Balakovskaya - Турбина, ТПН, маслосистема

331

Отсутствие труб и связанных с ними фланцевых и других соединений позволило применить систему гидродинамическ ого регулирования со сложением прямого и усиленного импульс ов, не опасаясь при этом возникновения ложного сигнала из-за неплотностей, появление которых не исключено при наличии большого количества труб и соединений. Снижение давления масла из-за возможных протечек в системе регулирования со сложе нием импульсов опасно тем, что может привести к появлению ложн ого сигнала на открытие регулирующих клапанов.

Блочная компоновка элементов регулирования позволяет настраивать систему регулирования на специальном стенд е до установки блока на турбину.

Установка блока регулирования с встроенными сервомотор ом на переднем подшипнике позволяет легко (при помощи простых рычажных передач) связать его с парораспределением турби ны.

Описание работы САР

Из линии системы маслоснабжения главной турбины масло по дается на всас насоса-регулятора. Конструкция насоса-регулятора такова, что его напор, пропорциональный квадрату частоты вращения ро тора, почти не зависит от расхода, то есть характеристика насос а весьма пологая (близка к горизонтали). Такая характеристика насо са обеспечивает высокие динамические качества процесса регулирования.

Изменение напора насоса-регулятора воспринимается золо тником трансформатора давления, к нижнему поршеньку которого по дведено масло из линии нагнетания насоса-регулятора, а к верхнему - из проточной импульсной линии “А”. В любом установившемся ре жиме золотник трансформатора давления находится в равновеси и. При этом усилия от верхней и нижней пружин и от давления масла на верхний и нижний поршеньки золотника уравновешены. Измен яя натяжение верхней пружины трансформатора давления, а, следовательно, перемещая золотник во втулке, можно изменя ть частоту вращения ротора турбины в заданных пределах. Изме нения натяжения верхней пружины трансформатора давления прои сходят под воздействием регулятора производительности, которы й через электрическую схему управляет электродвигателем устрой ства изменения частоты вращения ротора турбины и перемещает е го шпиндель в осевом направлении. Через окна во втулке трансформатора давления происходит регулируемый золотн иком слив масла из проточной импульсной линии сервомотора регулирующих клапанов.

Масло в проточную импульсную линию поступает от насосов регулирования через диафрагму, установленную в реле закр ытия регулирующих клапанов. Кроме слива через окна в трансформ аторе давления, масло из проточной импульсной линии сливается ч ерез трубку обратной связи сервомотора, а также может сливатьс я через окна в регуляторе предельного давления при достижении та кого значения по давлению воды на напоре питательного насоса.

К проточной импульсной линии подключен отсечной золотни к, управляющий подводом масла из линии нагнетания “Б” насос ов регулирования в рабочие полости сервомотора и отводом отработавшего масла из них в линию слива “В” из блока регулирования. Отсечной золотник поддерживает в проточн ой импульсной линии постоянный перепад давления, соответст вующий натяжению его пружины, за счет перераспределения сливных сечений. Когда отсечной золотник находится в среднем положении, ок на в его втулке, связанные с полостями сервомотора перекрыты золо тником и поршень сервомотора неподвижен. В среднем положении отсе чной золотник может находиться, когда разность между давление м в проточной импульсной линии (под золотником) и давлением с лива (над золотником) имеет определенное значение. Всякое изме нение перепада давления на отсечном золотнике приводит к смеще нию его из среднего положения; при этом открываются окна во втулк е для поступления масла в одну из полостей сервомотора и слива масла из другой полости, - в результате поршень сервомотора пере мещается

332

и через рычаги воздействует на регулирующие клапаны.

