СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2004 года по МПК F01D17/24 

Предлагаемое изобретение относится к области турбокомпрессоростроения, в частности к системам автоматического регулирования частоты вращения роторов турбинных двигателей.

Известна система регулирования газотурбинного двигателя с линиями проточного воздуха, подведенными к гидродинамическому регулятору скорости, и золотниками переключающими, которые управляют стопорными и дежурными клапанами на подводе топливного газа и клапаном турбодетандера (см., например, книгу: К.А.Тельнов и др. Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом, Л.: Недра, 1983 г., стр.19-27).

Известна также система регулирования турбинного двигателя с гидродинамическим регулятором частоты вращения и электрогидравлическим преобразователем, через который в систему регулирования вводятся управляющие сигналы извне (из агрегатной системы автоматики) (см., например, книгу И.И. Кириллов. Автоматическое регулирование паровых турбин и газотурбинных установок, Л.: Машиностроение, 1988 г., стр.339-345) - прототип.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности системы автоматического регулирования турбинных двигателей, в частности контура регулирования частоты вращения ротора турбинного двигателя с электрогидравлическим преобразователем.

Для получения такого технического результата в системе, содержащей магистраль масла постоянного давления, регулирующие клапаны с гидравлическим сервоприводом и золотниковым распределителем с магистралью проточного масла после него, в которой размещены электрогидравлический преобразователь и гидродинамический регулятор скорости, и систему автоматики с датчиками частоты вращения ротора турбинного двигателя, управляемые по командам системы автоматики электрогидравлический преобразователь и гидродинамический регулятор скорости выполнены с датчиками положения с обеспечением возможности синхронного отслеживания в гидродинамическом регуляторе скорости площади слива проточного масла, равной регулируемой площади слива проточного масла в электрогидравлическом преобразователе, при этом в магистрали проточного масла между электрогидравлическим преобразователем и гидродинамическим регулятором скорости размещен переключающий золотник, к которому дополнительно подведена магистраль масла постоянного давления с размещением в ней управляющего переключающим золотником быстродействующего электромагнитного трехходового клапана, управляемого системой автоматики.

Заявляемая система автоматического регулирования частоты вращения ротора турбинного двигателя схематично представлена на чертеже.

К золотниковому распределителю 1 подведена магистраль силового масла 2, которая после распределителя 1 подведена гидролиниями 3 и 4 в полости 5 и 6 соответственно сервомотора 7 регулирующих клапанов турбинного двигателя (на чертеже не показаны). В сформированной из магистрали масла постоянного давления в золотниковом распределителе 1 магистрали проточного масла 8 установлен золотник переключающий 9, в котором размещен отсечной золотник 10 с поясками 11 и 12, сверлением 13 и кольцевой проточкой 14. В золотнике переключающем 9 выполнены отверстие 15, к которому подведена магистраль 8, полости 16 и 17 под золотником 10 и над ним, а также сверление 18, соединенное гидролинией 19 проточного масла с полостью 20 под золотником 21 в электрогидравлическом преобразователе 22, и сверление 23, соединенное гидролинией 24 проточного масла с отверстиями 25 и 26 в гидродинамическом регуляторе скорости 27. На электрогидравлическом преобразователе 22 установлен датчик положения 28, на гидродинамическом регуляторе скорости 27 -датчик положения 29. В электрогидравлическом преобразователе 22 выполнено также отверстие 30 с возможностью слива через него проточного масла из полости 20.

В гидродинамическом регуляторе скорости 27 выполнены также подпружиненный поршень 31 с золотником 32, подпружиненной подвижной буксой 33, полостью 34, отверстием 35, буксой 36.

К гидродинамическому регулятору скорости 27 подведены гидролиния 37 масла стопорного клапана, соединенная с этой гидролинией через дроссельную шайбу 38 гидролиния предельной защиты 39 и гидролиния 40 масла от главного масляного насоса (на чертеже не показан).

В магистрали масла постоянного давления перед золотником переключающим 9 установлен быстродействующий электромагнитный трехходовой клапан 41 (с электромагнитным приводом 42), один из выходов которого гидролинией 43 соединен с полостью 17 в золотнике переключающем 9, (другой выход клапана 41 соединен со сливом). Система автоматического регулирования частоты вращения ротора турбинного двигателя оснащена также системой автоматики 44 с датчиком частоты вращения 45.

Работает система автоматического регулирования частоты вращения ротора турбинного двигателя следующим образом. При пуске и нормальной работе турбинного двигателя напряжение на электромагнитном приводе 42 отсутствует, клапан 41 при этом закрыт (то есть перекрывает доступ масла из магистрали масла постоянного давления в гидролинию 43, соединяя эту гидролинию со сливом). Проточное масло из магистрали 8 через отверстие 15 поступает в полость 16 и своим давлением удерживает отсечной золотник 10 в золотнике переключающем 9 в верхнем положении. При этом отверстие 23 нижним пояском 11 перекрыто, а отверстие 18 верхним пояском 12 открыто. Таким образом, при закрытом положении клапана 41 гидролиния 19 и полость 20 в электрогидравлическом преобразователе 22 через отверстие 18, кольцевую проточку 14, сверление 13, полость 16 и сверление 15 соединены с магистралью 8 проточного масла. Команды из системы автоматики 44 на основании сигналов датчика частоты вращения 45 поступают на электрогидравлический преобразователь 22, который, управляя посредством перемещения поршня 21 сливом проточного масла из полости 20 через отверстие 30, изменяет или поддерживает неизменной величину давления масла в гидролинии 19 и магистрали 8, а значит, и частоту вращения ротора турбинного двигателя. (При изменении давления в магистрали проточного масла 8 в сторону увеличения или уменьшения золотниковый распределитель 1 перепускает масло из магистрали 2 по гидролинии 4 в полость 6 сервомотора 7 на закрытие регулирующих клапанов или по гидролинии 3 в полость 5 сервомотора 7 на открытие регулирующих клапанов).

