75 группа 2 вариант / Режимы роботы и эксплуатации ТЭС / ПТ / Книги / Учебное пособие. Режимы работы и эксплуатация паротурбинных установок ТЭС

скую характеристику, что позволяет изменять мощность турбо- генератора от нуля до максимума. При отключённом от элек- трической сети турбогенераторе, воздействуя на МУТ, можно менять частоту вращения от нуля до максимально допустимых оборотов ротора турбины.

Необходимо обратить внимание на то, что механизм управ- ления турбиной должен иметь дополнительный запас хода, что- бы обеспечить перевод турбины на холостой ход при допусти- мой величине понижения частоты и нагружение турбины до но- минальной мощности при повышении частоты в электрической сети. Кроме того, регулятор скорости и сервомотор регулирую- щего клапана должны иметь запас хода для обеспечения номи- нальной мощности турбоагрегата при снижении параметров свежего пара в разрешенных заводом-изготовителем пределах.

Рис. 2.32. Статическая характеристика регулирования при раз- личных положениях механизма управления турбиной

141

2.13.2.3. Гидродинамическая система автоматического регулирования турбины КТЗ с одним регулируемым отбором пара

Системы регулирования, в которых датчиком частоты вра- щения ротора турбины является специальный центробежный

насос-регулятор (импеллер), называются гидродинамическими.

Насос-регулятор характеризуется тем, что его напорная харак- теристика горизонтальная и зависит только от частоты враще- ния ротора турбины. Это достигается тем, что насос выполнен в виде диска с радиальными сверлениями от центра к периферии. Насос-регулятор монтируется на роторе турбины и может ис- пользоваться для маслоснабжения системы регулирования, за- щиты и смазки подшипников турбоагрегата [23]. При этом диск насоса играет ещё и роль диска упорного подшипника. Указан- ные схемы регулирования характерны для турбин Калужского турбинного завода (КТЗ).

В других случаях насос-регулятор используется только как импульсный насос, работающий на безрасходную импульсную линию, а главный маслонасос обеспечивает маслом систему смазки подшипников турбоагрегата и линии, подающие масло на перестановку поршней промежуточных, главных золотников и сервомоторов регулирующих, стопорных и других клапанов турбины. Использование насоса-регулятора в качестве только импульсного органа характерно для систем автоматического ре- гулирования турбин, выпускаемых Уральским турбомоторным заводом (УТМЗ).

Принципиальная схема гидродинамической системы регули- рования турбины КТЗ с одним регулируемым отбором пара представлена на рис. 2.33. Система предназначена для автома- тического поддержания частоты вращения ротора турбины и давления пара в регулируемом отборе открытием паровпускных органов ЧВД и ЧНД турбины в соответствии с электрической нагрузкой и расходом пара в регулируемый отбор.

142

Рис. 2.33. Принципиальная схема автоматического регулирования турбины КТЗ с одним регулируемым отбором пара: 1 – насос-

регулятор (импеллер); 2 – обратный клапан; 3 – трансформатор давле- ния; 4 – отсечной золотник регулирующего клапана ЧВД; 5 – серво- мотор регулирующего клапана ЧВД; 6 – трубка устройства обратной связи сервомотора ЧВД; 7 – дроссельная диафрагма на импульсной линии ЧВД; 8 – пусковой маслонасос; 9 – обратный клапан; 10 – мас- лоструйный инжектор насоса-регулятора; 11 – регулятор давления па- ра в регулируемом отборе; 12 – реле закрытия регулирующих клапа- нов; 13 – отсечной золотник поворотной диафрагмы ЧНД; 14 – серво- мотор поворотной диафрагмы ЧНД; 15 – трубка устройства обратной связи сервомотора ЧНД; 16 – дроссельная диафрагма на импульсной линии ЧНД; 17 – плавающее уплотнительное кольцо, управляющее сливом масла; 18 – уплотнительное кольцо; 19 – синхронизатор (меха- низм управления турбиной); 20 – маховик синхронизатора; I, II – соот- ветственно, линии нагнетания насоса-регулятора 1 «до» и «после» об- ратного клапана 2; III – линия всасывания насоса-регулятора; IV – ли- ния слива масла в главный маслобак; V,VI – проточные импульсные линия ЧВД и ЧНД

143

Принципиальная схема регулирования включает:

–центробе жный насос-регулятор 1, совмещающий функции силового (главного маслонасоса) и импульсного насосов;

