Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины Советский патент 1992 года по МПК F01D17/26 

8 и 9,10. Из их общих точек масло поступает в первый канал 11 и линию 14. Линия 14 используется для подачи масла в сервомотор 3. В отсечном золотнике 2 выполнен дополнительный поясок 29, который со смежным пояском 30 образует дополнительную межпоясковую камеру 31 со сливным окном 35 и напорным окном 36, подключенным к первому каналу 11. Система снабжена гидравлическим усилителем б с дифференциальным поршнем 47. Малая торцовая камера 49 усилителя подключена к линии 14, большая камера 48 - к дополнительной меж- поясковой камере 31. Окно 46 обратной связи сервомотора 3 не работает, пока клапан 41 не оторвется от седла 43. Давление масла в импульсной линии 13 при отрыве клапана 41 понижается, золотник 2 перекрывает

сливное окно 35 и открывает напорное окно 36 и сообщает большую торцовую камеру 48 с первым каналом 11, поршень 47 начинает перемещаться и вытеснять масло из камеры 49. Давление масла в линии 14 повышается, и сервомотор 3 отрывает регулирующий клапан 42 от седла 4 j парораспределения турбины, после чего паровые усилия уменьшаются. Поршень 38 перемещается, и окно 46 обратной связи сервомотора 3 восстанавливает давление в импульсной линии 13, золотник 2 возвращается в среднее положение, В результате большая камера 48 вновь сообщается со сливной линией, а малая камера 49 заполняется силовым маслом из линии 14, которое перемещает поршень 47 в исходное состояние. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для регулирования паровых турбин.

Цель изобретения - повышение экономь ности путем снижения напора и мощности насоса-регулятора.

На чертеже изображена схема системы регулирования.

Система регулиоования содержит трансформатор 1 давления, отсечной золотник 2, сервомотор 3, насос-регулятор 4, пусковой масляный насос 5 и гидравлический усилитель 6. Напорные линии насоса регулятора 4 v пускового масляного насоса 5 объединены при помощи двух пар невозвратных клапанов 7 и 8, 9 и 10, К общей точке первой пары клапанов 7 и 8 подключен первый канал 11, к которому через дроссельную диаграмму 12 подключена импульсная линия 13. Общая точка второй пары клапанов 9 и 10 сообщена с линией 14 подвода. Трансформатор 1 давления имеет золотник 15, нижнюю 16 и верхнюю 17 торцовые камеры, промежуточную камеру 18, пружины 19 и 20, узел 21 для изменения натяжения пружины 20 и регулирующее окно 22. Нижняя торцовая камера 16 подключена к напорной линии насоса-регулятора 4, верхняя торцовая камеры 17 - к сливной линии 23, являющейся также линией всасывания насоса-регулятора 4. Окно 22 подключено к импульсной линии 13.

Отсечной золотник 2 имеет пояски, образующие обычные межпоясковые камеры: напорную 24, сливную верхнюю 25 и сливную нижнюю 26. Напорная межпоясковая камера 24 имеет окна 27 и 28. Кроме того, на золотнике 2 выполнен дополнительный

поясок 29. Вместе с пояском 30 он образует дополнительную межпоясковую камеру 31. Отсечной золотник 2 имеет нижнюю торцовую камеру 32 и верхнюю торцовую камеру

33, в которой размещена пружина 34. Нижняя торцовая камера 32 сообщена с импульсной линией 13, верхняя камера 33 - со сливной линией 23. К сливной линии 23 подключены также сливные межпоясковые камеры 25 и 26. Отсечной золотник 2 имеет окна 35 и 36, сообщенные соответственно со сливной линией 23 и с первым каналом 11, Дополнительная межпоясковая камера 31 соединена с перепускным каналом 37,

линия 14 подвода подведена к напорной межроясковой камере 24 отсечного золотника 2,

Сервомотор 3 имеет поршень 38 с рабочими полостями 39 и 40, попарно сообщенными перепускными каналами с окнами 27 и 28 отсечного золотника. Поршень 38 соединен штоком с регулирующим клапаном 41 парораспределения турбины, в паровой коробке 42 которого установлено седло 43.

Свежий пар по линии 44 подведен в паровую коробку 42. Поршень 38 имеет цилиндрический отросток 45, частично перекрывающий окно 46 обратной связи сервомотора.

Усилитель 6 имеет дифференциальный поршень 47, который образует в усилителе 6 большую торцовую камеру 48, малую торцовую камеру 49 и дифференциальную камеру 50. Большая торцовая камера 48

подключена к перепускному каналу 37, малая торцовая камера 49 - к линии 14 подвода, а камера 50 сообщена со сливной линией 23.

