СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ТУРБИНЫ ПО ТЕПЛОВОМУ ГРАФИКУ Российский патент 1998 года по МПК F01K17/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) при эксплуатации теплофикационных турбин.

Известен способ работы теплофикационной турбины, содержащей несколько частей низкого давления, согласно которому по крайней мере в одной из них взамен ротора установлен гладкий промежуточный вал и на режимах базовой нагрузки отглушают части низкого давления с промежуточным валом, а на режимах переменной тепловой нагрузки перемещают парораспределительные органы высокого давления и неотглушенных частей низкого давления (ЧНД) и сбрасывают пар через предохранительные устройства в отглушенные части низкого давления с поддержанием в них давления ниже атмосферного (СССР авт.св. N 802569, F 01 K 17/02).

Это техническое решение обладает следующими недостатками:
1. Замена ротора ЧНД промежуточным валом без дисков (фиг. 1 и 2 авт.св. N 802569), размеры которого выбраны из условия сохранения критической частоты вращения валопровода и величины напряжения на кручение, связана с уменьшением массового момента инерции. Снижение массового момента инерции связано с увеличением частоты вращения при сбросе электрической нагрузки. В связи с этим вероятность срабатывания автомата безопасности при сбросе электрической нагрузки и промежуточным валом ЧНД без дисков по сравнению с ротором с дисками будет значительно выше.

Срабатывание защиты по увеличению частоты вращения связано с остановом турбины, что снижает экономичность ТЭЦ и ухудшает условия эксплуатации. При отказе защиты вращающиеся элементы турбоагрегата, в том числе облопачивание, будут испытывать значительную перегрузку, что снижает надежность работы турбины.

2. Предохранительное устройство установлено в байпасах основного ресивера, что усложняет конструкцию турбины.

Известен способ работы теплофикационной турбины по тепловому графику путем перехода от режима с пропуском пара из цилиндра высокого давления (ЦВД) через ресивер в цилиндр низкого давления (ЦНД) на режим противодавления ЦВД установкой заглушки на входе в ЦНД и замены ротора последнего на вал с дисками, имеющими те же габаритные размеры, что и диски без рабочей части лопаток (патент России N 1121468, F 01 K 17/02). Этот способ работы является ближайшим к заявленному, но обладает следующим недостатком.

При использовании данного способа работы теплофикационной турбины возможны аварийные ситуации, когда прекращается подача сетевой воды через ее подогреватели, например, из-за останова сетевых насосов или разрыва трубопроводов подвода сетевой воды. При этом пар, поступающий из отборов ЦВД в подогреватели, не конденсируется, что приводит к повышению давления как в подогревателях, так и в камерах отбора пара, в том числе и на выхлопе ЦВД.

Одним из способов предотвращения повышения давления в камерах отбора пара сверх допустимой величины является оснащение турбины системой управления, согласно которой сервомотор стопорного клапана соединен с предохранительным регулятором давления в результате чего производится закрытие и стопорного и регулирующих клапанов, так как в результате этих действий может быть осуществлен останов турбины (авт. св. СССР N 734434, F 01 D 17/20, F 01 D 21/14).

Однако при наличии неплотностей в органах паровпуска пар будет проникать в ЦВД и повышать давление в нем, так как выход его в ЦНД и конденсатор перекрыт установленной в ресивере заглушкой.

Для предотвращения повышения давления пара известны следующие технические решения:
а) установка предохранительного устройства на байпасе ресивера ЦВД-ЦНД (авт.св. N 802569), что усложняет конструкцию турбоустановки;
б) установка на трубопроводе отбора пара предохранительного устройства малой производительности, что усложняет конструкцию турбоустановки и снижает ее экономичность из-за необходимости уплотнения предохранительного устройства конденсатом, который теряется (Бененсон Е.И, Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. - М.: Энергия, 1976, рис. 4.1).

в) выполнение в заглушке ресивера отверстия для протока пара из ЦВД в ЦНД и конденсатор, что снижает экономичность турбины из-за потерь тепла этого пара с охлаждающей водой.

Цель изобретения - упрощение конструкции турбоустановки, сохранение экономичности и предотвращение повышения давления в ЦВД на режимах останова при наличии неплотностей в органах паровпуска турбины, сервомотор стопорного клапана который соединен с предохранительным регулятором давления.

Указанная цель достигается тем, что в турбине, сервомотор стопорного клапана которой соединен с предохранительным регулятором давления, предохранительное устройство устанавливают в заглушке ресивера, соединяющего ЦВД и ЦНД, и при срабатывании предохранительного устройства и перепуске пара из ЦВД в ЦНД одновременно по импульсу от выхлопа ЦВД воздействуют на закрытие главной паровой задвижки (ГПЗ) до полного ее закрытия.

На чертеже изображена принципиальная схема турбины для реализации данного способа.

