книги из ГПНТБ / Плаксионов Н.П. Судовые турбинные установки учебник

импульсного масла от масляного выключателя. По мере повышения давления в конденсаторе усилие, создаваемое этим давлением на мем­ бране, и усилие пружины / / преодолевают усилие пружины 4, и мем­ брана начинает смещаться вниз, опуская иглу и золотник.

При понижении вакуума в конденсаторе до 550 мм рт. ст. нижнее поле золотника опустится настолько, что откроет доступ импульсному маслу по трубе VII к масляному выключателю (см. рис. 104). Под дав­ лением масла золотник масляного выключателя (см. рис. 105) подни­ мается, что приведет к опорожнению полости ускорительного кла­ пана БЗК и закрытию БЗК.

Для того чтобы ие допустить остановки турбины в штормовую по­ году при внезапном сбросе нагрузки вследствие оголения винта, все современные турбины снабжают ограничивающим регулятором ско­ рости. Его назначение состоит в том, чтобы ограничивать увеличение скорости турбины до величины, при которой вступает в действие вы­ ключатель предельной частоты вращения. Остановка главной турбины в штормовую погоду весьма опасна, так как для пуска турбины в ход требуется некоторое время, в течение которого судно лишено хода.

К регулятору 2 (см. рис. 108) масло подается от импеллера 4. Попа­ дая по каналу б в полость г между полями золотника 3 регулятора ско­ рости и далее по каналу д обратно в приемную полость импеллера, масло дросселируется в окнах, прикрытых верхним и нижним полями золотника 3. При нормальной частоте вращения давление масла, со­ здаваемое импеллером, недостаточно для преодоления натяга пружины золотника 3 и последний находится в нижнем положении. При этом верхнее поле золотника перекрывает верхнее окно, и давление в поло­ сти б, а следовательно, и в импульсном трубопроводе в (на рис. 104 тру­ бопровод V) равно давлению в системе смазки (около 0,9 кгс/см2). При увеличении частоты вращения ТНД до 105% давление в трубопроводе в увеличится и поршень сервомотора будет подниматься, прикрывая БЗК.

Пределы регулирования частоты вращения турбины могут быть изменены величиной натяга пружины регулятора скорости с помощью болта / (см. рис. 108). Регулятор скорости дает возможность ТЗА ра­ ботать полным ходом даже при большом волнении.

§ 32. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Паровые турбины, предназначенные для привода элек­ трических генераторов (в том числе и главные турбины турбоэлектро­ ходов), должны иметь особый регулирующий механизм, обеспечиваю­ щий постоянную частоту вращения при всех нагрузках. Такое регули­ рование называется однорежимным. В последнее время главные тур­ бины, работающие на гребной винт через редуктор, снабжают регули­ рующими механизмами, поддерживающими любую заданную частоту вращения. Такое регулирование называется всережимным.

Одна из схем дроссельного регулирования показана на рис. 110. При уменьшении нагрузки увеличивается частота вращения регу­ лятора 5, грузы, соединенные передачей 1 с валом турбины, раздви-

120

гаются. При этом поднимается муфта 4, которая поворачивает рычаг 7 вокруг точки 8; тяга, связанная с рычагом шарниром 6, поднимает золотник J?. В цилиндр золотника поступает под давлением масло от на­ соса 3. При подъеме золотника масло попадает в верхнюю часть ци­ линдра сервомотора 9 и давит сверху на поршень 10 сервомотора, свя­ занного с дроссельным регулирующим клапаном 11, через который пар поступает в турбину. Поршень сервомотора, а с ним и клапан опускают­ ся, и уменьшается сечение для прохода пара. При этом развиваемая турбиной мощность уменьшается, а частота вращения доводится до нормальной. Когда стержень клапана опускается, то вниз идет также точка 8 рычага 7, который повора­ чивается на муфте регулятора и возвращает золотник в его среднее положение. Этим осуществляется обратная связь, которая предотвра­ щает возможность чрезмерного при­ крытия регулирующего клапана.

При увеличении нагрузки про­ цесс регулирования происходит в обратном порядке.

Регуляторы частоты вращения в турбогенераторах могут быть не только дроссельными (качествен­

и давления в системе смазки. Автоматика защиты обеспечивает закры­ тие БЗК и остановку турбины при увеличении частоты вращения и уг­ ловой скорости ротора на 10—12% больше номинальной и падении давления в системе смазки ниже 0,3—0,4 ахи. Предусмотрена также сигнализация при недопустимом снижении давления в конденсаторе.

Масло в системы регулирования, защиты и смазки турбины пода­ ется импеллером. Давление масла после импеллера изменяется при различных нагрузках турбогенератора незначительно. В систему ав­ томатики масло поступает с давлением нагнетания импеллера, а смаз­ ки — предварительно дросселируемое до 0,6 ата. Масло к импеллеру подводится от эжектора, расположенного в расходной масляной цис­ терне и использующего в качестве рабочей среды масло после импел­ лера.