На чертеже все элементы системы регулирования изображены в положении, соответствующем одному из установившихся режимов работы турбины, при котором обеспечивается энергетический баланс по нагрузке турбины и количеству подаваемого в нем пара и материальный баланс масла, поступающего в импульсную линию 13 и сливающегося из нее в сливную линию 23. Золотник 15 трансформатора 1 давления и отсечной золотник 2 находятся в равновесии, причем золотник 2 находится в среднем помещении, при котором окна 27 и 28 перекрыты его поясками. Большая торцовая камера 48 усилителя 6 по каналу 37 и через дополнительную межпоясковую камеру31 и окно 35 сообщена со сливной линией 23. Малая торцовая камера 40 усилителя 6 находится под давлением напора насоса-регулятора 4, поскольку она сообщена по линии 14 с напорной линией насоса-регулятора через невозвратный клапан 9. Дифференциальный поршень 47 усилителя 6 находится в крайнем правом по чертежу положении (исходное состояние усилителя)..

В переходном режиме при изменении нагрузки процесс регулирования протекает следующим образом.

При сбросе нагрузки частота вращения турбины возрастает, увеличивается напор насоса регулятора 4 и зологник 15, сжимая пружину 20, перемещается вверх на некоторую величину и прикрывает окно 22. Слив масла из импульсной линии 13 через окно 22 камеры 18 в сливную линию 23 уменьша- ется, и давление масла в импульсной линии 13 повышается. Под действием давления масла в нижней торцовой камере 32 золотник 2 перемещается относительно своего среднего положения вверх и сообщает ниж- нюю полость 40 сервомотора через окно 28 с напорной межпоясковой камерой 24 и верхнюю полость 39 сервомотора через окно 27 с нижней сливной межпоясковой камерой 26. Под действием перепада давлений мае- ла поршень 38 начинает перемещаться вверх, прикрывая регулирующий клапан 41 и уменьшая подачу пара из паровой коробки 42 в турбину, При этом цилиндрический отросток 45 поршня 38 сервомотора увеличи- вает открытие окна 46 обратной связи сервомотора и давление масла в импульсной линии 13 понижается. Золотник 2 вначале останавливается, а затем перемещается вниз. При достижении расчетного давления масла отсечной золотник занимает свое среднее положение и перекрывает поясками окна 27 и 28, отсекая полости 39 и 40 сервомотора от напорной и сливных межпоясковых камер 24, 25 и 26 отсечного

золотника. Наступает новый режим установившейся работы турбины, элементы системы регулирования занимают положение, изображенное на чертеже.

В этом положении в турбину поступает пар в количестве, соответствующем ее новой нагрузке При этом устанавливается новая, несколько повышенная, частота вращения пасоса-регулятора 4 (в меру неравномерности регулирования и величины изменения нагрузки).

При увеличении нагрузки переходный процесс происходит аналогично, но в другом направлении: частота вращения и напор насоса регулятора 4 понижаются, золотник 15 и 2 под действием пружин 20 и 34 перемещаются на некоторую величину вниз и полости 39 и 40 через окна 27 и 28 и через межпоясковые камеры 24 и 25 сообщаются соответственно с напором насоса-регулятора 4 и со сливной линией 23. Поршень 38 начнет перемещаться вниз, увеличивая пропуск пара из паровой коробки 42 в турбину и ее мощность в меру возрастания нагрузки. При этом отросток 45 прикрывает окно 46 обратной связи сервомотора 3 и давление в импульсной линии 13 повышается. В итоге золотник 24 возвращается в свое среднее положение. Наступает новый равновесный режим..

При рассмотрении процесса регулирования при набросе нагрузки турбины предполагалось, что золотник 2 смещался вниз на небольшую величину, при которой окно 35 прикрывалось смежным пояском 30 лишь частично, а окно 36 оставалось перекрытым дополнительным пояском 29. Обычно, когда перестановочная сила сервомотора достаточна для преодоления паровых усилий, действующих на регулирующий клапан, процесс так и протекает и большая торцовая камера 48 усилителя остается соединенной со сливной линией 23, и следовательно, усилитель 6 занимает исходное положение.

Если в процессе регулирования регулирующий клапан 41 садится на седло 43, то перестановочная сила сервомотора 3 может оказаться недостаточной для отрыва регулирующего клапана от седла.

В результате посадки регулирующего клапан 41 на седло 43 пар из паровой коробки 42 парораспределения перестает поступать в турбину и частота ее вращения начинает понижаться, Золотник 15 перемещается вниз, открывает окно 22 и понижает давление масла в импульсной линии 13, которое не восстанавливается за счет прикрытия слива масла через окно 46, обратной связи сервомотора, поскольку перестановочная сила сервомотора не достаточна для

отрыва регулирующего клапана от седла и поршень 38 сервомотора не перемещается. В результате более глубокого падения давления масла в импульсной линии 13, чем это имеет место, когда обратная связь сервомо- тора работает и снимает сигнал трансформатора давления, золотник 2 под действием пружины 34 перемещается на большую величину, перекрывает смежным пояском 30 окно 35. Дополнительный поясок 29 при этом открывает окно 36 и сообщает большую торцовую камеру 48 по перепускному каналу 37 через дополнительную межпо- ясковую камеру 31 с первым каналом 11.

