Корж В.В. Газотурбинные установки

Подождите немного. Документ загружается.

131

Принцип работы

Когда вентиль закрыт, РС выполняет свои функции нормально. Из-за

малых перемещений поршня дроссельная шайба не мешает его работе. По им-

пульсу экстренного останова одного из работающих в группе агрегатов на ос-

тавшихся в работе двигателей в линии нагнетания, необходимо открытие

одного из байпасных кранов Збис и 6. Для этого подается напряжение на элек-

тромагнит вентиля ЭМВ-4. Вентиль открывается, давление за шайбой и под

поршнем РС снижается. Поршень перемещается вниз, а вместе с ним и шток,

выпуск воздуха проточной системы увеличивается. Регулирующий клапан при-

крывается, а возможно, и открываются выпускные воздушные клапана, чем

предупреждается нежелательное превышение частоты вращения. После того

как вентиль ЭМВ-4 закроется, через 5-10 с давление под поршнем в РС восста-

навливается и органы регулирования устанавливаются соответственно новой

нагрузке при сохранении заданной частоты вращения, что приводит к опуска-

нию поршня со штоком. Выпуск воздуха проточной системы уменьшается, РК

идет на открытие, снижение частоты вращения вала ТНД прекращается.

Реле осевого сдвига

Предназначено для останова ГПА при возникновении осевого смеще-

ния роторов ТВД, ТНД, турбодетандера и центробежного нагнетателя. Они вы-

дают электрический импульс при осевом смещении ротора на 0,8-1,0 мм.

ГПА имеет одно реле осевого сдвига гидравлического типа на роторе ЦБН

и два реле осевого сдвига пневматического типа на роторах ТВД, ТНД и турбо-

детандера.

Реле включает:

− планку;

− сопла;

− дроссельные шайбы;

− электроконтактные манометры;

− сетчатые фильтры.

К планке подведено через дроссельные шайбы диаметром 2-3 мм масло

(воздух) постоянного давления. Через отверстия в планке это масло (воздух)

подводится к соплам, имеющим отверстия диаметром 5 мм, и сливается в кар-

тер подшипников через щели, образуемые торцами сопел и диском на валу

турбин или нагнетателя. Зазоры между соплами и диском за счет смещения

сопел по резьбе устанавливаются 1,1 мм.

Принцип работы

При нормальной работе (рис. 88), когда нет осевого смещения ротора,

давление перед соплами примерно одинаково и составляет 0,12-0,18 МПа

(0,03 МПа).

132

Рис. 88. Реле осевого сдвига при нормальной работе

1 – гайка; 2 – сопло; 3 – пластина; 4 – электроконтактный манометр;

5 − гребень на вале

При осевом смещении ротора вращающийся диск приближается к одно-

му из сопел. Давление масла (воздуха) в линии перед этим соплом увеличивает-

ся, а перед другим уменьшается. При смещении ротора на 1 мм, давление перед

одним соплом повышается примерно до 0,4-0,45 МПа, а перед другим падает до

0,1-0,14 МПа. Электроконтактные манометры настраиваются на выдачу

электрических сигналов в систему защиты при повышении давления перед со-

плами до 0,30-0,35 МПа (до 0,1 МПа), что соответствует осевому смещению ро-

тора примерно на 0,8 мм.

При установке сопел необходимо учитывать наличие осевого разбега ме-

жду установочными и рабочими колодками в упорном подшипнике, поэтому

перед замером зазора ротор нужно отжать до упора в колодки в сторону уста-

навливаемого сопла.

Схема реле осевого сдвига в состоянии «сработало» (сдвиг вала вперед)

приведено на рис. 89.

Примечание: в скобках даны значения для пневматического реле.

Рис. 89. Реле осевого сдвига в состоянии «сработало»

(сдвиг вала вперед)

133

Автоматы безопасности

Предназначены для предотвращения превышения частоты вращения рото-

ров ГТУ свыше допустимых значений.

Ротора ТНД и турбодетандера имеет по одному автомату безопасности

центробежного (бойкового типа).

Автоматы безопасности настраивают на следующие частоты вращения:

− автомат безопасности вала ТНД – 5350-5430 об/мин.;

− автомат безопасности вала турбодетандера – 9100-10500 об/мин.

Автомат безопасности вала ТНД

Конструкция (рис. 90) включает:

− автомат безопасности;

− пневматический выключатель;

− кнопки управления.

