Balakovskaya - Турбина, ТПН, маслосистема

Система защиты турбопитательного насосного агрегата

БалаковскаяАтомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА		насосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата
федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”.		Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный
Министерство Российской

312

Цели обучения

1.Описать назначение, состав и работу системы защиты турбопитательного насосного агрегата.

2.Объяснить назначение регуляторов безопасности по преде льной частоте вращения ротора, указать способ их установки; опи сать принцип гидравлического опробования регуляторов.

3.Описать конструкцию, объяснить работу, указать способ на стройки и опробования:

автоматического затвора и регулятора безопасности на турбине; регулятора безопасности и автоматического затвора с

золотником гидроопробования на редукторе.

4.Объяснить назначение, устройство и принцип действия дистанционного выключателя.

5.Назвать назначение, описать конструкцию реле давления в системе смазки; объяснить его работу.

6.Указать назначение, устройство и работу гидравлическог о аккумулятора.

Объяснить назначение, устройство и эксплуатацию системы защиты турбопитательного насосного агрегата.

БалаковскаяАтомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА		насосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата
федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”.		Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный
Министерство Российской

313

Назначение

В процессе эксплуатации турбопитательного насосного аг регата могут возникать такие ситуации, когда отдельные параметры по ка ким-либо причинам отклоняются настолько, что выходят за пределы до пустимых значений.

Если эти отклонения в дальнейшем могут привести к развити ю аварийной ситуации и, следовательно, представляют опасно сть для оборудования или обслуживающего персонала, турбина долж на быть незамедлительно остановлена путем прекращения подачи п ара в нее.

С этой целью все турбоустановки оснащают защитными устройствами, которые объединяют в общую единую систему з ащиты турбины. Эта система должна обладать высокой степенью надежности, то есть быть практически безотказной. Кроме т ого, она должна действовать автоматически и с достаточным быстродействием от момента возникновения аварийного си гнала до прекращения подачи пара в турбину.

Защитные механизмы не должны вмешиваться в нормальный ре жим работы турбоустановки, и поэтому они бездействуют в течен ие продолжительного времени эксплуатации, что никак не долж но отразиться на их надежности в тот момент, когда возникнет аварийная ситуация.

С этой целью механизмы защиты периодически проверяют на работоспособность.

Состав, описание работы

Исполнительным органом при срабатывании того или иного устройства системы защиты является гидравлическое быст розапорное устройство стопорного клапана, которое при этом закрывае т стопорный клапан и, тем самым, отключает турбину от паропр оводов.

Система защиты включает в себя:

стопорный клапан (1) с гидравлическим быстрозапорным устройством; регулятор безопасности (2) на валу шестерни редуктора с

автоматическим затвором (3) и золотником гидроопробования (4);

регулятор безопасности (5) на валу турбины с автоматически м затвором (6); гидравлическое реле давления (7) в системе смазки;

два дистанционных выключателя (8); пружинный гидроаккумулятор (9) на входе масла в систему защиты.

Система защиты питается маслом от общей системы маслосна бжения турбоустановки. Масло поступает к быстрозапорному приво ду стопорного клапана через ряд последовательно включенны х гидравлических механизмов системы защиты.

Если механизмы защиты включены в работу и контролируемые ими параметры соответствуют нормам, масло в линии системы защ иты свободно проходит по внутренним каналам механизмов к сто порному и регулирующим клапанам.

При срабатывании любого механизма защиты в нем происходи т переключение потоков: подача масла от насоса перекрывает ся, а линия системы защиты от этого механизма до быстрозапорно го привода стопорного клапана соединяется со сливом в бак. В результате стопорный клапан закроется под действием пру жины в приводе.

Масло от электронасоса системы регулирования поступает через гидроаккумулятор, дистанционные выключатели, реле давле ния в

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Ко нцерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан ция. СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА

Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный н асосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата

атаагрег насосного турбопитательного защиты системы Схема

Острыйпар

Крегулирующимклапанам

	Крелезакрытия
	регулирующихклапанов
1	3	6
			1-стопорный клапан
			2-регулятор безопасности редуктора
			3-автоматический затвор регулятора
			безопасности редуктора
		5	4-золотник гидроопробования
			5-регулятор безопасности турбины
			6-автоматический затвор регулятора
	2		безопасности турбины
4			7-гидравлическое реле давления

8-дистанционный выключатель

9-пружинный гидроаккумулятор

10-дренажный бак

Всистемурегулирования

	8	Отнасосоврегулирования
9		7

Изсистемысмазки

Всливнуюлиниюглавной турбиныблока

10

314

БалаковскаяАтомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА		насосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата
федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”.		Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный
Министерство Российской

315

системе смазки, автоматические затворы турбины и редукто ра в линию подвода масла к гидравлическому быстрозапорному устройству стопорного клапана. К этой линии подключено та кже реле закрытия регулирующих клапанов.

