ДВУХИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК СО СВОБОДНОПОРШНЕВЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ Советский патент 1973 года по МПК F02C9/00 

1

Изобретение предназначено для систем автоматического регулирования газотурбинных установок (ГТУ) со свободнопоршневыми генераторами газа (СПГГ).

Известные регуляторы такого тигга содержат чувствительные элементы скорости и нагрузки, управляющие через сервомотор золотниками, формирующими импульсы давления масла управления механизмаМИ регулирования СПГГ.

При работе газовой турбины с несколькими ОПГГ большое влияние на колебание скорости оказывают колебания силового газа, которые в системе СПГГ -турбина приводят к раскачиванию малОИнерционной ГТУ, ухудшая стабильность режима. Кроме того, отсутствует быстрая стабилизация переходного процесса, вызываемая резкими колебаниями масла управления. Продолжительность процесса регулирования увеличивается.

В предлагаемом устройстве золотники, формирующие импульсы давления масла управления, связаны между собой телескопически и соединены один через сервомотор с чувствительным элементом скорости, а другой - непосредственно с чувствительным элементом нагрузки. Чувствительный элемент нагрузки выполнен в виде камеры с сильфоном. Камера снабжена невозвратным клапаном, пропускающим максимальные положительные импульсы колебания силового газа, и клапаном, управляемым импульсом оборотов. Такое устройство деухимпульсного регулятора уменьшает амплитуду колебаний масла управления, улучшает устойчивость системы на установившемся режиме и во время переходных процессов способствует быстрому вхождению в зону допустимой нестабильности.

На чертеже изображен предлагаемый регулятор.

Поршневой чувствительный элемент скорости 1, выполненный в виде плунжера с поясками 2, нагружен пружиной 3, натяг которой

может изменяться для корректировки режима работы через червячную передачу 4 синхронизатора 5 при помощи электродвигателя 6 дистанционно или маховичком 7 непосредственно вручную. Через окна 8 и 9 подводится силовое масло под порщень сервомотора 10, который с одной стороны через рычаг обратной связи 11 воздействует на подвижную буксу 12 обратной связи, а с другой - на золотник 13, телескопически связанный с золотником 14 через упор 15. Золотники 13 и 14 входят в неподвижную буксу 16 с профильными окнами 17, 18, 19. Кроме того, золотник 14 поджат пружиной 20 к сильфонному чувствительному элементу нагрузки 21, расположенному в газовой камере 22, снабженной клапанами - невозвратным 23 и управляемым импульсом оборотов 24.

На чертеже показано положение элементов регулятора на одном из установившихся режимов. Пояски 2 чувствительного элемента скорости 1 находятся в положении перекрытия окон 8 и 9.

Поршень 10, а вместе с ним и золотник 13 заторможены. На выходе 19 установилось давление масла управления данного режима. В камеру 22 невозвратный клапан 23 пропускает только положительные импульсы колебания давления силового газа, что приводит к установлению в ней давления, соответствуюш;его величине максимального отклонения давления силового газа на данном режиме.

Каждой величине давления газа в камере 22 соответствует определенное сжатие пружины 20, перемещение золотника 14 и прикрытие сливного окна 17.

На изменение скорости, вызванное, например, колебанием давления силового газа в тракте турбина - СПГГ, регулятор отвеча: ет в основном только перемешением золотника 13, что при зафиксированном золотнике 14 дает значительно меньшее изменение импульса давления масла в системе управления, чем в известных регуляторах. Благодаря этому система не выходит из зоны допустимой нестабильности.

Во время наброса нагрузки регулятор работает следуюШИМ образом. Импульс наброса нагрузки от датчика оборотов поступает к чувствительному элементу скорости 1, открывающему окна 8 и 9 и подаюш,ему силовое масло к сервомотору 10, который вместе с золотником 13, резко опускаясь, упором 15 входит в контакт с золотником 14, увлекает его за собой, сжимая пружину 20. Нри этом напорные окна 18 открываются, а сливные 17 закрываются. Давление масла управления перед механизмами регулИрования СПГГ увеличивается, возрастает давление газа перед турбиной, обороты устанавливаются согласно статической характеристике. В газовой камере 22 давление возрастает и золотник 14 фиксируется в положении уменьшенного слива.

Повышение оборотов вызывает подъем чувствительного элемента скорости 1 и, соответственно, подъем поршня сервомотора 10 и связанного с ним золотника 13. Ввиду того, что теперь работает только золотник 13, а золотник 14 зафиксирован давлением газа нагрузки, то давление масла управления падает значительно медленнее, чем в известных регуляторах, и обороты плавно и значительно

быстрее входят в зону допустимой неста-, бильности.

Установка приняла нагрузку. При полном сбросе нагрузки импульсы возросшего числа оборотов через чувствительный элемент 1 перемендают вверх поршень сервомотора 10 и золотник 13, прикрывая окна напора 18. При возрастании оборотов выше холостых давлением импульсного масла открывается клапан 24, вьшуская газ из камеры 22. Золотник 14 за счет усилия пруж-ины 20 поднимается вверх, сливные окна 17 открываются и давление масла управления быстро падает, благодаря чему число оборотов турбины начнет уменьшаться. Золотник 14 догонит золотник 13 и войдет с ним в контакт. При падении числа оборотов ниже .настройки клапана 24 произойдет закрытие этого клапана и в камеру 22 снова начнет поступать силовой газ. За дальнейшим изменением скорости теперь следит золотник 13, а золотник 14 плавно фиксирует свое положение давлением силового газа в полости 22. Благодаря этому время протекания переходного процесса снижается и установка входит в зону допустимой нестабильности раньше, чем это имеет место в системах с известными регуляторами.

При частичном сбросе нагрузки регулятор работает, как и при полном сбросе, но клапад 24 приоткрывается на очень короткий промежуток времени и поэтому рост и падение давления масла управления в переходном процессе будет в основном определяться перемещением золотника 13. Это уменьшает амплитуду колебаний скорости. Установка плавно примет новую нагрузку.

Предмет изобретения

1.Двухимпульсный регулятор скорости газотурбинных установок со свободнопоршневыми генераторами газа, содержащийчувствительные элементы скорости и нагрузки, сервомотор и золотники, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, улучшения динамических характеристик и упрощения конструкции регулятора, золотники связаны между собой телескопически и соединены один через сервомотор с чувствительным элементом скорости, а другой - непосредственно с чувствительным элементом нагрузки.

2.Регулятор скорости по п. 1, отличающийся тем, что чувствительный элемент нагрузки выполнен в виде камеры с сильфоном, соединенной через невозвратный клапан с газопроводом и через запорный клапан - с атмосферой.

Подход масли импеллера

т

f/

ОтпВод силового гоза

23

Jloddod сало6о&о газа

СлуВ силоВоZO ма(И

Отводмосла

упраолеун

-/5 Подвод СУЛОtSofo -масла

/Г

луЗ