1 – штуцер

2 – клапан

3 – штифт

4 – рычаги

5 – толкатели

6 – пневматический

выключатель

7 – мембраны

8 – боек

9 – гайка нажимная

10 – вал ТВД

11 – гайка упорная

12 – гильза

13 – пружина

14 – кнопка АО

15 – кнопка взведения

Рис. 89. Автомат безопасности ТНД

Автомат безопасности

Предназначен для механического воздействия на рычаг выключателя

ТНД при оборотах ТНД 5350-5430 об/мин. Установлен в гильзе расточки вала

ТНД и состоит из бойка, специальной гайки, пружины и натяжной гайки.

134

Пневматический выключатель

Предназначен для выпуска воздуха предельной защиты и состоит из кор-

пуса, двух мембран с жесткими центрами, рычагов, двух толкателей, пружин и

клапана с седлом. К седлу клапана подведен воздух предельной защиты, в по-

лости мембран – воздух от кнопок управления.

Кнопки управления

Предназначены для дистанционного управления пневматическими выклю-

чателями и установлены на передней стенке панели блок-шкафа регулирующих

устройств.

Пневматические кнопки (рис. 91) управления состоят из корпуса, клапа-

на с резиновой шайбой, мембраны, кнопки и пружин. К клапану подведен сило-

вой воздух. При нажатии кнопки силовой воздух может поступать в полости

мембран пневматического выключателя.

Рис. 91. Пневматическая кнопка управления

1 – кнопка; 2 – корпус; 3 – толкатель; 4 – крышка; 5 – накидная шайба;

6 – резиновые шайбы; 7 – клапан; 8 – пружина

При достижении оборотов срабатывания бойка АБ ТНД, он ударяет по

рычагу пневматического выключателя, рычаг поворачивается вокруг оси и

фиксируется в верхнем положении другим рычагом. Клапан отрывается от

седла, обеспечивая выпуск воздуха предельной защиты, что приводит к оста-

нову ГПА.

Останов ГПА по месту осуществляется нажатием на кнопку управле-

ния, при этом обеспечивается подвод силового воздуха в левую мембранную

полость пневматического выключателя. Толкатель поворачивает рычаг с кла-

паном на выпуск воздуха предельной защиты. В это время другой рычаг обес-

печивает его фиксацию. Падение давления в системе предельной защиты

приводит к останову ГПА.

135

Для взведения пневматического выключателя необходимо нажать на

другую кнопку управления. Силовой воздух поступает в правую мембранную

полость, толкатель отводит фиксирующий рычаг, рычаг с клапан под действи-

ем пружины поворачивается, клапан опускается на седло, закрывая выпуск воз-

духа предельной защиты.

Реле давления воздуха

Предназначено для выдачи электрического импульса после появления

малого избыточного давления за осевым компрессором ГТУ с целью

обеспечения взрывобезопасности при зажигании факела в камере сгорания.

Наличие такого давления свидетельствует о том, что камера уже продувается

воздухом.

Реле давления мембранного (рис. 92) типа и состоит из:

− корпуса;

− мембраны;

− штока;

− рычага механизма настройки;

− пружины;

− микровыключателя.

1 – корпус

2 – мембрана

3 – крышка

4 – шток

5 – рычаг

6 – пружина

7 – микровыключатель

Рис. 92. Реле давления воздуха

136

Принцип работы

Давление воздуха от осевого компрессора передается в подмембран-

ную полость реле. Если давление за ОК отсутствует, то мембрана отжимает-

ся пружиной вниз до упора в корпус. При появлении давления мембрана

прогибается вверх и с помощью рычага вызывает срабатывание микровыключа-

теля, который выдает электрический сигнал для разрешения зажигания факела.

Реле настраивается на выдачу электрического сигнала при давлении воз-

духа за ОК 60 мм вод. ст., что соответствует частоте вращения вала ТВД

400-600 об/мин.

Предел настройки от 40 до 200 мм вод. ст.

Золотник с электромагнитным приводом малоинерционного

регулятора температуры (МИРТ)

Предназначен для ограничения температуры, максимально допустимой

перед ТВД.

Состоит (рис. 93) из золотника, гайки, шайбы, седла, корпуса, электро-

магнитного привода.

1 – золотник

2 – гайка

3 – шайба

4 – седло

5 – корпус

6 – электромагнитный привод

Рис. 93. Золотник с электромагнитным приводом МИРТ

Изменение температуры осуществляется в вычислительном устройстве

на основе измеренных температуры за ТНД и давления воздуха за компрессо-

ром. МИРТ воздействует на регулирующий клапан через золотник с электро-

магнитным приводом.

К седлу снизу подводится воздух из проточной линии системы регулиро-

вания. В зависимости от положения золотника воздух выпускается в атмосферу

в большей

или меньшей степени, чем и определяется положение регулирующе-

го клапана. Схема блока воздухоподготовки представлена на рис. 94, сетчатого

фильтра – на рис. 95, конденсатоводчика – на рис. 96.

