Отсечной золотник

Необходим для усиления импульса к импульсному клапану.

Состоит: корпус, букса, золотник, мембрана с жёстким центром, пружина, регулировочный винт.

Защита гпа

Необходима для останова ГПА при срабатывании защитных устройств:

1. АБ ТНД (5350+80 ^об/_мин)

2. АБ ТД (9100-10500 ^об/_мин)

3. Реле ОС (0,8-1 мм)

4. От других защитных устройств, формирующих электрический сигнал на эл.маг. вентили.

Боёк АБ: для механического воздействия на пневмовыключатели. Установлен в расточке вала и состоит из гильзы, бойка (со смещённым центром тяжести), упорной и натяжной гаек, пружины, стопорного винта.

• 1 оборот натяжной гайки = 800 ^об/_мин

• 1/8 оборота (на ТД) = 600 ^об/_мин

Выключатели АБ: для выпуска воздуха предельной защиты.

Состоит: корпус, две крышки, две мембраны соединённые стяжкой, рычаг с вилкой, два толкателя, стопорный рычаг, рычаг с клапаном (клинковидный), пружина.

Выключатель ТВД имеет двухплечную качалку, соединённую с клинковидным рычагом.

В полости мембран подводится воздух постоянного давления от кнопок управления.

Кнопки управления: для дистанционного управления пневмовыключателями.

Состоит: корпус, мембрана, кнопка, стяжка, клапан с пружиной.

Пневматические эл.маг. вентили: для выпуска воздуха предельной защиты при подаче на них электрического импульса от защитных устройств.

Реле осевого сдвига: для останова ГПА при смещении ротора ТВД на 0,8-1 мм.

Ротор ТВД имеет двухстороннее реле ОС.

Ротор ТНД имеет одностороннее реле ОС.

Реле включает в себя: планку, сопла Ø = 5 мм., дроссельные шайбы Ø = 2 мм., электроконтактные манометры, сетчатые фильтры.

При нормальной работе давление перед соплами = 0,3 ^кг/_см²; при повышении давления перед одним из сопел до 1 ^кг/_см² – происходит аварийный останов.

Реле давления воздуха: для выдачи электрического импульса после появления малого избыточного давления за ОК с целью обеспечения взрывобезопасности.

Состоит: корпус, крышка, мембрана со штоком, рычаг, микровыключатель, пружина.

Под мембрану подведён воздух от ОК.

Реле выдаёт электрический сигнал при Р_ок = 60 ^мм/_{вод.столба} (500-600 ^об/_мин)

Система автоматического регулирования ГТУ выполнена по схеме непрямого регулирования с пневматическими серводвигателями и усилителями.

Необходимая для транспортировки газа мощность турбины обеспечивается подачей определённого количества газового топлива к горелкам камеры сгорания через стопорный и регулирующий клапаны. Эти клапаны приводятся мембранными пневматическими серводвигателями. Топливо для ГТУ отбирается из станционного топливного коллектора или специального блока подготовки топливного или пускового газа. Воздух для работы серводвигателей топливных клапанов и других устройств системы регулирования охлаждается и очищается в блоке воздухоподготовки, который поставляют с каждым агрегатом. Давление воздуха в системе поддерживается регулятором давления «после себя».

Основной регулирующий орган системы - гидродинамический регулятор скорости, поддерживающий заданную частоту вращения вала нагнетателя. Импульсом регулятору служит напор от масляного насоса импеллера, смонтированного на силовом валу турбины. Регулятор скорости имеет механизм задатчика частоты вращения вала ТНД, который подключен к системе автоматического и дистанционного управления. Введение аварийной уставки по температуре за ТНД вызвано ограничением величин температурного поля перед рабочими лопатками ТВД для исключения вероятности развития сульфидно-оксидной коррозии их материала в период назначенного ресурса. Максимальная температура перед турбиной ограничивается электронным малоинерционным регулятором температуры (МИРТ) через проточный золотник с электромеханическим преобразователем (ЭМП), а также с помощью ограничителя приёмистости.

