Управляющий элемент сервомотора системы регулирования турбины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сента Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.01.75 (21) 2099900/06 с присоединением заявки Ив (5l) М. Кл. - F 01D 17i 26

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень Хо 16

Дата опубликования описания 23.05.77 (53) УДК 621.165-546 (088.8) (72) Автор изобретения (71) Заявитель

В. H. Веллер

Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский инститчт им. Ф. Э. Дзержинского (54) УПРАВЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ СЕРВОМОТОРЛ СИСТЕМЫ

РЕГУЛ И РОВАН ИЯ ТУРЬИ Н Ы

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области регулирования паровых и газовых турбин и может быть использовано для управления сервомоторами промежуточного или выходного усиления систем регулирования.

Известны управляющие элементы сервомоторов системы регулирования турбин, выполненные в виде цилиндрических золотников (1). При перемещении золотника полости сервомотора сообщаются с подводом или сливом рабочей жидкости, что вызывает перемещение поршня сервомотора.

Трение между золотником и буксой и износ кромок золотника снижают надежность систем регулирования, усложняют и удорохкают ремонт.

Известен также управляющий элемент сервомотора системы регулирования турбины, содержащий жестко соединенные между собой и размещенные в корпусе два клапана, патрубок с соплом для подвода рабочей жидкости в полость сервомотора и патрубок для слива жидкости из этой полости (2). Упомянутые два клапана, управляющие подводом и сливом жидкости из полости сервомотора, соединены рычажной передачей с командным элементом и сервомотором. Этот управляющий элемент является ближайшим к данному по технической сущности и достигаемому рез ул ь тат у.

Недостатком такого элемента следует счи. тать то, что клапаны не разгружены от гидравлических усилий, и, кроме того, в направляющих штоках и шарнирах возникают зна5 чительные силы трения, которые могут вызвать заклинивание, что снижает надежность системы регулирования.

Цель изобретения — повышение надежностии управляющего элемента сервомотора пу10 тем разгрузки от гидравлических усилий и сил трения.

Для этого основные клапаны подвешены к корпусу на мембранах, патрубок для слива рабочей жидкости снабжен соплом, площадь

15 которого равна площади сопла в патрубке для подвода жидкости, а против обоих сопл установлены дополнительные клапаны, подвешенные на мембранах к основным клапанам.

2р На чертеже схематически изображен данный управляющий элемент.

В корпусе 1 размещены жестко соединенные между собой основные клапаны 2 и 3, установленные на опоре 4. Патрубок 5 и сопло 6 предназначены для подвода рабочей жидкости в усилитель и далее в полость сервомотора (на чертеже не показан), патрубок

7 — для слива жидкости из усилителя и поло30 сти сервомотора.

556225

Клапаны 2 и 3 подвешены к корпусу 1 на нсупругих мембранах 8 и 9. Патрубок 7 для слива 2кидкости снабжен соплом 10, площадь которого равна площади сопла 6. В центральной части клапана 2 расположен допол- 5 нительный клапан 11, подвешенный к основному клапану 2 на мембране 12, а в центральной части клапана 3 — дополнительный клапан 13, подвешенный к клапану 3 на мембране 14. 10

Опора 4 2кестко связана с помощью штока

15 с диском 16 (жестким центром мембраны

9). 1-1а штоке 15 установлен клапан 17, предназначенный для управления давлением в камере 18 под диском 16. Давление в камере 18 определяется соотношением площадей отверстия 19 и сливного отверстия 20. Патрубок 21 служит для сообщения с устройством обратной связи. Камера 22 над диском 16 используется для подвода гидравлической команды в виде изменения давления, например, от регулятора пли промежуточного элемента системы регулирования.

В мембране 8 выполнены отверстия 23 для с.tI1IÂÿ жидкости. Таким Оорязом, мембрана 9 25 только центрирует полоэкение опоры 4 и клапанов 2 и 3, но не разобщает камеры 24 и 25.

Дополнительные клапаны 11 и 13 с большими зазорами надеты на шток 15. Движение клапана 11 вверх ограничено заплечиком 26 на штоке 15, а вниз — не ограничено ничем.

В клапане 11 выполнено отверстие 27 для выравнивания давления по обе стороны от него. В клапане 13 есть отверстие 28, сообщающее полость 29 над ним со сливным патрубком 7. Отверстие 30 малого диаметра соединяет полость 29 с камерой 24. Размеры отверстий 28 и 30 подбираются так, чтобы в полости 29 создавалось расчетное давление Р, выбираемое из условия:

40 к р," кр,— " р — в3), где Р1 — давление в полости 29;

D — наружный диаметр мембраны 14; 45

Р„. — давление в камере 24;

0p — диаметр сопла 10;

Л и К2 — коэффициенты, величина которых зависит от сопротивлений отверстий

28 и 30.