Реле закрытия регулирующих клапанов является связующим звеном между системами защиты и регулирования турбины, причем эт а связь является односторонней, то есть система защиты може т воздействовать на систему регулирования, заставляя ее в а варийных ситуациях срабатывать на закрытие регулирующих клапано в, тогда как система регулирования ни при каких обстоятельствах н е должна оказывать влияние на систему защиты.

Стопорный клапан обеспечивает останов турбины путем быс трого прекращения подачи пара при падении давления масла в рабо чей полости быстрозапорного устройства до величины менее 3 кг с/см2.

Такое падение давления масла в быстрозапорном устройств е происходит при:

срабатывании регулятора безопасности с автоматическим затвором на турбине или на редукторе; срабатывании реле давления в системе смазки; срабатывании дистанционных выключателей; дистанционном воздействии на электромагниты дистанционных выключателей; воздействии на автоматический затвор турбины или редуктора от руки.

Привод стопорного клапана позволяет производить как мес тное, так и дистанционное его управление.

Регулятор безопасности, установленный на валу турбины, обеспечивает срабатывание автоматического затвора при достижении частоты вращения ротора турбины 3850...3920 об/мин.

Восстанавливающая частота вращения-3550 об/мин.

Регулятор безопасности, установленный на шестерне редук тора, обеспечивает срабатывание автоматического затвора при достижении частоты вращения ротора турбины также 3850...3920 об/ мин. Восстанавливающая частота вращения 3450 об/мин.

Для регулятора безопасности редуктора предусмотрено сп ециальное приспособление - золотник гидроопробования, при помощи ко торого может осуществляться опробование этого регулятора безо пасности на ходу турбины без повышения частоты вращения ротора и без срабатывания стопорного клапана. При этом автоматически й затвор ставится в положение “испытание”.

Гидравлическое реле давления системы смазки обеспечива ет отсечку подвода силового масла и слив масла из рабочих полостей быстрозапорного устройства стопорного клапана. Оно вызы вает срабатывание стопорного клапана при понижении избыточн ого давления масла до величины 0,2...0,3 кгс/см2 перед задним опорным подшипником турбины - в точке подключения реле. Это соотве тствует понижению избыточного давления масла в системе смазки ту рбины до 0,6 кгс/см2 на уровне оси турбины.

Дистанционные выключатели обеспечивают отсечку подвода силового масла и слив масла из рабочих полостей быстрозап орного устройства стопорного клапана, вызывая его срабатывание при:

осевом сдвиге ротора турбины за пределы диапазона “- 0,8...+0,8” мм; повышении абсолютного давления в конденсаторе до 0,6 кгс/ см2;

понижении избыточного давления масла, подводимого к турбине, до 0,6 кгс/см2 на уровне оси турбины; увеличении частоты вращения ротора турбины до 3850 об/ мин;

воздействии аварийных защит предвключенного и главного питательных насосов.

Гидроаккумулятор предотвращает падение избыточного дав ления масла ниже 5 кгс/см2 в течение трех секунд в линии системы защиты турбины в случае снижения давления масла за насосами сист емы регулирования при переключении сети электроснабжения собственных нужд.

БалаковскаяАтомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА		насосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата
федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”.		Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный
Министерство Российской

316

Регуляторы безопасности по предельной частоте вращения ротора

Серьезную опасность для турбины представляет разгон ее р отора за предел допустимой частоты вращения, когда напряжения в ро торе могут достигнуть такого уровня, при котором не обеспечива ется его прочность. Чаще всего разгон турбины возникает при сбросе нагрузки, когда система регулирования частоты вращения ротора из-з а недостаточно высоких динамических качеств не успевает в овремя прикрыть регулирующие клапаны, а также в случае отказа в р аботе какого-либо элемента этой системы. Поэтому защите турбины по частоте вращения ротора придается особое значение, и глав ное здесь - обеспечение высокой ее надежности и достаточного быстродействия.