При повышении частоты вращения ротора увеличивается нап ор насоса-регулятора и золотник трансформатора давления бу дет перемещаться вверх, открывая окна во втулке, через которы е происходит слив масла из проточной импульсной линии “А” в линию слива “В”. В результате давление масла в импульсной линии уменьшится и отсечной золотник сместится вниз от среднег о положения под действием усилия своей пружины. При этом во втулке отсечного золотника одновременно откроются окна подачи масла из линии нагнетания насосов регулирования в нижнюю полость сервомотора и окна слива масла из его верхней пол ости. В результате поршень сервомотора начнет перемещаться вве рх, прикрывая регулирующие дроссельные клапаны. При движени и поршня сервомотора вверх будет уменьшаться слив масла че рез сервомотор из проточной импульсной линии во всасывающий трубопровод насосов регулирования ТПН и давление в импул ьсной линии “А” начнет восстанавливаться до первоначального з начения. Отсечной золотник под действием восстановленного давле ния в импульсной линии возвратится в среднее положение, перекр ывая окна, сообщенные с сервомотором. Таким образом, установит ся новый режим работы приводной турбины.

При снижении частоты вращения ротора турбопривода дейст вие системы регулирования происходит в обратном порядке.

Регулятор предельного давления воздействует на систему регулирования турбины, прикрывая регулирующие клапаны, в случае повышения давления питательной воды сверх предельного з начения. В качестве импульса используется давление воды за первой ступенью питательного насоса. При достижении определенного значе ния этого давления золотник регулятора предельного давления пере мещается вниз и открывает окна во втулке, через которые происходит слив масла из проточной линии “А” в линию слива “В”. В результат е давление масла в импульсной линии уменьшается, и отсечной золотник смещается вниз. Сервомотор начнет перемещаться вверх, регулирующие дроссельные клапаны прикроются.

Все регулируемые сбросы масла из элементов системы регул ирования производятся во всас насосов САР, а протечки через них - в л инию дренажа (дренажный маслопровод главной турбины энергобл ока).

В схеме регулирования имеется специальное реле для автоматического закрытия регулирующих клапанов турбины при срабатывании любого из элементов системы защиты. К реле, расположенному в корпусе блока регулирования, подведено масло из системы защиты турбоустановки. При снижении давления в си стеме защиты, вызываемом срабатыванием любого элемента защиты , реле закрытия клапанов под действием своей пружины перекрыва ет подвод масла высокого давления в проточную импульсную ли нию “А”. Давление в этой линии падает, отсечной золотник смеща ется от своего среднего положения вниз и открывает подвод масла в ысокого давления под поршень сервомотора регулирующих клапанов . Поршень сервомотора перемещается вверх и закрывает регулирующие клапаны.

Трансформатор

давления

Трансформатор давления - главный элемент системы регулир ования. К нему поступает прямой импульс по частоте вращения от на сосарегулятора.

Основными деталями трансформатора давления являются вт улка (11), золотник (10), пружины (12) и (17).

Во втулке (11) имеются два ряда окон: нижние для подвода масл а из проточной линии и верхние регулирующие окна, через которы е осуществляется слив масла из проточной импульсной линии в линию слива.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

12

13

Трансформатор давления

333

14

15

16

I17

7

4

18

II

III

1,2,8-кольцо дистанционное

3-труба

4,9-óïîð

5-кожух шарика

6,18-тарелка пружинная

7-шарик

10-золотник IV 11-втулка

12,17-пружина

13-стакан

14-устройство для изменения частоты вращения ротора 15-шпиндель 16-кольцо

I - ñëèâ â áàê

II - слив в систему маслоснабжения

III - из импульсной линии

IV - от насоса-регулятора

Золотник (10) имеет два поршенька, на которых выполнены направляющие пояски и специальные проточки для гидравли ческой самоцентровки золотника во втулке (11).

Передача усилия от основной пружины (17) к золотнику осуществляется через тарелку (18), стальной шарик (7) и калены е упоры (4) и (9), один из которых вворачивается в золотник и стопорится шайбой, а другой вставляется в тарелку (18). Второ й конец пружины (17) через тарелку (6), стальной шарик (7) и калены е упоры (4) опирается на шпиндель (15) устройства для изменения частоты вращения ротора (14). Между тарелкой (6) и пружиной (17) установлено дистанционное кольцо (2) для подгонки поджати я пружины при заводской настройке в зависимости от применяемого типа масла.