Следовательно, напорное масло от на- coca-регулятора через невозвратный клапан 7 поступает в большую торцовую камеру 48 и дифференциальный поршень 47 под действием избыточной силы давления масла начинает перемещаться из исходного положения влево, вытесняя масло из малой торцовой камеры 49 в линию 14 подвода, давление в которой начинает повышаться, так как невозвратные клапаны 19 и 10 закрываются и предотвращают выдавливание маспа из линии 14 на выход пускового мас- лянс го насоса 5 и насоса-регулятора. Если, например, отношение площадей торцов дифференциального поршня 47 принять равным двум, то потенциально давление масла линии 14 может повыситься в два раза по сравнению с давлением масла в камера 48, г.е. по сравнению с давлением .нагнетания насоса-регулятора 4. Этого должно быть достаточно для отрыва регулиру- ющего клапана 42 от седла 43. После отрыва регулирующего клапана необходимости в работе усилителя 6 нет, однако поршень 47 продолжает свое движение влево от исходного положения до тех пор, пока частота вращения нэсоса регулятора 4 и обратная связь сервомотора не переместят золотник 2 вверх и он не перекроет окно 36 дополнительным пояском 29 и смежным пояском 30 не откроет окно 35. Начиная с этого момен- та, большая торцовая камера 48 усилителя сообщается со сливной линией и дифференциальный поршень 47 под действием силы давления масла в малой торцовой камере 49 начинает двигаться вправо в исходное поло- жение.

При пуске система регулирования работает следующим образом.

Узлом 21 расслабляют пружину 20 так, чтобы золотник 15 под действием пружины 19 переместился верх и перекрыл окно 22. Включают в работу пусковой масляный насос 5, и силовое масло через невозвратные клапаны 8 и 10 поступает в перёый канал 11 и из него через диафрагму 12 в импульсную

линию 13 и к окну 30, в линию 14 и из нее в малую камеру 49 усилителя бив напорную межпоясковую камеру 24 отсечного золотника 2. При закрытом окне 22 давление масла в импульсной линии 13 повышается, золотник 2 всплывает выше среднего положения и поршень 38 сервомотора 3 перемещается вверх до посадки клапана 41 на седло 43. Окно 46 обратной соязм сервомотора открыто на максимальную величину, однако давление масла в импульсной линии 13 остается при этом несколько пыше номинального значения и золотник 2 остается смещенным от среднего положения вверх. Большая торцовая камера 48 усилителя 6 сообщена со сливной линией 23 и дифференциальный поршень 47 занимает свое крайнее правое (исходное) положение.

Подают пар в паровую коробку 42 и начинают узлом 21 поджимать пружину 20. Золотник 15 перемещается вниз и приоткрывает окно 22. Происходит понижение давления масла в импульсной линии 13 и перемещение золотника 2 вниз от среднего положения. Напорное масло с выхода пускового масляного насоса 5 поступает в верхнюю полость 39 сервомотора 3, однако поршень 38 не может создать перестановочную силу, достаточную для отрыва регулирующего клапана 41 or седла 43 парораспределения турбины. При дальнейшем увеличении натяжения пружины 20 зо- потник 15 увеличивает открытие окна 22, давление масла в импульсной линии 13 падает и золотник 2 перемещается вниз настолько, что перекрывает окно 35 и открывает окно 36, и напорное масло из первого канала 11 поступаете большую гор- цовую камеру 47 усилителя. Дифференциальный поршень 47 начинает движение вправо, и регулирующий клапан 47 отрывается от седла.

В дапьнейшем пуск происходит без помощи усилителя 6, занимающего исходное положение, при этом малому открытию окна 22 соответствует небольшое отклонение золотника 2 вниз (без закрытия окна 35 и открытия окна 36) и восстановление давления масла в импульсной линии 13 обратной связью сервомотора. Аналогично без участия усилителя 6 может быть осуществлен пуск турбины на пониженных (пусковых) параметрах пера, при которых паровые усилия не клапан 41 пониженные и сервомотор ммеет перестановочную силу, достаточную для отрыва клапана от седла.

Q5 о р м у л з изобретения

Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины, содержащая трансформатор давления, подключенный к

напорной линии насоса-регулятора и соединенный импульсной линией с окном обратной связи сервомотора и с отсечным золотником, снабженным поясками, образующими межпоясковые камеры, пусковой насос, напорная линия которого соединена с напорной линией насоса-регулятора через первую пару невозвратных клапанов, к которым подключена импульсная линия, и через вторую пару невозвратных клапанов, к которым подключена линия подвода напорной межпоясковой камеры, сливную линию и гидравлический усилитель с торцовыми камерами, отличающаяся тем, что, с

0

5

целью повышения экономичности путем снижения напора и мощности насоса-регулятора, гидравлический усилитель снабжен дифференциальным поршнем е Образованием дифференциальной камеры, а отсечной золотник снабжен дополнительным пояском с образованием дополнительной межпоясковой камеры, причем эта камера соединена с одной торцовой камерой гидравлического усилителя, другая торцовая камера которого соединена с линией подвода напорной межпоясковой камеры, а диф- ференциальная камера усилителя соединена со сливной линией,