Тема 14. Системы автоматического регулирования

И УПРАВЛЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН.

§ 1. Общие сведения.

Основная задача регулирования паровых турбин состоит в поддержании или изменении по требуемому закону частоты вращения турбин.

Для уплотнения корпусов главных турбин в местах выхода из них роторов к ним подводится (или от них отводится) пар из специальной емкости (уравнительного коллектора). Давление в уравнительном коллекторе необходимо поддерживать в определенных пределах. В связи с этим возникает задача автоматического регулирования давления в системе уплотнения турбин (см. § 2).

В установках с отбором пара из проточной части турбин регулируемой величиной для главных турбин является давление в камере отбора пара, обычно регулируемое автоматически.

Важной задачей является обеспечение параметров смазочного масла, поступающего на подшипники главного турбозубчатого агрегата. Для этой цели применяются автоматические регуляторы давления и температуры смазочного масла. Регулятор давления измеряет давление в напорной магистрали масляного насоса и воздействует па мощность привода этого насоса; регулятор температуры измеряет температуру масла после маслоохладителя и воздействует на расход охлаждающей воды.

Для обеспечения безопасности работы главных турбин применяется система автоматической защиты (см. § 4).

Автоматическое регулирование необходимо также для работы вспомогательных механизмов, обслуживающих главные паровые турбины: конденсатного и циркуляционного насосов, масляного сепаратора и др.

§ 2. Автоматическое управление частотой вращения турбин.

Для изменения частоты вращения главных турбин следует изменять расход свежего пара на турбины. Изменение расхода свежего пара можно достигнуть либо перестановкой паровпускных клапанов турбин при поддержании постоянного давления свежего пара в главном трубопроводе, либо изменением давления свежего пара при полном открытии паровпускных клапанов.

Изменение давления свежего пара достигается изменением расхода топлива в топке котла, что является функцией котельной автоматики. Для установки с котлами естественной циркуляции, как правило, изменение расхода пара на турбины осуществляется воздействием на паровпускные (маневровый или сопловые) клапаны турбин.

С целью улучшения условий обслуживания установки управление положением маневрового и сопловых клапанов производится не только с местного поста управления, но и из поста дистанционного управления установкой. Это необходимо при комплексной автоматизации установки, при которой в машинном отделении не должен присутствовать обслуживающий персонал.

В зависимости от измеряемой (и регулируемой) величины различают следующие типы систем дистанционного управления турбинами.

2.1. Системы управления положением клапанов, в которых регулируемой величиной является положение паровпускных клапанов.

Это либо разомкнутые системы дистанционного управления, в которых контроль положения клапанов осуществляется оператором по показаниям приборов, либо посредством замкнутых следящих системх, в которых положение паровпускного клапана автоматически следует за задаваемым оператором положением маховика управления.

На стационарных режимах положение паровпускных клапанов турбин и частота их вращения связаны вполне определенной зависимостью, благодаря которой установка положения клапана равносильна установлению частоты вращения. В динамических режимах возникают некоторые отклонения от указанной зависимости, которые сравнительно быстро затухают вследствие значительного саморегулирования турбин, работающих на внешнюю нагрузку.

2.2. Системы управления частотой вращения, в которых измеряемой величиной является непосредственно частота вращения выходного вала, а управляющим воздействием - по-прежнему положение паровпускных клапанов турбин. Иначе их называют системами со всережимным регулятором скорости.

Сравнивая между собой системы автоматического управления положением клапана и частотой вращения, необходимо отметить следующее.

1. По соображениям экономичности работы установки весьма важно на длительных стационарных режимах не дросселировать пар в маневровом клапане, а сохранять давление пара перед соплами турбины возможно большим.

