Система регулирования паровой турбины

(5)5 Г 01 О 17/26 БРЕТЕНИ В 7 Вца 46 Ргц г,К ПА регули- аровых Комитет Российской Федерации по патентам и товарнымзнакам ПИСАНИЕ(22) 12,05.91 (46) 07.09.93. Бюл. М 33-36 (71) Производственное объединение "Калужский турбинный завод" (72) Благовещенский В.В., КургузниковВ.И., Семенов Ю.М. (73) Государственное предприятие "Калужский турбинный завод" (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ (57) Использование: автоматическое рование частоты вращения ротора иЮ турбин, Сущность изобрснабжена электрическимдатчиком 13 частоты вращбины и сумматором 14,электродвигателем трансления. Трансформатор 1расточкой 23 и заплечиктрансформатора 1 снабжком 21, заведенным в растза ее заплечик 24. Пружина1 давления установлена вты 22, 1 ил. етения: система датчиком 12 и заения ротора турсоединенным с форматора 1 давимеет муфту 22 с ом 24, Золотник ен упорным дисочку 23 муфты 22 трансформатора расточке 23 муфИзобретение относится к области автоматического регулирования частоты вращения ротора паровых турбин,Известна система регулирования паровой турбины (см., например, Паровые турбины малой мощности КТЗ. / Под ред.В.И.Кирюхина. - М,: Энергоатомиэдат,.1987, рис. 5.1), содержащая трансформатордавления с золотником, пружиной и задатчиком, а также отсечной золотник и сервомотор, подключенные на напорнасоса-регулятора.Недостаток системы заключается в малом диапазоне рабочих частот вращения ротора турбины.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению прототипом) является системарегулирования турбины (см. например, авт,св. СССР 1 Ф 377741, кл. 6 05 О 13/40, 1973),содержащая трансформатор давления с золотником, пружиной и задатчиком, а такжеглавный сервомотор с отсечным золотникоми корректор частоты, В состав задатчикатрансформатора давления входят реверсивный электродвигатель с регулировочнымвинтом, посредством которого осуществляется изменение натяжения пружины трансформатора давления, Золотниктрансформатора и отсечной золотник подключены на напор насоса-регулятора. используемого в качестве датчика частотывращения ротора турбины.Недостаток известной системы регулирования заключается в том, что в зоне пониженных частот вращения ротора турбиныона не обеспечивает надлежащего качествапроцесса регулирования. По этой причинезона возможной работы турбины на пониженных частотах вращения ограничиваетсяснизу, становится относительно узкой и вомногих случаях не обеспечивает необходимые эксплуатационные режимы работы турбины,Недостатки прототипа объясняютсятем, что в качестве датчика частоты вращения ротора турбины применен насос-регулятор, который в зоне нормальных частотвращения турбины обеспечивает высокоебыстродействие системы, большие перестановочные силы и регулирующие импульсы.В зоне пониженных частот вращения турбины указанные характеристики резко ухудшаются. Особенно это касается напоранасоса-регулятора, который уменьшаетсяпропорционально квадрату относительнойчастоты вращения турбины и, следовательно, перестановочных сил и регулирующуегоимпульса, Силы трения на золотниках и вэлементах системы регулирования при этом5 10 15 20 снижаются сравнительно мало, что и предопределяет отмеченное выше ухудшение качества процесса регулирования в зоне пониженной частоты вращения турбины.Цель изобретения - улучшение качества и расширение диапазона регулирования.