В качестве датчиков защиты по частоте вращения чаще всего используют механические центробежные регуляторы безопа сности, устанавливаемые непосредственно в радиальном сверлении вала турбины. Согласно ПТЭ регуляторы безопасности должны периодически проверяться на срабатывание. Наиболее полн ой является проверка с повышением частоты вращения ротора т урбины, однако она требует принятия необходимых мер предосторож ности, а для ТПН еще и отсоединение питательных насосов. С целью увеличения сроков между такими проверками регулятора безопасности в промежутках между ними проводят расхажив ание бойка во втулке с помощью гидравлического воздействия на него без повышения частоты вращения - гидравлическое опробование регулятора безопасности. Для этого через специальный кла пан по центральному отверстию в вале под боек подается масло под давлением. Создаваемое им дополнительное усилие, действу ющее на боек, в сочетании с центробежной силой преодолевает усили е пружины, и боек срабатывает. После прекращения подачи мас ла боек возвращается в исходное положение. Одновременно при расхаживании бойка осуществляется смазка его трущихся поверхностей.

Регулятор или, как его называют, автомат безопасности нас траивается на срабатывание при повышении частоты вращения ротора ту рбины на 10 - 12% сверх номинальной. Для большей надежности защиты от недопустимого повышения частоты вращения на современны х турбинах, как правило, устанавливают два независимо дейст вующих (автономных) предельных регулятора частоты вращения.

Регулятор безопасности при срабатывании механически воздействует на автоматический затвор, а он, в свою очеред ь, переключает потоки масла в линии системы защиты и вызывае т закрытие стопорного и регулирующих клапанов. Так как автоматический затвор функционально связан с регулятор ом безопасности, они располагаются в непосредственной близ ости друг от друга, в плоскости, перпендикулярной оси вращения рото ра.

Регулятор безопасности на турбине

Регулятор безопасности установлен в радиальном сверлен ии вала ротора турбины и служит для защиты ее от разгона.

Основными его деталями являются: боек (1); пружина (2); втулка (3).

Регулятор вращается в плоскости, перпендикулярной оси вр ащения вала турбины. Центр тяжести бойка смещен от оси вращения в ала

(4) и при достижении “выбивающей” частоты вращения центробежная сила бойка преодолевает усилие пружины, бое к

БалаковскаяАтомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА		насосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата
федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”.		Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный
Министерство Российской

317

1-áîåê

2-пружина регулятора

3-втулка регулятора

4-вал турбины

5-рычаг

6-крышка переднего подшипника

7-кнопка

8-корпус-втулка затвора

9-золотник	Автоматическийзатвор			8
10-пружина золотника
11-крышка затвора
12-îñü
13-пружина рычага			Излиниинагнетания
14-øòîê	5
15-пружина штока		14		9
16-маховичок	13
Регуляторбезопасности	12			5
				-
				3
3
2
1
				-2,0
				1,5
	5 ìì
4	Õîä

ìì	7
6
Õîä

Всистемузащиты

6

Âèä À

Õîä18ìì

Ñëèâ

À

15

1

10

16

15

Автоматический затвор и регулятор безопасности на турбине

выдвигается из втулки, ударяет по рычагу (5) автоматического затвора, вызывая срабатывание последнего. При снижении частоты вр ащения до восстанавливающей, боек под воздействием пружины возвращается в исходное положение и позволяет взвести автоматический затвор.

Настройка регулятора безопасности на выбивающую частот у вращения производится вывинчиванием или завинчиванием регулятора в радиальном сверлении вала. Для уменьшения “выбивающей” частоты регулятор безопасности вывинчиваю т, для увеличения - завинчивают. При этом поворот регулятора на о дин зуб изменяет выбивающую частоту примерно на 15 об/мин.

Автоматический затвор на турбине

Гидравлический автоматический затвор, установленный в к рышке (6) переднего подшипника турбины, при срабатывании отсекает подвод напорного масла в систему защиты и одновременно открывае т слив масла из системы защиты, вызывая тем самым быстрое закрыт ие стопорного и регулирующих клапанов. Автоматический затв ор срабатывает либо при воздействии на него регулятора безо пасности, который ударяет своим бойком (1) по рычагу (5), либо при нажат ии рукой на кнопку (7) ручного выключателя.

