Система регулирования частоты вращения паровой турбины Советский патент 1991 года по МПК G05D13/24 

слива масла из импульсной линии 14 через окно 23. Восстановление давления масла производится при помощи окна 40 обратной связи сервомотора 3. Торцовые камеры 55 и 56 порогового реле 7 сообщены с перепускными каналами 37 и 38, перепады давлений масла в которых используются для управления положением золотника J6. Пружины 47 и 48 при допороговых перепадах давления масла в перепускных каналах 37 и 38 прижимают подвижные тарелки 49 и 50 к ограничительным буртикам 53 и 54. Пороговое реле 7 посредством межпоясковых камер 51 и 52, окон 57,59,60 и 61 и канала 45 подключено к большой торцевой камере 42, к первому каналу 12 и к сливной линии 24. В зависимости от положения золотника 46 или отсечен первый канал 12 и открыта стип- ная линия 24, или отсечена сливная лимиг( 24 и открыт первый канал 12. 1 ил

Изобретение относится к технике управления и ругулирования неэлектрических параметров, в частности угловой скорости вращения паровой турбины без вспомогательного источника энергии с комбинироа ванным уравновешиванием, например, гидравлическим и пружинным. Цель изобретения - повышение экономичности турбины путем использования насоса-регулятора уменьшенной мощности с пониженным давлением нагнетания и создания в напорной камере отсечного золотника при повышенных силах сопротивления сервомотора кратковременно более высокого давления масла без подвода дополнительной энергии. Масло от насоса- регулятора 4 и пускового насоса 5 через невозвратные клапаны 8-11 поступает в первый канал 12 и из него через дроссельную диафрагму 13 - в импульсную линию 14 и во второй канал 15, сообщенный с отсечным золотником 2 и с малой торцевой камерой 43 гидравлического усилителя 6. Трансформатор 1 давления управляет отсечным золотником 2 путем СО С

Изобретение относится к технике управления и регулирования неэлектрических параметров, в частности к управлению и регулированию угловой скорости вращения паровой турбины без вспомогательного ис- точника энергии с комбинированным уравновешиванием, например гидравлическим и пружинным.

Цель изобретения - повышение экономичности турбины путем использования на- coca-регулятора уменьшенной мощности с пониженным давлением нагнетания и создания в напорной камере отсечного золотника при повышенных силах сопротивления сервомотора кратковременно более высо- кого давления масла без подвода дополнительной энергии.

На чертеже изображена схема системы регулирования частоты вращения паровой турбины.

Система содержит трансформатор 1 давления, отсечной золотник 2, сервомотор 3, насос-регулятор 4, пусковой масляный насос 5, гидравлический усилитель 6 и пороговое реле 7. Напоры насоса-регулятора 4 и пускового масляного насоса 5 объединены при помощи двух пар невозвратных клапанов 8,9 и 10, 11. К общей точке первой пары невозвратных клапанов 8 и 9 подключен первый канал 12, к которому через дрос- сельную диафрагму 13 подключена импульсная линия 14. Общая точка второй пары невозвратных клапанов 10 и 11 сообщена с вторым каналом 15.

Трансформатор 1 давления имеет зо- лотник 16, торцовые камеры - нижнюю 17 и верхнюю 18, межпоясковую камеру 19, пружины 20 и 21, устройство 22 д;.я измерения натяжения пружины 21 и регулирующее окно 23. Нижняя торцовая камера 17 подклю- чена к выходу (напору) насоса-регулятора 4, верхняя торцовая камера 18 - к сливной линии 24, являющейся также линией всасывания насоса-регулятора 4, поэтому золотник 16 трансформатора давления 2

подключен на напор насоса-регулятора 4. Окно 23 подключено к импульсной линии 14 и через межпоясковую камеру 19 сообщает ее со сливной линией 24.

