Устройство для регулирования осевого усилия ротора паровой турбины

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Брянский институт транспортного машиност -роения(73) Драконов Алексей Михайлович(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯОСЕВОГО УСИЛИЯ РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ(51) 5 Г 01 В И О 4 изобретения при смещении ротора 1 с упорным гребнем 2 вправо гибкая балка 23 подшипника 3 с установленным на ней тензодатчиком 25 деформируется и создается разбаланс моста 27. Возникающий усиленный электрический сигнал поступает на электромагнит 35 и перемещает сердечник 41 и через рычаг 43, гидроусилитель 19 открывает регулирующий клапан 13. Пар из отбора поступает в заднюю камеру 10 и не поступает в переднюю камеру 9 стпени. Возникающее противодавпение уменьшает величину осевого усилия на подшипник 3. 1 ил.5 10 20 25 30 35 40 Изобретение относится к машиностроению, а именно к турбостроению, и может быть использовано при изготовлении паровых турбин,Известно устройство для выключения турбомашины, содержащее датчик, реле осевого сдвига ротора и исполнительное устройство, отключающее турбомашину при недопустимом износе или выплавлении упорных подшипников турбин.Однако это техническое решение не предусматривает автоматическое регулирование величин осевого усилия ротора, действующего на упорный подшипник при работе турбины на различных режимах, что снижает надежность работы упорного подшипника и турбоагрегата в целом,Наиболее близким техническим решением к изобретению, выбранным в качестве прототипа, является устройство для выключения турбомашины, содержащее ротор с диском вблизи от подшипника, датчик и электрическое реле осевого сдвига ротора, регистрирующее осевое положение ротора и отключающее турбомэшину при недопустимом износе или резком изменении величины и знака осевого усилия,Недостатком этого устройства является отсутствие автоматического регулирования величины осевого усилия ротора паровой гурбины, действующего на упорный подшипник. Это снижает надежность работы турбины.Целью изобретения является повышение надежности паровой турбины путем автоматического регул и рования величин ы осевого усилия ротора,Цель достигается в устройстве для регулирования осевого усилия ротора паровой турбины, имеющей ротор с упорным гребнем, содержащем подшипник с упорными колодками, расположенными по сторонам упорного гребня, промежуточную ступень давления и систему гидродинамического регулирования. Г 1 ромежуточная ступень давления включает собственную диафрагму и диафрагму последующей ступени с полыми сопловыми лопатками, установленные симметрично относительно диска рабочего колеса с образованием передней и задней камер ступени, ограниченных у корня сопловых лопаток и по ротору развитыми лабиринтовыми уплотнениями, Каждая из диафрагм имеет регулирующие клапаны, каналы и отверстия. Система гидродинамического регулирования включает зОлотники и гидроусилители с поршнями,.надпоршневая и подпоршневая полости каждого из которых соединены магистралями с золотниками, а штоки поршней связаны с регулирующими клапанами диафрагм промежуточной ступени давления, и источник подачи жидкости, соединенный с золотником.Согласно изобретению устройство снабжено регулирующим органом, включающим симметрично установленные в подшипнике относительно упорного гребня тензодатчиками, каждый из которых включен в одно из плеч измерительных мостов. С последними последовательно соединены усилитель, силовой блок, выпрямитель и электромагнит, подпружиненный сердечник которого связан с золотником и поршнем гидроусилителя системы гидродинамического регулирования,Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна",Был проведен поиск известньх в науке и технике решений, могущих содержать заявленные существенные отличительные от прототипа признаки, В поиске были использованы источники информации, предусмотренные п,1.08 Инструкции 33-3-74, Врезультате исследований не были обнаружены устройства для автоматического регулирования величины осевого усилия роторов машин, Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия". На чертеже изображена принципиальная схема устройства для регулирования осевого усилия ротора паровой турбины.