ПУСКОВАЯ СИСТЕМА ТУРБИНЫ Российский патент 1997 года по МПК F01D19/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности может быть использовано в турбинах, работающих на паре от геотермальных источников.

Известна система регулирования [1] содержащая стопорный и регулирующий клапаны с золотниками соответственно.

Недостатком известного решения является пониженная надежность при работе турбины на паре, полученном от геотермальных источников, из-за применения в качестве пускового и защитного органа клапана с поступательным движением штока, что приводит, в результате отложения на последнем большого количества солей, к заеданию, а порой к полному заклиниванию.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату (прототипом) к заявленному изобретению является система регулирования паровой турбины [2] содержащая стопорный и регулирующий клапаны с сервомоторами и управляющими золотниками, блокирующую магистраль между сервомоторами.

Недостатком известной системы является невозможность постепенного увеличения частоты вращения ротора с остановкой для прослушивания и прогрева турбины при небольшой частоте вращения ротора.

Задача изобретения снижение металлоемкости, повышение надежности за счет использования защитных устройств снабженных вращающимся штоком, и с непродолжительной работой на пуске устройств с поступательно перемещающимся штоком.

Эта задача достигается тем, что пусковая система содержит быстрозапорный клапан с приводом, пусковой клапан с быстрозапорным устройством, блок регулирования частоты вращения с сервомотором, насос-регулятор, блокирующую линию. Новым является то, что система снабжения гидроцилиндром, золотником блокирующим и золотниковым выключателей, подзолотниковая полость которого подключена линией к окну, выполненному в приводе быстрозапорного клапана, поршень которого снабжен каналом и проточкой с возможностью сообщения подпоршневой полости привода с подзолотниковой полостью золотникового выключателя при верхнем положении поршня и с возможностью сообщения окна со сливом при положении поршня ниже среднего, а корпус золотникового выключателя снабжен окнами, подключенными к линии защиты и к подклапанной полости пускового клапана с возможностью сообщения последней с линией защиты при нижнем положении золотника и сообщения ее со сливом при верхнем его положении, корпус золотника блокирующего снабжен окнами, подключенными к линии защиты и к подпоршневой полости привода быстрозапорного клапана, а поршеньки его золотника снабжены каналом и проточкой с возможностью сообщения линии защиты с подпоршневой полостью привода при нижнем положении золотника и сообщения ее со сливом при верхнем положении, а окна в подзолотниковой полости золотника блокирующего подключено через дроссель к напорной камере насоса-регулятора с возможностью сообщения ее через блокирующую линию со сливом при верхнем положении золотника и поршни гидроцилиндра, и разобщения ее с блокирующей линией при нижнем положении золотника.

На чертеже изображена схема пусковой системы турбины.

Пусковая система турбины содержит быстрозапорный клапан 1, подключенный по пару параллельно ему пусковой клапан 2, поворотную диафрагму 3, золотник блокирующий 4, золотниковый выключатель 5, насос-регулятор 6, блок регулирования частоты вращения 7, с сервомотором 8 и гидроцилиндром 9. Быстрозапорный клапан 1 снабжен поворотной заслонкой 10 и седлом 11, а также приводом 12 с корпусом 13, в который помещен поршень 14 с пружиной 15. На поршне 14 выполнена проточка 16 и канал 17. В корпусе 13 имеются окна 18 и 19. Пусковой клапан 2 содержит корпус 20, в верхней части которого размещен паровой клапан 21. Корпус 20 снабжен окнами 22 и 23. В средней части корпуса помещен привод 24 с шестерней 25 и штоком 26, ввернутым в клапан 27. Между стенкой корпуса 20 и клапаном 27 установлена пружина 28, в нижней части корпуса 20 имеется окно 29. В корпусе 30 золотника блокирующего 4 помещен двухпоршневой золотник 31, снабженный проточками 32 и 33, а также каналами 34 и 35, и в нижней части которого установлена пружина 36. В корпусе 30 выполнено окно 37, которое подключено к нагнетанию насоса-регулятора 6 линией 38, в которой установлен дроссель 29, а также окна 40, 41, 42 и 43.

