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

Рис. 2.34. Принципиальная схема автоматического регулирования турбины УТМЗ с одним регулируемым отбором пара: 1 – мембранно-

ленточный регулятор скорости; 2 – мембранно-ленточный регулятор дав- ления; 3 – мембрана регулятора скорости; 4 – мембранная лента регулято- ра скорости; 5 – золотники регулятора скорости и регулятора давления; 6 – отсечные золотники главных сервомоторов ЧВД и ЧНД; 7 – главные сервомоторы ЧВД и ЧНД; 8 – дроссели обратной связи золотников серво- моторов; 9 – дроссели обратной связи главных сервомоторов ЧВД и ЧНД; 10 – синхронизатор частоты вращения ротора турбины; 11 – переключа- тель перевода АСР турбины для работы в конденсационном режиме; 12 – переключатель перевода АСР турбины на режим работы с противодавле- нием (режим работы по тепловому графику); 13 – отсечной золотник изо- дрома; 14 – изодром; 15 – дроссель обратной связи регулятора давления; 16 – дроссель изодрома; 17 – дроссели: верхний и нижний; I – блок регу- ляторов; II – изодромное устройство

151

Рис. 2.35. Конструкция насосной группы турбин УТМЗ: 1 – колесо насоса-импеллера; 2 – колесо главного маслонасоса; 3 – фланец для присоединения к валу турбины; А – всасывающая камера; Б – напор- ная камера; В – подвод масла к импеллеру

При перемещении золотника регулятора скорости 1 в обеих линиях «В» и «Н» управления главными сервомоторами паро- распределения частей высокого и низкого давлений происходит одновременно либо повышение, либо понижение давления мас- ла. При перемещении золотника регулятора давления 2 в одну линию подаётся импульс на увеличение давления, а в другую – на понижение. При этом соблюдается принцип независимости регулирования частоты вращения и величины давления в регу- лируемом отборе турбины.

В системах регулирования турбин УТМЗ регуляторы скоро- сти вращения и регуляторы давлений монтируются в одном корпусе, образуя блок регуляторов I (рис. 2.34). В корпусе бло-

152

ков имеются горизонтальные камеры (на рис. 2.34 обозначены как «Линии»), в части которых происходит суммирование импуль- сов регуляторов, передаваемых затем золотникам 6 сервомоторов.

Работа системы регулирования на конденсационном режиме

После включения турбоагрегата в электрическую сеть задан- ная электрическая мощность турбогенератора устанавливается посредством соответствующего воздействия на синхронизатор 10 (см. рис. 2.34) турбины. При работе турбины в конденсаци- онном режиме переключатель 12 перевода АСР турбины на ре- жим работы с противодавлением должен быть установлен в по- ложение «закрыто». Диафрагма ЧНД устанавливается в положе- ние «открыто» путём воздействия на синхронизатор (на рис. 2.34 не показан) регулятора давления 2, в результате ко- торого сопло регулятора давления отодвигается от мембранной ленты 4, а выключатель 11 закрывается. После этого изменение прогиба ленты не сказывается на положении золотника регуля- тора давления 2, а камера под золотником 6 сервомотора ЧНД оказывается отрезанной от сливов линии Н, в то время как под- воды масла через дроссели 8 и 9 сохраняются. Давление в каме- ре под золотником возрастает, золотник 6 идёт до упора вверх, открывается доступ масла под поршень сервомотора ЧНД и происходит слив масла из полости над поршнем. Поршень сер- вомотора доходит до упора вверх, регулирующая диафрагма полностью открывается.

При этом процесс автоматического регулирования частоты сети осуществляется следующим образом [24].

При повышении частоты электрической сети частота враще- ния ротора турбины повышается. Давление масла от импеллера возрастает, прогиб ленты 4 также возрастает, что приводит к увеличенному сливу масла через сопло, снижению давления масла над поршнем золотника регулятора скорости 5 и смеще- нию его вверх. При этом оба связанные с ним дросселя увеличат слив масла из управляющих линий Н и В, и давление в них и под золотниками 6 сервомотора ЧВД начнёт снижаться. Золот- ник 6 станет двигаться вниз до тех пор, пока дроссель 8 не вос-

153

становит давление под ним. Сместившись, золотник 6 сервомо- тора ЧВД откроет доступ напорного масла в полость над порш- нем главного сервомотора ЧВД 10 и слив масла из полости под поршнем. Поршень главного сервомотора ЧВД начнёт переме- щаться вниз в сторону закрытия регулирующих клапанов ЧВД, обеспечивая понижение мощности турбины.

