Устройство для регулирования скорости вращения турбоагрегата Советский патент 1982 года по МПК F01D17/26 

I

Изобретение относится к. энергетическому машиностроению, в частности к устройствам для регулирования, скорости вращения турбоагрегата.

Известно устройство для регулирования скорости вращения Турбоагрегата, содержащее корпус с размещенным в нем управляющим элементом, связанным с датчикЪм скорости вращения, и сервоцилиндр со штоком, соединенным с регулирующим клапаном, установленным в магистрали питания турбоагрегата рабочим телом, а в корпусе установлена мембрана, связанная с управляющим элементом и образующая камеру-, подсоединенную к магистрали за регулирующим клапаном Ij,

По основному авт.св. №721550 известно устройство для регулирования скорости вращения турбоагрегата, сйабженное с целью повышения точности, емкостью и дроссельным пакетом так, что корпус с мембраной образует изолированную полость, соединенную с емкостью и через дроссельный пакет - с магистралью за регулируищим клапаном 2J.

Данное устройство, обеспечивая большую статическую точность и хорошую устойчивость регулирования, да- ет,однако, большие забросы (или провалы) скорости вращения в первый момент .переходного процесса при большом скачкообразном изменении нагруз10ки. Объясняется это тем, что в начале переходного процесса из-за быстрого перемещения дроссельной заслонки создается на мембране большой перепад давлений, для уравновешиваISния которого требуется большое изменение усилия центробежного датчика, т.е. большое отклонение скорости вращения от номинального, значения.

20

Целью изобретения является улучшение переходных пррцессов, а именно уменьшение забросов или провалив скорости вращения.

Поставленная цель достигается тем что устройство дополнительно снабжено обводным каналом, подключенным параллельно дроссельному пакету и имеющим два клапана с проти.воположными направлениями перепуска.

На чертеже схематично изображено устройство для регулирования скорости вращения турбоагрегата.

Схема устройства содержит регулирующий клапан 1, выполненный в виде поворотной заслонки, установленной в магистрали 2-питания турбины (на чертеже не показана), рабочим телом и соединенный с штоком 3 поршня 4 |Сервоцилиндра 5, имеющего две рабочие полости 6 и 7, подключенные к выходным каналам 8 и 9 гидроусилителя. Управляющий элемент 10 гидроусилителя , выполненный в виде поворотного рычага, имеет головку II, снабженную выемкой 12 и перекрывающую выходные каналы 8 и 9, и связан с центробежным датчиком скорости вращения 3. Между выходными каналами 8 и 9 выполнен входной канал 14, подключенный к источнику высокого давле1шя рабочей жидкости, например. к подкачивающему насосу (на чертеже не изображен).

С управляющим элементам 10 через толкатель 15 связана мембрана 16, образующая с корпусом 17 камеру 18, которая через канал 19 сообщена с магистралью 2 питания турбины за регулирующим клапаном 1. Мембрана 16 образует с корпусом 17 также изолированную полость 20, соединенную с емкостью 21, и через дроссельный пакет 22, канал 23 и канал 19 с магистралью 2 питания турбины за регулирующим клапаном 1. Управляющий элемент 10 снабжен пружиной 24 настройки, имеющей винт 25 регулирования ее затяжки. В месте вращения управляющий элемент 10 имеет уплотнительное кольцо 26, отделяющее полость 20 от полости слива 27. Параллельно дроссельному пакету 22 подключен обводной канал 28, имеющий два подпружиненных клапана 29 и 30 с противоположными направлениями перепуска.

Устройство работает следующим образом.

