книги из ГПНТБ / Автоматическое управление газотурбинными установками

Рис. IV.9. Схема управления регулирующим устройством на элементах «Логика Т».

о том, что эта обратная связь (память) может существовать до тех

и до режима холостого хода РХ Х, т. е. до сигнала Х10, — регулиру­ ющее устройство обеспечивает прогрев ’ турбины и вывод ее на обо­ роты холостого хода. При автоматическом пуске первоначальный

15І

прогрев на дежурпой форсунке до открытия регулирующего кла­ пана PH, т. е. до сигнала Хіх, обеспечивается путем введения опреде­ ленной выдержки времени РВ1 (сигнал Х 12) перед подачей сигнала на реверс двигателя регулятора скорости. После открытия регулиру­ ющего клапана на 1 мм и второй выдержки на прогрев РВ2 (сигнал Х ѵл) подается сигнал на дальнейшее открытие регулирующего клапана PH. При этом скорость вращения двигателя должна быть существенно сни­ жена (раз в 20—30). Резкое уменьшение скорости путем снижения тока якоря приводит к значительному падению крутящего момента, что недопустимо. Поэтому для выполнения этих противоречивых требований двигателю PC иа этом этапе задается импульсный режим. Подавая импульсы управления соответствующей скважности, доби­ ваются снижения средней скорости вращения при постоянстве крутящего момента. Формирование таких импульсов управления р может быть выполнено на устройствах различного типа (реле вре­ мени, пересчетные схемы и т. п.).

При пооперационном пуске открытие регулирующего клапана и прогрев турбины осуществляются оператором с помощью ключа управления регулятором скорости. Если в процессе прогрева тур­ бины после открытия PH происходит отрыв турбодетапдера и кран 13

на третьем этапе, после достижения холостого хода, можно изме­ нить скорость вращения турбины путем управления двигателем PC вверх или вниз. При этом имеем:

для движения вниз

Y нш = (Л'14 + Х 1Я-г А'16) (Хх0 + Х г1) Х 4Х ЪХ 1,

для движения вверх

Y віи = [Х5 + Х18 (Аіо +

где Х 14 — Х 2о — сигналы: Х 14 — нормальной остановки НО, Х 1&— связи с другими турбоагрегатами (необходим для разгрузки агре­ гата, остающегося в работе при остановке другого агрегата, рабо­ тающего с ним последовательно, — сигнал PC), Х 10 — от кнопки понижения^боротов Кн Н, Х г7 — «Третий кран открыт полностью»

(33 или 30), Х х8 — от кнопки повышения оборотов Кн В , Х 19 — окончания пускового периода ОПП, Х„0 — от конечного выключа­ теля «Верхнее положение регулятора скорости» ВН РСВ.

Запишем общие выражения управления движением двигателя регулятора скорости в одну и другую сторону:

Ун — К-Хі + Х 2Х а-Т УНХ8) Х й-\- (.Хи ~Ь ^і5 “Ь

+ -^іе) (Ую +'А’17)] X 4X bX7Y n,

152

Г в = [{[XuXis -r X n (Xi3p + X u )] X, -f

-f х м x , x ia+ x 5-1- x w (X10-I- x le)] x 20F„.

Вокончательные выражения введены сигналы взаимной блоки­ ровки, чтобы исключить одновременное срабатывание реле (пуска­ телей), включающих двигатель в противоположные направления движения, так как такая ситуация приводит к короткому замыканию

вцепи питания двигателя PC, что недопустимо. В случае использо­ вания реверсивных пускателей с взаимной блокировкой (например, магнитной, как у пускателей типа МКР-0) блокировку в логической части схемы можно исключить, что несколько упрощает схему (особенно на бесконтактных элементах).

Впоследнее время в системах управления газотурбинными уста­ новками начинают использовать электронные, электропневматические и электрогидравлические регуляторы скорости, применение которых может значительно упростить схему управления регули­ рующего устройства, в функцию которого в этом случае будет вхо­ дить только открытие стопорного клапана при пуске.