–масло струйный инжектор 10, предназначенный для созда- ния давления подпора во всасывающей линии насоса-регулятора

иподачи масла на смазку подшипников турбоагрегата;

–пусковой маслонасос, обеспечивающий подачу масла на инжектор насоса-регулятора, в систему защиты турбины и авто- матического регулирования (непосредственно в средние поло- сти отсечных золотников 4 и 13) в режимах пуска турбоагрегата до выхода турбины на обороты холостого хода и при вступле- нии в работу насоса-регулятора 1;

–два сервомотора 5 и 14 и две проточные импульсные линии V (ЧВД) и VI (ЧНД), управляющие этими сервомоторами при помощи отсечных золотников 4 и 13. Изменение разности дав- лений в линиях нагнетания и всасывания насоса регулятора, возникающей в результате изменения частоты вращения ротора турбины, воспринимается трансформатором давления 3, а изме- нение давления пара в отборе – регулятором давления 11. Каж- дый из этих регуляторов воздействует на все органы паровпус- ка, причём связи между регуляторами и сервомоторами органи- зованы так, что изменение какого-либо одного регулируемого параметра практически не влечёт за собой изменения другого регулируемого параметра. Для этого во втулках трансформатора давления 3 и регулятора давления 11 выполнены окна опреде- лённой ширины для слива масла из обеих импульсных линий V

иVI в линию всасывания насоса-регулятора. При этом окна рас- положены так, что золотник трансформатора давления при сво- их перемещениях изменяет давления в обеих импульсных лини- ях в одном направлении, а золотник регулятора давления – в разных направлениях. Отсечные золотники 4 и 13 подключены каждый только к своей проточной импульсной линии. Соответ- ственно и обратные гидравлические связи сервомоторов, обес- печиваемые за счёт установки трубок 6 и 15 с профилирован- ными окнами для регулируемого слива масла, воздействуют каждая только на свой отсечной золотник. Для перевода турби-

144

ны с конденсационного режима работы на режим с регулируе- мым отбором пара и наоборот у регулятора давления 11 преду- смотрен выключатель (на схеме не показан) в виде эксцентрика, отжимающего золотник вверх.

Далее рассмотрим основные режимы работы схемы автома- тического регулирования турбины с одним регулируемым отбо- ром пара.

Работа системы регулирования до пуска турбины

Исходное состояние элементов системы [23]:

–пусковой маслонасос (ПМН) 8 – в работе ;

–ротор турбоагрегата – на валоповоротном устройстве;

–автоматический стопорный клапан (на схеме не показан) находится во взведённом состоянии (т.е. к быстрозапорному устройству автоматического стопорного клапана подведено си- ловое масло) в положении «закрыто»;

–к реле закрытия регулирующих клапанов 12 из системы защиты подведено силовое масло, золотник своим буртом при- жат в крайнее левое положение и все окна перекрыты поршень- ками золотника, как показано на рис. 2.33;

–золотник трансформатора давления 3 находится в нижнем положении (т.к. давления на напоре насоса-регулятора недоста- точно, чтобы преодолеть действие пружины), окна слива масла из импульсных линий ЧВД и ЧНД в линию всасывания насоса- регулятора полностью открыты; маховик 20 синхронизатора 19 установлен на верхнем упоре;

–регулятор давления пара 11 «выключен», золотник уста- новлен выключателем в крайнее верхнее положение; регулиру- ющие окна во втулке регулятора давления на сливе из импульс- ной линии ЧВД закрыты, а из импульсной линии ЧНД открыты;

–щели обратных связей ЧВД 6 и ЧНД 15 открыты мини- мально;

–отсечные золотники ЧВД 4 и ЧНД 13 находятся внизу (под действием пружин) и через нижние окна в своих втулках про- пускают масло от пускового насоса 8 к верхним полостям сер- вомоторов 5 и 14, а нижние полости сервомоторов соединены

145

через верхние окна отсечных золотников с линией всасывания насоса-регулятора 8. В этом случае поршни сервомоторов 5 и 14 будут находиться на нижних упорах, чему соответствует макси- мальный ход сервомоторов на открытие.

Работа системы регулирования при пуске турбины и на оборотах холостого хода

Пуск турбины (толчок ротора) осуществляется стопорным клапаном [23] при полностью открытых регулирующих клапа- нах ЧВД и ЧНД (или поворотной диафрагмы ЧНД). По мере от- крытия автоматического стопорного клапана и достижения ча- стоты вращения ротора турбоагрегата примерно 2450– 2500 об/мин золотник трансформатора давления 3 (рис. 2.33) трогается с нижнего упора и перемещается вверх, прикрывая ре- гулирующие сливные окна из импульсных линий ЧВД и ЧНД. Отсечной золотник сервомотора ЧВД 4 также перемещается в корпусе вверх, перекрывая подачу силового масла на сервомо- тор регулирующих клапанов ЧВД.