Гидродинамический регулятор скорости 27 находится при этом в дежурном режиме. По сигналам установленного на электрогидравлическом преобразователе 22 датчика положения 28 о положении поршня 21, открывающего или закрывающего отверстие 30, через которое происходит слив проточного масла из полости 20, система автоматики 44 выдает с учетом сигналов датчика положения 29 команды гидродинамическому регулятору скорости 27 на перемещение буксы 33, которая открывает в отверстии 35 для возможности слива проточного масла из полости 34 сливное сечение, равное открытому сливному сечению отверстия 30 в электрогидравлическом преобразователе 22. Так как связь гидролинии 24 с магистралью 8 при этом отсутствует (отверстие 23 в золотнике переключающем 9 перекрыто нижним пояском 11 золотника 10), то и никакого влияния на положение регулирующих клапанов турбинного двигателя гидродинамический регулятор скорости 27 в этом (дежурном) режиме не оказывает, а только отслеживает положение электрогидравлического преобразователя 22.

В случае отказа по какой-либо причине электрогидравлического преобразователя 22 на электромагнитный привод 42 из системы автоматики 44 поступает команда на открытие клапана 41 и масло из магистрали постоянного давления по гидролинии 43, поступит в полость 17 над золотником 10, отожмет его вниз, верхний поясок 12 золотника 10 перекроет отверстие 18 и проточное масло из магистрали 8 не будет поступать в гидролинию 19 и полость 20 электрогидравлического преобразователя 22. При этом одновременно пояском 11 открывается отверстие 23 и проточное масло из магистрали 8 через отверстие 15, полость 16, сверление 13, проточку 14 и отверстие 23 поступит в гидролинию 24 к гидродинамическому регулятору скорости 27, который и начинает поддерживать давление в гидролинии 24 и магистрали проточного масла 8, управляя посредством этого положением регулирующих клапанов, а значит, и частотой вращения ротора турбинного двигателя. Гидродинамический регулятор скорости 27 при этом работает следующим образом: масло от главного масляного насоса, установленного на роторе турбинного двигателя поступает по гидролинии 40 в полость над поршнем 31 гидродинамического регулятора скорости 27. Давление за главным масляным насосом, установленным на роторе турбинного двигателя, прямо пропорционально частоте вращения этого ротора. В зависимости от давления масла за главным масляным насосом поршень 31 перемещается и золотник 32 своим пояском открывает или закрывает слив проточного масла через отверстие 35 из полости 34. Гидролинии 37, 39, дроссельная шайба 38, букса 36 и отверстие 26 для слива проточного масла необходимы и работают только при срабатывании какой-то из предельных защиты системы автоматического регулирования турбинного двигателя.

Изобретение относится к области турбокомпрессоростроения, в частности к системам автоматического регулирования частоты вращения роторов турбинных двигателей. В системе, содержащей магистраль масла постоянного давления, регулирующие клапаны с гидравлическим сервоприводом и золотниковым распределителем с магистралью проточного масла после него, в которой размещены электрогидравлический преобразователь и гидродинамический регулятор скорости, и систему автоматики с датчиками частоты вращения ротора турбинного двигателя, управляемые по командам системы автоматики электрогидравлический преобразователь и гидродинамический регулятор скорости выполнены с датчиками положения с обеспечением возможности синхронного отслеживания в гидродинамическом регуляторе скорости площади слива проточного масла, равной регулируемой площади слива проточного масла в электрогидравлическом преобразователе, при этом в магистрали проточного масла между электрогидравлическим преобразователем и гидродинамическим регулятором скорости размещен переключающий золотник, к которому дополнительно подведена магистраль масла постоянного давления с размещением в ней управляющего переключающим золотником быстродействующего электромагнитного трехходового клапана, управляемого системой автоматики. Изобретение позволяет повысить надежность системы автоматического регулирования турбинных двигателей, в частности контура регулирования частоты вращения ротора турбинного двигателя с электрогидравлическим преобразователем. 1 ил.

Система автоматического регулирования частоты вращения ротора турбинного двигателя, содержащая магистраль масла постоянного давления, регулирующие клапаны с гидравлическим сервоприводом и золотниковым распределителем с магистралью проточного масла после него, в которой размещены электрогидравлический преобразователь и гидродинамический регулятор, и систему автоматики с датчиками частоты вращения ротора турбинного двигателя, отличающаяся тем, что управляемые по командам системы автоматики электрогидравлический преобразователь и гидродинамический регулятор скорости выполнены с датчиками положения с обеспечением возможности синхронного отслеживания в гидродинамическом регуляторе скорости площади слива проточного масла, равной регулируемой площади слива проточного масла в электрогидравлическом преобразователе, при этом в магистрали проточного масла между электрогидравлическим преобразователем и гидродинамическим регулятором скорости размещен переключающий золотник, к которому дополнительно подведена магистраль масла постоянного давления с размещением в ней управляющего переключающим золотником быстродействующего электромагнитного трехходового клапана, управляемого системой автоматики.