Управление маслонасосами

Масляная система агрегата состоит из следующих масляных на­ сосов: пускового с двигателем переменного тока; резервного с^двигателем постоянного тока; главного, насаженного на вал турбины; уплотнения. В систему входят и устройства для подогрева и охлажде­ ния масла. Пусковой маслонасос снабжает маслом системы смазки и регулирования до тех пор, пока вал турбины не достигнет ско­ рости, достаточной, чтобы главный маслонасос развил необходимое давление, после чего пусковой маслонасос должен быть отключен.

В дальнейшем, при падении давления за главным маслонасосом или

всистеме смазки, пусковой маслонасос должен автоматически вклю­ чаться, причем как в процессе нормальной работы, так и при любом виде остановки агрегата.

Включение пускового маслонасоса ПМН (рис. IV. 10) должно происходить при каждом из следующих условий: 1) автоматически при пуске турбоагрегата, т. е. появлении сигнала АПК Х 1 (сигнал кратковременный), 2) при падении давления масла за главным маслонасосом ГМН или в системе смазки СМС ниже заранее задан­ ных уровней ргыні и Рсмс-і т. е. при сигналах X , и Х3, если защита по давлению масла смазки ЗМС включена (есть сигнал ЗМС Х$), 3) вручную при дистанционном управлении с помощью ключа упра­ вления Кл ПМН (сигнал Х6), установленного на щите агрегата.

В связи с тем, что некоторые сигналы, включающие двига­ тель ПМН, относительно кратковремеины, они запоминаются, чтобы ПМН оставался в работе. Его выключение, или разблокировка памяти, происходит: 1) при достижении необходимого давления Ргмнг за главным маслонасосом ГМН во время пуска турбины — сигнал Х в,

153

Рис. IV.10. Схема управления пусковым маслонасосом смазки.

а— иа контактных реле; на элементах: б — «Логика М», в — «Логика Т».

2)при полной остановке агрегата *, когда появляется сигнал ПОАХ-„

3)при помощи ключа управления ПМН — сигнал X s.

При этом

і 7вкл = Х 1 + (Х г + Х 3) Х 4 + Х 5 + У вкл.Хв.Х’7.Х8.

* Под полной остановкой агрегата понимается момент, когда температура корпуса остановленной ГТУ снизится до заданного значения, при котором пуско­ вой маслонасос может быть' выключен.

154

Маслонасосы уплотнения снабжают маслом высокого давления систему уплотнения нагнетателя, предотвращающую проникновение газа в машинный зал. Необходимый избыток давления уплотняющего масла над давлением газа в полости нагнетателя при нормальных условиях поддерживается регулятором перепада. Для сигнализа­ ции используется дифманометр или бесшкальное реле, выдающее сигнал при падении перепада. Обычно в системе уплотнения устана­ вливают два пасоса с двигателями переменного тока, каждый из которых может работать в качестве основного или резервного. По сигналу о падении перепада давления между маслом и газом необходимо отключить работающий насос и включить резервный. Выполнение этого простого правила существенно осложняется спе­ цифическими условиями на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Из-за недостаточной надежности системы энергоснабжения мно­ гих компрессорных станций наиболее частой причиной снижения падения перепада давления масло—газ является падение или исчез-, новение напряжения питания. В этой ситуации включение резервного маслоиасоса не может привести к положительным результатам. Поэтому ■алгоритм управления маслонасосами уплотнения должен предусматривать включение резервного маслонасоса при исчезнове­ нии напряжения питания только на двигателе работающего насоса, а такя-ю при исчезновении перепада давления масло—газ,- но при сохранении напряжения питания. Реакция системы на сигналы дат­ чиков перепада специально несколько задерживается, чтобы исклю­ чить влияние кратковременных перерывов питания и других случай­ ных причин. Такое решение возможно благодаря наличию в системе уплотненця аккумулятора масла, обеспечивающего в течение не­ которого! времени необходимый перепад при отключенных маслонасосах.

Другим фактором, осложняющим схему управления, является необходимость обеспечить равномерную выработку моторесурса обоими двигателями в процессе длительной безостановочной работы агрегата. Для этого следует предусматривать возможность изменения функций насосов без остановки агрегата. ,

Так как процесс получения функции управления маслонасосами уплотнения подобен описанному выше для других узлов ГТУ, то для простоты приведем ее конечное выражение, индексы ' и " отно­ сятся соответственно к первому и второму МНУ (рис. ІѴ.11):

т= ( * 1 + 3 +* 3 +Х, Т) ГХ^ у Р',

р ' = и п(х 7х 8+ F “+ п е т ,

У"= (х1у х 2у х; у Х,Г)_ГХ1У Р\

Р" = х 2х п(Х7Х 3+ Р" + Г ) Х ’3х і

где Y, АД — АД — сигналы: Y — па включение двигателей М Н У , АД — автоматического пуска АП, АД — о наличии давления газа

155

а — на контактных реле; на элементах: б — «Логика М», в — «Логика Т».

