3. Автоматическая система регулирования

Принципиальная гидравлическая схема регулирования турбины ПТ-135-130 изображена на рис. 3

Система регулирования этой турби­ны может одновременно автоматически поддерживать четыре параметра: часто­ту вращения ротора и давление в трех отборах— производственном и двух отопительных (верхнем и нижнем). Соответственно система имеет четы­ре регулятора — регулятор частоты вращения 1 и три регулятора дав­ления (2_с, 2_нв, 2_нн) — и четыре глав­ных сервомотора (7, 8, 9 и 10), управ­ляющих соответственно регулирую­щими клапанами ЧВД и ЧСД и ре­гулирующими диафрагмами проме­жуточного отсека (ПО) и ЧНД. Когда включены все регуляторы, суммиро­вание импульсов от них к главным сервомоторам происходит в линиях В, С, Н_в и Н_н. Под номером 3 на схе­ме условно показано изодромное устройство регулятора давления, оно получает команду от золотника и вы­дает команду в линию.

В САР турбины ПТ-135-130 син­хронизаторы регуляторов давления воздействуют на золотник перемеще­нием сопла, верх­ний дроссель 4 действует на главный сервомотор 10, а нижний — на главный сервомотор 8. В сервомоторе 8 имеется аналогичный дроссель 6, ко­торый воздействует на главный сер­вомотор 9. Таким образом, при сбросе электрической нагрузки и последую­щем повышении частоты вращения ротора турбины происходит срабаты­вание всех главных сервомоторов в сторону закрытия органов парорас­пределения,

Поскольку в турбине ПТ-135-130 предусмотрена возможность работы на режиме с противодавлением (теп­лового графика), в САР турбины име­ется переключатель 5 на этот режим. При его включении открываются дополнительные сливы из управляю­щих линий В, С, Н_в и Н_н и отключа­ются линии С₁ и Н_в1, благодаря чему регулятор 2_с перестает воздействовать на сервомоторы 8 и 9, а регулятор 2_нв — сервомотор 9. За счет боль­шого слива из линии Н_н поршень сер­вомотора 10 устанавливается на ниж­ний упор, закрывая регулирующую диафрагму, и перестает воспринимать команды всех регуляторов.

Следовательно, при изменении теп­ловой нагрузки давление в нижнем отопительном отборе будет поддер­живаться за счет соответствующего изменения открытия регулирующих клапанов ЧВД и ЧСД и регулирую­щей диафрагмы промежуточного от­сека; давление в верхнем отопитель­ном отборе — за счет регулирующих клапанов ЧВД и ЧСД; давление в производственном отборе — только за счет клапанов ЧВД. При всех из­менениях тепловых нагрузок будет происходить изменение и электри­ческой нагрузки. Дополнительные сливы из линий В, С и Н_в обеспечивают требуемый диапазон работы регуляторов на ре­жиме теплового графика, в частно­сти они компенсируют отключение сливов из линий С₁ и Н_в1.

4. Регулятор давления

Чувствительным элементом гид­равлического регулятора давления, так же как и регулятора частоты вра­щения, является мембранно-ленточ- ная система.

В регуляторе давления (рис. 6.10) имеется один золотник 2. работаю-

щий аналогично типовому элементу, рассмотренному ранее. Тангенциаль­ные окна в поршне и окна на теле золотника выполнены прямоугольны­ми. Окна на теле золотника управ­ляют в зависимости от типа турбины сливами из линий В, С, Н и В₁ блока регуляторов.

Золотник имеет верхний гидрав­лический упор. Для работы упора кольцевая площадка, образованная им, должна быть больше площадки,

на которую действует напорное мас­ло, следовательно, d_y < d. Когда зо­лотник приближается к кромке упо­ра, давление в камере над поршнем возрастает, а в следующей камере — падает. В целом усилие, действую­щее на поршень сверху, оказывается больше усилия, действующего снизу, и поршень (золотник ) несколько отхо­дит вниз. В положении золотника на гидравлическом упоре манометр, под­ключенный к камере над поршнем

золотника и выведенный на щит, бу­дет показывать повышенное дав­ление (~1,0 МПа).

