Фрагин М.С. Регулирование и маслоснабжение паровых турбин: настоящее и ближайшая перспектива

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 6________________________________________ 51

6.2. Суммирующий усилитель-инвертор (СУИ)

СУИ является модификацией основного усилителя, в

котором площади поршня, на которые действуют входное р

у1

и выходное р

у2

управляющие давления, меняются местами по

сравнению с СУП и при перемещении датчика Η вверх

выходное управляющее давление p

У2

растёт. Схема такого

усилителя показана на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Суммирующий усилитель-инвертор (СУИ)

52 _______________________________________ Глава 6

6.3. Электромеханический преобразователь (ЭМП)

ЭМП является датчиком выходного тока электрической

части ЭЧСР системы регулирования турбины или электро-

гидравлического сервомотора. ЭМП представляет шток с ка-

тушкой управления, подвешенный на плоских пружинах. Катушка

расположена в магнитном поле, в результате взаимодействия с

которым при изменении тока в катушке управления происходит

перемещение штока.

Традиционно в паро-

вых турбинах на ЛМЗ ис-

пользовались ЭМП с пос-

тоянными магнитами [К1,

С9]. Однако, в перспективе

целесообразно более широ-

ко применять ЭМП с ка-

тушками подмагничивания

постоянным током [С9].

Эти ЭМП имеют при тех

же габаритах большую

силу, меньше зависят от

качества сборки магнито-

провода, хотя и требуют

дополнительного питания,

что при развитой электри-

ческой части системы ре-

гулирования не создаёт

проблем.

На рис. 6.3 показан

электрогидравлический

Рис. 6.3. Электрогидравлический

преобразователь с усилителем СУП

преобразователь ЭГП, образованный таким ЭМП и механо-

Глава 6 ____________________________________ 55

гидравлическим усилителем СУП. В выполненных ЭМП при

напряжении тока управления 24 V и сопротивлении катушек

управления 24 Ω, при изменении тока на 240 mА усилие на штоке

ЭМП меняется: для ЭМП с постоянным магнитом - на 1 кг,

для ЭМП с катушками подмагничивания - на 1,5 кг. При этом

длительно возможный по условиям допустимого нагрева таких

катушек ток составляет 500 mА.

Величина изменения положения заслонки зависит от

коэффициента жёсткости плоских пружин. При изменении

усилия на 1,5 кг обычно изменение положения заслонки

составляет 0,75 мм, но может быть увеличено в 1,5...2 раза с

некоторым замедлением быстродействия следящего золотника.

Величина изменения тока, необходимая для требуемого

изменения выходного управляющего давления, также может

меняться при необходимости замены на катушку с другими

обмоточными характеристиками. Величина же магнитного

потока меняться не может, чтобы оставаться в зоне насыщения

по току подмагничивания, что необходимо для обеспечения

температурной стабильности ЭМП.

Следует отметить, что в новых электрогидравлических

системах вследствие отказа от использования проточных линий

для суммирования влияние изменения начального давления на

устойчивость системы регулирования значительно уменьшено

по сравнению с предыдущими системами (Приложение II).

Поэтому в ЭГП, например, а также в блоке золотников

регулятора скорости ЗРС можно было отказаться от установки

редукционного клапана на напорном давлении, что повышает

надёжность работы самих узлов.

54___________________________________________ Глава 6

6.4. Регулятор давления (РД)

РД является датчиком давле-

ния пара в контурах регулирования

давления пара в регулируемых

отборах турбин ЛМЗ (рис. 6.4).

В результате многолетней

работы необходимая надёжность

была достигнута использованием

следующих факторов:

- применением сильфонов с

двойным запасом как по величине

рабочего давления, так и по вели-

чине рабочего хода;

- исключением возможности

опорожнения от воды камеры

Рис. 6.4.

Регулятор давления

Рис. 6.5. Регулятор давления

усилителем СУП

Рис. 6.6. Регулятор

давле-

ния РД-И

Глава 6 ___________________________________________ 5j[

сильфона и исключением тем самым необходимости в так назы-

ваемых атмосферных клапанах, использовавшихся для удобства

заполнения этих камер водой, но часто оказывавшихся неплот-

ными, в результате чего сильфоны работали при недопустимой

для них температуре пара и сами теряли плотность.

Регулятор давления РД с усилителем СУП показан на

рис. 6.5. Регулятор давления РД-И показан на рис. 6.6 и является

таким же регулятором, но соединённым с усилителем СУИ.

Регулятор РД применяется для управления сервомотором

клапана тогда, когда с помощью клапана осуществляется

регулирование давления перед этим клапаном, регулятор РД-И

применяется тогда, когда с помощью клапана осуществляется

регулирование давления после этого клапана.

Наличие действующих друг против друга пружин

регулятора обеспечивает возможность изменения положения

муфты регулятора и его уставки при любом давлении в камере

сильфона, в том числе даже при вакууме.

6.5. Регулятор скорости (PC)

PC является стандартным для ЛМЗ [Κ1, Κ4] меха-

ническим датчиком частоты вращения (рис. 6.7). Наличие на

Рис. 6.7. Регулятор скорости PC

56_______________________________________ Глава б

Рис. 6.8. Привод регулятора скорости

ЛМЗ такого высокоточного датчика реально служило и служит

фактором, сдерживающим переход к повсеместному исполь-

зованию на ЛМЗ электронных датчиков для регулирования

скорости вращения собственно турбины.