Теплофикационная турбина содержит ЦВД 1 и ЦНД 2, сообщенные между собой ресивером 3, в котором установлена заглушка 4 с предохранительным устройством (на чертеже не показано, оно может быть выполнено в виде мембраны, пружинного клапана и т.п.). Вместо ротора (не показан) установлен вал 5 с дисками 6, имеющими те же габаритные размеры, что и диски замененного ротора без рабочей части лопаток. К ЦВД 1 подключен трубопровод 7 с установленными на нем ГПЗ 8, стопорным клапаном 9 и регулирующими клапанами 10. На ГПЗ 8 имеется импульсная линия воздействия 11, например, через электроконтактный манометр (ЭКМ) 12 по давлению пара выхлопа ЦВД. Импульсная линия 11 через предохранительный регулятор 13 давления, например, мембранно-ленточного типа, звено 14, например, гидравлический усилитель в виде вращающегося золотника, воздействует на сервомотор 15 стопорного клапана 9. От звена 14, управляющего предохранительным регулятором 13, предусмотрена линия связи 16 к сервомотору 17 ЦВД. На этой линии установлен блокирующий элемент 18, управляющий вход 19 которого подключен к выходу 20 сервомотора 15 стопорного клапана 9. Элемент 18 включает связь предохранительного регулятора 13 с сервомотором 15 при открытом положении сервомотора 17 и отключает эту связь при закрытии сервомотора 15. Причем при отключении этой связи блокирующий элемент 18 закрывает сервмотор 17 и, соответственно, регулирующие клапаны 10 ЦВД. К трубопроводам 21 и 22 отбора пара подключены подогреватели 23 и 24 сетевой воды, включенные в тракт 25 сетевой воды. К валу 5 подключен генератор 26, а к ЦНД - конденсатор 27.

Способ работы теплофикационной турбины по тепловому графику осуществляется следующим образом.

Пар по трубопроводу 7 поступает в ЦВД 1, из которого по трубопроводам 21 и 22 отводится в подогреватели 23 и 24, подключенные к трубопроводу 25 сетевой воды. Благодаря наличию в ресивере 3 заглушки 4 с предохранительным устройством доступ пара в ЦНД 2 перекрыт.

При возникновении аварийной ситуации, связанной с прекращением подачи пара сетевой воды по трубопроводу 25 и недопустимом повышении давления на выхлопе ЦВД, в том числе в камерах отбора пара на подогреватели 23 и 24, предохранительный регулятор 13 давления воздействует на звено 14, которое при достижении давлением определенной величины начинает закрывать сервомотор 17 регулирующих клапанов 10 и сервомотор 15 стопорного клапана 9 в соответствии с характеристиками этого звена, тем самым ограничивая рост давления в ЦВД. При закрытии сервомотора 15 стопорного клапана 9 по сигналу от выхода 20, характеризующему его положение, через управляющий вход 19 срабатывает блокирующий элемент 18, отключающий связь предохранительного регулятора 13 с сервомотором 17 и удерживает сервомотор 17 и, следовательно, регулирующие клапаны 10 в закрытом состоянии при закрытом стопорном клапане 9. Если после закрытия сервомоторов 15 и 17 и, соответственно, клапанов 9 и 10, давление на выхлопе ЦВД 1 из-за неплотности клапанов 9 и 10 начнет повышаться, то при определенной величине его срабатывает предохранительное устройство в заглушке 4, после чего перепускают пар по ресиверу 3 из ЦВД 1 в ЦНД 2 и далее в конденсатор 27. Одновременно, с помощью импульсной линии 11 и ЭКМ 12 закрывают ГПЗ 8 и, в связи с этим, доступ пара в ЦВД 1.

После устранения причин аварии, приведших к недопустимому давлению на выхлопе ЦВД и в камерах отборов, восстанавливают (при необходимости) предохранительное устройство в заглушке 4, что предотвращает возможность пропуска пара по ресиверу 3 из ЦВД 1 в ЦНД 2, и пускают турбину.

Таким образом, использование данного способа работы теплофикационной турбины позволяет предотвратить повышение давления на выхлопе ЦВД и камерах отборов в аварийных ситуациях без снижения экономичности турбоустановки в процессе эксплуатации.

Изобретение предназначено для использования в теплоэнергетике и может быть использовано на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) при эксплуатации теплофикационных турбин. Сохранение экономичности и предотвращение повышения давления в цилиндре высокого давления (ЦВД) на режимах останова при наличии неплотностей в органах паровпуска теплофикационной турбины, сервомотор стопорного клапана которой соединен с предохранительным регулятором давления, достигаются тем, что в заглушках ресивера, соединяющего ЦВД с цилиндром низкого давления (ЦНД) устанавливают предохранительное устройство, выполняют импульсную линию воздействия от выхлопа ЦВД на главную паровую задвижку и пропускают пар из ЦВД в ЦНД до полного ее закрытия. 1 ил.

Способ работы теплофикационной турбины по тепловому графику путем перехода от режима с пропуском пара из цилиндра высокого давления через ресивер в цилиндр низкого давления на режим противодавления цилиндра высокого давления установкой заглушки на входе цилиндра низкого давления и предохранительного устройства и замены ротора последнего на вал с дисками, имеющими те же габаритные размеры, что и диски без рабочей части лопаток, отличающийся тем, что в турбине, сервомотор стопорного клапана которой соединен с предохранительным регулятором давления, предохранительное устройство устанавливают в заглушке ресивера, соединяющего цилиндры высокого и низкого давления, и при срабатывании предохранительного устройства и перепуске пара из цилиндра высокого давления в цилиндр низкого давления одновременно по импульсу от выхлопа цилиндра высокого давления воздействуют на закрытие главной паровой задвижки до полного ее закрытия.