Создание эжектором подпора во всасывающем патрубке импеллера повышает надежность последнего. При пуске турбины для этой же цели автоматически включается масляный электронасос. Имеется так­ же ручной пусковой насос.

Регулятор частоты вращения гидродинамический, с жесткой обрат­ ной связью по положению регулирующего органа — сопловых клапа-

121

нов 6. Главными устройствами регулятора являются: чувствительный импеллер; усилительный-дроссельный золотник 18; исполнительный гидравлический сервомотор 8 двойного действия; задающая пру­ жина 9; стабилизирующая жесткая обратная связь (воздействует на втулку 10 усилительного устройства через рычажную систему 15).

Импеллер, приводимый в движение от ротора, нагнетает масло по трубопроводу / / / в нижнюю полость золотника усилительного ус­ тройства. В равновесном состоянии регулятора усилие, создаваемое

Рис. 111. Автоматический регулятор турбогенератора ТД-600

давлением масла на торец золотника 13, и усилие задающей пружины 9 равны. При изменении частоты вращения, например уменьшении, золотник переместится вниз и обеспечит поступление масла по трубо­ проводу / от импеллера в верхнюю полость сервомотора 8, перемещая его поршень 7 вниз. Из нижней полости сервомотора масло будет сли­ ваться.

Шток поршня сервомотора связан с траверсой четырех сопловых клапанов, которые подвешены к траверсе на штоках различной длины и перемещаются последовательно друг за другом, чем достигается плав­ ное смешанное регулирование. Величина открытия соплового клапана ограничивается смещением втулки 10 золотника 13, соединенного с поршнем 7 сервомотора 8 рычагом 15 обратной связи. Новое равновес­ ное состояние устанавливается после того, как втулка 10 займет отно­ сительно золотника 13 прежнее положение и окна трубопроводов /7 и IX будут перекрыты.

122

Величина регулирования задается регулятору пружиной 9, сжа­ тие которой можно изменять маховиком 11 или дистанционно-ревер­ сивным электродвигателем 12, управляемым ЦПУ. Накладку регули­ рования осуществляют перемещением подвижной опоры 14 рычага 15 жесткой обратной связи.

При нормальной работе турбины реле угловой скорости А и дав­ ления масла Б, воздействуя через масляный выключатель В на серво­ мотор / БЗК 3, держит его открытым. При этом золотник 16 находится в верхнем положении, так как его верхняя полость соединена со слив­ ным трубопроводом.

Одновременно масло подводится в нижнюю полость сервомотора 1, магистралью VII, что обеспечит открытие БЗК-

Если частота вращения увеличится на 10% или более номинальной, то золотник 21, сжимая пружину 20, переместится вверх, обеспечивая слив масла из нижней полости золотника 16 по магистралям V и IX

опустится и нижняя полость сервомотора соединится со сливной маги­ стралью, что приведет к перемещению поршня 5 вниз (под воздействием его пружины 4) и закрытию БЗК.

В случае недопустимого снижения давления в системе смазки зо­ лотник 17 под воздействием пружины 18 опустится, обеспечив переме­ щение золотника 16 и закрытие БЗК.

Остановить турбину можно ручным выключателем 19 реле давле­ ния. Для открытия БЗК рукоятку возвращают в исходное положение.

Автоматическую защиту выключают, установив при помощи рыча­ га 2 поршень сервомотора БЗК в застопоренное верхнее положение.

При повышении давления отработавшего пара до 0,12 ата ваку­ ум-реле замыкает электрическую цепь сигнализации; при установлении

суда имеют комплексную, автоматизацию, управляемую с ЦПУ, что удобно для обслуживания и наблюдения за работой ПТУ, а также сокращает количество обслуживающего персонала на судне, повы­ шает надежность работы оборудования и судна в целом.

По функциональному признаку все судовые посты можно разде­ лить на следующие:

местные (единичные) — для управления отдельными двигателями, механизмами и системами;

групповые —• для управления котлами и турбинами, рефрижера­ торными установками, клинкетами грузовой системы танкера и т. п.; центральные — для управления энергетической установкой (ЦПУ)

и грузовыми операциями (ЦПУГО);

123

единый — для управления судном, его энергетической установкой и важнейшими вспомогательными механизмами и системами (создается прямой контакт между вахтенным механиком и штурманом, позволя­ ющий учитывать специфику судовождения и эксплуатацию).

К преимуществам единого поста управления относятся:

эффективность принимаемых решений благодаря росту объема ин­ формации;

повышение надежности работы и удлинение срока службы приборов и других средств автоматиза­ ции, располагаемых в посту.