Под нижний поршенек золотника (10) подводится импульс по ча стоте вращения ротора от насоса-регулятора. Передача усилия от нижней пружины (12) на золотник (10) осуществляется непосредственно , без

334

промежуточных деталей. Ход золотника во втулке (11) огранич ивается вверх дистанционным кольцом (8), вниз - стаканом (13). Кольцо (8)

и стакан (13) крепятся ко втулке (11) винтами, благодаря этому м ожно собирать золотник (10) с пружиной (12) вне блока регулирования и устанавливать их в расточку блока в сборе.

В верхней части трансформатора давления на корпусе блока регулирования устанавливается устройство для изменения частоты вращения ротора турбины (14). Между этим устройством и втулк ой (11) в сборе устанавливается труба (3) и кольцо (16).

Устройство для изменения частоты вращения ротора

Устройство для изменения частоты вращения ротора предст авляет собой червячный редуктор, посредством которого от электродвигателя (23) или вручную при помощи маховичка (1) осуществляется вертикальное перемещение шпинделя (10) и те м самым изменяется поджатие верхней пружины (24) трансформат ора давления.

Вал электродвигателя (23) соединен с червяком (18) при помощи соединительной муфты с гибким элементом (21).

Гибкий элемент позволяет снизить требования к центровке вала электродвигателя (23) с червяком (18) и одновременно смягчает момент начала вращения ротора электродвигателя, кроме то го предохраняет электродвигатель (23) от перегрузки при случа йных заеданиях в передаче.

Червячное колесо (6) жестко насажено на втулку (17) и застопор ено винтами, в результате чего эта втулка по существу являетс я хвостовиком червячного колеса (6).

Червячное колесо установлено на упорных подшипниках (19) и вращается в бронзовой втулке (16), которая запрессована в кр ышку

(5). Снизу червячное колесо центрируется втулкой (9), неподви жно установленной в корпусе (8).

Втулка (9) имеет внутреннюю трапецеидальную резьбу, в кото рую завинчен шпиндель (10). Сверху на конце шпинделя жестко закреплена ступица (13) с защелкой (14), которая имеет специал ьный зуб, входящий в продольный шпоночный паз на хвостовике червячного колеса (6).

Таким образом, при вращении червячного колеса (6) от электродвигателя (23), шпиндель (10) посредством жестко насаженной ступицы (13) вращается вместе с червячным колес ом (6) и ввинчивается во втулку (9) или вывинчивается из нее, перемещаясь в вертикальном направлении.

Продольный паз на хвостовике червячного колеса (6) с обеих сторон заканчивается кольцевыми проточками “В” и “Г”, которые в окружном направлении имеют спиральный зуб “Д”.

Если шпиндель (10) переместится к какому-либо упору, зуб заще лки (14) выйдет из продольного паза хвостовика червячного коле са (6) в кольцевую проточку; при этом защелка (14) будет отжиматься спиральным зубом хвостовика и шпиндель (10), прекратив вращ ение вокруг оси, прекратит свое перемещение в вертикальном направлении.

При изменении направления вращения червячного колеса (6) спиральный зуб “Д” на его хвостовике упирается радиально й площадкой в зуб защелки (14), заставляя тем самым вращаться шпиндель (10) вместе с червячным колесом (6) и перемещаться в вертикальном направлении.

Перемещение шпинделя (10) вручную осуществляется вращение м маховичка (1). При этом необходимо, предварительно нажав маховичок, вывести зуб защелки (14) из продольного паза на хвостовике червячного колеса (6).