Наличие механического датчика повышает надёжность

турбины в аварийных ситуациях, делает её более независимой

от работы аппаратуры, снижает требования к быстродействию

аппаратуры. Как показал опыт эксплуатации, надёжность

работы PC обеспечивается расположением его в своих

подшипниках и соединением с валом турбины через шлицевой

валик, чтобы тепловые удлинения ротора не приводили к

ложному смещению муфты регулятора, а также изолированием

этого валика от токов, стекающих с ротора турбины, которые

могли бы вызывать электроэрозию муфты и сопла следящего

золотника (рис. 6.8).

Глава 6

_____________________________________________ 57

Рис. 6.9. Схема PC с усилителем ЗРС:

1 - датчик скорости, 2 - подвижное сопло, 3 - заслонка, 4 - золотник обрат-

ной связи, 5 - поршень обратной связи, 6 - линия дополнительной защиты,

7 - линия управляющего давления

На рис. 6.9 изображена схема PC с модификацией

широко применяемого усилителя ЗРС, в котором перемещение

муфты регулятора преобразуется в сервомоторном устройстве

в выходное переменное по величине управляющее давление.

Это давление корректируется задатчиком (с ручным и мотор-

ным приводом), суммируясь кинематически с перемещением

поршня усилителя. В данном случае такое суммирование

конструктивно удобнее и даёт большую точность при работе

под нагрузкой, чем выполнение силового суммирования

аналогично СУП, т.к. PC является всережимным и его

перемещение под нагрузкой составляет только 8% от

перемещения из-за изменения частоты вращения от нуля до

номинального значения. Если отказаться от всережимности, то

возможно применение усилителя СУП.

55 ___________________________________ Глава 6

При использовании электронного датчика частоты

вращения совместно с ЭГП вместо PC для обеспечения

точности регулирования целесообразно выполнение двух

контуров регулирования скорости: при подъёме с нулевых

оборотов до оборотов холостого хода и при работе вблизи

номинальных оборотов и под нагрузкой.

В применяющемся блоке ЗРС на всех турбинах ЛМЗ

имеется линия дополнительной защиты, в которой резко падает

давление при перемещении следящего золотника, соот-

ветствующем повышению оборотов турбины на 14% сверх

номинального значения, что приводит к срабатыванию защиты

турбины. Такая дополнительная защита турбины от разгона,

конечно, вроде бы повышает надёжность. В то же время частое

изменение настройки этой защиты из-за износа отсечных кромок

и трудность регулярного контроля за настройкой этой защиты в

процессе эксплуатации или замене следящего золотника,

необязательные отключения турбины при случайных прохо-

дящих нарушениях в работе системы регулирования турбины

понижают надёжность работы турбины. Это неоднократно

отмечалось в эксплуатации, и отказ от указанной гидрав-

лической дополнительной защиты представляется в настоящее

время целесообразным и необходимым. Но решение следует

принимать в каждом конкретном проекте в зависимости от

надёжности применённых схем и аппаратуры защиты.

6.6. Ограничитель открытия (ОО)

Ограничитель выполнен в виде пропорционального

регулятора давления масла прямого действия золотникового

типа (рис. 6.10). Неравномерность регулирования давления

порядка 15%. Неравномерность определяется жёсткостью

Глава 6 ____________________________________ 59

пружины и жесткостью сил

неуравновешенности, возни-

кающих на регулирующей кром-

ке золотника при вступлении

ограничителя в работу. Устой-

чивость регулятора обеспе-

чивается демпфированием с

помощью демпферной камеры

малого объёма по сравнению с

площадью, в эту камеру масло

попадает и сливается по зазорам.

Рис. 6.10. Регулятор давления

Такой способ демпфирования по

предложению А.А. Щетинина успешно используется в практике

ЛМЗ и практически снял проблемы вибрации любых регу-

ляторов давления масла прямого действия. Ограничитель

может иметь дистанционный привод, контроль за вступлением

ограничителя в работу (по давлению в специальной камере).

Установка ограничителя на линии выходного управляющего

давления после СУП позволяет ограничить это давление,

подаваемое к золотникам сервомоторов и при этом уменьшить

в 5...6 раз изменение давления после ОО при изменении давления

до ОО.

6.7. Конструктивные особенности усилителей

Все применяемые конструкции гидравлических уси-

лителей рассчитаны на работу при напорном давлении масла

20 и 50 кг/см

. При таком высоком давлении для ограничения

протечек зазоры между золотниками и буксами, ширины

регулирующих окон в буксах, диаметры дроссельных шайб

должны быть выполнены минимально возможными. В данной

60 _______________________________________ Глава б

серии по условиям возможности изготовления

применяются следующие ограничения на эти

элементы:

- зазоры и перекрытия по отсечным

кромкам золотников в пределах 0,05...0,09 мм,

поля допусков для отверстия 0, +0,02 мм, для

вала-0,05...0,07 мм,

- диаметр золотника не менее 30 мм,

- минимальная ширина окон 1,8 мм,

- минимальный диаметр дроссельного

Рис. 6.11. отверстия 2 мм.

Дроссель При необходимости выполнения меньшего

расчётного диаметра отверстия d применяются наборные

дроссели, (рис. 6.11), состоящие из n отверстий большего

диаметра d

, тогда требуемое число отверстий

При выполнении геометрических размеров отверстий и

окон можно пользоваться результатами Л.И. Чернявского [С 10]

по стабилизации коэффициентов расхода. Изложенный там

подход позволяет также исключить пульсацию золотников из-

Рис. 6.12. Фильтр

сетчатый

Рис. 6.13.

Проточки