Связь регулятора скорости, золотника и ограничителя приёмистости с серводвигателем регулирующего клапана осуществляется с помощью проточной линии, в которую поступает воздух из коллектора постоянного давления через дроссельную шайбу Ø 4 мм. В регуляторе, золотнике и ограничителе воздух из проточной линии может выпускаться в атмосферу через соответствующие золотниковые устройства. Количеством выпускаемого воздуха определяется давление в проточной линии и соответственно положение регулирующего клапана. При давлении 1 ^кг/_см², когда выпуск воздуха незначителен, регулирующий клапан полностью открыт. По мере увеличения пропуска воздуха в регуляторе, золотнике, ограничителе снижается давление в проточной линии, регулирующий клапан прикрывается и закрывается при давлении 0,6 ^кг/_см².

Давлением в проточной линии определяется и положение выпускных воздушных клапанов, осуществляющих сброс воздуха в атмосферу из нагнетательного патрубка компрессора газовой турбины. Выпускные клапаны открываются по команде отсечного золотника после закрытия регулирующего клапана, когда давление в проточной линии падает до 0,5 ^кг/_см². Открытием выпускных клапанов снижается превышение частоты вращения силового вала турбины при быстром снятии с неё нагрузки (например, при помпаже нагнетателя) и уменьшается время выбега валов турбины при экстренной (аварийной) остановке.

Экстренную остановку турбины осуществляют органы предельной защиты, которые включают стопорный клапан, два электромагнитных вентиля, подключенные к электрической системе защиты, и два пневматических выключателя, срабатывающих от бойковых автоматов безопасности при достижении максимально допустимой частоты вращения соответствующих валов (ТВД, турбодетандера и ТНД) и от ручного воздействия на кнопки управления.

Органы защиты связаны между собой линией предельной защиты, в которую подведён воздух из коллектора постоянного давления через дроссельную шайбу Ø 3,3 мм. Давлением в этой линии определяется положение стопорного клапана. Клапан открыт, если в устройствах защиты выпуск воздуха в атмосферу отсутствует и давление в линии близко к давлению в коллекторе. При открытии выпускного отверстия в одном из устройств защиты давление в линии снижается и стопорный клапан закрывается, перекрывая подачу топлива в камеру сгорания. Линия предельной защиты подключена ещё и к регулятору скорости. Во время экстренной остановки при снижении давления в линии предельной защиты в регуляторе срабатывает астатическое устройство, резко снижается давление в проточной линии и закрываются стопорный и регулирующий клапаны. Одновременно срабатывает отсечной золотник, который выдаёт команду на открытие выпускных воздушных клапанов. В результате турбина быстро останавливается. Во время пуска турбины в регуляторе скорости перекрывают сброс воздуха из линии предельной защиты и, таким образом, открывают стопорный клапан.

Противопомпажная защита воздушного компрессора турбины осуществляется восемью сбросными клапанами, частично сбрасывающими воздух из компрессора за четвёртой ступенью.

Помимо выполнения основной задачи - поддержания заданного режима работы турбины и экстренного отключения - система регулирования во время пуска осуществляет управление расцепным устройством турбодетандера и клапаном № 13 на подаче пускового газа посредством подключения масла от пускового электронасоса через электромагнитный вентиль. Применение масла в качестве рабочего тела вызвано необходимостью смазки упорного подшипника сцепной муфты.

В трубопроводах, через которые передаются команды на управление сцепной муфтой и клапаном пускового газа, масло находится под давлением только в период запуска турбины. Во время длительной работы масло слито, так как пусковой электронасос после запуска отключается.

Проанализируем взаимодействие элементов схемы регулирования во время пуска и остановки турбины.

Перед пуском, когда в воздушном коллекторе системы имеется требуемое давление 1,4 ^кг/_см², органы регулирования занимают следующие положения:

1. В гидродинамическом регуляторе скорости механизм задатчика установлен в положение максимальной частоты вращения - замыкающий клапан регулятора находится вверху. Открыты сбросные отверстия, выпускающие воздух из проточной линии и линии предельной защиты. Давление в этих линиях низкое, стопорный и регулирующий клапаны пружинами в сервоприводах удерживаются в закрытом положении.