В корпусе 44 золотникового выключателя 5, имеющем окна 45, 46 и 47, находится трехпоршеньковый золотник 48, нагруженный сверху пружиной 49. В корпусе 50 блока регулирования частоты вращения 7 расположена подвижная втулка 51 с окнами 52 в нижней части. Во втулке 51 подвижно расположен четырехпоршеньковый золотник 53, нагруженный сверху пружиной 54. Корпус 50 имеет окна 55 и 56. Поршень 57 сервомотора 8 с помощью тяги 58 в верхней части соединен с поворотной диафрагмой 3. Корпус сервомотора 8 имеет окна 59, 60, 61 и 62. К поршню 57 присоединен рычаг обратной связи 63, который также соединяется со втулкой 51. Поршень 64 гидроцилиндра 9, тягой 65, расположенной с диаметрально противоположной стороны подсоединению сервомотора 8, также подсоединен к поворотной диафрагме 3. Корпус 66 гидроцилиндра 9 имеет окна 67, 68 и 69. Ниже окна 69 расположено окно 70, сообщающееся со сливом. Насос-регулятор 6 подключен через невозвратный клапан 71 к линии 72 пускового насоса (на чертеже не обозначено). Общая линия 73 подключена к окну 55 блока регулирования частоты вращения 7. К окну 42 золотника блокирующего 4 подключена линия защиты 74. Окна 41 и 45 соответственно золотника блокирующего 4 и золотникового выключателя 5 сообщаются линией 75. Окна 18 гидропривода 12 сообщается с окном 76 выключателя 5 линией 77. Окна 19 гидропривода 12 сообщается с окном 43 золотника блокирующего 4 линией 78, а другое его окно 40 сообщается с окном 69 гидроцилиндра 9 блокирующей линией 79. Линия 80 подключена к быстрозапорному клапану 1, который линией 81 подключен к поворотной диафрагме 3, сообщающейся с турбиной (на черт. не показано) линией 82. Пусковой клапан 2 линиями 83 и 84 подключен соответственно к линиям 80 и 81.

В нижней части корпуса 50 имеется окно 85, которое подключено к линии 73. Клапан 27 пускового клапана 2 расположен в надклапанной полости 86, которая через окно 29 линией 87 сообщается с окнами 46 и 47 выключателя 5. Масло к насосу-регулятору 6 подается по линии всасывания 88. Линией 89 подключенной к окну 56, регулятор частоты вращения 7 сообщается с линией всасывания 88. В корпусе 50 блока регулирования частоты вращения 7 имеются окна 90 и 91, которые линиями 92 и 93 подключены к окнам 59 и 609 сервомотора 8 соответственно. Окно 62 сервомотора 8 соединено линией 94 с окном 67 гидроцилиндра, а окно 61 линией 95 с окном 68.

Поворотная диафрагма состоит из корпуса 96 и поворотного кольца 97, в котором выполнены регулирующие окна 98 и 99 соответственно. Поворотное кольцо 97 подсоединено к тягам 58 и 65 сервомотора 8 и гидроцилиндра 9. Поршни сервомотора 57 и гидроцилиндра 64 снабжены в нижней части отростками 100 и 101. Окно 37 золотника блокирующего 4 сообщается с надзолотниковой камерой 102. Корпус 44 золотникового выключателя 5 и трехпоршенькового выключателя 5 и трехпоршеньковый золотник 48 образуют подзолотниковую полость 103, а корпус 13 привода 12 и поршень 14 образуют подпоршневую полость 104.

Пусковая система работает следующим образом.