Автоматический затвор смонтирован в бронзовой втулке (8). На этой втулке выполнены три кольцевые проточки, предназначенны е для подвода и слива масла. Кольцевые проточки соединены с внутренней полостью втулки радиально расположенными отверстиями. Кольцевой проточкой на золотнике (9) отверсти я могут соединяться попарно. При соединении нижних отверстий со средними масло поступает из линии нагнетания в систему за щиты. При соединении же средних отверстий с верхними подвод мас ла отключается, и канал, ведущий в систему защиты, соединяетс я с камерой слива масла в картер подшипника.

Пружина (10) золотника, упираясь в крышку (11), стремится передвинуть золотник вверх.

БалаковскаяАтомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА		насосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата
федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”.		Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный
Министерство Российской

318

В нижнем положении золотник удерживается зубом рычага. Ры чаг шарнирно соединен осью (12) с втулкой затвора.

Когда срабатывает регулятор безопасности и его боек удар яет по рычагу, зуб рычага соскакивает с упора на золотнике и пруж ина перемещает золотник в крайнее верхнее положение. Золотни к, переместившись вверх, своим нижним поршеньком перекроет нижние отверстия, а верхним поршеньком откроет верхние отверсти я во втулке затвора. Для того, чтобы вновь взвести автоматичес кий затвор, необходимо нажать на его крышку, - при этом золотник будет перемещаться вниз, и, когда зуб рычага пройдет упор золотн ика, пружина (13) вновь поставит зуб рычага на упор.

При срабатывании автоматического затвора от нажатия на к нопку ручного выключателя шток (14) перемещается вниз и выводит з уб рычага из зацепления с упором золотника. Шток удерживаетс я в верхнем положении пружиной (15).

В связи с тем, что турбопривод имеет два регулятора безопа сности и, соответственно, два автоматических затвора, для опробова ния каждого регулятора поочередно затворы имеют специальны е приспособления, позволяющие исключить останов турбины п ри их срабатывании. С этой целью перед опробованием необходимо маховичок (16) автоматического затвора повернуть против ча совой стрелки настолько, чтобы указательная стрелка на махович ке совпала с указательной стрелкой таблички с надписью “испытание” . Тогда при срабатывании регулятора безопасности бурт крышки за твора позволит золотнику ход вверх всего лишь на 6 мм, то есть так ой, при котором золотник еще не перекрывает во втулке затвора ниж ние отверстия подвода масла из линии нагнетания и не открывае т верхних отверстий слива масла в картер подшипника. Полный рабочий ход золотника, вызывающий закрытие стопорного кл апана при положении стрелки маховичка против стрелки таблички с надписью “работа”, равен 18 мм. При положении маховичка “работа” золотник при движении вверх не наталкивается бу ртом

крышки затвора в защелку маховичка и беспрепятственно со вершает свой полный рабочий ход.

После опробования регулятора безопасности необходимо в новь взвести автоматический затвор и маховичок обязательно п оставить в положение “работа”.

Регулятор безопасности на редукторе

Регулятор безопасности установлен в радиальном сверлен ии вала ведущей шестерни редуктора. Основными его деталями являю тся:

боек (1); пружина (2); втулка (3).

Регулятор вращается в плоскости, перпендикулярной оси вр ащения вала редуктора. При достижении “выбивающей” частоты вращ ения центробежная сила бойка, центр тяжести которого смещен относительно оси вала (4), преодолевает усилие пружины, кон ец бойка выходит из отверстия втулки и ударяет по рычагу (5) автоматического затвора, вызывая его срабатывание. При сн ижении частоты вращения до восстанавливающей, боек под воздейст вием пружины возвращается в исходное положение и позволяет вз вести автоматический затвор.

Настройка регулятора безопасности на выбивающую частот у производится вывинчиванием или завинчиванием регулятор а в радиальном сверлении вала. Для уменьшения “выбивающей” частоты регулятор безопасности вывинчивают, для увеличе ния - завинчивают. При этом поворот регулятора на один зуб, выфрезерованный на втулке регулятора, изменяет выбивающ ую частоту вращения примерно на 29 об/мин.

Автоматический затвор с золотником гидроопробования на редукторе

Гидравлический автоматический затвор, установленный на редукторе, при срабатывании отсекает подвод напорного масла в систе му

БалаковскаяАтомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА		насосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата
федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”.		Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный
Министерство Российской

319

защиты и одновременно открывает слив масла из системы защ иты, вызывая тем самым быстрое закрытие стопорного и регулиру ющих клапанов. Автоматический затвор срабатывает либо при воздействии на него регулятора безопасности, который уда ряет своим бойком (1) по рычагу (5), либо при нажатии рукой на кнопк у

(6) ручного выключателя.