При дальнейшем повышении частоты вращения ротора тур- бины (по мере открытия автоматического стопорного клапана) примерно до 2550-2600 об/мин золотник трансформатора давле- ния 3 и отсечной золотник сервомотора ЧВД 4, преодолевая натяжение пружин, перемещаются вверх, вызывая смещение поршня сервомотора 5 на закрытие регулирующих клапанов турбины. При этом слив через щель обратной связи 6 сервомо- тора ЧВД 5 увеличивается, чем обеспечивается поддержание разности давлений масла на отсечном золотнике ЧВД 4 и фикса- ция текущего открытия регулирующих клапанов ЧВД турбины.

При повышении частоты вращения ротора до 27502880 об/мин система регулирования турбины вступает в режим автоматического регулирования оборотов ротора, что сопро- вождается автоматическим прикрытием регулирующих клапа- нов ЧВД турбины. После этого стопорный клапан открывают полностью, а необходимая для синхронизации турбогенератора частота вращения ротора турбины на холостом ходу устанавли- вается оперативным персоналом с помощью устройства для из-

146

менения частоты вращения, называемого синхронизатором или механизмом управления турбиной (МУТ). Синхронизатор 19 представляет собой устройство, посредством которого изменя- ется натяжение пружины трансформатора давления 3. Воздей- ствие на синхронизатор осуществляется как вручную при по- мощи маховика 20, так и дистанционно со щита управления турбиной.

При достижении такой частоты вращения ротора турбины, при которой давление в линии нагнетания насоса-регулятора превысит давление, создаваемое пусковым маслонасосом, об- ратный клапан 2 откроется (как показано на рис. 2.33), а обрат- ный клапан 9 закроется. Функции маслоснабжения системы ре- гулирования и защиты, а также подача масла к соплу инжектора 10 перейдут к насосу-регулятору, пусковой маслонасос может быть остановлен (вручную или автоматически) и далее постав- лен в режим автоматического включения резерва.

Работа системы регулирования на конденсационном режиме

После включения турбоагрегата в электрическую сеть задан- ная электрическая мощность турбогенератора устанавливается посредством соответствующего воздействия на синхронизатор турбины. При этом процесс автоматического регулирования ча- стоты сети осуществляется следующим образом [23].

При снижении частоты электрической сети частота вращения ротора турбины снижается, давление масла за насосом- регулятором 1 (рис. 2.33) падает, золотник трансформатора дав- ления 3 перемещается вниз, увеличивая слив масла из импульс- ных линий ЧВД и ЧНД. Давление под отсечным золотником ЧВД 4 снижается, и он под действием пружины перемещается вниз, открывая доступ маслу высокого давления из линии II в верхнюю полость сервомотора ЧВД 5 и одновременно соединяя его нижнюю полость с линией всасывания насоса регулятора 1. Поршень сервомотора ЧВД, перемещаясь вниз, открывает регу- лирующие клапана свежего пара, обеспечивая повышение мощ- ности турбины. Одновременно уменьшается сливная площадь

147

щели обратной связи 6 сервомотора ЧВД. Давление импульсной линии ЧВД восстанавливается, отсечной золотник 4 возвраща- ется в среднее положение, после чего движение сервомотора 5 прекратится и регулирующие клапана ЧВД займут положение, соответствующее увеличенной мощности турбины. Соответ- ственно произойдёт повышение частоты сети пропорционально отношению прироста мощности турбогенератора к мощности электрической сети.

На конденсационном режиме работы турбины регулятор дав- ления выключен, и в нём открыт большой слив из импульсной линии ЧНД VI. Поэтому в ней независимо от открытия окон в трансформаторе давления установится низкое давление, и сер- вомотор ЧНД 14 будет находиться на нижнем упоре, т.е. регу- лирующие клапана (поворотная диафрагма) ЧНД будут полно- стью открыты.

При увеличении частоты сети процесс регулирования проте- кает в обратном направлении.

Работа системы регулирования на режиме изменения электрической нагрузки при постоянном отборе пара

При работе турбоагрегата в электрическую сеть изменение электрической нагрузки осуществляется воздействием на меха- низм управления турбиной (синхронизатор).

