Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины Советский патент 1979 года по МПК F01D17/26 

I

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при регулировании паровых турбин.

Известны системы регулирования частоты вращения ротора паровой турбины, содержап-1ие главный сервомотор с отсечным золотником, дифференциальный поршень которого подключен к импульсной линии, соединенный со сливным окном золотника регулятора скорости, подвижную буксу синхронизатора, включенную в импульсную линию и линии подвода и слива рабочей жидкоети 1.

в этих системах давление в камере под дифференциальным поршнем при различных установившихся режимах работы турбины поддерживается постоянным за счет перераспределения общего расхода на слив из этой камеры между различными дросселями. Расход рабочей жидкости в импульсной линии оказывается больши.м, что снижает перестановочную силу дифференциального поршня на всех режимах.

Известна также система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины, содержащая главный сервомотор, кинематически связанный с золотником обратной связи, подключенным к импульсной линии между сливным окном золотника регулятора скорости и дифференциальным поршнем отсечного золотника главного сервомотора, подвижную буксу синхронизатора, включенную в импульсную линию, и линии подвода рабочей жидкости к импульсной линии и слива из нее 2.

В этой системе постоянство давления в камере под дифференциальным поршнем отсечного золотника достигается равным изменением расходов на подводе и на сливе. Перестановочная сила поршня оказывается максимальной при наибольшем открытии главного сервомотора и минима.тьной на холостом ходу турбины.

Такая система является наиболее близкой к предложенной по технической сущности.

Недостатком этой системы является ограниченная надежность из-за невозможности обеспечения максимальной перестановочной силы дифференциального поршня при любом положении главного сервомотора.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения максимальной neрестановочкбй силы дифференциального поршня при любом положении главного серво мотора и номинальной частоте вращения

Для этого в предложенной системе золотник обратной связи размещен внутри подвижной буксы синхронизатора, образованные при этом дроссели включелы в линии подвода рабочей жидкости к импульсной линии и слива- из нее, а золотник регулятора скорости. снабжен дополнительным окном подвода рабочей жидкости в импульсную линию, полностью перекрываемым при частоте вращения больше номинальной.

На чертеже приведена схема предложенной системы регулирования.

Основными узлами системы являются подвижная букса 1 синхронизатора 2 с дроссельными шайбами 3 и 4, золотник 5 обратной связи, размещенный внутри буксы 1 и содержащий дроссели б и 7, взаимодействующие с щайбами 3 и 4, дифференциальный золотник 8 регулятора скорости, гидравлически связанный с регулятором скорости 9 и подключенный управляющим сливным окном 10 к и.мпульсной линии 11, дифференциальный поршень 12 отсечного золотника

13,снабженный дросселем самовыключения

14,главный сервомотор 15, кине.матически соединенный с золотником 5 обратной связи. В корпусе 16 дифференциального золотника 8 регулятора скорости выполнено дополнительное окно 17 подвода рабочей жидкости по линии 18 от насоса 19. К буксе 1 подсоединена также линия слива 20. Импульсная-линия 11 объединяет три камеры: камеру 21 под дифференциальным поршнем

12, камеру 22 между дросселями б и 7 и камеру 23 в отсеке корпуса 16.

Показанное на чертеже положение дросселей 6 и 7 относительно дроссельных щайб 3 и 4 соответствует номинальной частоте вращения ротора турбины, при этом подвод в камеру 21 под порщень 12 осуществлен только через дроссель самовыключения 14, управляемый поршнем 12. Подвод в камеру 22 через шайбу 4, проходное сечение которой управляется дросселем 7, а также слив из камеры 22 через шайбу 3, проходное сечение которой управляется дросселем 6 при номинальной частоте вращения полностью закрыты. Слив из камеры 23 при номинальной частоте вращения осуществляется только через сливное окно 10, управляемое золотником 8 регулятора скорости. Таким образом, золотник 8 вместе со сливным окном 10 управляется только регулятором скорости 9.

Поэтому открытие сливного окна Ю зависит только от частоты вращения ротора турбины и не зависит от положения буксы 1 синхронизатора.

При любом установившемся режиме работы турбины, когда золотник 13 находится в положении отсечки, открытие сечения на

гюдводе в камеру 21 дросселем самовыключения 14 постоянно. Поэтому расход на подвод в камеру 21 через дроссель самовыключения 14 при любом установившемся режиме работы турбины, т. е. нри любом положении сервомотора 15, равен расходу на слив из камеры 23 через сливное окно 10 только при открытии этого окна, которое соответствует номинальной частоте вращения ротора турбины. Расположение окон 17 и 10 в корпусе 16 золотника 8 таково, что при ходе зоо лотника 8 вниз открытие окна 17 и сообщение камеры 23 с дополнительным подводом через окно 17 совпадает с полным закрытием окна 10 на слив из камеры 23. Изменение расхода пара через турбину перемещение.м сервомотора 15 при номинальной частоте вращения производится перемещением буксы 1.

