Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 17442 Р 01 О 17/26 р И ЗОБ ЕЛЬСТВУ ЕНИЯ инен В.И, Кирюхи ровые турбины ергоатомиздат. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИ(71) Производственное облужский турбинный завод"(56) Кирюхин В,И. и др. Пмалой мощности КТЗ. М.: Э ТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТО ЕНИЯ РОТОРА ПАРОВОЙ ТУР ТЫ ВРАЩБИНЫ(57) Изобретение позволяет повысить экономичность турбины путем понижения напора и мощности насоса-регулятора 4 и временного увеличения давления силового масла, Напорные линии насоса-регулятора 4 и пускового масляного насоса 5 обьединены посредством невозвратных клапанов 7,1744275 10 20 30 35 8 и 9, 10. Из их общих точек масло поступает в первый канал 11 и линию 14, Линия 14 используется для подачи масла в сервомотор 3. В отсечном золотнике 2 выполнен дополнительный поясок 29, который со смежным пояском 30 образует дополнительную межпоясковую камеру 31 со сливным окном 35 и напорным окном 36, подключенным к первому каналу 11, Система снабжена гидравлическим усилителем 6 с дифференциальным поршнем 47. Малая торцовая камера 49 усилителя подключена к линии 14, большая камера 48- к дополнительной межпоясковой камере 31. Окно 46 обратной связи сервомотора 3 не работает, пока клапан 41 не оторвется от седла 43. Давление масла в импульсной линии 13 при отрыве клапана 41 понижается, золотник 2 перекрывает Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для регулирования паровых турбин.ель изобретения - повышение экономи ности путем снижения напора и мощности насоса-регулятора.На чертеке изображена схема системьрегулирования.Система регулирования содержиттрансформатор 1 давления, отсечной золотник 2, сервомотор 3, насос-регулятор 4, пусковой масляный насос 5 и гидравлическийусилитель б. Напорные линии насоса регулятора 4 и пускового масляного насоса 5объединены при помощи двух пар невозвратных клапанов 7 и 8, 9 и 10; К общей точкепервой пары. клапанов 7 и 8 подключен первый канал 11, к которому через дроссельную диаграмму 12 подключена импульснаялиния 13. Общая точка второй пары клапанов 9 и 10 сообщена с линией.14 подвода.Трансформатор 1 давления имеет золотник15, нижнюю 16 и верхнюю 17 торцовые камеры, промежуточную камеру 18, пружины19 и 20, узел 21 для изменения натяженияпружины 20 и регулирующее окно 22. Нижняя торцовая камера 16 подключена к на. порной линии насоса-регулятора 4, верхняяторцовая камеры 17 - к сливной линии 23,являющейся также линией всасывания насоса-регулятора 4, Окно 22 подключено кимпульсной линии 13,Отсечной золотник 2 имеет пояски, образующие обычнйе межпоясковые камеры:напорную 24, сливную верхнюю 25 и сливную нижнюю 26, Напорная межпоясковаякамера 24 имеет окна 27 и 28, Кроме того,на золотнике 2 выполнен дополнительный сливное окно 35 и открывает напорное окно 36 и сообщает большую торцовую камеру 48 с первым каналом 11, поршень 47 начинает перемещаться и вытеснять масло из камеры 49, Давление масла в линии 14 повышается, и сервомотор 3 отрывает регулирующий клапан 42 от седла 43 парораспределения турбины, после чего паровые усилия уменьшаются. Поршень 38 перемещается, и окно 46 обратной связи сервомотора 3 восстанавливает давление в импульсной линии 13, золотник 2 возвращается в среднее положение, В результате большая камера 48 вновь сообщается со сливной линией, а малая камера 49 заполняется силовым маслом из линии 14, которое перемещает поршень 47 в исходное состояние. 