Двухимпульсный регулятор скорости газотурбинных установок со свободнопоршневыми генераторами

 

387

ИЕ 40 0

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 05Л.1971 (№ 1608858/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.Х.!973. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 18.Ш.1974

М. Кл. F 02с 9/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изооретений и открытий

УДК 621.43-552.9(088.8) Авторы изобретения

В. А. Бернов, Э. П. Мамушев, Ю. И. Онищенко, В. С. Титаренко, С. П. Филонов и В. С. Чистяк

Заявитель

ДВУХИМПУЛЬСНЬ1й РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ГАЗОТУРБИННЪ|Х

УСТАНОВОК СО СВОБОДНОПОРШНЕВЪ|МИ ГЕНЕРАТОРАМИ

ГАЗА

Изобретение предназначено для систем asтоматического регулирования газотурбинных установок (ГТУ) со свободнопоршневыми генераторами газа (СПГГ).

Известные регуляторы такого типа содержат чувствительные элементы скорости и нагрузки, управляющие через сервомотор золотниками, формирующими импульсы давления масла управления механизмами регулирования СПГГ.

При работе газовой турбины с несколькими СПГГ большое влияние на колебание скорости оказывают колебания силового газа, которые в системе СПГà — турбина приводят к раскачиванию малоинерционной ГТУ, ухудшая стабильность режима. Кроме того, отсутствует быстрая стабилизация переходного процесса, вызываемая резкими колебаниями масла управления. Продолжительность процесса регулирования увеличивается.

В предлагаемом устройстве золотники, формирующие импульсы давления масла управления, связаны между собой телескопически и соединены один через сервомотор с чувствительным элементом скорости, а другой— непосредственно с чувствительным элементом нагрузки. Чувствительный элемент нагрузки выполнен в виде камеры с сильфоном. Камера снабжена невозвратным клапаном, пропускающим максимальные положительные импульсы колебания силового газа, и клапаном, управляемым импульсом оборотов.

Такое устройство двухимпульсного регуля5 тора уменьшает амплитуду колебаний масла управления, улучшает устойчивость системы на установившемся режиме и во время переходных процессов способствует быстрому вхождению в зону допустимой нестабильности.

lo На чертеже изображен предлагаемый регулятор.

Поршневой чувствительный элемент скорости 1, выполненный в виде плунжера с поясками 2, нагружен пружиной 3, натяг которой

15 может изменяться для корректировки режима работы через червячную передачу 4 синхронизатора 5 при помощи электродвигателя

6 дистанционно или маховичком 7 непосредственно вручную. Через окна 8 и 9 подводит20 ся силовое масло под поршень сервомотора 10, который с одной стороны через рычаг обратной связи 11 воздействует на подвижную буксу 12 обратной связи, а с другой — на золотник 13, телескопически связанный с золотни25 ком 14 через упор 15. Золотники 13 и 14 входят в неподвижную буксу 16 с профильными окнами 17, 18, 19. Кроме того, золотник 14 поджат пружиной 20 к сильфонному чувствительному элементу нагрузки 21, расположен403870 ному в газовой камере 22, снабженной клапанами — невозвратным 23 и управляемым импульсом оборотов 24.

На чертеже показано положение элементов регулятора на одежном из установившихся режимов. Пояски 2 чувствительного элемента скорости 1 находятся в положении перекрытия окон 8 и 9.

Поршень 10, а вместе с ним и золотник 13 заторможены. На выходе 19 установилось давление масла управления данного режима.

В камеру 22 невозвратный клапан 23 пропускает только положительные импульсы колебания давления силавого газа, что приводит к установлению в ней давления, соответствующего величине максимального отклонения давления силового газа на данном режиме.

Каждой величине давления газа в камере

22 соответствует определенное сжатие пружины 20, перемещение золотника 14 и прикрытие сливного окна 17.

На изменение скорости, вызванное, например, колебанием давления силового газа в тракте турбина — СПГГ, регулятор отвечает в основном только перемещением золотника 13, что при зафиксированном золотнике

14 дает значительно меньшее изменение импульса давления масла в системе управления, чем в известных регуляторах. Благодаря этому система не выходит из зоны допустимой нестабильности.

Во время наброса нагрузки регулятор работает следующим образом. Импульс наброса нагрузки от датчика оборотов поступает к чувствительному элементу скорости 1, открывающему окна 8 и 9 и подающему силовое масло к сервомотору 10, который вместе с золотником 13, резко опускаясь, упором 15 входит в контакт с золотником 14, увлекает

его за собой, сжимая пружину 20. При этом напорные окна 18 открываются, а сливные 17 закрываются. Давление масла управления перед механизмами регулирования СПГГ увеличивается, возрастает давление газа перед турбиной, обороты устанавливаются согласно статической характеристике. В газовой камере 22 давление возрастает и золотник 14 фиксируется в положении уменьшенного слива.

Повышение оборотов вызывает подъем чувствительного элемента скорости 1 и, соответственно, подъем поршня сервомотора 10 и связанного с ним золотника 13. Ввиду того, что теперь работает только золотник 13, а золотник 14 зафиксирован давлением газа нагрузки, то давление масла управления падает значительно медленнее, чем в известных регуляторах, и обороты плавно и значительно

55 в зону допустимой нестабыстрее входят бильности.

Установка приняла нагрузку. При полном сбросе нагрузки импульсы возросшего числа оборотов через чувствительный элемент 1 перемещают вверх поршень сервомотора 10 и золотник 13, прикрывая окна напора 18. При возрастании оборотов выше холостых давлением импульсного масла открывается клапан

24, выпуская газ из камеры 22. Золотник 14 за счет усилия пружины 20 поднимается вверх, сливные окна 17 открываются и давление масла управления быстро падает, благодаря чему число оборотов турбины начнет уменьшаться. Золотник 14 догонит золотник

13 и войдет с ним в контакт. При падении числа оборотов ниже настройки клапана 24 произойдет закрытие этого клапана и в камеру 22 снова начнет поступать силовой газ.

За дальнейшим изменением скорости теперь следит золотник 13, а золотник 14 плавно фиксирует свое положение давлением силового газа в полости 22, Благодаря этому время протекания переходного процесса снижается и установка входит в зону допустимой нестабильности раньше, чем это имеет место в системах с известными регуляторами.

При частичном сбросе нагрузки регулятор работает, как и при полном сбросе, но клапан 24 приоткрывается на очень короткий промежуток времени и поэтому рост и падение давления масла управления в переходном процессе будет в основном определяться перемещением золотника 13. Это уменьшаег амплитуду колебаний скорости. Установка плавно примет новую нагрузку.

Предмет изобретения

1. Двухимпульсный регулятор скорости газотурбинных установок со свободнопоршневыми генераторами газа, содержащий чувствительные элементы скорости и нагрузки, сервомотор и золотники, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, улучшения динамических характеристик и упрощения конструкции регулятора, золотники связаны между собой телескопически и соединены один через сервомотор с чувствительным элементом скорости, а другой — непосредственно с чувствительным элементом нагрузки.

2. Регулятор скорости по п. 1, отличающийся тем, что чувствительный элемент нагрузки выполнен в виде камеры с сильфоном, соединенной через невозвратный клапан с газопроводом и через запорный клапан — с атмосферой.

403870

Пог 3а3 -.гасла илоФР бого и ЗП арпа

jVZD7 иЛопа

Составитель Й. Гондаксазова

Редактор Е. Гончар

Техред Л. Богданова

Корреторы: T. Добровольская н 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 564/13 Изд. № 169 Тираж 602 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5