Регулирующая поворотная диафрагма с модернизированным приводом

Âпаровых турбинах в качестве регулирующих органов, предназначенных для впуска пара как в турбину, так и в промежуточные ступени применяются (устанавливаются) поворотные диафрагмы. Основным преимуществом поворотных диафрагм перед регулирующими клапанами является упрощение корпуса цилиндра турбины.

Âзависимости от подвода пара и ряда конструктивных соображений применяются два типа регулирующих диафрагм: аксиальные и радиальные. Известны поворотные диафрагмы с приводом турбин мощностью 25 – 100 МВт, выпускаемых ТМЗ [1]. Поворотные диафрагмы части низкого давления, применяемые ЛМЗ, и диафрагмы с передаточным механизмом приведены в [2].

Турбины ПТ-25-90 10М КТЗ имеют поворотные диафрагмы парораспределения ЧСД с приводом [3].

Недостатками приведенных диафрагм являются: пожароопасность; наличие до пяти маслопроводов к одному сер-

вомотору; сложная конструкция привода диафрагмы и

сервомотора; дефект конструкции привода в кинематике, где

серьга и рычаг неспособны направлять усилия на поворотное кольцо диафрагмы по касательной;

асимметричное расположение привода с одной стороны цилиндра, иногда для двух сервомоторов, что неконструктивно для нижней части цилиндра; эксцентрическая ось поворотной диафрагмы

(кольца) по отношению к оси диафрагмы; сложность изготовления узлов, их ремонта и

обслуживания в эксплуатации; отсутствие замыкания люфтов в шарнирных

соединениях; наличие сальникового уплотнения.

Известна поворотная диафрагма с приводом от сервомоторов и рычагов с обеих сторон цилиндра, у которой односторонний привод заменен парой сил.

Именно на Качканарской ТЭЦ Свердловэнерго в свое время была проведена модернизация привода поворотной диафрагмы турбины ПТ-25-90 10М КТЗ в связи с реконструкцией турбины на противодавленческую ПР-25-90 10М.

Привод поворотной диаграммы (ðèñ. 1) осуществляется от блока регулирования 1 двумя серво-

моторами 2 è 6, которые соединены через шаровые сочленения 3 с двухплечными рычагами 4 è 5.

Поршни сервомоторов 1 (ðèñ. 2) соединены тягами 2 через шаровые сочленения с рычагами 3. Рычаги 3 è 6 между собой соединяются через шаровые сочленения тягами 5 и устанавливаются на кронштейны 4 è 7. Свободные концы рычагов 6 соединяются тягами 8 со штоками 9, прицепленными к серьгам 10 осевыми соединениями 11 в верхней части, а в нижней части – к поворотному кольцу диафрагмы 12.

Установленная при модернизации поворотная диафрагма с приводом (ðèñ. 3) состоит из неподвижной диафрагмы 1, которая включает в себя сопловую коробку 2, поворотное кольцо 3 с прижимающим его к диафрагме 1 прижимным кольцом 4. В цилиндре турбины выполнено сверление E, аналогично существующему правому рычажному приводу смонтирован левый, для чего используется система – отсечной золотник с увеличенным сечением окон, правый сервомотор ЧСД с обратной связью и дополнительно подключенным соединением полостей над и под поршнями левым сервомотором ЧНД. Одновременно радиальная разгруженная диафрагма была заменена на аксиальную при существующих сервоприводах, рассчи- танных на радиальные диафрагмы. Установлен патрубок 5 (ðèñ. 3) для буксы штока 6 и сцепления осевого соединения 7 с поворотным кольцом 8.

Таким образом, диафрагма управляется парой сил с двух противоположных сторон. Статические и динамические испытания показали полное от-

1 2

4

5

8

11

10

11

12

,

сутствие заеданий диафрагмы и легкость ее управления при маломощных сервомоторах.

Частичная реконструкция, проведенная в условиях станции с наименьшими затратами, обеспе- чила возможность включить отбор, а динамиче- ские испытания показали полное соответствие регулирования требованиям руководящих указаний ПТЭ.

При проведении реконструкции решен вопрос пожароопасности и эстетики. По сложности проблемы, а именно: обеспечение синхронности работы системы “отсечной золотник – два гидроцилиндра”, увеличение мощности привода с необходимым запасом без увеличения мощности насоса в динамике, обеспечение быстродействия системы регулирования при сбросе нагрузки – предложенная работа представляет рациональное решение технической задачи. Несмотря на частичный слу- чай, реконструкция не имеет подобных аналогов и несет в себе элемент новизны. Модернизация проведена при консультации и по согласованию с Калужским турбинным заводом.

Очевидным недостатком данного привода является повышение нечувствительности регулирования из-за увеличения в эксплуатации люфтов, не имеющих замыкания.

Казалось бы, проблема с приводом в системе пары сил, заключающаяся в кинематике, где серьга и шток (рычаг) с одной точки приложения к кольцу не способны направлять усилия по касательной, но работающих на растяжку и сжатие (рыча- гов) штоков через серьги с двух точек приложения сил, решена.

Однако само расположение поворотного кольца 3 (ðèñ. 3), лежащего своей расточкой в диаметре Ä на проточке неподвижной диафрагмы 1, ограниченного в аксиальных и радиальных зазорах, является существенным недостатком конструкции всех перечисленных объектов. Противодействие приводу поворотного кольца создается от массы поворотного кольца 3, трения в точках постоянно-

6

8

A

5

го соприкосновения, исключения концентричности, заклинивания в момент приложения силы, направления усилия не на вытяжку штоков 6 при выводе из состояния покоя кольца 3. При идеальной расчетной разгрузке кольцо 3 должно преодолевать силы трения в направляющих поясках штоков 6 только при плоскопараллельном аксиальном зазоре P между кольцом 3 и прижимающими полукольцами 4. В действительности лежащее произвольно в нескольких точках и точках приложения сил кольцо 3 имеет переменные противоусилия.

С целью решения задачи противодействия достаточно исключить усилие для преодоления собственной массы кольца 3 поворотной диафрагмы [4]. Реконструкцией решается задача устройства поворотной диафрагмы с приводом, характеризующимся высокой эксплуатационной надежностью при простоте его изготовления и эксплуатации, сводящая на нет все перечисленные ранее недостатки приведенных аналогов и главный из них – трение поворотного кольца о диафрагму.

Поворотное кольцо 1 регулирующей диафрагмы (ðèñ. 4) за серьги 2 с осевыми соединениями 3 присоединяется штоками 4 с шаровыми сочленениями 5 к тягам 6, которые крепятся в шаровых сочленениях коромысла-рычага 7, жестко закрепленного осевым роликом 8, к кронштейну 9 со стульчиком 10, установленному на крышке цилиндра турбины 11. Правая верхняя тяга 12 через шаровое сочленение 5 соединяется с рычагом 13, служащим для привода от сервомотора, либо с рычагом для электропривода за тягу 14 с упором 15. Таким образом, диафрагма подвешивается с двух сторон за серьги 2 штоков 4 и подвижные тяги 6 к коромыслу 7, закрепленному на крышке 11 цилиндра турбины.