СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ТУРБОАГРЕГАТА Российский патент 2006 года по МПК F01D21/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации процесса защиты турбомашин от недопустимого повышения частоты вращения ротора.

Известна система защиты турбоагрегата от разгона при сбросе электрической нагрузки, содержащая два независимых канала защиты, каждый из которых включает датчик частоты вращения и золотник защиты [Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.229,230: рис.6.14, 6.16.].

Однако в этих системах ложное срабатывание одного из элементов любого канала защиты приводит к закрытию стопорных клапанов и останову турбоагрегата.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является многоканальная система защиты турбоагрегата, каждый канал которой содержит датчик частоты вращения и формирователь сигнала защиты, источник тестового сигнала и переключатель поочередного подключения тестового сигнала к одному из каналов защиты, а также логическую схему голосования подключения выходов каналов защиты к электромагнитному исполнительному золотнику [А.С. СССР 1257246, кл. А 01 D 21/02. Многоканальная система защиты агрегата].

Недостатком известной системы защиты является пониженная надежность при отказе или ложном срабатывании электромагнитного исполнительного золотника защиты, а также невозможность его проверки при тестировании без останова турбоагрегата.

Предлагаемая система защиты позволяет повысить надежность работы защиты в целом при отказе или ложном срабатывании любого элемента защиты, а также позволяет осуществлять проверку любого канала защиты, включая электромагнитный исполнительный золотник, путем тестирования без останова турбомашины.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемой системы защиты турбоагрегата от разгона, на фиг.2 представлен один из возможных вариантов конструктивного исполнения логической схемы голосования, выполненной по наиболее распространенной схеме голосования «2 из 3».

Система защиты, изображенная на фиг.1, содержит зубчатое колесо 7, несколько каналов 1,2,...,m-1, m защиты, каждый из которых включает в себя датчик 1.1,2.1,...,(m-1).1, m.1 частоты вращения и формирователь 1.2,2.2,...,(m-1).2, m.2 сигнала защиты; источник тестового сигнала 6 и переключатель 5 поочередного подключения тестового сигнала к одному из каналов защиты, а также блок электромагнитных золотников защиты (БЭМЗЗ), реализующий логическую схему голосования, имеющий в своем составе также m электромагнитных золотников защиты 1.3,2.3,...,(m-1).3,m.3 защиты, причем вход каждого электромагнитного золотника защиты (ЭМЗ) соединен с выходом соответствующего формирователя сигнала защиты, а выходы всех ЭМЗ совместно (конструктивно) образуют общий выход 8 БЭМЗЗ по схеме голосования «n из m», где m - общее количество каналов многоканальной системы защиты, a n - требуемое количество сигналов защиты (не менее двух) на выходах ЭМЗ в любом сочетании, необходимое для формирования общего сигнала защиты на выходе БЭМЗЗ.

БЭМЗЗ, изображенный на фиг.2, содержит три электромагнитных золотника защиты 1.3, 2.3, 3.3., каждый из которых содержит по дроссельной шайбе 1.3.1, 2.3.1, 3.3.1, соленоидному клапану 1.3.2, 2.3.2. 3.3.2 и золотнику 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 соответственно. Золотники 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 выполнены дифференциальными, их верхние камеры 10 соединены непосредственно с линией подачи масла от насоса. Нижние (импульсные) камеры 11 золотников 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 соединены с линией подачи масла от насоса через дроссельные шайбы 1.3.1, 2.3.1, 3.3.1 соответственно. Импульсные камеры 11 золотников 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 соединены также с соленоидными клапанами 1.3.2, 2.3.2, 3.3.2 соответственно. Входы соленоидных клапанов 1.3.2, 2.3.2, 3.3.2 соединены с выходами формирователей 1.2, 2.2, 3.2 сигнала защиты. Общим выходом БЭМЗЗ является канал 8 -8 слива масла из линии защиты турбоагрегата. Внутри БЭМЗЗ канал 8-8 состоит из трех каналов 12-12-12-12, 13-13-13-13, 14-14-14-14, причем в рабочем (верхнем) положении золотников 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 каждый из каналов 12-12-12-12, 13-13-13-13. 14-14-14-14 перегорожен отсекающими поясками двух из трех золотников (канал 12-12-12-12 поясками золотников 3.3.1, 3.3.2; канал 13-13-13-13 поясками золотников 3.3.1, 3.3.3; канал 14-14-14-14 поясками золотников 3.3.2, 3.3.3).