1 ил. поясок 29. Вместе с пояском 30 он образует дополнительную межпоясковую камеру 31. Отсечной золотник 2 имее нижнюю торцовую камеру 32 и верхнюю торцовую камеру 33, в которой размещена пружина 34. Нижняя торцовая камера 32 сообщена с импульсной линией 13, верхняя камера ЗЗ - со сливной линией 23. К сливной линии 23 подключены также сливные межпоясковые камеры 25 и 26. Отсечной золотник 2 имеет окна 35 и 36, сообщенные соответственно со сливной линией 23 и с первым каналом 11, Дополнительная межпоясковая камера 31 соединена с перепускным каналом 37,линия 14 подвода подведена к напорной межпоясковой камере 24 отсечного золотника 2,Сервомотор 3 имеет поршень 38 с рабочими полостями 39 и 40, попарно сообщенными перепускными каналами с окнами 27 и 28 отсечного золотника. Поршень 38 соединен штоком с регулирующим клапаном 41 парораспределения турбины, в паровой коробке 42 которого установлено седло 43, Свежий пар по линии 44 подведен в паровую коробку 42, Поршень 38 имеет цилиндрический отросток 45, частично перекрывающий окно 46 обратной связисервомотора,Усилитель б имеет дифференциальный поршень 47, который образует в усилителе 6 большую торцовую камеру 48, малую торцовую камеру 49 и дифференциальную камеру 50. Большая торцовая камера 48 подключена к перепускному каналу 37,малая торцовая камера 49 - к линии 14 подвода, а амера 50 сообщена со сливной линией23.10 20 25 30 40 На чертеже все элементы системы регулирования изображены в положении, соответствующем одному из установившихся режимов работы турбины, при котором обеспечивается энергетический баланс по нагрузке турбины и количеству подаваемого в нем пара и материальный баланс масла, поступающего в импульсную линию 13 и сливающегося из нее в сливную линию 23, Золотник 15 трансформатора 1 давления и отсечной золотник 2 находятся в равновесии, причем золотник 2 находится в среднем помещении, при котором окна 27 и 28 перекрыты его поясками. Большая торцовая камера 48 усилителя 6 по каналу 37 и через дополнительную межпоясковую камеру 31 и окно 35 сообщена со сливной линией 23. Малая торцовая камера 40 усилителя 6 находится под давлением напора насоса-регулятора 4, поскольку она сообщена по линии 14 с напорной линией насоса-регулятора через невозвратный клапан 9. Дифференциальный поршень 47 усилителя б находится в крайнем правом по чертежу положении(исходное состоя и ие ус ил и тел я),В переходном режиме при изменении нагрузки процесс регулирования протекает следующим образом,При сбросе нагрузки частота вращения турбины возрастает, увеличивается напорнасоса регулятора 4 и золотник 15, сжимая пружину 20, перемещается вверх на некоторую величину и прикрывает окно 22. Слив масла из импульсной линии 13 через окно 22 камеры 18 в сливную линию 23 уменьшается, и давление масла в импульсной линии 13 повышается. Под действием давления масла в нижней торцовой камере 32 золотник 2 перемещается относительно своего среднего положения вверх и сообщает нижнюю полость 40 сервомотора через окна 28 с напорной межпоясковой камерой 24 и верхнюю полость 39 сервомотора через окно 27 с нижней сливной межпоясковой камерой 26, Под действием перепада давлений масла поршень 38 начинает перемещаться вверх, прикрывая регулирующий клапан 41 и уменьшая подачу пара из паровой коробки 42 в турбину, При этом цилиндрический отросток 45 поршня 38 сервомотора увеличивает открытие окна 46 обратной связи сервомотора и давление масла в импульсной линии 13 понижается, Золотник 2 вначале останавливается, а затем перемещается вниз. При достижении расчетного 55 давления масла отсечной золотни занимает свое среднее положение и перекрывает поясками окна 27 и 28, отсекая полости 39 и 40 сервомотора от напорной и сливных межпоясковых камер 24, 25 и 26 отсечного золотника. Наступает новый режим установившейся работы турбины, элементы системы регулирования занимают положение,изображенное на чертеже.В этом положении в турбину поступаетпар в количестве, соответствующем ее новой нагрузке, При этом устанавливается новая, несколько повышенная, частотавращения насоса-оегулятора 4 (в меру неравномерности регулирования и величиныизменения нагрузки).При увеличении нагрузки переходныйпроцесс происходит аналогично, но в дру-.