Отсечной золотник 2 содержит золотник 25 с поясками, образующими межпо- ясковые камеры - напорную 6, сливную верхнюю 27 и сливную нижнюю 28. Напорная межпоясковая камера 26 имеет окна 29 и 30. Отсечной золотник 2 имеет нижнюю торцовую камеру 31 и верхнюю торцовую камеру 32, в которой размещена пружина 33. Нижняя торцовая камера 31 сообщена с импульсной линией 14, верхняя торцовая камера 32 через верхнюю торцовую камеру 18трансформатора 1 давления -сосливной линией 24. Со сливной линией 24 сообщены также межпоясковые камеры 28 и 27. Напорная межпоясковая камера 26 подключена к второму каналу 15.

Сервомотор 3 содержит поршень 34 с рабочими полостями 35 и 36, попарно сообщенными перепускными каналами 37 и 38 с окнами 29 и 30 отсечного золотника 2. Пор- шемь34 имеет цилиндрический отростокЗЭ, частично перекрывающий окно 40 обратной связи сервомотора. Второй цилиндрический отросток.поршня 34 соединен с регулирующими клапанами (на чертеже не показаны)парораспределения турбины.

Гидравлический усилитель 6 имеет дифференциальный поршень 41, который в сборе образует в усилителе большую торцовую камеру 42, малую торцовую камеру 43 и кольцевую (дифференциальную) камеру 44. Большая торцовая камера 42 подключена к перепускному каналу 45, малая торцовая камера 43 - к второму каналу 15 и кольцевая камера 44 - к сливной линии 24. Пороговое содержит золотник 46, пружины 47 и 48, подвижные тарелки 49 и 50 и имеет межпоясковые камеры 51 и 52. Тарелки упираются в ограничительные буртики 53 и 54. Верхняя торцовая камера 55 соединена с перепускным каналом 38, нижняя торцовая

камера 56 - с перепускным каналом 37. Межпоясковые камеры 51 и 52 посредством окон 57 -- 59 сообщены со сливной линией 24 и первым каналом 12 и посредством окон 60 и 61 через перепускной канал 45 с боль- шой торцовой камерой 55 и перепускным каналом 38, в котором установлен регулируемый дроссель 62.

На чертеже все элементы системы регулирования изображены в положении, соот- ветствующем одному из установившихся режимов работы турбины, при котором обеспечивается энергетический баланс по нагрузке турбины и количеству подаваемого в нее пара и материальный баланс масла, поступающего в импульсную линию 14 и сливающегося из нее в сливную линию 24,

Золотники 15 и 25 трансфоматора 1 давления и отсечного золотника 2 находятся в равновесии, причем золотник 25 находится в среднем положении, при котором окна 29 и 30 перекрываются (отсечены) его поясками. Золотник 46 порогового реле 7 также находится в среднем положении, благодаря чему большая торцовая камера 42 гидравлического усилителя 6 по перепускному каналу 45 через окна 57 и 61 сообщена со сливной линией 24. Малая торцовая камера 43 гидравлического усилителя 6 находится поддавлением напора насоса-регу- лятора 4, поскольку она сообщена по второму каналу 15 с напором насоса-регулятора 4, подведенного во второй канал 15 через невозвратный клапан 10.

Процесс регулирования протекает еле- дующим образом.

При сбросе нагрузки частота вращения турбины возрастает, увеличивается напор насоса-регулятора 4 и золотник 16, сжимая пружину 21, перемещается вверх на неко- торую величину и прикрывает окно 23. Слив масла из импульсной линии 14 через окно 23 и межпоясковую камеру 19 в сливную линию 24 уменьшается, и давление масла в импульсной линии 14 повышается. Под дей- ствием давления масла в нижней торцовой камере 31 золотник 25 отклонится от среднего положения вверх и сообщает напорную камеру 26 через окно 30 по перепускному каналу 38 с нижней рабочей полостью 36 сервомотора 3. Верхняя рабочая полость 35 сервомотора 3 по перепускному каналу 37 через окно 29 и сливную камеру 28 сообщается со сливной линией 24.