Камера 24 сообщается с полостью сервомотора с помощью патрубка 31.

Действие управляющего элемента можно проследить на примере передачи импульса в камеру 22 в виде повышения давления. Обычно все схемы гидравлического регулирования строятся так, чтобы повышение давления соответствовало повышению нагрузки, т. е. открытию регулирующих органов.

В случае повышения давления в камере 22 60 диск 16 перемещается вниз. Клапан 17 увеличивает пропуск жидкости в камеру 18 и тем тормозит движение диска 16 (самовыключение). При перемещении диска 16 шток 15 перемещает опору 4 вниз. Подвод жидкости в 65 камеру 24 увеличивается, а слив из этой камеры уменьшается. Это приводит к росту давления в камере 25, что, в свою очередь, вызывает перемещение поршня сервомотора в сторону открытия. При движении поршня в этом направлении регулирующий орган обратной связи (не показан) прикрывает слив патрубка 21, в результате давление в камере 18 повышается и диск 16 возвращается в исходное положение.

Если требуется более быстрое увеличение нагрузки и рост давления в камере 22 становится относительно большим, то соответственно большим будет перемещение диска 16 и штока 15. Суммарный зазор между седлами (торцами сопл 6 и 10) и клапанами 11 и 13 может оказаться меньше перемещения штока

15 и опоры 4. Клапан 13 прижимается к седлу. При дальнейшем перемещении опоры 4 клапан 13 перемещается вверх по штоку 15, что приводит к дополнительному повышенному открытию клапана 11 и сохранению закрытого поло>кения клапана 13. Движение диска

16 несколько тормозится, так что действу1ощему на него усилию из камеры 22 придется преодолеть усилие прижатия клапана 13 к заплечику 26 штока 15.

Но это усилие, выбираемое по приведенной формуле, может быть принято относительно малым.

Так же происходит действие управляющего элемента при сбросе нагрузки с управляемого агрегата — уменьшении давления в камере 22.

При равенстве диаметров дополнительных клапанов 11 и 13 и мембран 12 и 14 полностью исключается воздействие давления в камере 25 на шток 15. Далее при равенстве этих диаметров на шток 15 действует полное Д

2 усилие Ро, где Ро†давление в камере

32, а .01 — диаметр сопла 6.

Это усилие уравновешивается соответствующим увеличением давления в камере 18, т. е. уравнение равновесия будет (без учета давления на клапан 17 и шток 15)

" 2 " 2 г. Д

Р„=Р,, +Р, 4 4 4 где P, — давление в камере 18;

D2 — наружный диаметр мембраны 9;

Р, — давление в камере 22.

Но поскольку управляющее усилие на диск

16 создается потоком, питаемым от общего источника питания системы регулирования с давлением нагнетания, то изменение этого давления не может нарушить равновесия сил на шток 15, так как Р; и Р изменяются пропорционально изменению давления нагнетания.

В данном управляющем элементе сохраняются все преимущества цилиндрического золотника, но в нем полностью устранены трущиеся пары и значительно упрощен и удешевлен ремонт. При износе отсекающих кромок

556225

Формула изобретения

Г2 9 Я

Составитель А. Калашников

i åäàêòîð A. Осочников Техред Н. Аук Корректор О. Тюрина

Заказ 1107/14 Изд. № 420 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 и клапанов их легко заменить, не изменяя работоспособности элемента. Одновременно элемент разгружен от гидравлических усилий и лишен сил трения, что существенно повышает надежность работы системы.

Управляющий элемент сервомотора системы регулирования турбины, содержащий жестко соединенные между собой и размещенные в корпусе два основных клапана, патрубок с соплом для подвода рабочей жидкости в полость сервомотора и патрубок для слива жидкости из этой полости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности путем разгрузки от гидравлических усилий и сил трения, основные клапаны подвешены к корпусу на мембранах, патрубок для слива жидкости снабжен соплом, пло5 щадь которого равна площади сопла патрубка для подвода жидкости, а против обоих сопл установлены дополнительные клапаны, подвешенные на мембранах к основным клапанам.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шегляев А. В, Регулирование паровых турбин, М., ГЭИ, 1962, с. 74 — 75.

2. Веллер В. Н. Автоматическое регулиро15 вание паровы." турбин. М., «Энергия», 1967, с. 215.