гом направлении: частота вращения и напорнасоса регулятора 4 понижаются, золотник15 и 2 под действием пружин 20 и 34 перемещаются на некоторую величину вниз иполости 39 и 40 через окна 27 и 28 и через.межпоясковые камеры 24 и 25 сообщаютсясоответственно с напором насоса-регулятора 4 и со сливной линией 23, Поршень 38начнет перемещаться вниз, увеличивая пропуск пара из паровой коробки 42 в турбинуи ее мощность в меру возрастания нагрузки,При этом отросток 45 прикрывает окно 46обратной связи сервомотора 3 и давление вимпульсной линии 13 повышается. В итогезолотник 24 возвращается в свое среднееположение, Наступает новый равновесныйрежим,При рассмотрении процесса регулирования при набросе нагрузки турбины предполагалось, что золотник 2 смещался внизна небольшую величину, при которой окно35 прикрывалось смежным пояском 30 лишьчастично, а окно 36 оставалось перекрытымдополнительным пояском 29. Обычно, когдаперестановочная сила сервомотора достаточна для преодоления паровых усилий,действующих на регулирующий клапан,процесс. так и протекает и большая торцовая камера 48 усилителя остается соединенной со сливной линией 23, и следовательно,усилитель б занимает исходное положение.Если в процессе регулирования регулирующий клапан 41 садится на седло 43, топерестановочная сила сервомотора 3 можетоказаться недостаточной для отрыва регулирующего клапана от седла,В результате посадки регулирующегоклапан 41 на седло 43 пар из паровой коробки 42 парораспределения перестает поступать в турбину и частота ее вращенияначинает понижаться, Золотник 15 перемещается вниз, открывает окно 22 и понижаетдавление масла в импульсной линии 13, которое не восстанавливается за счет прикрытия слива масла через окно 46, обратнойсвязи сервомотора, поскольку перестановочная сила сервомотора не достаточна для5 10 15 20 45 50 отрыва регулирующего клапана ат седла и поршень 38 сервомотора не перемещается. В результате более глубокого падения давления масла в импульсной линии 13, чем зто имеет место, когда обратная связь сервоматора работает и снимает сигнал трансформатора давления, золотник 2 под действием пружины 34 перемещается на большую величину, перекрывает смежным пояском 30 окно 35. Дополнительный поясок 29 при этом открывает окно 36 и сообщает большую торцовую камеру 48 по перепускному каналу 37 через дополнительную межпоясковую камеру 31 с первым каналом 11,Следовательно, напорное масло от насоса-регулятора через невозвратный клапан 7 поступает в большую торцовую камеру 48 и дифференциальный поршень 47 под действием избыточной силы давления масла начинает перемещаться из исходного положения влево, вытесняя масло из малой торцовой камеры 49 в линию 14 подвода, давление в которой начинает повышаться, так как невозвратные клапаны 19 и 10 закрываются и предотвращают вь 1 давливание мэсга из линии 14 на выход пускового маслянс го насоса 5 и насоса-регулятора, Если,например, отнашенле площадей торцов дифференциального поршня 47 принять равным двум, то потенциально давление масла линии 14 может повыситься в два раза по сравнению с давлением масла в камере 48, т.е, по срэвнениа с давлением нагнетания насоса-регулятора 4, Зтого должно быть достаточно для отрыва регулирующего клапана 42 о. седла 43. После отрыва регулирующего клапана необходимости в работе усилителя б нет, однако поршень 47 продолжает свое движение влево ат исходного положения до тех пор, пока частота вращения насоса регулятора 4 и обратная связь сервомотара не переместят золотник 2 вверх и он не перекроет окно 36 дапалнительным пояском 29 и смежным пояском 30 не откроет окна 35, Начиная с этого момента, большая торцовая камера 48 усилителя сообщается со сливной линией и дифференциальный поршень 47 под действием силы давления масла в малой торцовой камере 49 начинэетдвигаться вправо в исходное положение,При пуске система регулирования работает следующим образом,Узлом 21 расслабляют пружину 20 так,чтобы