Balakovskaya - Турбина, ТПН, маслосистема

241

Автомат безопасности

Разгон турбины сверх допустимой частоты вращения очень о пасен. Недопустимое увеличение частоты вращения турбогенерато ра может произойти по двум основным причинам: либо при нарушении связей (муфт) между отдельными валами турбогенератора, ко гда с какого-либо из валов снимается нагрузка, либо при отключе нии электрического генератора от сети. Первая причина должна быть

Автомат безопасности безусловно исключена при всех обстоятельствах путем пра вильного выбора размеров и сборки муфт.

Вторая причина в практике эксплуатации имеет место достаточно часто, поэтому турбоагрегат и его системы регулирования и защиты должны быть выполнены с учетом такой возможности.

Система защиты турбины от разгона, так же как и любая система регулирования, состоит из датчика, промежуточных звеньев и исполнительных органов. Датчиком системы является автомат безопасности.

Автомат безопасности предназначен для формирования сигнала на срабатывание системы защиты при достижении ротором турбоагрегата частоты вращения на 11-12% выше номинальной.

Автомат безопасности - кольцевого типа. Он установлен непосредственно на валу

(2) турбины. Кольцевой автомат безопасности применяется на всех турбинах ХТЗ выпуска после 1959 года, и его

1-кольцо

2-вал турбины

3,7-втулка

4-пружина

5-валик

6-тарелка пружины

8-регулировочный винт

242

исполнения для различных частот вращения (1500, 3000, 3600 об/ мин) не имеют принципиальных различий. Основными деталями автомата являются кольца (1) и пружины (4). Эксцентриситет це нтра массы и масса каждого кольца, а также усилие пружин расчит аны таким образом, чтобы при достижении ротором частоты враще ния 111-112% номинальной центробежная сила кольца преодолела усил ие пружины. При этом кольцо перемещается в радиальном направлении и наносит удар по соответствующему рычагу золотников регулятора безопасности.

Конструкция автомата безопасности предусматривает разд ельное опробование колец подачей к ним масла при номинальной час тоте вращения ротора турбоагрегата. Через специальные сопла и сверления в корпусе масло подводится в полость каждого ко льца, увеличивая его центробежную силу. После прекращения подв ода оставшееся в полости кольца масло вытекает через специал ьные отверстия, при этом кольцо под действием пружины возвраща ется в исходное положение. Восстанавливающее число оборотов ко льца автомата безопасности составляет 1525 об/мин.

Настройка срабатывания колец производится при помощи ва ликов

(5) и регулировочных винтов (8). Валик, упираясь в тарелку (6) пружины, при завинчивании или вывинчивании изменяет ее первоначальный натяг, а регулировочный винт меняет полож ение центра тяжести всей подвижной системы кольца. Для обеспеч ения высокой стабильности срабатывания колец перемещение ва ликов осуществляется во фторопластовых втулках (3 и 7), обладающи х хорошими антифрикционными и электроизоляционными свойствами.

Регулировочный винт может быть зашплинтован через кажды е 90 градусов. При повороте его на 90 градусов выключающая часто та вращения ротора турбины меняется примерно на 30 об/мин.

Регулятор

безопасности

Исполнительными органами регулятора безопасности являю тся его золотники (10). При срабатывании колец автомата безопаснос ти золотники регулятора безопасности формируют сигнал в ли нии защиты, воздействуя на линии управления гидроприводами стопорных клапанов и стопорных заслонок, а также регулиру ющих клапанов и заслонок промперегрева.

В камеру “В” подводится силовое масло, камеры “А” и “Б” сое динены с импульсной линией защитных устройств. Золотники (10) могу т занимать положения “взведен” и “выбит”. В положении “взве ден” каждый золотник удерживается своим рычагом (14). При этом ок на в буксах (11), которые через поворотный золотник (1) и сверления в корпусе связаны с импульсной линией защитных устройств, перекрыты золотниками (10).