При увеличении электрической нагрузки, воздействуя на синхронизатор 19 (см. рис. 2.33), сжимают пружину трансфор- матора давления 3, под действием которой золотник трансфор- матора давления идёт вниз, увеличивая открытие сливных окон из импульсных линий ЧВД и ЧНД [23]. Давление в этих линиях понижается, отсечные золотники ЧВД 4 и ЧНД 13 перемещают- ся вниз, открывая нижние и верхние окна во втулках. При этом масло из линии нагнетания насоса-регулятора II поступает в верхние полости сервомоторов ЧВД 5 и ЧНД 14, а из нижних полостей сервомоторов масло сливается в линию всасывания насоса-регулятора. Поршни сервомоторов перемещаются вниз (на открытие регулирующих клапанов ЧВД и ЧНД) настолько, что при увеличении расхода пара в турбину электрическая мощ-

148

ность возрастает, а расход пара в отбор и давление в нём прак- тически останутся неизменными.

При уменьшении электрической нагрузки элементы системы регулирования двигаются в обратном направлении.

Работа системы регулирования на режиме изменения тепловой нагрузки при постоянной электрической нагрузке

При уменьшении расхода пара к тепловому потребителю давление в камере отбора пара повысится, золотник регулятора давления 11 (см. рис. 2.33) переместится вверх и прикроет ниж- ним пояском сливные окна из импульсной линии ЧВД [23]. Дав- ление в этой линии повысится, отсечной золотник 4 переместит- ся вверх и поршень сервомотора ЧВД 5 прикроет регулирующие клапаны, увеличив при этом слив из импульсной линии ЧВД че- рез обратную связь 6. Когда разность давлений на отсечном зо- лотнике 4 восстановится, он вернётся в среднее положение и движение сервомотора ЧВД 5 прекратится. Одновременно верх- ним пояском золотник регулятора давления приоткроет сливные окна из импульсной линии ЧНД, давление в ней снизится и от- сечной золотник ЧНД 13 сместится вниз, вызывая движение сервомотора ЧНД также вниз на открытие регулирующих кла- панов (или поворотной диафрагмы). При этом слив масла из им- пульсной линии ЧНД через обратную связь 15 уменьшится, и, когда разность давлений на отсечном золотнике ЧНД восстано- вится, движение сервомотора ЧНД прекратится. Если выполне- ны условия независимости (автономности) регулирования, сер- вомотор ЧВД уменьшит расход пара в ЧВД турбины, а сервомо- тор ЧНД увеличит расход пара в ЧНД турбины в таком соотно- шении, что электрическая нагрузка (или частота вращения) практически не изменится.

При увеличении расхода пара в отбор элементы системы ре- гулирования двигаются в противоположном направлении.

149

2.13.2.4. Гидродинамическая система автоматического регулирования турбины УТМЗ с одним регулируемым отбором пара

Принципиальная схема гидродинамической системы регули- рования турбины типа «Т» УТМЗ с одним регулируемым отбо- ром пара представлена на рис. 2.34. Система предназначена для автоматического поддержания частоты вращения ротора турби- ны и давления пара в регулируемом отборе открытием паро- впускных органов ЧВД и ЧНД турбины в соответствии с элек- трической нагрузкой и расходом пара в регулируемый отбор.

Система регулирования турбин этой группы [24] имеет два регулятора – регулятор скорости 1 и регулятор давления 2. Ре- гулятор скорости получает импульс от импеллера (так называе- мого безрасходного насоса), размещённого в насосной группе (рис. 2.35), выполненного в одном корпусе с главным маслона- сосом и соединённого жёстко с ротором ЦВД турбины. При из- менении частоты вращения ротора турбины изменяется давле- ние масла за импеллером. Изменение давления воспринимается мембраной регулятора скорости 3. Жестко скреплённая с мем- браной лента 4, имеющая прогиб на рабочем ходу, примерно в 10 раз больший, чем мембрана, управляет сливом масла из сопла.

Изменение слива через сопло служит импульсом для пере- мещения золотника регулятора скорости 5, который при своём движении изменяет сливы масла в линиях, управляющих пере- мещениями золотников 6 главных сервомоторов 7.

Масло к камерам поршней этих золотников подводится как через имеющиеся на поршнях тангенциальные щели (дроссели 8, они на схеме показаны вне золотников), так и через дроссели 9 – обратн ые связи главных сервомоторов.

150