Цель достигается тем, что система регулирования паровой турбины, содержащая насос-регулятор и подключенные на напор насоса-регулятора сервомотор с отсечным золотником и трансформатор давления с подпружиненным золотником и электродвигателем с регулировочным винтом, снабжена электрическими датчиком и задатчиком частоты вращения ротора турбины и сумматором их сигналов. Трансформатор давления снабжен муфтой с расточкой и эаплечиком, кинематически соединенной с регулировочным винтом и взаимодействующей с золотником трансформатора давления. Для этого на эолатнике трансформатора давления выполнен упорный диск, Он заведен в расточкумуфты за ее заплечик, Пружина трансфор 25 матора давления установлена в расточкемуфты между торцом расточки муфты и торцом упорного диска. При этом пружина принимает упорный диск золотника к эаплечикумуфты, Результирующий электрический сиг 30 нал сумматора подведен на электродвигатель трансформатора давления,Сравнение заявляемого техническогорешения с прототипом и с другими известными техническими решениями не выявило35 в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделатьвывод о соответствии изобретения критерию "существенные отличия".На чертеже представлена схема предла 40 гаемой системы регулирования паровойтурбины,Система регулирования паровой турбины содержит трансформатор 1 давления, отсечной золотник 2, сервомотор 3,45 подключенные на перепад давлений маслав линии 4 высокого давления и в линии 5низкого давления насоса-регулятора 6 турбины на чертеже не изображена), т,е. нанапор насоса-регулятора 6. Поршень 7 сер 50 вомотора 4 рычажной передачей 8 соединенс паровым клапаном 9 парораспределения10, управляющим подачей пара 11 в турбину. Система содержит также электрическиедатчик 12 и эадатчик 13 частоты вращения55 турбины, сумматор 14 сигналов 15 и 16 задатчика 13 и датчика 12, а также насос 17 иневозвратные клапаны 18 и 19.Трансформатор 1 давления содержитзолотник 20 с упорным диском 21, муфту 22с расточкой 23 и эаплечиком 24. Пружина 2555 турбины. размещена в расточке 23 и опирается на торец расточки 23 муфты 22 и упорного диска 21 золотника 20. Регулирооочный винт 26 соединен сферическим подплтником 27 с муфтой 22 и через редуктор 28 с валом электродвигателя 29,Отсечной золотник 2 содержит золотник 30, поршеньки которого образуют межпоясковые полости 31, 32, 33 и торцовые камеры 34, 35, и пружину 36.Масло высокого давления через невозвратный клапан 18 подведено в линию 37 силового масла и из нее в межполсковую полость 31 отсечного золотника 2 и через дроссельную диафрагму 38 в импульсную линию 39. Импульсная линил 39 сообщена с торцовой камерой 34. Слив масла из импульсной линии 39 осуществляется в линию 5 масла низкого давления через щель 40 обратной соязи поршня 7 и камеру 41 сервомотора 3 и через регулируощее окно 42 и межпояскооую камеру 43 трансформа гора 1 давления, Масло высокого давления подведено также в торцооую камеру 44 трансформатора давления.Верхняя 45 и нижнял 46 рабочие полости сервомотора 3 каналами 47 и 48 через окна 49 и 50 соединены с межполсксоыми полостями 31. 32, 33 или "отсечены" о 1 ник поршеньками золотника 30. Линия 51 через невозоратный клапан 19 соединяет насос 17 с линией 37 силового масла.Результируощий сигнал 52 сумматора 14 подведен на вход электронного блока 17 и из него после соответствующих преобразований и усилений подводится на вход электродвигателя 29 в виде упраоллющего сигнала 53.Система регулирования работает следующим образом.На номинальной частоте вращения ротора турбины перепад давлений о линиях 4 и 5 насоса-регулятора 6 такой, что золотник 20 трансформатора 1 даоленил сжимает пружину 25 так, что упорный диск 21 золотника 20 не соприкасаетсл с заплечиком 24 муфты 22, При этом регулирующее окно 42 трансформатора даоления и щель 40 обратной связи сероомотора 3 открыты на такую величину, что перепад давлений в импульсной линии 39 и о камере 35 ураонооешиоает золотник 30 в "среднем" положении, при котором рабочие окна 49, 50 отсечного золотника 2 перекрыты поршеньками золотника 30 и, следовательно, рабочие полости 45. 