Недостатками единого по­ ста управления являются:

большая стоимость обору­ дования;

возрастание погрешностей измерений при увеличении дистанции;

удаленность оператора от технических средств, затруд­ няющая непосредственное вмешательство в случае ава­ рии.

На рис. 112 показан ЦПУ танкера типа «София. ЦПУ расположен на второй плат­ форме машинно-котельного

отделения. Он имеет пульты управления: ГТЗА, котельной установ­ кой (автоматического и аварийного), электростанцией; сажеобдувочными устройствами котлов, а также другие контрольно-измеритель­ ные приборы.

ЦПУ разбит на три основные части.

Часть I обеспечивает управление котельной установкой. В первом ряду расположены приборы и сигнальные устройства, контролирующие давление пара и уровень воды в котлах; во втором — регуляторы уп­

В первом ряду расположены приборы, показывающие давление пи­ тательной воды, вакуум в главном конденсаторе и конденсаторах тур­ богенераторов, давление пара перед маневровым клапаном ПХ, ЗХ и

щительного клапана, справа — маховики ручного управления манев­ ровыми клапанами ПХ (большого диаметра) и ЗХ (меньшего диаметра).

124

Переключение с автоматического управления на ручное произво­ дят рукояткой, расположенной возле ЦПУ под плитами.

Часть / / / обеспечивает контроль, управление и защиту ГТЗА.

В первом ряду установлены сигнальные устройства машинного те­ леграфа, машинный телеграф, тахометр линии вала, манометры дав­ ления масла, часы и измерители температур подшипников; во втором •— манометры давления: масла под золотниками, импульсного масла, масла перед БЗК, за масляным выключателем, измерителем скорости, импеллером и манометры давления регулирующей ступени ТВД; в тре­ тьем-—маховик с ручкой автоматического управления ГТЗА (датчик частоты вращения), рукоятка к разобщительному клапану ЗХ п"рукоят­ ка БЗК, сигнальные лампы защиты ГТЗА и турбогенератора, при­ боры контроля за сдвигом роторов ТВД и ТНД и контроля за давле­ нием масла.

Схема дистанционного управления ГТЗА судов типа «София» пока­ зана на рис. 113. Регулирование производится с помощью всережимного регулятора, который переставляет маневровый клапан так, чтобы была обеспечена заданная частота вращения.

Система управления в аварийном случае позволяет управлять ма­ невровыми клапанами ручным способом. Маневровое устройство почти такое же, как было рассмотрено ранее (см. рис. 109) и отличается лишь тем, что маневровые клапаны перемещаются подпружинными серво­

ционные клапаны. Насос 15 (датчик частоты вращения) и кран пере­ ключения дистанционного управления 14 обеспечивают дистанционное управление по принципу «длинных рук».

При вращении маховика 10 меняется командное давление масла в магистрали IV или V, отчего перемещается золотник 2 сервомотора маневрового клапана, который начинает выпускать или впускать си­ ловое масло в полость над поршнем подпружинного сервомотора. Если масло входит в полость над поршнем, оно, отжимая пружину, заставит поршень сервомотора, а вместе с ним и маневровый клапан перемес­ титься вниз, увеличивая подачу пара к турбине переднего или заднего хода, в зависимости от того, в какой из магистралей (IV или V) уве­ личится давление масла.

При перемещении поршень сервомотора увеличивает, с одной сто­ роны, сжатие своей пружины, а с другой, через рычаг обратной связи — сжатие пружины регулирующего золотника 2, усилие которой направ­ лено противоположно давлению масла, что приводит к опорожнению золотника. Поэтому при некотором перемещении поршня сервомотора регулирующий золотник возвращается в первоначальное положение и прекращает подачу масла, вследствие чего поршень остановится.

Величина открытия маневрового клапана при включенном насоседатчике должна быть такой, чтобы количество пропускаемого клапа­ ном пара было достаточным для разгона турбины до частоты вращения,

125

заданной маховиком управления. Если насос-датчик выключен, ве­ личина открытия маневрового клапана пропорциональна углу пово­ рота маховика управления.

Централизацию управления и контроля энергетической установ­ кой или судном следует считать одним из важнейших направлений дальнейшего совершенствования систем управления и повышения эф­ фективности эксплуатации судов транспортного флота.

§ 34. К О Н Т Р О Л Ь Н О - И З М Е Р И Т Е Л Ь Н Ы Е П Р И Б О Р Ы

Применяемые при эксплуатации ТЗА контрольно-измерительные приборы (КИП) можно подразделить по их назначению на группы для измерения:

температуры, давления и уровня; частоты вращения мощности и упора; осевого и радиального положения роторов; для контроля подачи масла к подшипникам.

