Электрогидравлическая система защиты турбоагрегата Советский патент 1992 года по МПК F01D21/02 

х| го

N3 VI

Изобретение относится к средствам защиты турбоагрегатов, например паровых турбин, при возникновении аварийных ситуаций. Цель изобретения - повышение надежности системы защиты турбоагрегата. Электрогидравлическая система защиты турбоагрегата содержит датчик частоты вращения, подключенный к компаратору со встроенной уставкой, выход которого подключен к электромагниту срабатывания. С нимсоединен золотник срабатывания, подключенный к линии закрытия исполнительного сервомотора. Источник сигнала взведения подключен к электромагниту взведения. Для достижения поставленной цели система снабжена золотником взведения и двумя люфтосодержащими узлаии. Каждый из золотников выполнен в виде дифференциального поршня, торцы которого образуют с корпусом торцовые камеры меньшего сечения, а средняя утолщенная часть размещена в камере большего сечения, изолированной от торцовых камер. Электромагнит взведения соединен с золотником взведения, люф- тосодержащие узлы введены в соединения электромагнитов с соответствующими золотниками, напорная магистраль подключена к торцовым камерам обоих золотников со стороны соединения их с электромагнитами, а торцовые камеры золотника срабатывания сообщены между собой, с полостью камеры большего сечения и с линией открытия исполнительного сервомотора. 1 ил СП С

Изобретение относится к средствам защиты агрегатов, например паровых турбин, при возникновении каких-либо аварийных ситуаций.

Известны системы защиты турбоагрегатов, которые строятся по принципу преобразования контролируемой физической величины, например частоты вращения агрегата, в гидравлический сигнал, который подают на пружинно-золотниковые узлы сравнения с заданными предельно допустимым значением этой величины. При превышении уставки происходит срабатывание системы защиты, вызывающее быстрое отсечение рабочего тела от турбины. Для получения больших скоростей перемещения исполнительных органов при значительных перестановочных усилиях системы защиты выполнялись до последнего времени гидравлическими.

Современное состояние электронной техники, в частности появление надежных

электронных средств, которые могут использоваться в системах защиты, позволяет строить комбинированные системы, которые сочетают в себе гибкость, высокую контроле- и ремонтопригодность электронных узлов с быстродействием гидравлических исполнительных сервомоторов, развивающих необходимые перестановочные усилия.

Известна многоканальная система защиты агрегата, наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой, содержащая датчик частоты вращения турбоагрегата, подключенный к компаратору со встроенной уставкой, выход которого подключен к исполнительной части системы , выполненной в виде электромагнитного трехпо- зиционного переключающего золотника, при движении которого от нейтрали в одно конечное положение происходит срабатывание защиты, в при движении в другое конечное положение происходит ее взведение.

Характерной особенностью всех типов электромагнитных механизмов является резкое уменьшение их тяговых усилий с увеличением рабочего зазора. Рассматриваемые системы защиты турбоагрегатов требуют относительно больших величин рабочих зазоров, которые определяются рабочими ходами гидравлических золотников, перекрывающих окна букс, площадь которых выбирается исходя из требований быстродействия систем защиты. Вследствие этого оказываются недостаточными запасы по усилиям электромагнитных механизмов, что снижает надежность систем защиты.

Недостатком известной электрогидравлической системы защиты турбоагрегата является ее пониженная надежность.

Цель изобретения - повышение надежности системы защиты турбоагрегата.

Поставленная цель достигается тем, что электрогидравлическая система защиты турбоагрегата, содержащая датчик частоты вращения, подключенный к компаратору со встроенной уставкой, выход которого подключен к электромагниту срабатывания,соединенному с помещенным в корпус золотником срабатывания, подключенным к линии закрытия исполнительного сервомотора, к напорной и сливной магистралям, источник сигнала взведения, выход которого подключен к электромагниту взведения, и линию открытия исполнительного сервомотора, снабжена золотником взведения, который помещен в корпус, и двумя люфто- содержащими узлами, каждый из золотников выполнен в виде дифференциального

поршня, торцы которого образуют с корпусом торцовые камеры меньшего сечения, а средняя утолщенная часть.размещена в камере большего сечения, изолированной от 5 торцевых камер, причем электромагнит взведения соединен с золотником взведения, люфтосодержащие узлы введены в соединения электромагнитов с соответствующими золотниками, напорная магистраль

0 подключена к торцовым камерам обоих золотников со стороны, противоположной соединениям их с электромагнитами, сливная магистраль подключена к торцовым камерам обоих золотников со стороны соедине5 ний их с электромагнитами, а торцовые камеры золотника срабатывания сообщены между собой и с полостью камеры большего сечения над средней утолщенной частью золотника взведения, торцовые камеры ко0 торого сообщены между собой, с полостью камеры большего сечения над средней утолщенной частью золотника срабатывания и с линией открытия исполнительного сервомотора.

5 На чертеже представлена функциональная схема электрогидравлической системы защиты турбоагрегата.