Синхронизатор регулятора выпол­нен в виде конуса 8, действующего на сливе из камеры над поршнем золот­ника параллельно соплу 1. Синхро­низатор через шаровое сочленение соединен с выключателем. Когда син­хронизатор находится в верхнем поло­жении, конус открывает большой слив и золотник поднимается до гид­равлического упора. Золотник выклю­чателя 7 при этом также будет в верх­нем положении, в котором отсекает управляющий этаж с имеющимися в нем сливами от камеры под золотни­ком соответствующего сервомотора (ЧНД или ЧСД), что приводит к от­ключению сервомотора (управляемые им органы парораспределения откры­ты). Такое положение элементов ре­гулирования отбора (синхронизатор на нуле, давление над золотником по­вышенное, регулятор и сервомотор отключены) имеет место при пуске турбины и работе с выключенным ре­гулируемым отбором. Следует иметь в виду, что при пуске турбины, когда поршень сервомотора ЧВД и его зо­лотник, имеющий верхний дроссель 4 (см. схемы рис. 6.1—6.3, 6.5), на­ходятся на нижних упорах, будет на нижнем упоре и поршень сервомото­ра, связанного с дросселем. Sh-от пор­шень ' поднимется скачком, когда «всплывет» золотник сервомотора ЧВД и закроет дроссель.

Синхронизатор регулятора давле­ния и связанный с ним выключатель перемещаются приводом, позволяю­щим управлять ими как по месту, так и дистанционно, не делая никаких переключений. Привод состоит из двух червячных пар. На внутренней поверхности колеса верхней пары, соединенной с электрическим мотор­чиком, имеется винтовая нарезка. В колесе нижней пары, соединенной с маховичком, установлена шпонка. При воздействии на маховичок через эту шпонку вращение передается син­хронизатору, который, как винт, ввинчивается в верхнее червячное колесо. Если моторчик не работает,

то верхнее колесо неподвижно, так как червячные пары самотормозя­щиеся. В случае одновременной ра­боты моторчика и ручного привода в одном направлении скорость пере­мещения синхронизатора увеличива­ется. Когда действует только мотор­чик, то нижнее червячное колесо че­рез шпонку удерживает синхрониза­тор от вращения, и он втягивается вверх или опускается вниз.

Регулятор давления имеет изо- дромное устройство, на принципе действия которого остановимся по­дробнее.

При изменениях нагрузки из-за нали­чия неравномерности регулирования про­исходит изменение и регулируемого пара­метра. Его отклонение тем больше, чем больше неравномерность и существеннее изменение нагрузки. В пределе отклоне­ние параметра может стать равным значе­нию неравномерности. Так как обычно для обеспечения устойчивой работы системы регулирования неравномерность бывает больше, чем допустимое для потребителя отклонение параметра, то даже при частич­ных изменениях нагрузки приходится до­полнительно воздействовать на задатчик (синхронизатор) регулятора. Необходи­мость воздействия на синхронизатор регу­лятора уменьшается, если нагрузка выда­ется в единую сеть параллельно работаю­щими агрегатами.

Повышенная неравномерность регули­рования давления й отборах при запреще­нии параллельной работы по отопительным отборам могла бы привести к нежелатель­ному отклонению давления и необходимо­сти частой его корректировки машинистом при изменениях тепловой нагрузки. Изо- дромное устройство, являясь как бы «ав­томатическим машинистом», ограничивает изменение давления в допустимых преде­лах.

Для лучшего понимания процесса ра­боту системы регулирования с изодромом можно условно разделить на этапы. Сна­чала работает собственно система регули­рования с имеющейся у нее неравномер­ностью, затем вступает в действие изодром и либо полностью, либо частично уничто­жает отклонение параметра, обусловлен­ное наличием неравномерности регулирова­ния. Таким образом, в конечном итоге про­является неравномерность, либо равная нулю, либо очень небольшая. Та неравно­мерность, которая остается после воздей­ствия изодрома, называется остаточной или статической; неравномерность, которая имеется у системы регулирования без вме­шательства изодрома, называется динами­ческой. Последовательность работы эле­ментов регулирования обеспечивается тем,

что собственно регулятор давления сраба­тывает в сотые доли секунды, а изодром имеет время срабатывания в десятки раз больше. Поэтому, хотя элементы системы начинают работать почти одновременно, условное разделение их работы на этапы вполне допустимо".

При изменении сМива масла в зазоре между лентой и соплом слив компенсиру­ется изменением подвода масла через тан­генциальные окна в поршне золотника. Так как изменение зазора пропорционально из­менению давления в линии отбора пара (в камере мембраны), а ход золотника свя­зан с тепловой нагрузкой, то имеется про­явление неравномерности регулирования давления в чистом виде — динамическая неравномерность.

Перемещаясь, золотник регулятора давления двигает шарнирно соединенный с ним золотник изодрома '5, управляющий подводом и сливом масла от поршня серво­мотора изодрома 6. Последний перемещает жестко соединенную с ним буксу изодро­ма 4, имеющую на своем конце щели.