Согласно правилам технической эксплуатации запрещается эксплу­ атировать судовую энергетическую установку без штатных КИП или с неисправными приборами. Места установки приборов должны быть хорошо освещены, а шкалы — хорошо видны. КИП обязательно про­ веряет и пломбирует контрольная организация. Не реже одного раза в неделю механики должны осматривать приборы и места их крепле­ ния, проверять сохранность пломб на них. Следует также периодичес­ ки проверять показания штатных приборов по контрольным приборам.

Приборы для измерения температуры, давления и уровня жидкос­ тей. Для измерения температуры корпусов турбин, подшипников, воды, пара и масла употребляют стеклянные ртутные термометры, термопа­

ными компенсационными проводами из того же материала, что и мате­ риал термопары, либо из меди. В качестве показывающих приборов используют милливольтметры, шкалы которых градуированы в граду­ сах Цельсия.

М а н о м е т р и ч е с к и й т е р м о м е т р используют для дис­ танционного измерения температур до 400—500° С. Он состоит из тер­ мобаллона (датчика), соединенного гибкой трубкой с манометром (показывающим прибором), шкала которого градуирована в градусах Цельсия. Термобаллон устанавливают в измеряемую среду, а мано­ метр — на пульт управления. Баллончик и трубку заполняют жид­ костью с большим коэффициентом расширения, или легкокипящей жидкостью, или, наконец, газом. В зависимости от заполняющего вещества манометры называются жидкостными, парожидкостными, газовыми. Недостатком манометрического термометра является огра­ ниченность расстояния от датчика до показывающего прибора (при длине трубки более 12 м значительно возрастают погрешности изме­ рения).

128

воды, масла и металла подшипников и редукторов. Приборы этого типа

за всеми контролируемыми температурами с пульта управления. Кро­ ме того, если включить в схему этих термометров лампочки или ревуны, термометры будут сигнализировать о максимальной температуре. Показания штатных термометров необходимо проверять контрольным термометром не реже одного раза в шесть месяцев.

Точность показаний ртутного термометра возможна только при хорошем контакте между ртутным сосудом и гильзой, для чего гиль­ зу заполняют маслом (при температуре до 140° С) или металлическими опилками (свыше 140° С) на высоту ртутного сосуда. Длина ножки термометра должна быть такой, чтобы при установке ее конец был выше дна гильзы на 5—15 мм. Для плотности установки термометра его нож­ ку обвивают асбестовым шнуром.

Термометры сопротивления необходимо периодически проверять, например, путем погружения в горячую жидкость и сопоставления с

Б а к у у м м е т р измеряет разрежение в корпусах ТНД и в кон­ денсаторах. Шкала вакуумметра градуирована от 0 до 760 мм рт. ст.

(или 0—76 см рт. ст.).

M а н о в а к у у м м е т р служит для измерения давления среды, которое может быть выше и ниже атмосферного давления. Шкала вле­ во от нуля (для измерения разрежения) градуирована в мм рт. ст., а вправо от нуля (для измерения избыточного давления) — в кгс/см2.

У всех этих приборов на шкале должна быть нанесена красная чер­ та, соответствующая предельно допустимому давлению контролируе­ мой среды.

Приборы для измерения давления и разрежения, применяемые при эксплуатации турбинных установок, разделяются на технические (штатные) и контрольные.

Т е X и и ч е с к и е манометры класса точности 1,5—2,5 приме­ няют для измерения давления при эксплуатационном контроле: к о н- т р о л ь и ы е (класса точности 0,5—1) — для периодического контро­ ля работы штатных технических манометров (один раз в три месяца),

для чего контрольный манометр присоединяют к трехходовому крану проверяемого манометра и сравнивают их показания.

При включении манометра секущий и трехходовой вентили сле­ дует открывать медленно во избежание гидравлического удара. При­ знаком исправного действия манометра является непрерывное и плав­ ное покачивание стрелки; при резких колебаниях стрелки рекомендует­ ся прикрывать трехходовой вентиль.

При сообщении манометра с атмосферой стрелка манометра, ваку­

Механические тахометры бывают штатными и ручными. Штатный тахометр может приводиться в движение от механизма жесткойпереда­ чи, гибкого вала или, наконец, ременной передачи. Штатный тахометр, употребляемый для главных турбин, имеет обычно самопишущий при­ бор (тахограф).

Правильность показаний тахометра периодически контролируют с помощью ручного тахометра, а у турбогенераторов переменного

ного измерения любой частоты вращения. На его корпусе имеется шка­ ла и стрелка, указывающая предельную частоту вращения, до которой возможно измерение.

Шкала тахометра (рис. 114, б) разбита на шесть ступеней. Уста­ новку на нужную ступень частоты вращения производят поворотом стрелки вдоль шкалы,

130