Автоматический затвор смонтирован в корпусе (7), который к репится к корпусу редуктора. На этой втулке (8) затвора выполнены тр и кольцевые проточки, предназначенные для подвода и слива м асла. Кольцевые проточки своими радиально расположенными отверстиями соединены с внутренней полостью втулки. Коль цевой проточкой на золотнике (9) эти отверстия могут соединяться попарно. При соединении нижних отверстий со средними масл о поступает из линии нагнетания в систему защиты. При соеди нении же средних отверстий с верхними подвод масла отключается , и канал, ведущий в систему защиты, соединяется с камерой слива мас ла в корпус редуктора.

Пружина (10) золотника, упираясь в крышку (11), стремится передвинуть золотник вверх. В нижнем положении золотник удерживается зубом рычага, упирающимся в крышку (12), котора я установлена на конце втулки. Рычаг соединен с золотником шарнирно осью (13).

Когда срабатывает регулятор безопасности и его боек удар яет по рычагу, зуб рычага соскакивает с упора крышки (12) и пружина перемещает золотник в крайнее верхнее положение. Золотни к, переместившись вверх, своим нижним поршеньком перекроет нижние отверстия, а верхним поршеньком откроет верхние отверсти я во втулке затвора. Для того, чтобы вновь взвести автоматичес кий затвор, необходимо нажать на его крышку (11), - при этом золотник с рычагом будет перемещаться вниз, и, когда зуб рычага пройд ет упор крышки (12), пружина (14) вновь поставит рычаг на упор.

При срабатывании автоматического затвора от нажатия на к нопку ручного выключателя шток (15) перемещается вниз и выводит р ычаг из зацепления с упором на крышке (12). Шток удерживается в верхнем положении пружиной (16).

Автоматический затвор имеет устройство для гидравличес кого опробования работы регулятора безопасности при работе т урбины, без повышения частоты вращения ротора. Это устройство сос тоит из:

корпуса (17); золотника (18); пружины (19).

Гидравлическое опробование регулятора безопасности зак лючается в том, что при рабочей частоте вращения ротора нажатием на к нопку золотника (18) открывается подвод напорного масла по осево му сверлению вала шестерни редуктора под боек регулятора безопасности. Последний под действием силы давления этог о масла выдвигается из втулки регулятора и вызывает срабатывани е автоматического затвора.

Для того, чтобы при опробовании регулятора безопасности н е произошло останова турбины, перед опробованием необходи мо маховичок (20) автоматического затвора повернуть против ча совой стрелки так, чтобы указательная стрелка на маховичке совп ала с указательной стрелкой таблички с надписью “испытание”. Т огда при срабатывании регулятора безопасности бурт крышки (11) позв олит золотнику затвора ход вверх всего лишь на 6 мм, то есть тако й ход, при котором золотник еще не перекрывает во втулке затвора нижние отверстия подвода масла из линии нагнетания и не открывае т верхних отверстий слива масла в корпус редуктора. Полный рабочий ход золотника затвора, вызывающий закрытие стопо рного клапана при положении стрелки маховичка против стрелки таблички с надписью “работа”, равен 18 мм. При положении маховичка “работа” золотник при движении вверх не наталк ивается буртом крышки затвора в защелку маховичка и беспрепятств енно совершает свой полный рабочий ход.

После опробования регулятора безопасности необходимо в новь взвести автоматический затвор и маховичок обязательно п оставить в положение “работа”.

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Ко нцерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан ция. СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА

Системы турбинного отделения. Часть 2. Турбопитательный н асосный агрегат.Система защиты турбопитательного насосного агрегата

редукторе на гидроопробования икомзолотн с затвор автоматический и безопасности Регулятор

16

10

20

15

9

8

7

18

4

Регуляторбезопасности

16

Á

Автоматическийзатвор

À

Сливмасла

À

ÂèäÁ

20

Масловсистемузащиты

À-À

Маслоизлиниинагнетания

14

13

12

5

3

1

19

2

17

1-áîåê

2-пружина регулятора

3-втулка регулятора

4-вал редуктора

5-рычаг

6-кнопка

7-корпус затвора

8-втулка затвора

9-золотник затвора

10-пружина золотника затвора

11-крышка затвора

12-крышка втулки затвора

13-îñü

14-пружина рычага

15-øòîê

16-пружина штока

17-корпус устройства гидроопробования

18-золотник гидроопробования

19-пружина золотника гидроопробования

20-маховичок

320