2. Из-за низкого давления в проточной линии отсечной золотник опущен в нижнее положение и мембранные полости исполнительных механизмов импульсных клапанов, которые установлены на выпускных клапанах, сообщены с атмосферой. Импульсные клапаны открыты, а выпускные - закрыты, так как они удерживаются в этом положении пружинами.

3. Отсутствует напряжение на катушках всех электромагнитных вентилей и все они закрыты. Таким образом, выпуск воздуха из линии предельной защиты через вентили перекрыт и отсечено масло от сцепного устройства турбодетандера. Сцепная муфта отключена, а клапан № 13 перекрыт.

4. В дроссельном золотнике и в ограничителе приёмистости отверстия для выпуска воздуха из проточной линии перекрыты.

5. Выключатели автоматов безопасности взведены, и выпуск воздуха предельной защиты через них перекрыт. Если предшествующая остановка турбины проводилась после срабатывания одного из автоматов безопасности или от воздействия на одну из кнопок управления, то перед пуском выключатели необходимо перевести в рабочее положение. В противном случае через выключатели будет сбрасываться воздух из линии предельной защиты и запустить турбину будет невозможно. Для взведения выключателя нажимают и отпускают кнопки управления, обозначенные надписью «взведение выключателя».

6. Сбросные клапаны, установленные за четвёртой ступенью воздушного компрессора, удерживаются своими пружинами в открытом положении.

Пуск турбины начинается с включением масляных пускового и винтового электронасосов, затем включается валоповоротное устройство и подаётся напряжение к электромагнитному вентилю на линии масла к расцепному устройству турбодетандера. Перед началом вращения турбодетандера открывают стопорный клапан и по сигналу конечного выключателя в конце его хода станционными кранами к регулирующему клапану и к кранам запальной и дежурной горелок подаётся топливный газ. Для открытия стопорного клапана механизм задатчика регулятора скорости перемещают в сторону “убавить” до упора замыкающего клапана в буксу. Давление в линии предельной защиты увеличивается до 1,3 ^кг/_см² и стопорный клапан открывается. Масло от пускового насоса поступит в рабочую полость серводвигателя расцепного устройства. Поршень, сжимая пружины, передвинется и введёт в зацепление шестерёнчатую полумуфту вала турбодетандера с полумуфтой на валу компрессора. После остановки поршня в крайнем положении имеющееся в нём отверстие совместится с каналом в крышке серводвигателя. Масло из рабочей полости поступит к серводвигателю клапана № 13. Клапан откроется. По сигналу конечного выключателя в конце хода клапана система управления откроет специальный станционный кран, в турбодетандер поступит пусковой газ и компрессорный вал начнёт разгоняться. С увеличением частоты вращения компрессорного вала сначала отключается механическая муфта валоповоротного устройства и останавливается его электродвигатель, а затем по сигналу реле давления воздуха в камере сгорания зажигаются запальная, а затем дежурная горелки.

После прогрева турбины (около 1,5 мин) на низких частотах вращения пламенем дежурной горелки клапан механизма задатчика постепенно переставляют в обратном направлении - вверх. Вслед за клапаном перемещается букса и начинает перекрываться выходное отверстие регулятора, через которое сбрасывается воздух из проточной линии. Давление в линии повышается. При увеличении давления до 0,5 ^кг/_см² переставляется отсечной золотник и к мембранным исполнительным механизмам на импульсных клапанах подводится силовой воздух. Импульсные клапаны на выпускных воздушных клапанах закрываются. С этого момента выпускные клапаны принудительно закрыты не только усилием пружин, но и усилием от воздействия на их тарелки давления за компрессором.