Устройство содержит ротор 1 с упорным гребнем 2, подшипник 3 с упорными колодками 4 и 5, расположенными по сторонам упорного гребня 2, промежуточную ступень давления и систему гидродинамического регулирования. Промежуточная ступень давления включает диафрагмы б собственной и последу,ощей ступени с полными сопловыми лопатками 7, установленные симметрично относительно диска рабочего колеса 8 с образованием передней 9 и задней 10 камер ступени, Камеры 9,10 ограничены у корня сопловых лопаток 7 и по ротору 1 развитыми лабиринтовыли уплотнениями 11, Диафрагмы б имеют регулирующие клапаны 12 и 13, каналы и отверстия 14 и 15. Система гидро- динамического регулирования включает золотники 16, 17 и гидроусилители 18,19 с поршнями 20,21. В каждом гидроусилителе 18, 19 надпоршневая и подпоршневая полости соединены магистралями с соответствующими золотниками 16 и 17, а штоки поршней 20,21 связаны с регулирующими клапанами 12,13 диафрагм б. Система гидродинамического регулирования подкл юче 20020705 10 15 20 зом 25 30 50 55 на к источнику подачи жидкости, например насосу (не показан), соединенному магистралями с золотниками 16 и 17.Устройство снабжено регулирующим органом, включающим симметрично установленные относительно упорного гребня 2 нэ гибких балках 22,23 подшипника 3 тензодатчики 24, 25. Каждый из тензодатчиков 24, 25 включен в плечо соответствующего измерительного моста 26;27 с сопротивлениями 81 - Я 4. Измерительные мосты 26,27 последовательно соединены с усилителями 28,29, смонтированными на тиристорах силовыми блоками 30,31, выпрямители 32,33 и электромагнитами 34,35, Опирающиеся на пружины 36,37 и 38,39 сердечники 40,41 электромагнитов 34,35 связаны рычагагли 42,43 с золотниками 16,17 и поршнями 20,21 гидроусилителей 18,19 системы гидродинамического регулирования.Устройство работает следующим обраВ исходном положении при работе паровой турбины ротор 1 с упорным гребнем 2 через упорные колодки 4 и 5 создает расчетное давление на гибкие балки 22,23 подшипника 3, При этом сопротивление тензодатчиков 24,25 обеспечивает баланс соответствующих измерительных мостов 26,27. На входе усилителей 28,29 электрический сигнал отсутствует и электрический ток в силовых блоках 30,31, выпрямителях 32,33 и электромагнитах 34,35 не возникает. Подпружиненные с двух сторон пружинами 36,37 и 38,39 сердечники 40,41 остаются неподвижными, связанные с ними рычаги 42,43, золотники 16,17 и поршни 20,21 гилроусилителей также неподвижны. Регулирующие клапаны 12 и 13 закрыты, и пар из отбора более высокого давления. чем в камере 9 не поступает в переднюю 9 и заднюю 10 камеры ступени, Положение ротора 1 с упорным гребнем 2 в осевом направлении относительно подшипника 3 остается неизменнымм.При смещении ротора 1 с упорным гребнем 2, например, вправо, что происходит при повышении осевого усилия на ротор, гибкая балка 23 подшипника 3 деформируется, что приводит к повышению величины сопротивления тензодатчика 25 измерительного моста 27, Создается разбаланс моста 27 и возникает электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 29. Усиленный электрический сигнал преобразуется в силовом блоке 31 и выпрямителе 33 в электрический ток, который поступает на электромагнит 35, создающий электромагнитное поле, перемещающее сердечник 41 вниз,сжимая пружину 39 и растягивая с другой стороны пружину 38, Связанный с сердечником 41 рычаг 43 воздействует на золотник 17, который перемещается вниз, поворачивая вокруг левого неподвижного конца рычаг 43 и открывая магистраль в подпоршневую полость гидроусилителя 19, Это обеспечивает перемещение поршня 21 гидроусилителя 19 и связанный с поршнем 21 регулирующий клапан 13 открывается, Пар из отбора через клапан 13, полые сопловые лопатки 7, каналы и отверстия 15 поступает в заднюю камеру 10 ступени и давление в ней возрастает. Возникающее противодавление уменьшает величину осевого усилия, действующего на упорную колодку 5 подшипника 3, до первоначального значения, Давление на гибкую балку 23 подшипника 3 уменьшается, что приводит к снижению величины сопротивления Я 4 тензодатчика 25 и обеспечивает восстановление баланса моста 27. На входе усилителя 29 исчезает электрический сигнал, поступление электрического тока на электромагнит 35 прекращается, и сердечник 41 под действием сжатой пружины 39 поднимается, занимая исходное положение, Регулирующий клапан 13 перекрывает подачу пара из отбора через полые лопатки 7. каналы и отверстия 15 в заднюю камеру 10 ступени. При повторном смещении ротора 1 с упорным гребнем вправо цикл работы устройства повторяется.