Схема содержит турбоагрегат 1, датчик 2 частоты вращения, подключенный к ком0 паратору 3 со. встроенной уставкой, выход которого подключен к электромагниту 4 срабатывания, соединенному с помещенным в корпус золотником 5 срабатывания, подключенным к линии закрытия исполнитель5 ного сервомотора 6 (линии Стоп) и к напорной и сливной магистралям, источник 7 сигнала взведения, выход которого подключен к электромагниту 8 взведения, а также показана линия открытия (линия Пуск)

0 исполнительного сервомотора 6. При этом система защиты снабжена золотником 9 взведения, который помещен в корпус, и двумя люфтосодержащими узлами 10 и 11. Каждый из золотников выполнен в виде

5 дифференциального поршня, торцы которого образуют с корпусом торцовые камеры 12 и 13 (14 и 15) меньшего сечения, а средняя утолщенная часть размещена в камере 16 (17) большего сечения, изолированной от

0 торцовых камер. Электромагнит 8 взведения соединен с золотником 9 взведения, люфтосодержащие узлы 10 и 11 введены в соединения электромагнитов 4 и 8 с соответствующими золотниками 5 и 9, напорная

5 магистраль подключена к торцовым камерам 13 и 15 обоих золотников 5 и 9 со стороны, противоположной соединениям их с электромагнитами 4 и 8, сливная магистраль подключена к торцовым камерам 12 и 14 обоих золотников 5 и 9 со стороны соединений их с электромагнитами 4 и 8, а торцовые камеры 12 и 13 золотника 5 срабатывания сообщены между собой и с полостью камеры 17 большего сечения над средней утолщенной частью золотника 9 взведения, торцовые камеры 14 и 15 которого сообщены между собой, с полостью камеры 16 большего сечения над средней утолщенной частью золотника 5 срабатывания и с линией открытия (Пуск) исполнительного сервомотора 6. Полости камер 16 и 17 под утолщенными частями золотников соединены дренажными каналами со сливной магистралью для предотвращения накапливания жидкости в указанных полостях в результате протечек. Исполнительный сервомотор 6 связан с паровым клапаном 18.

Система защиты работает следующим образом.

Прежде всего следует отметить, что электромагнитные золотники 5 и 9, связанные между собой гидравлическими перекрестными каналами а-б, в-г, образуют электрогидравлический триггер, один выход которого связан с линией открытия (Пуск) исполнительного сервомотора 6 клапана 18, а второй выход триггера связан с линией закрытия (Стоп) исполнительного сервомотора 6.

За исходное состояние принимают рабочий режим вращения турбины 1, при котором системы защиты взведена: золотник 5 занимает крайнее нижнее положение, а золотник 9 - крайнее верхнее.

При возрастании частоты вращения турбины 1, измеряемой датчиком 2 частоты вращения, и достижении выходным сигналом датчика 2 предельного значения, задаваемого встраиваемой в компараторе 3 уставкой, на обмотке электромагнита 4 золотника 5 срабатывания появляется напряжение. Якорь электромагнита, а вместе с ним через тягу с люфтосодержащим узлом 10 и золотник 5, смещаются в направлении противоположного крайнего положения.

Как только золотник 5 сдвинется с упора, появится давление напора в канале а, вызывающее по каналу б движение золотника 9, который откроет канал д и соединит его со сливом по каналу е. Далее происходит лавинообразный процесс- скачкообразного перехода золотников 5 и 9 в пределах люфтов соединительных узлов 10 и 11 в крайние положения, противоположные исходному состоянию. В линии закрытия Стоп исполнительного сервомотора 6 появится давление напора и обеспечит закрытие клапана 18 и остановку турбины.

Люфтосодержащие соединительные узлы 10 и 11 предусмотрены в системе защиты в связи с достигнутой разницей в величинах ходов золотников 5 и 9 якорей электромагнитов 4 и 8. (Рабочий ход золотников существенно больше хода якорей).

При поступлении сигнала от источника 7 взведения на электромагнит 8 золотника взведения защиты 9 произойдет аналогичный скачкообразный процесс обратного перехода золотников 5 и 9 в исходное состояние взведенной системы защиты.

Таким образом, имеющиеся в гидравлическом триггере положительные

обратные связи, обуславливающие лави- нообразность процессов перехода из одного устойчивого состояния в другое при минимальном смещении электромагнитных золотников от упоров, дают возможность значительно увеличить тяговые усилия электромагнитов, являющихся элементами, только инициирующими переключения триггера.

Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить малую входную электрическую мощность управляющего сигнала и относительно большую мощность и высокую скорость переключения выходных гидравлических сигналов системы защиты, что увеличит запас по усилиям электромагнитов и, соответственно, надежность системы защиты.

35

Формула изобретения

Электрогидравлическая система защиты турбоагрегата, содержащая датчик частоты вращения, подключенный к компаратору с встроенной уставкой, выход которого под0 ключей к электромагниту срабатывания, соединенному с помещенным в корпусе золотником срабатывания, подключенным к линии закрытия исполнительного сервомотора, и напорной и сливной магистралям,

5 источник сигнала взведения, выход которого подключен к электромагниту взведения, и линию открытия исполнительного сервомотора, отл ича ю щая с я тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена зо0 лотником взведения, который помещен в корпус, и двумя люфтосоДержащими узлами, каждый из золотников выполнен в виде дифференциального поршня, торцы которого образуют с корпусом торцовые камеры

5 меньшего сечения, а средняя утолщенная часть размещена в камере большего сечения, изолированной от торцовых камер, причем электромагнит взведения соединен с золотником взведения, люфтосодержа- щие узлы введены в соединения электромагнитов с соответствующими золотниками, напорная магистраль подключена к торцовым камерам обоих золотников со стороны, противоположной соединениям их с электромагнитами, сливная магистраль подключена к торцовым камерам обоих золотников со стороны соединений их с элек- тромагнитами, а торцовые камеры

золотника срабатывания сообщены между собой и с полостью камеры большого сечения над средней утолщенной частью золотника взведения, торцовые камеры которого сообщены между собой, с полостью камеры большого сечения над средней утолщенной частью золотника срабатывания и с линией открытия исполнительного сервомотора.