Система работает следующим образом.

При вращении зубчатого колеса 7 (фиг.1) датчики 1.1,2.1,...,(m-1).1,m.1 частоты вращения воспринимают сигнал текущего значения частоты вращения путем считывания последовательности зубцов и впадин зубчатого колеса 7. Сигналы по частоте вращения поступают на входы формирователей 1.2,2.2,...,(m-1).2,m.2 сигнала защиты, которые на своих выходах вырабатывают дискретный сигнал при превышении частотой вращения установленного граничного значения.

Дискретные сигналы с выходов формирователей 1.2,2.2,...,(m-1).2, m.2 сигнала защиты поступают на входы соответствующих ЭМЗ. Выходы ЭМЗ 1.3,2.3,...,(m-1).3,m.3 образуют конструктивно общий выход 8 БЭМЗЗ по схеме голосования таким образом, что сигнал защиты на выходе 8 БЭМЗЗ появляется только в том случае, когда он появился на «n из m» выходах ЭМЗ.

БЭМЗЗ, изображенный на фиг.2, реализующий логическую схему голосования «2 из 3», работает следующим образом.

При подаче на соленоидные клапаны 1.3.2, 2.3.2, 3.3.2 сигналов от формирователей 1.2, 2.2, 3.2 сигнала защиты соленоидные клапаны 1.3.2, 2.3.2, 3.3.2 открывают слив масла из импульсных камер 11 золотников 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 соответственно. Давление масла в импульсных камерах 11 падает, что приводит к перемещению золотников 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 на нижние упоры под действием давления масла в камерах 10.

Для срабатывания защиты достаточно перемещения на нижние упоры любых двух золотников 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 из трех, в этом случае общий выход БЭМЗЗ (канал 8-8) открывается, что приводит к сливу масла из линии защиты турбоагрегата и падению в ней давления. При этом в соответствии с общепринятыми правилами проектирования систем защиты турбоагрегатов закрываются все стопорные и защитные клапаны турбины (на фиг.1 и 2 не показаны) и турбомашина останавливается.

Срабатывание одного золотника из трех 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 в результате появления сигнала защиты на выходе одного из формирователей 1.2, 2.2, 3.2 сигнала защиты не приводит к останову турбомашины. Это позволяет обеспечить надежную работу системы защиты в целом при появлении в любом из каналов 1, 2, 3 (в любом его элементе) ложного сигнала срабатывания защиты.

Это позволяет также осуществлять периодическое опробование любого из каналов 1,2,...,(m-1),m (фиг.1) на работающем турбоагрегате без его останова. Для этого соединяют источник тестового сигнала 6 через переключатель 5 с датчиком соответствующего канала, что приводит к срабатыванию всех элементов канала, включая и соответствующий электромагнитный золотник защиты, но не приводит к останову турбоагрегата. Таким образом может быть осуществлено последовательное опробование всех каналов 1,2,...,(m-1),m защиты.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации процесса защиты турбомашин от превышения предельной частоты вращения ротора. Система содержит зубчатое колесо, несколько каналов защиты, каждый из которых включает в себя датчик частоты вращения и формирователь сигнала защиты, источник тестового сигнала и переключатель поочередного подключения тестового сигнала к одному из канатов защиты. Целью изобретения является повышение надежности работы защиты в целом при отказе или ложном срабатывании любого элемента защиты, а также получение возможности осуществлять проверку любого канала защиты путем тестирования без останова турбомашины. Для достижения этих целей система снабжена дополнительно блоком электромагнитных золотников защиты, причем вход каждого электромагнитного золотника защиты соединен с выходом соответствующего формирователя сигнала защиты, а выходы электромагнитных золотников защиты совместно формируют общий выход блока электромагнитных золотников защиты по логической схеме голосования. 2 ил.

Система защиты турбоагрегата, содержащая зубчатое колесо, несколько каналов защиты, каждый из которых включает в себя датчик частоты вращения и формирователь сигнала защиты, источник тестового сигнала и переключатель поочередного подключения тестового сигнала к одному из каналов защиты, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок электромагнитных золотников защиты, причем вход каждого электромагнитного золотника защиты соединен с выходом соответствующего формирователя сигнала защиты, а выходы электромагнитных золотников защиты совместно формируют общий выход блока электромагнитных золотников защиты по логической схеме голосования.