При повышении частоты вращения ротора кольцо автомата безопасности ударяет по соответствующему рычагу, освобо ждая золотник (10), который перемещается вверх в положение “выби т” под действием пружины (9). Это приводит к открытию слива масла и з камер “А” и “Б”, то есть к падению давления в импульсной лин ии защитных устройств и закрытию всех клапанов и заслонок ту рбины. Поворотный золотник (1) позволяет производить раздельное опробование колец подводом к ним масла при номинальной ча стоте вращения ротора. Поворотный золотник, установленный на подшипниках (2), может занимать следующие положения:

среднее; испытание левого кольца;

испытание правого кольца; взведение золотника левого кольца; взведение золотника правого кольца.

Поворот золотника (1) в любое из этих положений на всех энергоблоках Балаковской АЭС осуществляется вручную. Дл я дистанционного управления поворотным золотником необхо дим

Регулятор безопасности

1-поворотный золотник

2-подшипник

3-червячное колесо

4-блок микропереключателей

5-ëèìá

6-кулачки

7-кожух

8-ползун

9-пружина

10-золотник регулятора безопасности

11-букса

12-кронштейн

13-óïîð

14-рычаг

243

монтаж электродвигателя и схемы управления. Для поочеред ного опробования маслом колец автомата безопасности при номинальной частоте вращения поворотный золотник устанавливается в положение испытания соответствующего кольца по

шкале на лимбе (5). В этом положении поворотный золотник отс екает золотник (10) испытываемого кольца от импульсной линии защ итных устройств и одновременно из камеры “В” через сверления в корпусе подает силовое масло к испытываемому кольцу. При этом срабатывание кольца автомата безопасности и соответств ующего золотника не приводит к закрытию клапанов и заслонок турб ины.

При испытании одного кольца второе с соответствующим золотником находится в нормальном рабочем положении. Пос ле испытания кольца при повороте золотника (1) в направлении “среднего положения” по шкале лимба он проходит положени е “взведение” выбитого золотника. При этом камера “В” сообщ ается с камерой “Г”, золотник (10) усилием силового масла перемещае тся вниз, сжимая пружину (9), и фиксируется во взведенном положе нии рычагом (14).

Имеются местные указатели положений всех золотников для управления по месту и сигнализация - для дистанционного к онтроля их работы.

244

Защитное устройство

Защитное устройство предназначено для быстрого останов а турбоагрегата. Срабатывание защитного устройства проис ходит от защит турбины и генератора, а также при ручном или дистанционном воздействии оперативного персонала. Турб оагрегат укомплектован двумя параллельно работающими защитными устройствами с раздельными электрическими коммуникация ми.

Защитное устройство состоит из двух частей: управляющего устройства и исполнительной части. В состав управляющего устройства входят: электромагнит (5), клапан (6) и седло (7), смонтированные в отдельном корпусе (8). К исполнительной части относятся: мембрана (3), седло (2) в сборе с семью соплами и крышка (1) со штуцерными подводами. Обе части защитного устройства монтируются в едином корпусе (4).

Когда управляющий клапан находится в верхнем положении, в полость над мембраной (3) поступает масло из силовой линии , давление которого прижимает мембрану к седлу, запирая тем самым слив из линий управления и защиты, подведенных к кольцевы м полостям под мембраной. Эти полости отделены друг от друг а кольцевыми дренажными камерами, в связи с чем общая площа дь, на которую действует давление масла снизу, значительно ме ньше, чем площадь действия силового давления сверху. Это обеспечив ает плотное прижатие мембраны к седлу (2) и практически исключ ает протечки масла в дренаж.