золотник 15 под действием пружины 19 переместился верх и перекрыл окно 22. Включают в рабату пусковой масляный нэсос 5, и силовое масло через невозвратные клапаны 8 и 10 поступает в первый канал 11 и из него через диафрагму 12 в импульсную линию 13 и к окну 35, в линию 14 и из нее в малую камеру 49 усилителя б и в напорную межпоясковую камеру 24 отсечного золотника 2. При закрытом окне 22 давление масла в импульсной линии 13 повышается, золотник 2 всплывает выше среднего положения и поршень 38 сервомотора 3 перемещается вверх до посадки клапана 41 нэ седло 43, Окно 46 обратной связи сервомотора открыто на максимальную величину, однако давленис масла в импульсной линии 13 осгается пои этом несколько выше номинального значения и золотник 2 остается смегценным от среднего положения вверх, Большая торцовая камера 48 усилителя 6 сообщена со сливной линией 23 и дифференциальный поршень 47 занимает свое крайнее правое (исходное) полокение.Подают пар в паровую коробку 42 и начинакт узлом 21 поджима.гь пружину 20, Золотник 15 перемещается вниз и приоткрывает окно 22, Происходит понижение давления масла в импульсной линии 13 и перемещение золотника 2 вниз от среднего положения. Напорное масло с выхода пускового масляного насоса 5 поступает в верхнюю полость 39 сервомотора 3, однако поршень 38 не может создать перестановочную силу, достаточную дпя отрыва регулирующего клапана 41 от седла 43 парорэспаеделения турбины, При дальнейшем увепичении натякения пружины 20 зопотник 15 увеличивает открытие окна 22, давление масла в импульсной линии 13 падает и золотник 2 перемещается вниз настолько, что перекрывает окно 35 1 л открывает окно 36, и напорное масло из первого канала 11 поступает в большуа торцовую камеру 47 усилителя. Дифференциальный поршень 47 начинает движение вправо, и регулирующий клапан 47 отрывается от седла.В дальнейшем пуск происходит без помощи усилителя б, занимающего исходное положение, при этом малому открытию окна 22 соответствует небольшое отклонение золотника 2 вниз (без закрытия окна 35 и открытия окна 36) и восстановление давления масла в импульсной линии 13 обратной свяэыа сервомотора, Аналоглчно без участия усилителя б может быть осуществлен пуск турбины на пониженных(пусковых) параметрах пера, при которых паровые усилия на клапан 41 пониженные и сервомотор имеет перестановочную силу, достаточную для отрыва клапана от седла,Ф о р м у л а .и 3 о б р е т е и и я Система регулирования частоты вращения ротора паровой турбины, содержащая трансформатор давления, подключенный к1744275 10 Составитель А.КалашниковТехред М.Моргентал Корректор Н,Ревская Редактор А,Огар Заказ 2177 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская иаб 4/5 сПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 напорной линии насоса-регулятора и соеди. ненный импульсной линией с окном обратной связи сервоматора и с отсечным золотником, снабженным поясками, образующими межпоясковые камеры, пусковой 5 насос, напорная линия которого соединена с напорной линией насоса-регулятора через первую пару невозвратных клапанов, к которым подключена импульсная линия, и через вторую пару невозвратных клапанов, к 10 которым подключена линия подвода напорной межпоясковой камеры, сливную линию и гидравлический усилитель с торцовыми камерами, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с15 целью повышения экономичности путем снижения напора и мощности насоса.регу. лятора, гидравлический усилитель снабжен дифференциальным поршнем с Образованием дифференциальной камеры, а отсечной золотник снабжен дополнительным пояском с образованием дополнительной межпоясковой камеры, причем эта камера соединена с одной торцовой камерой гид. равлического усилителя, другая торцовач камера которого соединена с линией подвода напорной межпоясковой камеры, а дифференциальная камера усилителя соединена са сливной линией,