ротора вращения частоты изменения для Устройство

13-ступица

14-защелка

18-червяк

19,26-подшипник

21-гибкий элемент

23-электродвигатель

25-пробка

335

336

Отсечной

золотник

Отсечной золотник управляет впуском масла в рабочие поло сти сервомотора парораспределения.

Представленная здесь конструкция отсечного золотника я вляется типовой для всех турбин КТЗ. Основными деталями отсечного золотника являются: цилиндрический золотник (9), втулка (8) и пружина (6).

Золотник (9) имеет четыре поршенька, из которых средние два регулируют впуск силового масла из линии нагнетания насо са в одну из рабочих полостей сервомотора и одновременно выпуск ег о из противоположной полости в линию всасывания насоса.

На крайних поршеньках золотника (9) выполнены направляющи е пояски и специальные проточки для гидравлической самоце нтровки золотника во втулке (8).

Подвод масла к центрирующему пояску поршенька, расположе нного со стороны пружины (6), осуществлен из проточной импульсно й линии через центральное и радиальные отверстия в золотни ке.

Во втулке (8) выполнены два ряда прямоугольных окон “а” и “б ”, сообщающихся с соответствующими полостями сервомотора.

Расстояние между рядами окон и их высота выбраны с таким расчетом, чтобы окна втулки могли быть полностью закрыты средними поршеньками золотника только при одном, строго определенном, так называемом “среднем положении” золотн ика.

Между рядами прямоугольных окон во втулке отсечного золо тника расположен ряд отверстий, через которые осуществляется п одвод масла высокого давления из линии нагнетания насоса.

На рабочих кромках средних поршеньков выполнены треугол ьные зубцы, которые, перекрывая прямоугольные окна, обеспечива ют плавный впуск масла в сервомотор и выпуск его при самых ма лых отклонениях золотника из среднего положения.

Таким образом, исключается нечувствительность, которая в озникла бы при обычной перекрыше.

Вместе с тем подвод масла через зубчатую перекрышу привод ит к тому, что в пределах этой перекрыши скорость перемещения поршня сервомотора будет сравнительно малой.

Поэтому кратковременные отклонения золотника от случай ных возмущений (вибрация, пульсация давления масла и др.), вызы вая перемещения поршня сервомотора с малой скоростью, не прив едут к большим его смещениям и не вызовут существенных изменени й мощности, вырабатываемой турбиной.

Выше и ниже прямоугольных окон выполнены отверстия, через которые осуществляется слив масла из полостей сервомото ра в линию всасывания насоса.

К нижнему торцу отсечного золотника подведено масло из пр оточной импульсной линии основного сервомотора, а к верхнему - из л инии всасывания насоса.

Сила давления масла снизу на золотник (9) уравновешивается установленной сверху пружиной (6), натяжение которой регул ируется винтом (3) через коническую тарелку (5) так, чтобы в импульсно й линии при установившемся режиме работы турбины установи лось требуемое системой регулирования давление.

Регулировочный винт (3) стопорится от самовывинчивания контргайкой (2) и закрывается колпачковой гайкой (1).

Закрытое пробкой резьбовое отверстие в крышке (4) служит д ля измерения давления и выпуска воздуха при пуске турбины.

Ход золотника вниз ограничен крышкой (10), вверх - упорной втулкой (7). На рисунке золотник показан на верхнем упоре.

337

1

2

3

4

5

339

корпуса блока регулирования и имеет с каждой стороны цилиндрические полые отростки.

Верхний отросток выходит наружу блока регулирования чер ез крышку (2), в которой для предотвращения протечек масла по отростку выполнена проточка - дренажная полость “а”, соед иненная с линией слива масла в бак. В верхний отросток поршня на резь бе установлена проушина (8) для соединения поршня сервомотор а с рычагами регулирующих клапанов парораспределения турби ны.