Для осуществления этого маневровый клапан обычно оставляют полностью открытым на всех режимах, а расход пара меняют последовательным открытием или закрытием сопловых клапанов, подающих пар к той или иной группе сопл. Когда сопловые клапаны полностью открыты, потери на дросселирование пара минимальны. На некоторых режимах последний по счету из числа открытых сопловых клапанов открыт не полностью, что вызывает снижение к. п. д. установки. Поэтому в качестве длительных рабочих режимов выбираются режимы, при которых полностью открыто определенное число сопловых клапанов.

Для стационарных установок основным стационарным режимом является режим полной нагрузке, на который приходится около 90 % времени. Система управления положением паровпускных клапанов держит на этом режиме все сопловые клапаны полностью открытыми, сводя к минимуму потери на дросселирование пара. Система управления частотой вращения, стремясь поддерживать эту частоту строго постоянной, неизбежно будет периодически прикрывать сопловые клапаны, вызывая тем самым потери на дросселирование пара.

2. В условиях работы при часто меняющейся внешней нагрузке отклонения частоты вращения турбин и, следовательно, возникающие во время переходных процессов, весьма нежелательны. Система управления положением паровпускного клапана не измеряет и не контролирует этих отклонений скорости. Поэтому система управления частотой вращения будет способствовать более точному и быстрому выполнению маневров.

3. При работе установки на нерасчетных режимах (пуск, вывод из действия) должна поддерживаться определенная, небольшая частота вращения вала. В этих случаях использование системы управления частотой вращения предоставляет несомненные удобства по сравнению с системой управления положением паровпускных клапанов.

4. Наконец, следует иметь в виду, что система управления частотой вращения конструктивно сложнее системы управления положением клапанов.

5. Широкое распространение для транспортных паротурбинных установок получили системы управления положением паровпускных клапанов.

Весьма перспективными являются комбинированные системы, позволяющие осуществлять переключение с управления клапаном на управление частотой вращения. На стационарных режимах их можно использовать для управления клапаном, а на нестационарных режимах при маневрировании - для управления частотой вращения.

2.3. Гидравлическая масляная система дистанционного управления главными турбинами (рис. 8.1).

В рассматриваемой системе изменение расхода пара на турбины осуществляется перестановкой сопловых клапанов. Масло на работу системы управления подается одним из двух электронасосов (второй служит резервным) через фильтр и редукционный клапан, после которого поддерживается давление силового масла 10 кгс/см². Силовое масло поступает к механизмам управления, расположенных на пульте в посту дистанционного управления, а также к трем сервоприводам, расположенным у механизмов - сопловых клапанов, маневрового клапана заднего хода и циркуляционного турбонасоса. В механизмах управления происходит дросселирование масла, ввиду чего изменяется давление импульсного масла, поступающего от механизмов управления к сервоприводам.

Для увеличения частоты вращения турбин необходимо повернуть рукоятку механизма управления, в результате повысится давление импульсного масла, а также давление в полости 1 золотника сервопривода сопловых клапанов; золотник переместится вверх, вытесняя масло из камер 2 и 4 на слив. Силовое масло из камеры 3 поступит в верхнюю полость 5 сервомотора, поршень сервомотора опустится, вытесняя из нижней полости 6 масло на слив через камеру 2 и открывая сопловые клапаны. При повороте рукоятки механизма управления в другую сторону давление импульсного масла уменьшится, золотник опустится, сообщая нижнюю полость 6 сервомотора с силовым маслом, а верхнюю полость 5 - со сливом; сервомотор прикроет сопловые клапаны.

Рис. 8.1. Схема гидравлической масляной системы дистанционного управления турбинами.

В системе предусмотрена возможность перехода в аварийных случаях на местное ручное управление турбинами. Для этого служит трехходовой кран 21, отключающий силовое масло от сервоприводов сопловых и маневрового клапанов.

В экстренных случаях турбины могут быть остановлены вручную из поста дистанционного управления поворотом рукоятки масляного выключателя или с местного поста управления нажатием кнопки дистанционного выключателя; при этом полость над поршнем быстрозапорного клапана сообщается со сливом масла, и быстрозапорный клапан под действием пружины прекращает доступ пара в турбины.