В результате на поршень 34 действует перепад давлений масла в полостях 36 и 35 и он начинает перемещаться вверх (по чертежу) на прикрытие регулирующих клапанов парораспределения. Расход пара в турбину

уменьшается. Одновременно цилиндрический отросток 39 поршня 34 увеличивает открытую часть площади окна 40 обратной связи сервомотора 3, что приводит к понижению давления масла в импульсной линии 14. Процесс продолжается до наступления нового равновесного режима, при котором золотник 25 займет среднее положение и отсчет рабочие полости 35 и 36 сервомотора 3.

Пороговое реле 7 в рассмотренном процессе не участвует, так как натяжение его пружин 47 и 48 таково, что тарелки 49 и 50 прижаты к упорам в корпусе настолько, что давление масла в верхней торцовой камере 55 выше, чем в нижней торцовой камере 56, однако недостаточно для перемещения (вниз по чертежу) золотника 46. Это объясняется малыми паровыми усилиями, следовательно, небольшим перепадом давления масла в перепускных каналах 37 и 38. Гидравлический усилитель 6 в процессе регулирования при этом также не участвует, поскольку его большая торцовая камера 42 остается сообщенной через окна 57 и 61 со сливной линией 24.

Если же перепад давления масла в перепускных каналах 37 и 38 достаточно большой (например, в результате заедания парораспределения), то золотник 46, сжимая пружину 48, перемещается вместе с тарелкой 50 вниз. При этом вначале он перекрывает окно 57 и отсекает большую торцовую камеру 42 гидравлического усилителя 6 от сливной линии 24, а затем открывает окно 59. В результате напорное масло из первого канала 12 поступает через камеру 51 по перепускному каналу 45 в большую торцовую камеру 42, и дифференциальный поршень 41 начинает перемещаться вверх (по чертежу), вытесняя масло из малой торцовой камеры 43 во второй канал 15. Невозвратные клапаны 10 и 11 исключают слив масла из второго канала 15 в линию 24 через насос-регулятор 4. пусковой масляный насос 5. Поскольку парораспределение, как предполагается, заедает, то поршень 34 неподвижен и второй канал 15 в этот момент является тупиковым. Следовательно, давление масла в нем и в камере 26 начинает повышаться (в отношении площадей дифференциального поршня 41). Оно вырастет до величины, необходимой для сдвига поршня 34, после чего перепад давления масла в перепускных каналах 37 и 38 вновь понижается. При этом пружина 48 перемещает золотник 46 вверх до упора тарелки 50 в корпус порогового реле 7, и золотник 46 перекрывает напорное окно 59 и затем открывает окно 57. Камера 42 сообщается со

сливной линией 24, и дифференциальный поршень 41 под действием давления напорного масла в малой торцовой камере 43 перемещается в свое исходное (крайнее нижнее) положение,

При набросе нагрузки процесс регулирования протекает аналогичным образом. При этом снижается частота вращения, золотник 16 приоткрывает окно 23, давление масла в импульсной линии 14 понижается, и золотник 25 смещается от средне« ния вниз. Напорное масло из камеры 26 через окно 29 по перепускному каналу 37 поступает в верхнюю полость 35 сервомотора 3, а нижняя полость 36 по перепускному каналу 38 через окно 30, межпоясковую камеру 27 сообщается со сливной линией 2. Под действием перепада давлений масла о верхней 35 и нижней 36 рабочих полостях поршень 34 сервомотора начинает перемещаться вниз (по чертежу) на открытие регулирующих клзпанов парораспределения турбины. Цилиндрический отросго 39 при крывзет окно 40 обратной связи сервомогг- ра и восстанавливает давление масля в импульсной линии 14 и среднее положение золотника 25

Если же усилие на сервомотор 3 повышенное (отрыв клапанов или заедание паро- рjcnpe мления) го вступают в работу пороговое реле 7 и гидравлический усилитель 6. При этом золотник 46, сжимая пружину 17, перемещается вверх (по чертежу), перекрывает окно R1 и затем открывает напорное окно 58, через которое напорное пасло из первого канала 12 поступает в большую торцовую камеру 42 Далее процесс протекает также, как и при сбросе нагрузки.