Одновременно увеличивается сливная площадь дросселя об- ратной связи 9 сервомотора ЧВД. Давление в импульсной линии отсечного золотника 6 ЧВД восстанавливается, отсечной золот- ник возвращается в среднее положение, после чего движение сервомотора 7 прекратится и регулирующие клапана ЧВД зай- мут положение, соответствующее сниженной мощности турби- ны. Соответственно, произойдёт снижение частоты сети про- порционально отношению снижения мощности турбогенератора к мощности электрической сети.

При снижении частоты сети процесс регулирования протека- ет в обратном направлении.

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

При работе турбины в режиме изменения электрической нагрузки при постоянном отборе пара (частный случай режима работы по электрическому графику нагрузок) переключатель 12 (см. рис. 2.34) перевода АСР турбины на режим работы с проти- водавлением должен быть установлен в положение «закрыто», а переключатель 11 перевода АСР турбины для работы в конден- сационном режиме – в положение «открыто».

Пусть в результате роста потребления электроэнергии часто- та сети и, соответственно, частота вращения ротора турбоагре- гата уменьшаются. Тогда давление за импеллером будет сни- жаться, а прогиб ленты 4 регулятора частоты вращения умень- шаться. В связи с этим слив из сопла мембранно-ленточного ре- гулятора частоты вращения 1 уменьшится. Золотник 5 регулято- ра скорости сдвинется вниз и уменьшит слив масла из линий «Н» и «В». При этом давление масла в линиях, управляющих

154

перемещениями золотников 6 главных сервомоторов 7 ЧВД и ЧНД, возрастёт. Вследствие этого отсечные золотники сервомо- торов регулирующих клапанов ЧВД и регулирующей диафраг- мы ЧНД сместятся вверх и откроют доступ масла от главного маслонасоса под поршни сервомоторов, а верхние полости сер- вомоторов соединятся со сливными маслопроводами. При этом поршни сервомоторов будут перемещаться вверх на открытие регулирующих клапанов ЧВД и ЧНД. При движении поршней сервомоторов жестко связанные с ними конусы обратной связи 9 будут закрывать отверстия для прохода масла в управляющие линии золотников, восстанавливая давление в линиях «Н» и «В» и возвращая отсечные золотники сервомоторов в нейтральное положение.

В результате поршни сервомоторов переместятся вверх (на открытие регулирующих клапанов ЧВД и диафрагмы ЧНД) настолько, что при увеличении расхода пара в турбину электри- ческая мощность возрастёт, а расход пара в отбор и давление в нём практически останутся неизменными. При этом лента 4 ре- гулятора частоты вращения 1 и его золотник 5 займут новое по- ложение, отвечающее новой точке на статической характери- стике регулирования.

При снижении потребления электроэнергии и, соответствен- но, повышении частоты электрической сети элементы системы регулирования двигаются в обратном направлении.

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

При работе турбины в режиме изменения тепловой нагрузки при постоянной электрической нагрузке (частный случай режи- ма работы по электрическому графику нагрузок) переключатель 12 (см. рис. 2.34) перевода АСР турбины на режим работы с противодавлением должен быть установлен в положение «за- крыто», а переключатель 11 перевода АСР турбины для работы в конденсационном режиме – в положение «открыто».

При увеличении расхода пара к тепловому потребителю дав- ление в камере отбора пара уменьшится. Тогда прогиб ленты ре-

155

гулятора давления 2 также уменьшится, что приведёт к умень- шению слива масла из сопла и росту давления в камере над зо- лотником 5 регулятора давления 2. Золотник 5 переместится вниз, при этом давление в линии «Н» уменьшится, а в линии «В» возрастёт. Следовательно (согласно рассмотренным выше примерам), поршень сервомотора 7 регулирующих клапанов ЧВД пойдёт вверх (в сторону открытия регулирующих клапа- нов), а поршень сервомотора 7 диафрагмы ЧНД переместится вниз, в сторону закрытия диафрагмы. В результате поршни сер- вомоторов переместятся настолько, что при увеличении расхода пара в турбину электрическая мощность останется практически неизменной, а расход пара в отбор и давление в нём возрастут.