При смещении золотника регулятора давления, например, вверх, обусловлен­ном увеличением слива масла через сопло из-за повышения давления в отборе, вы­званного уменьшением тепловой нагрузки, букса изодрома также идет вверх и слив масла через щели в ней возрастает. Допол­нительное увеличение слива масла вызыва­ет дополнительный подъем золотника регу­лятора, который выдает дополнительную команду на уменьшение подвода пара в от­бор. Давление в отборе начинает падать, лента приближается к соплу, и золотник возвращается в положение, соответствую­щее заданной тепловой нагрузке.

Если тангенциальные окна в поршне золотника и щели в буксе изодрома будут иметь одинаковую ширину (с поправкой на коэффициенты расхода), то при смещении золотника изменение расхода масла в его окнах будет в конечном итоге полностью компенсироваться изменением расхода в щелях буксы изодрома, которая перемеща­ется на ту же величину, что и золотник.- В этом случае после окончания работы изо­дрома лента должна установиться в то же положение, в котором она находилась до на­чала работы регулятора, а давление в от­боре останется таким же, каким* оно было до изменения нагрузки. Следовательно, остаточная неравномерность будет равна нулю. Если щели в буксе изодрома выпол­нить с меньшей шириной, чем тангенциаль­ные окна в золотнике, то можно получить статическую неравномерность больше ну­ля. В пределе, когда щели в буксе изодрома закрыты совсем, статическая неравномер­ность станет равна динамической. Такая возможность имеется, для чего на линии слива масла за щелями в буксе изодрома установлен настроечный дроссель статичес­кой неравномерности 3. Его закрытие при­водит к исключению изодрома из работы.

Когда дроссель находится в промежуточ­ном положении, расход через щели буксы изодрома уменьшается, их сечение как бы «обесценивается», что равносильно умень­шению ширины щелей. При полном откры­тии дросселя статическая неравномерность будет минимальной при данной ширине щелей.

Масло, необходимое для работы серво­мотора изодрома, подводится из напорного этажа блока регуляторов через внутренний канал в его золотнике. Прежде чем по­пасть в канал', масло проходит своеобразные фильтры в виде группы мелких отверстий, а затем калиброванное отверстие. Из ка­нала часть масла постоянно сливается че­рез второе калиброванное отверстие.

Комбинация двух отверстий на подво­де и сливе масла обеспечивает в канале давление 0,3 МПа. Рабочие пояски золот­ника сервомотора имеют высоту большую, чем щели, через которые масло подводится и сливается из полостей сервомотора, и перекрывают их, когда импульс на регуля­тор не поступает. В поясках сделаны по че­тыре пропила с каждой стороны. Золотник изодрома вращается вместе с золотником регулятора, поэтому при смещениях золот­ника в пределах перекрыши масло к поло­стям сервомотора поступает только в мо­менты, когда пропилы находятся против щелей, ширина которых составляет всего 1 мм.

Время срабатывания сервомотора зави­сит как от объема, описываемого его порш­нем на рабочем ходу, так и от количества масла, поступающего в полости в единицу времени. Последнее в свою очередь опреде­ляется площадью подводящих и сливных окон, а также перепадом давления в них.

Рассмотренные выше конструктивные решения (снижение давления масла, его подвод через вращающиеся пропилы и уз­кие щели) позволили увеличить время сра­батывании изодрома и довести его до тре­буемой величины. Предусмотрена дополни­тельная возможность увеличения времени срабатывания изодрома за счет прикрытия настроечного дросселя на сливе из поло­стей сервомотора. Обычно этот дроссель открыт полностью.

Масло из полостей сервомотора изодро­ма сливается через поднятую вверх трубку, что обеспечивает их постоянное заполне­ние маслом и препятствует скоплению воз­духа.

В разработанной ранее конструк­ции регулятора давления [34] для син­хронизации, т. е. изменения давления в отборе, применяется перемещение сопла. Поскольку в этой конструк­ции имели место случаи повышенного износа зубчатой передачи к соплу, она была изменена на вариант син­хронизатора, рассмотренный выше.

Гидравлический регулятор дав­ления турбины Т-250-240 имеет син­хронизатор с конусом, смонтирован­ный в корпусе регулятора горизон­тально и имеющий привод от МЭО. Конус выполнен заодно с золотником выключателя, предназначенным для отключения регулятора и сервомотора НД. Сопло в регуляторе имеет внут­реннюю трубку, поэтому вода из сопла вытекает по двум периметрам, наружному и внутреннему, что обес­печивает необходимый периметр сли­ва при меньшей площади сопла и со­ответственно при меньшей попереч­ной силе, действующей на ленту.

Поскольку в САР турбины Т-250-240 имеется изодромный элек­тронный регулятор тепловой нагруз­ки, гидравлический регулятор давле­ния изодрома не имеет. Команды от ЭРТН передаются в систему через МЭО и синхронизатор гидравличес­кого регулятора давления.