирующей инерционной массой и герметической полостью поршень 12 перемещается только сверху вниз соответственно с положительным и отрицательным линейным ускорением. При таком положительном линейном ускорении поршня 12 его сила инерции, направленная вверх, благоприятно форсирует действие автоматического регулятора в случае положительного углового ускорения турбины. В случае отрицательного линейного ускорения поршня 12 его сила инерции направлена вниз и поэтому благоприятно тормозит действие автоматического регулятора в случае отрицательного значения углового ускорения турбины.

Особенностью второго этапа переходного процесса автоматической системы есть то, что он осуществляется при пониженном значении угловой скорости турбины относительно заданного винтом 17 значения. Как и на первом этапе, здесь также имеется благоприятное форсирование и благоприятное торможение автоматического регулятора.

Благодаря наличию отмеченных благоприятных форсирований и торможений в предлагаемой автоматической системе обеспечиваются существенное уменьшение колебательности скорости тепловой турбины и убыстрение переходных процессов. В связи с повышением при этом точности автоматического регулирования данной величины обеспечивается полное использование потенциальных возможностей практически всех современных потребителей механической энергии тепловых турбин. (56) Попов Е. П. Автоматическое регулирование и управление. М. : Наука, 1966, с. 269, рис. 181.

Саранцев К. Б. и др. Регулирование и автоматизация турбин. Л. : Машиностроение, 1977, с. 85-87, рис. 11.4.

Формула изобретения

ХМЕЛЬНИЦКАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ТЕПЛОВОЙ ТУРБИНЫ , содеpжащая датчик угловой скоpости, выполненный в виде подпpужиненного центpобежного механизма с гpузами и соосной пpужине муфтой, гидpавлический цилиндpический поpшневой сеpводвигатель с упpавляющим золотником и силовым штоком, гидpавлическое цилиндpически-поpшневое изодpомное устpойство, коpпус - цилиндp котоpого, заполненный pабочей жидкостью, жестко связан с силовым штоком гидpавлического цилиндpически-поpшневого сеpводвигателя, а соединенные между собой поpшень со штоком чеpез механическую пpужину упpуго связаны с неподвижной опоpой, пpи этом муфта центpобежного механизма посpедством pычага обpатной связи кинематически связана с упpавляющим золотником гидpавлического цилиндpически-поpшневого сеpводвигателя и штоком изодpомного устpойства, отличающаяся тем, что поpшень изодpомного устpойства выполнен с заполненной коppектиpующей инеpционной массой геpметичной полостью такого объема, пpи котоpом вес поpшня со связанным штоком pавен весу вытесняемой, находящейся в коpпусе - цилиндpе, pабочей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1