На нижнем цилиндрическом отростке поршня установлены плавающие уплотнительные кольца (6, 7), которые отделяют ниж нюю рабочую полость сервомотора от полости “б”, сообщающейся с линией всасывания насоса. Внутри нижнего отростка поршня сервомотора располагается трубка гидравлической обратн ой связи (11), установленная на втулке (12). Трубка обратной связи (11) со втулкой (12) вставлены в стакан (3), запрессованный в расточку корпуса блока регулирования.

К трубке обратной связи снизу подводится масло из проточн ой импульсной линии. Трубка обратной связи имеет треугольны й вырез. На нижнем отростке поршня при помощи специальной нажимно й гайки (10) установлено плавающее бронзовое кольцо (9). Это кол ьцо, перемещаясь вместе с поршнем вверх и вниз, изменяет площа дь щели, образованной цилиндрическими поверхностями кольц а (9) и втулки (12) и ограниченную с боков треугольным вырезом в тру бке обратной связи. Через эту щель происходит слив масла из пр оточной импульсной линии во всас насоса, и тем самым осуществляет ся гидравлическая обратная связь между сервомотором и элем ентами системы регулирования турбины.

Таким образом, площадь слива масла из проточной импульсно й линии через обратную связь зависит от положения поршня сервомотора. Так как треугольный вырез на трубке (11) выполн ен расширяющимся сверху вниз, площадь щели при движении порш ня сервомотора вниз будет увеличиваться, а при движении ввер х - уменьшаться, вызывая соответствующее изменение давлени я в импульсной линии.

Так как сервомотор должен обладать достаточной перестан овочной силой для преодоления паровых усилий и сил трения в парораспределении и в самом сервомоторе, требование к самоцентровке поршня не является столь жестким, как в эле ментах регулирования с золотниками. Поэтому гидравлическая самоцентровка поршня (1) в расточке корпуса блока регулиро вания и крышке (2) выполнена упрощенно: на поршне выполнены специальные лыски, а в крышке - выточки (специальные фрезерованные канавки), соединенные с рабочими полостями сервомотора отверстиями малого диаметра.

На крышке (2) для контроля хода поршня сервомотора укрепле на стойка (15) с нанесенной на ней шкалой, а на проушине - указательная стрелка (16). Поступательное движение поршня сервомотора передается через специальный захват (13) на зу бчатую рейку (4), шестерню (5) и сельсин (14). При этом каждому ходу поршня сервомотора соответствует определенный угол пов орота якоря сельсина. Сигнал из сельсина используется как диста нционный указатель положения сервомотора, а следовательно, и регул ирующих клапанов турбины.

Регулятор предельного давления

Регуляторы давления, применяемые на турбинах КТЗ для поддержания давления имеют в качестве измерительного эл емента

стальной сильфон. Преимущества сильфона по сравнению с др угими способами измерения давления (плоской мембраной, трубкой Бурдона, поршнем): относительно большой допустимый рабоч ий прогиб, герметичность, отсутствие трения и сравнительно м алая жесткость.

340

8-шарик

9,24-кольцо

10-кожух

11,12,21-óïîð

14-золотник

16-труба

18-гайка

19-клапан

20-седло

22-накидная гайка

23-клапан угловой

26-пробка

Регулятор предельного давления ступени питательногонасоса Iот

Âîäà

Регулятор предельного давления ТПН вступает в работу при достижении давления воды за первой ступенью питательног о насоса свыше 58 кгс/см2. При этом, воздействуя на проточную импульсную линию сервомотора, он будет прикрывать регулирующие клап аны и ограничивать давление воды за питательным насосом.

В качестве измерителя давления используется сильфон (2). В ода после первой ступени питательного насоса через угловой к лапан (23), предохранительный клапан (19), трубу (16) подводится к сильфон у. Клапан (19), в случае разрыва сильфона, закрывает подвод воды к сильфону.

Усилие от давления воды на сильфон после вступления в раб оту регулятора уравновешивается жесткостью самого сильфона и пружинами (5, 25).