В процессе работы турбины в перепускных каналах 37 и 38 могуг кратковременно возникать повышенные перепады давления масла, достаточные для включения золотника 7 (объясняемые большим быстродействием системы регулирования и инерционностью ее элементов). Для от- фильтровывания таких сигналов в системе применен регулируемый дроссель 62, который ограничивает подвод и с,г,ив масла в перепускной канал 38, благодаря чему он пропускает лишь относительно длинные сигналы, т.е. работает как фильтр низких частот.

При пуске турбины система работает следующим образом.

Устройство 22 расслабляет пружину 21 так, чтобы золотник 16 под действием пружины 20 переместился вверх и перекрыл окно 23. Включают в работу пусковой масляный насос 5 и масло через невозвратные

клапаны 9 и 11 поступает в первый канал 12 и из него через диафрагму 13 в импульсную линию 14 и в межпоясковую камеру 51, а также во второй канал 15 и из него в малую

торцовую камеру 43 гидравлического усилителя бив напорную межпоясковую камеру 26 отсечного золотника 2. При закрытом окне 23 давление масла в импульсной линии 14 повышается, золотник 25 всплывает выше среднего положения, и поршень 34 се - вомотора 3 перемещается вверх до упора регулирующих клапанов в седле парораспределения г,рбины (на чертеже не показано) Окно 40 обратной связи сервомотора

открыто на максимальную величину, однако давление масла в импульсной линии 13 остается при этом несколько выше номинального значения и золотник 25 остается смешенным относительно среднего положения вверх. Большая торцовая камера 42 гидравлического усилителя 6 по каналу 45 через оУна 57 и 61 сообщена со сливной линией 24, поэтому гидравлический усилитель 6 находится в исходном положении.

Подают пар в коробку парораспределения и устройством 22 поджимают пружину 21. Золотник 16 перемещается вниз и приоткрывает окно 23, Давление масла в импульсной линии понижается и золотник 25 смещается

вниз от среднего положения. Напорное масло из каморы 26 через окно 29 по перепускному каналу 37 поступает в верхнюю рабочую полость 35 сервомотора 3. Поскольку необходимо оторвать регулирующие клапаны от седел парораспределения, давление масла в перепускном канале 37 повышается до полного и золотник 46 перемещается вверх. В результате вступает в работу гидравлический усилитель 6 и обеспечивает отрыв регулирующих клапанов от седел парораспределения, после чего дав- лениз масла в перепускном канале 37 понижается, золотник 46 занимает среднее положение и отключает гидравлический

усилитель 6.

Формула изобретения 1. Система регулирования частоты вращения паровой турбины, содержащая

трансформатор давления, сервомотор и отсечной золотник, соединенный с полостями сермотора перепускными клапанами, напорные, импульсную и сливные линии, на- сос-рег/лятор и пусковой масляный насос,

объединенные по напору через две пары невозвратных клапанов, к общим точкам которых подключен первый канал, соединенный с импульсной линией, и второй канал, сообщенный с напорной камерой отсечного золотника, отличающаяся тем, что. с

целью повышения экономичности турбины путем использования насоса-регулятора уменьшенной мощности с пониженным давлением нагнетания и создания в напорной камере отсечного золотника при повышенных силах сопротивления сервомотора кратковременно более высокого давления масла без подвода дополнительной энергии, система снабжена гидравлическим усилителем с дифференциальным поршнем, к малой торцовой камере которого подключен второй канал, и пороговым реле с подпружиненным золотником, торцовые камеры которого попарно подключены к перепускным каналам отсечного золотника, имеющим межпоясковые камеры, соединенные посредством окон с первым кана

5

лом, с большой торцовой камерой гидравлического усилителя и со сливной линией, причем окна расположены с возможностью сообщения большой торцовой камеры со сливной линией и с первым каналом.

3.Система по пп. 1и2,отличающая- с я тем, что, с целью исключения ложных срабатываний между торцовой камерой порогового реле и перепускным каналом отсечного золотника, установлен фильтр низких частот.