Все элементы регулирования пусковой системы показаны в положении, соответствующем установившемуся режиму работы турбины при 100% нагрузки. При этом в линии защиты 74 имеется масло, подводимое из системы защиты турбины (на чертеже не показано). Масло от насоса-регулятора 6 поступает к блоку регулирования частоты вращения 7 по линии 73 и к золотнику блокирующему 4 по линии 38, удерживая золотник 31 в нижнем (изображено на чертеже) положении. Одновременно масло из линии защиты 74 через окно 42 золотника блокирующего 4 и открытое окно 43 по линии 78 через окно 19 привода 12 и канал 17, проточку 16 поршня 14, окно 18, по линии 77 через окно 76 поступает в подзолотниковую полость 103 золотникового выключателя 6, который в свою очередь перекрывает окно 46, тем самым отключает линию 87 от системы защиты и сообщает ее со сливом через окно 47. При этом давление в полости 86 пускового клапана 2 отсутствует. При необходимости останова турбины отключают подачу масла в линию защиты 74. Давление масла в линии 78 падает, и поршень 14 под действием пружины 15 перемещается вниз, закрывая заслонку 10, которая прижимается к седлу 11, перекрывая подвод пара в турбину. Происходит останов ротора турбины (на чертеже не показано). При выбеге ротора турбины давление пускового насоса (на чертеже не показан) снижается. При этом включается пусковой насос, который подает масло в линию 72. При линии 73 масло от него поступает к окну 55 блока регулирования частоты вращения 7. Учитывая, что давление пускового насоса (на чертеже не показан) ниже, чем давление насоса-регулятора 6, золотник 53 блока регулирования частоты вращения 7 под действием пружины 54 перемещается вниз, открывая окно 90, и масло от пускового насоса (на чертеже не показан) поступает через окна 60, 61, 68 по линиям 93, 91 в соответствующие полости сервомотора 8 и гидроцилиндра 9, обеспечивая полное открытие окон поворотной диафрагмы 3. Так как давление в линии 38 насоса-регулятора 6 снижается до давления в линии всасывания 88, золотник 21 под действием пружины 36 перемещается вверх. При этом проточка 32 устанавливается напротив 40 и, следовательно, полость 102 над золотником 31 через канал 34, линии 79, открытые окна 69, 70, сообщается со сливом. Одновременно проточка 33 золотника 31 устанавливается напротив окна 43 и линия 78, сообщающая быстрозапорный клапан 1 с золотником блокирующим 4 через канал 35, сообщается со сливом. При движении поршня 14 вниз окно 18 сообщается со сливом. Одновременно с падением давления в линии защиты 74 происходит перемещение золотника 48 выключателя 5 под действием пружины 49 вниз, при этом золотник 48 отключает окно 47 от слива, а окно 46 открывается и тем самым линия защиты через окна 41, 42 линию 75 и окна 45 и 46 сообщается с линией 87.

Для осуществления пуска турбины необходимо подать масло в линию защиты 74. Масло, пройдя через окна 42, 41, по линии 75, окна 45, 46, по линии 87 через окно 29 поступает в подклапанную полость 86 пускового клапана 2. Под действием давления масла клапан 27 будет прижиматься к корпусу 20. Далее, вращая привод 24 на открытие, через шестерню 25 вращение передается на шток с резьбой 26, который, вывинчиваясь из клапана 27, начнет перемещаться вверх, открывая паровой клапан 21. Пар по линии 83 и 84 в обвод быстрозапорного клапана 1 по линии 81, открытую поворотную диафрагму 3, по линии 82 поступает в турбину. Постепенно, воздействуя на привод 24, повышают частоту вращения ротора турбины; по мере ее повышения, давление в линии нагнетания 73 насоса-регулятора 6 растет, но золотник 31 остается в верхнем положении, так как масло, поступающее от насоса-регулятора 6 по линии 38, проходя через дроссель 39, окно 37, надзолотниковую камеру 102, канал 34, проточку 32, окно 40, линию 79, окно 69, сливается через окно 70 и, следовательно, в надзолотниковой камере 102 золотника 31 не создается давления.

Если в этом момент произойдет срабатывание защиты турбины, давление в подклапанной полости 86 пускового клапана 2 падает и клапан 21 под действием пружины 28 закрывается, перекрывая подвод пара в турбину. Для пуска турбины из этого состояния необходимо воздействовать на привод 24 в сторону закрытия пускового клапана 2, до момента, когда клапан 27 войдет в контакт с корпусом 20. После этого необходимо выполнить операции по повторному пуску турбины, как уже описывалось выше. При дальнейшем повышении частоты вращения турбины за счет открытия пускового клапана 2 наступает момент, когда давление насоса-регулятора 6 превысит давление в линии 72, невозвратный клапан 71 откроется и масло более высокого давления по линии 73 поступит к окнам 55 и 85. Усилие от давления масла, действующее на золотник 53, преодолевая предварительное натяжение пружины 54, поднимет золотник 53 вверх, в результате чего откроются окна 91 и масло по линии 92, через окно 59 поступит в сервомотор 8 и через окно 62, линию 94 и окно 67 в гидроцилиндр 9. Таким образом, поршень 57 сервомотора 8 будет перемещаться вверх, а поршень 64 гидроцилиндра 9 вниз, тем самым осуществляя закрытие окон 98 поворотной диафрагмы 3. Таким образом, осуществлен выход турбины на холостой ход и в дальнейшем она удерживается на холостом ходу регулятором частоты вращения. 7.