Управляющее устройство предназначено для приема электр ических и механических (при выбивании вручную) сигналов и их преобразования в гидравлический импульс. Это достигаетс я тем, что при перемещении клапана (6) вниз камера “Б”, соединенная нормально с импульсной линией защитных устройств через к амеру “В”, отсекается от последней и соединяется с дренажом “А” . Падение давления в камере “Б” приводит к тому, что мембрана (3) под действием суммы усилий от давления масла в соплах перемещ ается вверх и соединяет полости сопел с дренажом. Это вызывает п адение давления масла во всех линиях системы защиты, то есть закр ытие всех парозапорных и парораспределительных органов турб ины. Срабатывание мембраны (3) возможно без перемещения клапан а (6) и может быть вызвано падением давления в импульсной линии защитных устройств (камера “В”) при срабатывании автомат а безопасности и исполнительных золотников регулятора безопасности.

Характерной особенностью мембранных устройств является необходимость подачи резкого управляющего сигнала, сопровождающегося гидроударом, для перевода мембраны в н ижнее рабочее положение. Это обусловлено тем, что после срабаты вания мембраны продолжается истечение масла из линий управлен ия и защиты через зазоры между кольцевыми камерами и нижней поверхностью мембраны. Если подвод масла из силовой линии в верхнюю полость производить медленно, то масло будет уход ить через эти зазоры, и давление над мембраной не поднимется. П ри резкой подаче силового давления масло не успевает пройти через зазор между мембраной и корпусом, давление растет, и мембр ана надежно прижимается к седлу.

Мембрана имеет достаточную толщину, чтобы исключить возм ожность прогиба ее под давлением силового масла. На ее верхней кро мке выполнена большая фаска с таким расчетом, чтобы мембрана могла перемещаться внутри корпуса с любым наклоном. Это необход имо на случай, если в зазор между мембраной и корпусом попадет какаянибудь твердая частица, препятствующая ее поступательно му движению.

Соприкасающиеся поверхности мембраны и нижних кольцевы х камер прошлифованы до высокой частоты. Материал мембраны - нержавеющая сталь, материал кольцевых камер - закаленная нержавеющая сталь. Мембранно-клапанные устройства, лишен ные трущихся деталей и не подверженные застойной нечувствит ельности, являются практически безотказными механизмами. Их приме нение существенно повышает надежность системы защиты.

246

247

На блоке стопорно-регулирующих клапанов установлены электрогидравлический преобразователь (13) электрогидравлической системы регулирования. На рисунк е представлены также переключающее устройство (1), предохранительный клапан (15), расхаживающее устройство (8) и выключатель (9).

На кронштейне, установленном на крышке сервомотора, смонт ированы конечные выключатели, фиксирующие крайние положения сто порного клапана для подключения в систему технологических защит энергоблока, а также в цепи сигнализации на БЩУ.

Распределительное устройство

Распределительное устройство служит для передачи усили й от главного сервомотора к регулирующему клапану. Распредел ительное устройство установлено на корпусе стопорно-регулирующе го клапана. Литая рама (1), опираясь мощным зубом на колонку клапана, фиксируется выступом и крепится болтами. Главный сервомо тор крепится на раме распредустройства.

Поступательное перемещение поршня главного сервомотора преобразуется реечной передачей во вращательное движен ие вала сервомотора, который через муфты и крестовину передает вр ащение валу (6). На вал насажен кулак (9), который при повороте воздействует на ролик (10) рачага (5), а рычаг - на шток регулирующего клапана. Открытие регулирующего клапана осуществляется подъемным профилем кулака, а закрытие - пружинами.

Вал (6), ось (3) рычага и ось (11) ролика рычага вращаются в радиально-сферических двухрядных роликоподшипниках (2). Применение самоустанавливающихся подшипников позволяе т компенсировать перекос вала (6) и осей (3, 11), который может возникнуть из-за неточности их изготовления или прогиба. Для смазки подшипников применяется смазка ЦИАТИМ-221. От попадания грязи подшипники защищены прокладками (7) из технического войлока.