46 сервомотора 3 "отсечены" от межпосковых полостей 31, 32, 33 отсечного золотника 2. Поршень 7 сероомотора 3 при этом занимает положение, при котором регулирующий паровой клапан 9 парораспределе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ния 10 турбины открыт настолько, что через него свежий пар 11 поступает в турбину в количестве. достаточном для поддержания установившегося режима ее работы, Сигналы 15, 16 задатчика 13 и датчика 12 при этом равны между собой, результирующий сигнал 52 сумматора 14 и управляющий сигнал 53 блока 17 равны нулю и электродвигатель 29 находится в выключенном состоянии.Изменение режима работы турбины приводит к соответствующему изменению положения элементов системы регулирования. Например. при снятии чясти элек грической нагрузки турбины происходит увеличение частоты вращения ротора турбины и увеличение напора насоса-регулятора 6, Золотник 20 перемещается на некоторую величину вверх, прикрывает слив масла из импульсной линии 39 через окно 42 и межпоясковую полость 43 в линию 5 мосла, Давление в линии 39 увеличиваетсл, золотник 30 отклоняется от "среднего" положения вверх (по чертежу), При этом полость 46 сервомоторл 3 через канал 48 и межпоясковую полость 31 сообщена с линией 37 силового масла, а полость 45 через канал 47 и межполскооую полость 33 - с линией 5 масла низкоо давления, Под действием перепада давлений масла насоса-регулятора 6 поршень 7 сервомотора 3 перемещае 1 ся вверх, прикрывает клапан 9 и уменьшает подвод пара 11 в турбину. Процесс продолжается до тех пор, пока щель 40 обратной соязи сервомотора 3 не компенсирует прикрытие регулирующего окна 42. При полной компенсации давление в импульсной линии 39 восстанавливается и золотник 30 занимает "среднее" положение и "отсекает" рабочие полости 45, 46 поршня 7 сероомотора 3 от линии 37 силового масла и от линии 5 масла низкого давления. Устанаолиоается новый равновесный режим работы турбины при несколько большей частоте вращения ее ротора. Сигнал 16 датчика 12 частоты вращения ротора турбины при этом увеличивается и превышает сигнал 15 задатчика 13, Результирующий сигнал 52 и управляющий сигнал 53 включают электродвигатель 29 в направление, при котором регулирооочный винт 26 поднимается и перемещает муфту 22 и золотник 20 с пружиной 25 ооерх. Происходит дополнительное небольшое смещение поршня 7 сероомотора 3 в сторону прикрытия регулирующего клапана 9. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет обеспечено равенство сигналов 15 и 16. Управляющий сигнал 53 становится равным нулю и наступает окончательный установившийся режим работыАналогично система работает и при увеличении электрической нагрузки турбины, однако действие системы регулирования происходит в другом направлении: частота вращения ротора понижается, золотник 20 смещается вниз, слив через окно 42 уоеличиваетсл, давление в импульсной линии 39 понижается. золотник 30 смещается вниз и поршень 7 перемещается вниз, уоеличиодя пропуск пара 11 в турбину, Сигнал 16 становится меньше сигнала 15 и управляющий сигнал 53 воздействует на электродвигатель 29 в сторону дополнительного перемещения золотника 20 вниз на оеличину, обеспечивающую устаноопение нового статического режима работы турбины при увеличенной нагрузке турбины и при дстоте вращения ротора турбины, раоной частоте. заданной эадатчиком 13,При работе турбины в зоне номинальных частот вращения ее ротора наса. 17 отключен и снабжение линии 37 сипооого масла и, следовательно, импульсной линии 39 через дроссельную диафрагму 38 осуществляется маслом от насоса-регулятора б червэ невоэвратный клапан 18, Неооэоратный клапан 19 предотвращает воэложность слива масла из линии 37 через насос 17 о пиио 5 масла низкого давления.