При снижении расхода пара в отбор элементы системы регу- лирования двигаются в противоположном направлении.

Под номером II на рис. 2.34 условно показано изодромное устройство регулятора давления 1. Оно включает отсечной зо- лотник 13, соединённый механической связью с золотником 5 регулятора давления 2, и изодром 14, представляющий собой сервомотор. Установка изодрома в регуляторах давления позво- ляет увеличить неравномерность в динамике, что важно для устойчивой, без качаний, работы системы, и в то же время сни- зить статическую неравномерность, что важно для потребителя тепловой энергии. Изодромные регуляторы применяются при больших изменениях нагрузки в тех случаях, когда необходима большая точность регулирования, для объектов любой емкости как при наличии, так и при отсутствии самовыравнивания, при больших, но плавных изменениях нагрузки. Изодромные регу- ляторы обеспечивают поддержание регулируемого параметра на заданном значении без остаточного отклонения. Обязатель- ным условием устойчивой работы системы является следующее соотношение времени срабатывания золотника регулятора дав- ления 5 (ТРД) и изодрома 14 (ТИ): ТИ >> ТРД.

Изодромное устройство работает следующим образом. Например, при увеличении расхода пара к тепловому потреби- телю давление в камере отбора пара уменьшится, что в итоге приведёт к смещению золотника 5 регулятора давления 2

156

вниз. По мере движения золотника 5 вниз уменьшается подача масла к соплу за счёт прикрытия дросселя 15 регулятора давле- ния 2. В какой-то момент давление масла над и под поршнем выровняется, золотник регулятора давления займёт новое поло- жение. При этом поршни сервомоторов ЧВД и ЧНД переместят- ся настолько, что при увеличении расхода пара в турбину элек- трическая мощность останется практически неизменной, а рас- ход пара в отбор и давление в нём возрастут с положительной остаточной неравномерностью. В то же время при движении зо- лотника 5 регулятора давления вниз отсечной золотник 13 изо- дромного устройства также сместится вниз. Это повлечёт сме- щение вниз поршня изодрома 14 до момента установки буксы золотника 13 изодрома в нейтральное положение. Далее про- изойдёт уменьшение слива масла через дроссель 16, что приве- дёт опять к повышению давления масла над золотником 5 регу- лятора давления, к дополнительному смещению его вниз и соот- ветствующей перестановке органов парораспределения ЧВД и ЧНД. При этом золотник 5 регулятора давления снова «выклю- чится» за счёт прикрытия дросселя 15. Такая «порционная» по- садка золотника 5 регулятора давления «подтягивает» давление в регулируемом отборе пара до первоначального значения.

Перевод турбины на режим работы с противодавлением (режим работы по тепловому графику нагрузок)

Данный режим называют ещё и режимом работы турбоагре- гата по тепловому графику нагрузок. В этом режиме регулиру- ющая диафрагма ЧНД устанавливается на упор в положение «закрыто». При этом минимальный пропуск отработавшего пара в конденсатор конденсируется охлаждающей водой, пропускае- мой только через встроенный пучок конденсатора. Устройство 12 (см. рис. 2.34) для перевода турбины на режим с противодав- лением представляет собой сблокированные в одном золотнике дроссели. При перемещении маховичком золотника переключа- теля вниз его верхний дроссель открывает большой слив из ли- нии «Н», что вызывает полное перемещение поршня сервомото- ра ЧНД до нижнего упора и закрытие регулирующей диафраг-

157

мы. Открывающийся через дроссель слив настолько велик, что увеличение подвода масла в эту линию через обратную связь 8 не восстанавливает в ней давления. Поэтому золотник 6 опуска- ется из среднего отсечного положения, стремясь восстановить давление подводом масла через дроссель 9. Однако этого подво- да также недостаточно для восстановления давления в линии «Н», вследствие чего золотник 6 доходит до упора. Смещение вниз золотника приводит к постоянному соединению полости над поршнем сервомотора 7 с напорной линией, а полости под поршнем – с линией всасывания главного маслонасоса, чем обеспечивается плотное прижатие поршня к нижнему упору независимо от перемещения золотников регуляторов 1 и 2.