Так смещение буксы 1 вверх вызывает временное увеличение подвода через щайбу 4 в камеру 22, которое приводит к перемещению поршня 12 вместе с золотником 13 из положения отсечки золотника 13 вверх до тех пор, пока дроссель самовыключения 14, прикрываясь, не восстановит подвод в линию 11 до первоначальной величины. Смешение золотника 13 из положения отсечки вверх вызывает перемещение сервомотора 15 вместе с дросселями 6 и 7 также вверх, что и приводит к открытию регулирующих клапанов. Перемещение сервомотора 15

о вверх продолжается до тех пор, пока золотник 13 не вернется в положение отсечки. Возвратиться в положение отсечки золотник 13 вместе с поршнем 12 заставляет изменениеподвода в камеру 22, вызванное ходом сервомотора 15 вместе с дросселями б и 7 вверх. При-этом дроссель б все время остается закрытым, а дроссель 7 прикрывает подвод в камеру 22.

Для того, чтобы порщень 12 вместе с золотником 13 вернулся в положение отсечки золотника 13 нужно, чтобы уменьщение расхода через дроссель 7, вызванное ходом сервомотора 15 вверх, было равно увеличению расхода через этот же дроссель 7, вызванному смещением буксы 1 вместе с шайбой 4 также вверх, т. е., чтобы дроссель 7 занял прежнее положение относительно шай бы 4.

Таким образом, при номинальной частоте вращения каждому положению буксы 1 соответствует свое положение сервомотора 15.

При это.м в установившемся режиме ра боты расходы через дроссели б и 7 будут равны нулю при любой установке буксы 1, а постоянный расход в камеру 21 через дроссель самовыключения 14, соответствующий открытию этого дросселя при установке золотника 13 в положение отсечки, равен расходу на слив из камеры 23 через окно 10, который также постоянен до тех пор, пока частота вращения остается номинальной. Перестановочная сила на поршне 12 при этом максимальна. Обеспечение хода сервомотора 15 при уменьшении частоты вращения от номинала (без воздействия на буксу 1) происходит за счет перемещения золотника 8 к нижнему упору. При этом уменьшается слив из камеры 23 через окно 10, что вызывает ход вверх поршня 12 вместе с отсечным золотником 13 до тех пор, пока подвод в камеру 21 через дроссель самовыключения 14 не уменьшится на такую же величину, как и уменьшение слива через окно 10. При выходе золотника 13 из положения отсечки вверх сервомотор 15 вместе с дросселями 6 и 7 также смешается вверх относительно шайб 3 и 4. Расход через шайбу 4 при этом остается равным нулю, так как дроссель 7 остается закрытым, для чего в нем имеется соответствующий цилиндрический участок. Смещение же дросселя 6 вверх по отношению к 1йайбе 3 вызывает увеличение слива из камеры 22. Чтобы вернуть поршень 2 вместе с золотНиком 13 в положение от :чки золотника 13, и тем самым прекратить смещение сервомотора 15, увеличение слива через дроссель 6 должно быть равно уменьщению слива через окно 10. Таким образом, при уменьшении частоты вращенияот номинала перемещение сервомотора 15 обеспечивается пр-и постоянном расходе в линию 11 и при наибольшей перестановочной силе на поршне 12 за счет перераспределения общего расхода на слив между дросселем 6 и окном 10 до тех пор, пока окно 10 не будет полностью закрыто. Если частота вращения продолжает уменьшаться и после полного закрытия окна 10, дальнейший ход сервомотора 15 в сторону открытия регулирующих клапанов сопровождается увеличением расхода в линию 11 за счет открытия окна 17 на подводе и дросселя 6 на сливе из этой камеры. Обеспечение хода сервомотора 15 от хода золотника регулятора скорости при увеличении частоты вращения от номинала без воздействия на буксу 1 происходит при возрастающем расходе в импульсную линию за счет открытия окна 10 на сливе и дросселя 7 на подводе. Таким образом, предложенная система обеспечивает максимальную перестановочную силу дифференциального поршня 12 при любом положении главного саг)вомотора 15, когда частота вращения номинальна. Это повышает надежность системы в работе в самых распространенных режимах. Формула изобретения Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины, содержащая главный сервомотор, кинематически соединенный с золотником обратной связи, подключенным к импульсной линии между сливным окном золотника регулятора скорости и дифференциальным поршнем отсечного золотника главного сервомотора, подвижную буксу синхронизатора, включенную в импульсную линию, и линии подвода рабочей жидкости к импульсной ЛИНИ1 и слива из нее, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности путем обеспечения максимальной перестановочной силы дифференциального поршня при любом положении главного сервомотора и номинальной частоте вращения, золотник обратной связи размещен внутри подвижной буксы синхронизатора, образованные при этом дроссели включены в линии подвода рабочей жидкости к импульсной линии и слива из нее, а золотник регулятора скорости снабжен дополнительным окном подвода рабочей жидкости в импульсную линию, полностью перекрываемым при частоте вращения больще номинальной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Щегляев А. В. Регулирование паровых турбин. М.-Л., ГЭИ, 1962, с. 228 2.Иоффе Л. С. Система регулирования паровой теплофикационной турбины .Г-100130 УТМЗ. М., «Энергия, 1973, с. .

16 Z3 Г