Устройство для автоматического регулирования подвода пара в камеры концевых уплотнений турбины Советский патент 1980 года по МПК F01D11/06 

1

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для регулирования режимов работы концевых уплотнений паровых турбин.

Известны устройства для автоматического регулирования подвода пара в камеры концевых уплотнений турбины, содержащие регулятор давления с измерителем давления в камерах подвода и с исполнительным органом на линии подачи пара в эти камеры 1. В этих устройствах выполнен также отсос пара из последних камер в вакуумный коллектор.

Такие устройства предусматривают подачу сравнительно холодного пара на горячие детали турбины, что может привести к короблению, особенно в переменных режимах работы.

Известно также устройство для автоматического регулирования подвода пара в камеры концевых уплотнений турбины, содержащее регулятор давления с измерителем давления в камерах холодного пара и с исполнительным органом на линии подачи этого пара в указанные камеры, исполнительный орган на линии подачи горячего пара из подводящего трубопровода в соответствующие камеры и отводящий трубопровод 2.

Это устройство является ближайшим к данному по технической сущности и достигаемому результату.

5 Недостатком известного устройства следует считать несколько пониженную надежность при изменениях режима работы турбины. Этот недостаток возникает из-за возможности омывания некоторых деталей турбины одновременно холодным и горячим

10 паром и из-за отсутствия автоматического регулирования подачи горячего пара, что приводит к отклонениям от оптимального режима.

Для повышения надежности при измене, ниях режима работы турбины в предлагаемое устройство дополнительно введены позиционный регулятор температуры с измерителем температуры корпуса турбины и с запорным органом, который установлен на подводящем трубопроводе, и измеритель

20 давления в камерах горячего пара, а исполнительный орган на линии подачи горячего пара выполнен трехходовым, соединен с отводящим трубопроводом и подключен к измерителю давления в камерах горячего пара.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Концевые уплотнения цилиндра 1 высокого давления (ЦВД) и цилиндра 2 среднего давления (ЦСД) турбины снабжены камерами 3 и 4 холодного пара ЦВД и камерой 5 холодного пара ЦСД, камерами 6 и 7 горячего пара ЦВД и камерой 8 горячего пара ЦСД. Для регулирования подвода холодного пара выполнен измеритель 9 давления в камерах холодного пара, соединенный с регулятором 10 давления и через него с исполнительным органом 11 на линии 12 подачи холодного пара по соединительным трубопроводам 13, 14 и 15 в камеры 3, 4 и 5 концевых уплотнений из подводящего трубопровода 16 холодного пара. Цо трубопроводу 17 пар из камер 3, 4 и 5 может отводиться в полость с давлением ниже атмосферного.

Для регулирования подвода горячего пара имеется измеритель 18 давления в камерах 6, 7 и 8 горячего пара, подключенный к исполнительному органу 19 на линии 20 подачи горячего пара из подводящего трубопровода 21 по соединительным трубопроводам 22, 23 и 24 в камеры 6, 7 и 8. Исполнительный орган 19 выполнен трехходовым и соединен также с отводящим трубопроводом 25, связанным с регенеративным отбором турбины. На подводящем трубопроводе 21 установлен запорный орган 26, подключенный к позиционному регулятору 27 температуры, который снабжен измерителем 28 температуры корпуса турбины, например корпуса ЦВД 1.

Из камер 29, 30 и 31 пар отсасывается эжектором.

Измеритель 18 давления в камерах 6, 7 и 8 горячего пара должен быть настроен на поддержание давления в этих камерах выше, чем давление в камерах 3, 4 и 5 холодного пара, и ниже, чем рабочее давление в линии 20 при работе турбины на номинальном режиме.

Измеритель 28 температуры корпуса турбины должен быть настроен на величину, определяющую условную границу между холодным и прогретым состоянием корпуса.

Предлагаемое устройство работает на различных режимах следующим образом.

«Холодное состояние турбины означает, что температура корпуса турбины, например корпуса ЦВД, ниже указанной условной границы, и поэтому от измерителя 28 температуры через позиционный регулятор 27 температуры на запорный орган 26 не поступает сигнал на его открытие, т.е. этот орган будет закрытым. В то же время, поскольку на режиме пуска давление в камерах 6, 7 и 8 и, соответственно, в линии 20 ниже настройки измерителя 18 давления, этот измеритель дает на трехходовой исполнительный орган 19 такой сигнал, что указанный орган будет находиться в положении, когда отвод пара из линии 20 в отводящий трубопровод 25 перекрыт, а подвод горячего пара из подводящего трубопровода 21 в линию 20 открыт.

Однако, так как запорный орган 26 закрыт, горячий пар не поступит к концевым

уплотнениям. С другой стороны, поскольку на режиме пуска давление пара в корпусе турбины и соответствующих камерах концевых уплотнений ниже заданного измерителю 9, на регулятор 10 давления поступает

д сигнал, который через исполнительный орган 11 закрывает сброс пара из линии 12 в трубопровод 17 и открывает подвод холодного пара из подводящего трубопровода 16 в эту линию. В результате к концевым уплотнениям турбины подается только холодный

уплотняющий пар.