При работе турбоагрегата на установившемся режиме управляющий элемент 10 находится в равновесном положении (как показано на чертеже)

обеспечивая величины давлений рабочей жидкости в полостях 6 и 7, соответствующие неподвижному положению порщня 4 и регулирующего клапана 1,

который устанавливает давление рабочего тела в магистрали 2 питания турбины, требуемое для поддержания заданной скорости вращения. При отклонении скорости вращения в сторону

увеличения, например, при снижении нагрузки турбоагрегата, повышенное силовое воздействие центробежного датчика 13 на управляющий элемент 10 отклоняет его, смещая рабочую головку 11 вниз. В результате этого канал 8 сообщается с полостью слива 27, а канал 9 через выемку 12 с входным каналом 14. Рабочая жидкость от источника высокого давления

тго входному каналу 14 через- выемку 12 и канал 9 поступает в рабочую полость 7 сервоцилиндра 5. Поршень 4 поднимается вверх, вытесняя жидкость из рабочей полоЪти 6 через канал 8 в полость слива 27, и перемещает через щток 3 регулирующий клапан 1 в сторону -уменьшения проходного сечения магистрали 2 питания турбины. Давление рабочего тела, подводимого к турбине, уменьшается, в результате чего начинает уменьшаться скорость вращения агрегата. Одновременно понижение давления в магистрали питания за регулирующим клапаном 1 передается сразу в камеру 18, в то время как в полости 20 давление не меняется. В связи с этим уменьшается силовое воздействие мембраны 16 на управляющий элемент 10, опережая уменьшение усилия от центробежного датчика 13 соответственно снижению скорости вращения турбоагрегата. Это способствует ускоренному возвращению управляющего элемента 10 в равновесное положение, вызывая замедление перемещения поршня 4, что обеспечивает устойчивость переходного процесса. Вместе с этим начинается процесс постепенного перетекания воздуха из полости 20 и емкости 21

через дроссельный пакет 22 в камеру 18 и выравнивания в них давлений. В результате этого процесса окончательное равновесие в системе восста навливается при достижении той же

5 самой заданной скорости вращения турбоагрегата, так как дополнительная сила, действующая на управляклций элемент 10 от мембраны 16, в результате выравнивания давлений в камере 18 и полости 20 постепенно исчезает. Длительность этого процесса вьфавнивания давлений, а следовательно, и длительность восстановлекия заданной скорости вращения турбоагрегата в переходных процессах зависит от объема дополнительной емкости 21 и от сопротивления дроссельного пакета 22.

Если первоначальиое скачкообразное снижение нагрузки достаточно велико, то понижение давления в камере 18 вследствие закрытия клапана будет значительным. Это понижение давления передается Через канал 28 клапану 29, который под возникшим повышенным перепадом- давления приот- крывается и перепускает из полостей 20 и 21 часть воздуха, препятствуя, таким образом, дальнейшему повышению перепада на мембране 16 .и снижая теп самым заброс скорости вращения в пе- реходном процессе.

При отклонении скорости вращения турбоагрегата в сторону уменьшения, например, при увеличении нагрузки, процессы в устройстве для регулирования протекают в обратном направлеНИИ. При этом, если скачкообразное увеличение нагрузки достаточно велико, то приоткрывается клапан 30 и впускает дополнительное количество воздуха в полости 20 и 21, препятствуя дальнейшему повышению перепада на мембране 16 и снижая тем самым провал скорости вращегшя в переходном процессе.

Таким образом, обводной канал, подключенный параллельно дроссельному пакету и ймеюпщй два клапана с противоположными направлениями перепуска, обеспечивает улучшение переходных процессов турбоагрегата (уменьшение забросов и провалов скорости вращения) при больших начальны возмущениях.

Формула изобретения

Устройство для регулирования скорости вращения турбоагрегата по авт. св. №721550, отличающееся тем, что, с целью улучшения переходHbix процессов, оно дополнительно снабжено обводным каналом, подключенньм параллельно дроссельноьсу пакету и имеющим два клапана с противоположными направлениями перепуска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство №638741, кл. F 01 D 17/26, 1976.

2.Авторское свитедельство СССР №721550, кл. F 01 О 17/26, 1978.

ГТ -