Распределительное устройство

1-ðàìà

2-подшипник

3-ось рычага

4-крышка

5-рычаг

6-âàë

7-прокладка

8-втулка

9-кулак

10-ролик рычага

11-ось ролика рычага

Кулак (9) и рычаг (5) расположены в одной плоскости. Это 248 достигается за счет подгонки при сборке крышек (4) и втулки (8).

Кулак (9), оси (3, 11), вал (6), ролик (10) изготовлены из хромомолибденовой стали с последующим азотированием, ра ма (1) и рычаг (5) - из углеродистой стали.

Сервомотор стопорного клапана

Сервомотор, входящий в комплект гидропривода, предназнач ен для управления положением стопорного клапана.

Сервомотор выполнен односторонним с комплектом пружин (2), действующих на закрытие клапана при исчезновении давления масла в напорной полости. Таким образом обеспечивается энергетическая самостоятельность сервомотора при закрытии клапана - его независимость от источника питания маслом.

Разъем корпуса сервомотора уплотнен резиновым кольцом (4). Уплотнение подвижной системы сервомотора в корпусе обеспечено установкой набора фторопластовых пластин (1). Уплотнение поршня (8) выполнено традиционным способом - с помощью трех упругих чугунных колец (7).

Шток (5) соединен при помощи шарнирных соединений как с поршнем, так и с рычагом привода клапана. Это повышает надежность механической передачи и обеспечивает отсутствие расцентровки при прогреве клапанов.

1-фторопластовые пластины

2-пружины

3-направляющая

4-уплотнительное кольцо

5-øòîê

6-опора шарнира

7-поршневое кольцо

8-поршень

Сервомотор стопорного клапана

Выключатель

249

Выключатель

Выключатели стопорных клапанов и стопорных заслонок предназначены для управления соответствующими сервомот орами при получении импульса от командных устройств защиты.

Основными элементами выключателя являются мембрана (1) и с едло

(2). В камеру “В” подводится масло из линии защиты.

Камера “Б” находится под давлением силового масла, подвод имого через дроссельную шайбу в трубопровод (3), и соединена с напорной полостью сервомотора. В нормальном рабочем поло жении мембрана прижата к седлу, поскольку усилие на мембрану от давления масла в камере “В” больше усилия от давления в ка мере “Б” из-за разницы площадей.

При срабатывании защиты давление в камере “В” падает, мем брана отжимается от седла усилием от давления в камере “Б” и сое диняет напорную полость сервомотора через камеру “Б” с дренажом - камерой “А”. Под действием пружин сервомотор перемещаетс я на закрытие своего парозапорного органа - стопорного клапан а или стопорной заслонки. Во избежание подпора дренажная камер а “А” соединена с дренажной полостью сервомотора, в которой при перемещении поршня на закрытие возникает некоторое разр яжение.

При восстановлении давления в линии защиты мембрана прижимается к седлу, давление в камере “Б” и напорной поло сти сервомотора повышается до давления силового масла, и серв омотор перемещается на открытие своего парозапорного органа.

1-мембрана

2-седло

3-трубопровод подвода силового масла

250

Расхаживающее устройство

Расхаживающее устройство предназначено для перемещения - “расхаживания” - стопорных клапанов и заслонок и их серво моторов на частичный или полный ход.

В рабочем положении золотник (3) перекрывает окна в буксе (2 ), которые сообщаются с напорной полостью сервомотора (каме ра “А”). При подаче импульса на расхаживание от электромагнита (6) или по месту от рукоятки (5) золотник перемещается вверх и сообща ет напорную полость сервомотора через камеру “А” с дренажно й полостью. Падение давления масла в напорной полости серво мотора приводит к перемещению его поршня под действием пружин до тех

пор, пока отверстие в корпусе не будет перекрыто поршнем Расхаживающее устройство сервомотора (частичное расхаживание), либо на полный ход ( полное

расхаживание).

1-корпус

2-букса

3-золотник

4-стойка

5-рукоятка

6-электромагнит