Второй дроссель переключателя 12 соединяет линию «В» с дополнительной линией «В1». На линии «В1» у золотника регу- лятора давления 2 имеется дроссель, действующий в ту же сто- рону, что и нижний дроссель относительно основной линии «В». Таким образом, на линию «В» теперь действуют одновременно два дросселя, поэтому при том же перемещении золотника 2 поршень сервомотора ЧВД будет перемещаться на больший ход, чем это было на обычном режиме с отбором пара. Вследствие этого, несмотря на то, что компенсация изменения расхода пара в отбор осуществляется на режиме работы по тепловому графи- ку только органами парораспределения ЧВД без участия регу- лирующей диафрагмы, общая неравномерность регулирования давления почти не возрастает. Суммарная площадь окон, распо- ложенных на сливах сразу в двух линиях, позволяет регулятору давления в этом случае при своём рабочем ходе почти полно- стью перемещать клапаны ЧВД, поддерживая нагрузку в широ- ком диапазоне.

Включённые в АСР дроссели 17 в нормальных условиях ра- боты системы закрыты [24]. Нижний дроссель 17 открывается при сбросе нагрузки, уменьшая динамический заброс частоты вращения ротора турбины за счёт закрытия регулирующей диа- фрагмы ЧНД. Верхний дроссель 17 управляется золотником ре- гулятора скорости и открывается при возрастании частоты вра- щения ротора более 3200 об/мин. Находясь в открытом положе-

158

нии, верхний дроссель 17 препятствует открытию регулирующей диафрагмы, пока частота вращения ротора остаётся высокой.

2.13.2.5.Электрогидравлическая система автоматического регулирования паровой турбины типа «Т»

Внастоящее время все паровые турбины (как вновь изготав- ливаемые, так и модернизируемые) оснащаются современными электрогидравлическими системами регулирования и защиты, выполненными на базе промышленной микропроцессорной тех- ники с использованием передовых технологий в области проек- тирования и производства. Представленная на рис. 2.36 электро- гидравлическая система автоматического регулирования турби- ны (ЭГСАР) состоит из двух функциональных частей: элек- тронной управляющей (ЭУЧ) и гидромеханической исполни- тельной (ГМЧ) [25].

Система регулирования предназначена для удержания задан- ного режима работы турбины. В зависимости от условий экс- плуатации ЭГСАР по сигналам из АСУ ТП обеспечивает как изолированную работу турбоагрегата, так и работу параллельно

сдругими агрегатами.

Электронная управляющая часть состоит из программно-

технического комплекса (ПТК) с электромеханическими преоб- разователями (ЭМП) на двух отсечных золотниках (ЗОЧВД и ЗОЧНД), датчиками частоты вращения (на схеме не показаны) и двумя датчиками положения (ДП) сервомоторов парораспреде- лений турбины, станции управления и контроля.

Исполнительная гидромеханическая часть (ГМЧ) представ-

ляет собой однотипные гидравлические контуры, элементы ко- торых размещены в самостоятельных корпусах – блоках регули- рования.

Блок регулирования установлен на крышке переднего под- шипника турбины. В нем скомпонованы два отсечных золотни- ка и два сервомотора, которые через рычажную связь соединены с регулирующими клапанами ЧВД и диафрагмой ЧНД. Серво- мотор поршневого типа, двухстороннего действия, предназна- чен для управления положением регулирующих клапанов соот-

159

ветствующего парораспределения. Отсечной золотник управля- ет сливом и подводом силового масла в соответствующие рабо- чие полости сервомотора.

Рис. 2.36. Электрогидравлическая система автоматического регу- лирования турбины с одним регулируемым отбором пара: ЭМП – электромеханический преобразователь; ЗОЧВД, ЗОЧНД – соответ- ственно золотники отсечные ЧВД и ЧНД турбины; ДП – датчик поло- жения; СЧВД, СЧНД – соответственно сервомоторы ЧВД и ЧНД; ГМН – главный маслонасос

160