УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МНОГООТБОРНЫХ ПАРОВЫХ ТУРБИН ИЛИ МАШИН Советский патент 1941 года по МПК F01K7/34 

Известны устройства для регулирования многоотборных паровых турбин или машин, имеющих несколько регулируемых параметров, с системой сервомоторов, которые управляются регуляторами с помощью гидравлических связей.

Однако существующие схемы регулирования с гидравлическими связями не удовлетворяют основным требованиям динамики регулирования, а именно: в них не выполняются условия автономности.

Предлагаемое устройство имеет целью обеспечение возможности изменения давления жидкости под каждым поршнем сервомотора, принадлежащего системе регулирования одного параметра, независимо от давления под любым другим поршнем, принадлежащим другой системе.

Для этого связь сервомоторов со своими регуляторами выполнена так, что сервомоторы, принадлежащие системе регулирования одного параметра, не зависят от работы сервомоторов других систем.

На чертеже фиг. 1 изображает схему устройства для регулирования многоотборных турбин с двумя регуляторами, фиг. 2 - то же, с тремя регуляторами, фиг. 3 - то же, с рычажным выключением.

Насос подает жидкость, выбранную для сервомоторов в качестве рабочего тела, в общий трубопровод под давлением Р₀. Затем трубопровод разветвляется, в данном случае на два трубопровода, которые снабжены дроссельными золотниками 3 и 4. Дроссельные золотники связаны жестко с регуляторами R₁ и R₂ Каждому положению регуляторов соответствуют вполне определенные давления Р₃, Р₄ в трубопроводах и соответствующие этим давлениям положения промежуточных сервомоторов III, III′ и IV, IV′, а следовательно и положения основных сервомоторов I и II, переставляющих клапаны части высокого и части низкого давления. Жидкость в полости золотников 1 и 2, сообщающиеся с полостями основных сервомоторов I и II, подается через особую систему.

При уменьшении электрической нагрузки число оборотов ротора турбины увеличивается, при этом грузы регулятора R₁ расходятся и вместе с муфтой регулятора дроссельный золотник 4 перемещается вверх.

Вследствие увеличения сопротивления протоку жидкости давление Р₄ за золотником 4 упадет и поршни промежуточных сервомоторов IV и IV′ начнут пермещаться вверх под воздействием пружин. Золотники, связанные жестко с поршнями сервомоторов, так же переместятся верх, при этом в верхние полости сервомоторов поступит жидкость под давлением, а нижние соединятся со сливом. Поршни сервомоторов I и II пойдут вниз и клапаны начнут закрываться. Давление жидкости в другом трубопроводе остается постоянным и если жесткости пружин промежуточных сервомоторов подобраны так, что клапаны будут перемещаться в соответствии с сохранением неизменным второго параметра, то переход к новому равновесному положению произойдет лишь под воздействием одного регулятора R₁, а вторая система останется не возмущенной.

При увеличении электрической нагрузки число оборотов упадет и дроссельный золотник 4 переместится вниз. Давление Р₄ в трубопроводе возрастет и поршни сервомоторов IV и IV′ переместятся вниз и откроют окна золотников 1 и 2, а сервомоторы I и II поднимут клапаны.

В случае увеличения количества пара G_от, отбираемого из камеры отбора, давление в этой камере - упадет, вызвав при этом перемещение вверх мембраны регулятора R₂ и дроссельного золотника 3, связанного с мембраной регулятора жестко. Давление Р₃ возрастет и поршни промежуточных сервомоторов III и III′ переместятся вниз. Поршни сервомоторов III и III′ через системы рычагов переставят буксы таким образом, что сервомотор I будет открывать клапаны части высокого давления, а сервомотор II закрывать клапаны части низкого давления. Давление Р₄ остается постоянным и если рычаги, соединяющие буксы с сервомоторами, подобраны так, что перемещение клапанов произойдет, не вызвав изменения числа оборотов машины, то переход к новому равновесному положению машины произойдет лишь под действием одного регулятора давления.

При уменьшении количества отбираемого пара G_от, давление в камере отбора возрастет и мембрана регулятора R₂ переместит золотник 3 вниз. Давление Р₃ упадет и поршни сервомоторов III и III′ под воздействием пружин переместятся вверх и переставят буксы таким образом, что сервомотор I начнет закрывать клапаны части высокого давления, а сервомотор II - открывать клапаны части низкого давления.

На изображенной схеме регуляторы поставлены на нагнетании и для поддержания давлений в трубопроводах в конце их поставлены постоянные дроссели (а) и (в). Очевидно, что в предлагаемой системе регуляторы с дроссельными золотниками можно поставить на сливе вместо постоянных дросселей (а) и (в), а эти дроссели поместить в нагнетательном трубопроводе.

Схема регулирования турбины с тремя регуляторами изображена на фиг. 2.

Насос подает жидкость, выбранную для сервомоторов в качестве рабочего тела, под давлением Р₀ в общий трубопровод. Затем трубопровод разветвляется на три трубопровода, которые снабжены дроссельными золотниками 4, 5, 6. Дроссельные золотники связаны жестко с регуляторами R₁, R₂ и R₃. Каждому положению регуляторов соответствуют вполне определенные давления Р₄, Р₅ и Р₆ в трубопроводах и соответствующие этим давлениям положения промежуточных сервомоторов IV, IV′, IV′′, V, V′, V′′ и VI, VI′, VI′′, а следовательно и положения основных сервомоторов I, II, III, переставляющих клапаны части высокого, части среднего и части низкого давления. Жидкость в полости золотников 1, 2 и 3, сообщающиеся с полостями основных сервомоторов I, II и III, подается через особую систему.