в полости нагнетателя ДГН, Х 3 — ключа МНУ на включение на­ соса, Х і — нормальной остановки агрегата НО, Х ъ — ключа МНУ на выключение насоса, Х в — ключа разблокировки Кл Р, Х 7 — дат­ чика дифференциального давления Д Д (сигнал имеется ири перепаде давления масло—газ 1 кгс/см2 и меньше), Х 8 — датчика, измеря­ ющего перепад давления масло—газ ПМГ (сигнал появляется при пониженном значении перепада).

Так как функции управления каждым насосом получились оди­ наковыми, то, естественно, и принципиальные схемы также иден-

156

6

тичны. Ліо несмотря на это, включение того или другого насоса за­ висит от положения ключа МНУ. Спомощью этого же ключа обеспе­ чивается возможность перехода с одного насоса на другой, благодаря „ чему достигается более равномерный износ оборудования.

Чтобы повысить автономность агрегата, необходимо, в част­ ности., установить на валу нагнетателя масляный насос системы уплотнения. В этом случае в системе уплотнения останется лишь один электронасос для обеспечения периода пуска и система управле­ ния существенно упростится. При этом функция управления МНУ

157

(рис. IV. 12) отличается от функции управления ПМН, описанной выше, только наличием сигнала от измерителя перепада давления масло—гяз, появляющегося при снижении давления масла в системе уплотнения ПМГ и воздействующего непосредственно на пуска­ тель МЫУ (минуя «память»), т. е. " "

наличия защиты по маслу уплотнения ЗМУ (сигнал говорит о том,

158

Рис. IV.12. Схема управления пусковым маслонасосом уплотпешш.

о — па контактных реле, па алиментах: ß — «Логика М», « — «Логика Т».

что давление в системе уплотнения поднималось до заданного уровня), Л'.,, Х а — датчика, появляющиеся соответственно при снижении давления в системе уплотнения ниже заданного уровня рСМУі и повышении выше другого заданного уровня РсмУ2>АД, АГ7 — ключа управления МНУ, X s — перепада давления масло—газ ПМГ.

Принципиальные схемы управления МНУ (см. рис. IV.12) существенно упрощаются по сравнению с предыдущим вариантом

(см. рис. IV.11).

Управление кранами

Технологические краны обвязки турбины и нагнетателя играют важную роль в определении структуры системы управления. Объ­ ясняется это прежде всего тем, что из-за многочисленности кранов

доля аппаратуры управления ими в схеме достаточно велика. Не менее важным является и то обстоятельство, что из-за недостаточно высокой надежности самих кранов и узлов управления ими на схему управления накладывается большое число дополнительных ограни­

(30 кгс/слі2). Газ, поступая в одну из полостей сервомотора крана, перемещает поршень и связанную с иим подвижную часть крана. Газ подается в сервомотор с помощью соленоидных клапанов.

Третий удравляющий клапан служит для подачи газа на поршень

•мультипликатора — устройства для подачи уплотняющей смазки в край. Клапаны управляются соленоидами и находятся в открытом состоянии, когда соленоид под током. В используемых на газопро­ водах узлах управления типа ЭПУУ-2 установлены соленоиды, рассчитанные на постоянный ток напряжением 110 или 27 в, мощ­ ностью ' около 50 вт.' Потребляемая соленоидом мощность относи­ тельно велика, во всяком случае, учитывая индуктивный характер нагрузки, она либо превышает коммутационные возможности наи­ более распространенных реле, либо лежит на их пределе. Для пре­ дохранения контактов реле от повреждения в некоторых схемах используются искрогасящие цепочки или более сложная защита.

Вследствие высокой потребляемой мощности и большой плот­ ности тока в обмотке соленоид клапана быстро перегревается и вы-

160