По мере перестановки механизма задатчика вверх в проточной линии повышается давление, и при давлении 0,6 ^кг/_см² начинает открываться регулирующий клапан. Когда клапан откроется на 1,5 мм, сработает конечный выключатель и система управления произведёт выдержку в течение 1 мин, за которую турбина будет прогреваться уже пламенем рабочих горелок. При дальнейшем открытии регулирующего клапана частота вращения компрессорного вала возрастает до 2500 ^об/_мин. По электрическому сигналу от реле скорости системы управления закроются краны подачи пускового газа к турбодетандеру и отключится напряжение от электромагнитного вентиля. Подвод масла к сцепной муфте прекратится, и усилием пружины полумуфта выведется из зацепления с шестерней на компрессорном валу. После того как поршень расцепного устройства снимется с упора, через открывшееся в крышке отверстие рабочая полость серводвигателя клапана № 13 сообщится со сливом и клапан закроется. Турбодетандер остановится. Примерно к этому времени или несколько раньше начнётся вращаться вал силовой турбины. Частота вращения вала будет увеличиваться до тех пор, пока не вступит в работу регулятор скорости. Когда частота вращения компрессорного вала достигнет 3900-4400 ^об/_мин (опасность помпажа в компрессоре при этом отсутствует), закроются сбросные клапаны. Большая частота вращения соответствует более высокой температуре всасываемого в компрессор воздуха. Сбросные клапаны закрываются автоматически от действия на них давления сбрасываемого воздуха. По сигналу наличия давления масла за главным насосом, равного 7,5 ^кг/_см², остановится пусковой электронасос.

Пуск заканчивается, когда механизм задатчика устанавливается в положение поддержания частоты вращения силового вала 3300, а компрессорного не ниже 4300 ^об/_мин. Дальнейшее нагружение турбины осуществляется установкой механизма задатчика регулятора скорости в положение более высокой частоты вращения силового вала. Если в процессе пуска или последующей работы температура перед турбиной достигает предельно допустимого значения, то в работу вступит МИРТ или ограничитель приёмистости. Они снижают давление в проточной линии, и регулирующий клапан прикрывается. Поступление топливного газа в камеру сгорания уменьшается. Малоинерционный регулятор температуры воздействует на проточную систему через ЭМП, которым перестанавливается дроссельный золотник.

Остановка турбины может быть нормальной с постепенным разгружением и экстренной. Экстренная остановка может осуществляться по сигналам электрической системы защиты, при срабатывании автоматов безопасности в случае достижения предельно допустимых частот вращения соответствующих валов и вручную - воздействием на электрическую кнопку «аварийный стоп» или на пневматические кнопки управления. По команде от электрической системы срабатывают электромагнитные вентили на линии предельной защиты, а при включении автоматов безопасности или пневматических кнопок управления - выключатели автоматов безопасности. Из линии предельной защиты выпускается воздух. Давление снижается, и стопорный клапан перекрывает подачу топливного газа к камере сгорания. Одновременно в регуляторе скорости усилием пружин букса отрывается от замыкающего клапана и опускается на нижний упор. Из проточной линии резко выпускается воздух в атмосферу, и регулирующий клапан также закрывается. Со снижением давления в проточной линии переставляется вниз отсечной золотник и мембранные приводы импульсных клапанов сообщаются с атмосферой. Импульсные клапаны открываются, а вслед за ними и выпускные воздушные клапаны. Воздух из нагнетательного патрубка компрессора сбрасывается, в результате чего турбина быстро останавливается. Одновременно с остановкой турбины поступает команда на перестановку кранов в обвязке газового нагнетателя. Нагнетатель освобождается от газа.

По мере выбега валов турбины при снижении давления воздуха за компрессором открываются сбросные клапаны за четвёртой ступенью, а при снижении давления за главным насосом до 5 ^кг/_см² включается в работу пусковой масляный электронасос. Если экстренная остановка произойдёт во время пуска турбины, то по электрическим связям системы управления одновременно со сбросом воздуха из линии предельной защиты перекрывается электромагнитный вентиль на линии масла к расцепному устройству. Сцепная муфта выводится из зацепления, и турбодетандер останавливается.