При уменьшении электрической нагрузки число оборотов ротора машины увеличивается; при этом, грузы регулятора R₁ расходятся и муфта регулятора вместе с дроссельным золотником 4 перемещается вверх. Вследствие увеличения сопротивления протоку жидкости давление Р₄ за золотником упадет и поршни промежуточных сервомоторов IV, IV′ начнут перемещаться вверх, а сервомотора IV′′ вниз, под воздействием пружин. Поршень сервомотора IV, через систему рычагов, сообщает движение буксе 1′ вверх. Нижние окна золотника 1 открываются и жидкость из полости золотника, куда она подается через особую систему, поступает в верхнюю полость сервомотора I, а нижняя полость его соединяется со сливом. Сервомотор I начнет движение вниз, закрывая клапаны части высокого давления. Аналогично будут приведены в действие клапаны части среднего и части низкого давления. Выключающие ходы передаются на буксы 1′, 2′ и 3′ от сервомоторов I, II и III через рычаги. Подобрав соответствующим образом рычаги, соединяющие промежуточные сервомоторы с золотниками или жесткости пружин, можно достигнуть того, что клапаны, будут закрываться таким образом, что давления в камерах отбора останутся неизменными, и так как при этом давления Р₅, и Р₆ так же не изменятся, то переход от старого равновесного положения к новому произойдет лишь под воздействием регулятора скорости без возмущения двух других систем.

При увеличении электрической нагрузки число оборотов уменьшится и дроссельный золотник 4 опустится, вследствие чего давление в полостях промежуточных сервомоторов IV, IV′ и IV′′ возрастет и поршни этих сервомоторов, перемещаясь, переставят буксы 1′, 2′, 3′ в направлении закрытия клапанов сервомоторами I, II и III.

В случае увеличения количества пара G_от ¹, отбираемого из камеры отбора высокого давления, давление в этой камере упадет, вызывая перемещение мембраны регулятора R₂, а следовательно, и дроссельного золотника 5 вверх. Давление Р₅ за дроссельным золотником 5 возрастет и поршни промежуточных сервомоторов V, V′ и V′′ начнут движение вверх. Через системы рычагов поршни сервомоторов переставят буксы 1′, 2′ и 3′ таким образом, что произойдет перепуск масла в основные сервомоторы I, II и III, соответствующий открытию клапанов части высокого давления и закрытию клапанов части среднего и части низкого давления. Соответствующим подбором рычагов, соединяющих сервомоторы с золотниками, можно достигнуть того, что клапаны будут перемещаться таким образом, что число оборотов ротора машины и давление пара в камере отбора низкого давления останутся неизменными. Переход к новому равновесному положению, так же как и в случае изменения лишь электрической нагрузки, произойдет под воздействием одного регулятора R₂ без возмущения двух других систем.

При уменьшении количества отбираемого пара G_от ¹ давление в камере отбора возрастет и регулятор R₂ переместит дроссельный золотник 5 вниз. Давление Р₅ упадет и поршни сервомоторов V, V′ и V′′ переставят буксы 1′, 2′ и 3′′ в направлении закрытия клапанов части высокого давления и открытия клапанов части среднего и низкого давления.

При увеличении количества пара G_от ², отбираемого из камеры отбора низкого давления, давление в этой камере упадет и мембрана регулятора R₃ переместит дроссельный золотник 6 вверх. Давление Р₆ за дроссельным золотником возрастет и поршни промежуточных сервомоторов VI и VI′ переместятся вверх, а VI′′ - вниз. При этом золотники 1 и 2, связанные с поршнями сервомоторов VI и VI′′ жестко, также переместятся вверх и перепустят жидкость в сервомоторы I и II, открывающие клапаны части высокого и части среднего давления. Поршень промежуточного сервомотора VI′′ переместит буксу 3′ таким образом, что клапаны части низкого давления будут закрываться. Также и в этом случае можно достигнуть соответствующим подбором рычагов или жесткости пружин того, что переход к новому равновесному положению машины произойдет лишь под воздействием регулятора R₃, не возмущая другие две системы.

Аналогично работает система и при уменьшении количества отбираемого пара низкого давления.

На изображенной схеме регуляторы с дроссельными золотниками помещены в нагнетательном трубопроводе, а постоянные дроссели (а), (в) и (с) на сливе. Очевидно, что в предполагаемой схеме можно сделать перестановку, поместив на нагнетании постоянные дроссели, а регуляторы с золотниками на сливе.

Схема устройства регулирования с рычажным выключением к золотникам 4, 5 и 6 показана на фиг. 3.

Действие этой схемы такое же, как вышеописанной. Введение указанных рычажных связей имеет целью улучшение процесса регулирования. Рычажные передачи к золотникам 4, 5 и 6 могут быть осуществлены от сервомоторов одного блока, как показано на фиг. 3, или от сервомоторов разных блоков. Такое устройство выключателей было бы невозможно в случае на садки поршней сервомоторов IV, V и VI на один шток.

Устройство для регулирования многоотборных паровых турбин или машин, имеющих несколько регулируемых параметров с системой сервомоторов, управляемых регуляторами с помощью гидравлических связей, отличающееся тем, что связь сервомоторов со своими регуляторам» выполнена так, что сервомоторы, принадлежащие системе регулирования одного параметра, не зависят от работы сервомоторов других систем, с целью обеспечения возможности изменения давления жидкости под каждым поршнем сервомотора независимо от давления под любым другим поршнем, принадлежащим другой системе.