По мере нагружения турбины (увеличения электрической мощности) начинает расти давление пара перед концевыми уплотнениями и соответственно в камерах 6, 7 и 8. При этом уплотняющий холодный пар, который на режиме пуска протекал от камеры 3 в камеру 6, от камеры 4 - в камеру 7 от камеры 5 - в камеру 8, на режиме нагружения вытесняется паром, протекающим из корпуса турбины, и при превыS щении давления в камерах 6, 7 и 8 сверх заданного измерителю 9 пар из корпуса турбины начинает протекать из камер 6, 7 и 8 соответственно в камеры 3, 4 и 5 и далее в камеры 29, 30 и 31.

При этом измеритель 9 давления, поддер0живая заданное давление, дает сигнал, согласно которому исполнительный орган 11 прикрывает сечение подачи холодного пара и открывает сечение сброса пара из линии 12 в трубопровод 17.

5 При соответствующем увеличении давления пара в линии 20 от измерителя 18 давления на трехходовой исполнительный орган 19 поступает сигнал, в соответствии с которым орган 19 открывает сечение сброса пара из линии 20 в трубопровод 25 и пере0крывает сечение подачи из трубопровода 21 в линию 20. Горячий уплотняющий пар на режиме нагружения после пуска из «холодного состояния также не поступает, так как запорный орган 26 закрыт, а сечение подачи горячего пара через исполнительный орган 19 перекрыто. По мере дальнейщего нагружения турбины и ее прогрева при повыщении температуры корпуса ЦВД выще заданного уровня от измерителя 28 температуры поступает сигнал на открытие запор ного органа 26. Однако горячий уплотняющий пар не попадает в линию 20 и камеры 6, 7 и 8, так как исполнительный орган 19 перекрывает сечение подачи, как описано выше. Таким образом, после нагружения турJ бины в концевых уплотнениях протекает пар, поступающий из цилиндра, а поток уплотняющего пара как холодного, так и горячего перекрывается соответствующим исполнительным органом. При сбросе электрической нагрузки давление в линии 20 и соответственно в камерах 6, 7 и 8 снижается и становится меньше заданного. С этого момента измеритель 18, поддерживая заданное давление, дает сигнал исполнительному органу 19, который перекрывает сброс пара из линии 20 в трубопровод 25 и открывает сечение подачи горячего уплотняющего пара, поступающего из трубопровода 21 через запорный орган 26, который к этому моменту уже открыт по команде измерителя 28 температуры, так как до сброса нагрузки температуры корпуса ЦВД выше заданного уровня. Поскольку давление в линии 20 и, следовательно, камерах 6, 7 и 8 поддерживается заданным, горячий уплотняющий пар, поступивший в камеры 6, 7 и 8 через запорный клапан 26, трубопровод 21 исполнительный орган 19, линию 20 и трубопроводы 22, 23 и 24, начинает протекать вдоль вала в сторону цилиндра и в камеры 3, 4 и 5 и далее в камеры 29, 30 и 31. Избыток горячего уплотняющего пара (как и на нормальном режиме работы турбины) через камеры 3, 4 и 5, трубопроводы 13, 14 и 15, линии 12 и исполнительный орган 11 сбрасывает через трубопровод 17. Таким образом, на высокотемпературные детали концевых уплотнений автоматически подается только горячий уплотняющий пар. Пуск турбины из «горячего состояния (неостывщего) характеризуется тем, что температура корпуса ЦВД выше заданного граничного уровня. В связи с этим измеритель 28 температуры дает команду на открытие запорного органа 26. Исполнительный орган 19 также открывает подачу пара, так как давление в линии 20 на режиме пуска меньше заданного. В камеры 6, 7 и 8 подается горячий уплотняющий пар. Так как давление в этих камерах с помощью измерителя 18 давления и исполнительного органа 19 поддержиБается заданным, горячий пар, как и в режиме сброса нагрузки, протекает вдоль всего концевого уплотнения. Тем самым на всех режимах обеспечивается подача горячего уплотняющего пара, когда детали концевых уплотнений имеют высокую температуру, и подача холодного уплотняющего пара, когда металл концевых уплотнений имеет низкую температуру. Указанное обстоятельство приводит к повышению надежности, маневренности и экономичности работы турбины. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования подвода пара в камеры концевых уплотнений турбины, содержащее регулятор давления с измерителем давления в камерах холодного пара и с исполнительным органом на линии подачи этого пара в указанные камеры, исполнительный орган на линии подачи горячего пара из подводящего трубопровода в соответствующие камеры и отводящий трубопровод, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при изменениях режима работы турбины, в устройство дополнительно введены позиционный регулятор температуры с измерителем температуры корпуса турбины и с запорным органом, который установлен на подводящем трубопроводе, и измеритель давления в камерах горячего пара, а исполнительный орган на линии подачи горячего пара выполнен трехходовым, соединен с отводящим трубопроводом и подключен к измерителю давления в камерах горячего пара. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 457809, кл. F 01 D 11/10, 1972. 2.Бененсон Е. И. и Иоффе Л. С. Теплофикационные паровые турбины. М., «Энергия, 1976, с. 136-141. JO 4 7 ,.Л rv AvA6 3 J/ efe

5

15

22

Л

/J /б /. -a. Х чЦТj олоднь/й пар ff гу 1 Горичый пар

74

/4чВ регенеративный omSap