При смещении ротора 1 с упорным гребнем 2 влево и повышении давления на гибкую балку 22 левой части подшипника 3 увеличивается сопротивление Я 4 тензодатчика 24. Создается разбаланс моста 26, возникающий электрический ток поступает в электромагнит 34, электромагнитное поле которого перемещает вниз сердечник 40 и связанный с ним рычаг 42. В работу включается золотник 16 с гидроусилителем 18 и регулирующий клапан 12 открывает подачу пара из отбооа в переднюю камеру 9 ступени, Возникающая разность давления между обеими сторонами диска рабочего колеса уменьшает величину осевого усилия, действующего на упорную колодку 4 подшипника 3, до первоначального значения. Дальнейшая работа устройства при смещении ротора 1 с упорным гребнем 2 влево аналогична действию при смещении ротора с упорным гребнем вправо.Технико-экономические поемущества изобретения заключаются в след; .щем. В прототипе отключение турбины происходит только при недопустимом износе или резком изменении величины и знака осевого усилия, Это происходит при срабатывании электрического реле осевого сдвига ротора.2002070 Составитель А.ДроконовТехред М. Моргентал Корректор. М,Максимишинец Редактор Т.Юрчикова Заказ 3162 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заявляемое техническое решение имеет регулирующий орган, включающий симметрично установленные в подшипнике относительно упорного гребня тензодатчи. ки, каждый из которых включен в одно из плеч измерительных мостов, к которым последовательно подсоединены усилитель. силовой блок, выпрямитель и электромагнит, подпружиненный сердечник которого связан рычагом с золотником и гидроусилителем системы гидродинамического регулирования,Известно, что при работе турбины максимальное удельное давление .на подшипники не должно превышать 2 МПа, В противном случае возможны выдавливание подшипника и аварийный останов турбин. Особенно благоприятными являются условия пуска и работы турбины на неустановивФормула изобретенияУСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСЕВОГО УСИЛИЯ РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЪ, имеющей промежуточную ступень давления с диафрагмами, снабженными регулирующими клапанами, подшипник с упорными колодками, расположенными по сторонам упорного гребня ротора, содержащее датчик осевого сдвига ротора и схему преобразования, соединяющую последний с электромагнитом, имеющим подпружиненный сердечник, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоками гидродинамического регулирования с зошихся режимах работы, характеризующихся резким изменением величины и направления осевого усилия, при недостаточной смазке подшипника. В заявляемом техниче ском решении при пуске и работе турбинына неустановившихся режимах благодаря автоматическому регулированию величины осевого усилия ротора уменьшается величина максимального удельного давления на 10 подшипник, Автоматическое регулированиеосевого усилия ротора обеспечивает повышение надежности паровой турбины.(56) Веллер В.Н. Автоматическое регулиро 15 вание паровых турбин, М.: Энергия, 1967,с,402 - 406. рис,10-2,Кириллов И.И. Автоматическое регулирование паровых и газовых турбин, М.:Машгиз, 1961, с,128 - 130, рис.94,20 латниками и гидроусилителями, штокипоршней которых связаны с регулирующи-ми клапанами диафрагм йромежуточнойступени давления и дополнительными датчиком и электромагнитом с подпружиненным сердечником, датчики выполнены ввиде тензодатчиков, установленных в подшипнике симметрично относительно упор 30 ного гребня, схема преобразования имеетдва канала с последовательно соединенными в каждом из последних усилителем,силовым блоком и выпрямителем, а подпружиненные сердечники электромагнитов35 связаны с поршнями и гидроусилителей изолотниками блоков гидродинамическогорегулирования,