При движении поршня 64 гидроцилиндра 9 вниз нижний отросток поршня 101 перекрывает окно 6, разобщая линию со сливом, давление масла в ней, а следовательно, в надзолотниковой камере 102 возрастает и он, преодолевая усилие пружины 36, переместится в нижнее положение и займет положение изображенное на схеме. Масло из линии защиты 74 через открытые окна 42 и 43 поступит в линию 78 и через окно 19 в подпоршневую полость 104, благодаря чему поршень 14, начнет перемещаться в верхнее положение, открывая заслонку 10, и следовательно, пар через быстрозапорный клапан 1 начнет поступать к поворотной диафрагме 3. Как только поршень 14 займет верхнее положение (при этом заслонка 10 откроется полностью) проточка 16 совместится с окном 18 и масло по каналу 17 проточку 16, окно 18 по линии 77 через окно 76 поступит в подзолотниковую полость 103 золотникового выключателя 5. Золотник 48, который до этого под воздействием пружины 49 находился в нижнем положении, переместится вверх и займет положение, изображенное на схеме. При этом окно 46 золотника 48 отключит масло от линии защиты 74, а линия 87 сообщится через окно 47 со сливом. Давление в подклапанной полости 86 падает и клапан 27 совместно с паровым клапаном 21 переместится вниз. Далее пар к поворотной диафрагме 3 поступает только через быстрозапорный клапан 1. Таким образом, при пуске турбины разворот ротора осуществляется с помощью пускового клапана 2, а как только вступает в работу блок регулирования частоты вращения 7, происходит автоматическое открытие быстрозапорного клапана 1 и последующее за ним автоматическое закрытие пускового клапана 2. Таким образом, исключается возможность непредвиденного повышения частоты вращения ротора сверх номинального значения, а также осуществляется постепенное повышение частоты вращения ротора турбины и автоматическое открытие быстрозапорного и закрытие пускового клапанов.

Использование: в теплоэнергетике, в частности может быть использовано в турбинах, работающих на паре от геотермальных источников. Сущность изобретения: пусковая система турбины содержит быстрозапорный клапан 1 с приводом 12, подключенный по пару параллельно ему пусковой клапан 2, поворотную диафрагму 3, золотник блокирующий 4, золотниковый выключатель 5, насос-регулятор 6, блок регулирования частоты вращения 7 с сервомотором 8 и гидроцилиндром 9. Золотник блокирующий 4 подключен через дроссель 39 к линии нагнетания 38 насоса-регулятора 6, блокирующей линией 79 - к гидроцилиндру 9, линией 78 - к приводу 12, а также к линии защиты 74. Золотниковый выключатель 5 подключен к линии защиты 74 линией 75, к пусковому клапану 2 - линией 87 и линией 77 - к приводу 12 быстрозапорного клапана 1. 1 ил.

Пусковая система турбины, содержащая быстрозапорный клапан с приводом, пусковой клапан с быстрозапорным устройством, блок регулирования частоты вращения с сервомотором, насос-регулятор, блокирующую линию, отличающаяся тем, что она снабжена гидроцилиндром, блокирующим золотником и золотниковым выключателем, подзолотниковая полость которого подключена линией к окну, выполненному в приводе быстрозапорного клапана, поршень которого снабжен каналом и проточкой с возможностью сообщения и подпоршневой полости привода и надзолотниковой полостью золотникового выключателя при верхнем положении поршня и с возможностью сообщения окна со сливом при положении поршня ниже среднего, а корпус золотникового выключателя снабжен окнами, подключенными к линии защиты и к подклапанной полости пускового клапана с возможностью сообщения последней с линией защиты при нижнем положении золотника и сообщения ее со сливом при верхнем его положении, корпус блокирующего золотника снабжен окнами, подключенными к линии защиты и к подпоршневой полости привода быстрозапорного клапана, а поршеньки его золотника снабжены каналом и проточкой с возможностью сообщения линии защиты с подпоршневой полостью привода при нижнем положении золотника и сообщения ее со сливом при верхнем его положении, а окно в надзолотниковой камере блокирующего золотника подключено через дроссель к напорной камере насоса-регулятора с возможностью сообщения ее через блокирующую линию со сливом при верхнем положении золотника и поршня гидроцилиндра, и разобщения ее с блокирующей линией при нижнем положении золотника.