При работе о зоне пониженных дстот вращения ротора турбины соотоатсто О задают уставку эадатчика 1 Зчастоты ордщения турбины. При этом сигнал 15 становится меньше сигнала 16 и упраоляощий сигнал 53 дает команду на ПГкрытие ре(упируощего клапана 9, частота врдщенил ротора турбины начинает понижаться, Соотоатственнол понижается напор насоса-регулятора б и золотник 20 начинает перамещдтьсл (вниз по чертежу) Относительно муфты 2, При некотором значении напора насоса-регулятора б упорный диск 21 золотника 20 под действием силы натяжения пружины 25 садится на упор о эаплечик 24 му 1 ты, Начиная с этого момент система: регупировочный оинт 26, муфта 22 и золотник 20 начинает работать кдк одно целое, Управлениее турбиной начинает осущестоллтьсл датчиком 12. задатчиком 13, сугтл 1 дтором 14 и блоком 17 через электродвигатель 29 и редуктор 28,Начиная с некоторого значения частоты вращения ротора турбины, включают о работу насос 17, который подает силовое масло в линию 37 и в импульсную линио 39, Давление нагнетания насоса 17 выше давления о линии 4 масла на этой частоте ордщения насоса-регулятора б и неоозвратный клапан 18 отсекает воэможность слива масла через насос-регулятор б о пи 1 о 5 масла О Г 10 15 20 25 30 40 45 50 55 низкого ддоленил, Процесс регулирования продолжается до тех пор, пока сигналы 15 и 16 не сраонлются между собо 1, Таким обраэогл устанаопиодатсл устднооившийсл реким работы турбины на пониженной частоте вращения е,е роторд.Си(нал 16 пропорционален частоте враеценил ротора турбины, поэтому базовая величина результирующего сигнала 52 на величину неравномерости) не зависит от уровня заданной эаддтчиком 13 частоты вращения турбины. Величина перестанооочной силы, дайстпуощей на золотник 30 при работе турбины на пониненной частоте вращения, и усилие, рдэтНодемое при этол 1 поршнем 7 серопмоторд 3, практически се- хрднтпотсл тами ж, что и при работе турбины на ногиинапьной чдстота вращения ротора, посколькудпор насоса 17 близок к опору насоса-регулятора 6, Г 1 рачиспеннье особенности системы с учетом того, что зопотик 20 "жестко" соединен с регулирооочным винтом 26, обеспечиодют улучшение качестоа и расширенно диапазона ре(улироодния дато ты В 1 дщаги 5 ротора турбиы.Технико-эконоги аск:й эффект От испо;Вэооднил изобретен:;эд;лючдстсл о упучоснии кдчестод и расииронии рабочего ддпдэонд ргуупрова ил дстоты прощеня ротор;урбины, Тдк, сстал:; рагупироеЛ 1 ил прототип Обспи Вдлд Оэлож 1 ость рдботь 1 урЬн;е инд с 20", надндпьой де;тоты ЗООО о Ьин) при тг ности поддержания -150 Об/л ин, Еусслади анил прсдпожснной систамь рагупиро(д 1 л покдэдпп, по од обаспчодет нддажнуо работу, нНнэ 5 с 5/ Ог.инпльно 1 дстоты прощеил. При эол точность поддержания дстоты ораецанг 5 на установившемся ре,ликта на ху;ке .10 об/г;,ин,ед о р л у п дз о б р е т а н и лСистема ргулироьд и, паровой турбины, содерждцдл насос-регулятор и подкпочаннье нд напор насоса-регулятора сероомотор с отсечным золотником и трансфОрлдтор ддолсчин с пОдгружиннн м золот 1 иком и электрод-.и дтепам с регупирооочным интам, о т и и ч ю О 1 д л- с я тагл, что, с цепью повышеил точности регулирования на пониженных чдстотдх, онд сдбжеа электрическими ддт кдл 1 и .дддтчиком астоть вращения ротора турбиы и суглдторол, соадиненныгл с электродвигателем трдс 4 Ормд 1 ооа ддопени 51, последн. имеачуф" с рдсточкои и эаплеч,ком, кинамдтичсски соединенную с ГГС(упироооч 1,л Винтом электродвигателя и ЭОЛОТ,И.Ол ТРД СфОРЛД 1 ОРД ДДОЛЕНИЛ, Этат золотник снэбжа упорньл диском, эаве10 2000446 Составитель В.БлаговещенскийТехред М.Моргентал Корректор М,Куль Редактор Заказ 3071 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 денным в расточку муфты эа ее эаплечик, пружина трансформатора давления установлена в расточке муфты между торцомрасточки и торцом упорного диска.