5.8. Автоматическое регулирование паротурбинных установок
Автоматическое регулирование турбинных установок, также как и котельных установок, имеет различное назначение:
поддержание рабочих параметров;
обеспечение режимов пуска и останова;
различные защиты.
Основным параметром, который необходимо поддерживать на паровой турбоустановке – число оборотов в минуту ротора турбины и генератора. Оно связано с частотой переменного тока сети, на которую работает генератор. Частота электрического тока – 50 Гц, что соответствует скорости вращения ротора турбоустановки 3000 об/мин. Частота вращения ротора поддерживается центробежными регуляторами различной конструкции. Простейший регулятор скорости вращения турбогенератора показан на рис.5.13,а.
Изменение положения муфты 8 центробежного регулятора приводит, благодаря рычагу 6 к перемещению золотника 5. Это перемещение приводит в действие поршень сервомотора 2, так как к нему открывается доступ масла под давлением достаточном для перемещения поршня. Поршень сервомотора 2 в процессе своего движения увлекает за собой шток и, таким образом, с одной стороны восстанавливает положение штанги 6 а вместе с ней и золотника 5, с другой стороны открывает или закрывает регулирующий клапан 1 подачи пара. Таким образом, такой регулятор имеет обратную связь. Перемещение муфты 8 происходит благодаря тому, что шаровые грузы 7 при вращении центробежными усилиями раздвигаются на большую окружность. Вращение грузов передается через червячное зацепление 9 от основного вала турбины 10. давление и перетоки масла происходят по каналам 12,13 от насоса 11.
Рис.5.13. Конструктивные схемы автоматического регулирования скорости вращения (а) и уровня жидкости в емкости (б).
1 – регулирующий клапан; 2 – поршень сервомотора; 3 – корпус сервомотора; 4 – усилитель; 5 – золотник усилителя; 6 – механическая штанга прямого регулирования; 7 – шаровые грузы; 8 – муфта; 9 – червячная передача; 10 – вал турбины; 11 – маслонасос; 12 – канал подачи масла на усилитель; 13 – каналы подачи масла на сервомотор; 14 – корпус подогревателя; 15 – поплавок; 16 – подвижная опора; 17 – рычаг; 18 – шток; 19 – регулирующий клапан.
На современных турбоустановках регулирование скорости вращения ротора выполняется более сложным. Оно имеет ряд промежуточных усилителей, которые призваны увеличивать регулирующий сигнал и его быстродействие.
Другим распространенным регулятором турбоустановок являются регуляторы уровня воды прямого действия без обратной связи (рис.5.13,б). Повышение уровня приводит к открытию клапана слива воды из подогревателя.
Для турбинных установок большое значение имеют защиты:
- защита от повышения числа оборотов ротора турбины (рис.5.14,а);
- защита от повышения давления в трубопроводах (рис.5.14,б) и конденсаторе (рис.5.14,г);
- защита от попадания воды через отборы в проточную часть турбины (рис.5.14,в).
Защита от повышения скорости вращения турбины (рис.5.14,а) работает на принципе центробежного действия эксцентричного бойка. Боек 3, у которого центр тяжести 5 смещен относительно оси вращения вала турбины 1, находится в напряженном состоянии между двумя пружинами 4. При увеличении числа оборотов выше допустимого боек центробежными усилиями отбрасывается; бьет в рычаг, который воздействует на стопорный клапан, закрывающий доступ пара в турбину.
Рис.5.14. Конструктивные схемы автоматических защит; а – автомат безопасности турбины; б - предохранительный клапан; в – обратный клапан; г – взрывной (предохранительный) клапан.
1 – вал турбины; 2 – рычаг; 3 – боек; 4 – пружина; 5 – центр тяжести бойка; 6 – клапан; 7 – корпус; 8 – фланец; 9 – паранитовая прокладка.
Защита от повышения давления – предохранительные клапана (рис.5.14,б). Груз 8 предохранительного клапана уравновешивается давлением пара на клапан 6. Если давление пара становится выше усилия тяжести груза, клапан открывается и пар уходит в атмосферу. Как только давление выравнивается, клапан 6 закрывается.
На корпусе 7 выхлопе ЦНД устанавливаются взрывные клапана (рис.5.14,г). При повышении давления в конденсаторе выше предельно допустимого рвется паранитовая прокладка 9, прижатая в рабочих условиях фланцем 8.
На отборах турбины устанавливаются обратные клапана (32, рис.5.8), который не позволяет пароводяной смеси двигаться в обратном направлении. Конструктивная схема такого клапана показана на рис.5.14,в.