137

Рис. 94. Блок воздухоподготовки

1 – корпус

2 – кольцо

3 – фланец

4 – стяжка

5 – крышка

6 – фланец

7 – фильтрующий элемент

Рис. 95. Фильтр сетчатый

Перед пуском газоперекачивающего агрегата электромагнитный вентиль

ЭМВ5 закрыт. Воздух из станционного коллектора не подается в систему регу-

лирования.

138

1 – корпус

2 – фланец

3 – шпилька

4 – упорный винт

5 – гайка стойки

6 – ограничитель-

ный болт

7 – стойка

8 – рычаг

9 – ось рычага

10 – пружина

11 – клапан

12 – седло

13 – трубка

14 – поплавок

Рис. 96. Конденсатоотводчик

Регулятор скорости находится в исходном состоянии – "РС МАХ". От-

крыты в нем полностью сбросы воздуха из линий предельного регулирования и

проточной. Избыточное давление воздуха в этих линиях отсутствует, стопорный

и регулирующий клапаны под действием своих пружин удерживаются в закры-

том положении. Выпускные воздушные клапаны (ВВК1 и ВВК2) закрывают вы-

ход воздуха из нагнетателя компрессора.

Предпусковое состояние системы регулирования

Отсутствует напряжение на электромагнитных вентилях ЭМВ1, ЭМВ2,

и они закрыты. Выпуск воздуха из линии предельного регулирования через эти

вентили перекрыт.

В дроссельном золотнике с ЭМП и ограничителе приемистости (ОП) от-

верстия для выпуска воздуха из проточной линии перекрыты.

Пневмовыключатели автоматов безопасности находятся в рабочем поло-

жении. Сброс воздуха из линии предельного регулирования через их клапаны

перекрыт.

Работа системы регулирования при пуске турбины

Пуск турбины начинается с включения пускового насоса и маслонасоса

уплотнения на первом этапе пуска. Открывается электромагнитный вентиль

ЭМВ5, подавая воздух из станционного коллектора в систему регулирования.

При повышении давления на смазку подшипников турбины до 0,05 МПа и на

139

смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя до 0,3 МПа включается (вста-

ет в дежурный режим) защита по давлению масла смазки. Включается электро-

двигатель регулятора скорости (ДРС) на непрерывное вращение. Регулятор

скорости (РС) смещается "НИЖЕ", закрывается сброс воздуха из линии пре-

дельного регулирования. Давление в этой линии увеличивается до 0,14 МПа, и

стопорный клапан открывается.

Включается валоповоротное устройство (ВПУ). Ротор турбокомпрессора

страгивается с места и разгоняется до 12 об/мин. С увеличением частоты вра-

щения вала ТВД отключается валоповоротное устройство, и затем по сигналу

реле давления воздуха за компрессором зажигается факел в камере сгорания.

Включается турбодетандер (ТД).

На четвертом этапе пуска при появлении сигнала – температура за ТНД

не ниже 100°С – включается ДРС на непрерывное вращение, и регулятор ско-

рости перемещается в направлении "ВЫШЕ", начинает прикрываться сброс воз-

духа из проточной линии, давление в ней повышается. Когда давление

поднимется до 0,04-0,05 МПа, переставляется отсечной золотник (ОЗ) и подает

воздух из линии постоянного давления к выпускным клапанам (ВВК1, ВВК2).

Клапаны будут принудительно закрыты не только усилием пружин, но и давле-

нием воздуха над тарелками клапанов, равным давлению за компрессором. При

повышении давления в проточной линии до 0,06 МПа открывается на 1,5 мм ре-

гулирующий клапан, загораются основные горелки в камере сгорания. Турбина

прогревается.

Двигатель регулятора скорости переключается на импульсное вращение

"ВЫШЕ". Регулирующий клапан постепенно открывается. Увеличивается час-

тота вращения валов ТВД и ТНД.

Ограничитель приемистости (ОП) по давлению воздуха за компрессором

приоткрывает сброс воздуха из проточной линии, ограничивая тем самым ско-

рость открытия РК.

При частоте вращения вала ТВД примерно 2500 об/мин., турбина стано-

вится самоходной. По сигналу реле скорости отключается турбодетандер.

Компрессор выйдет из зоны "запрещенных" оборотов, когда частота

вращения вала турбокомпрессора достигнет 3900-4200 об/мин. Сбросные

клапаны (СБК) от действия на них давления воздуха автоматически закроются.

Пуск заканчивается, когда на силовом валу установится минимальная

частота вращения 3300 об/мин. Двигатель регулятора скорости останавливает-

ся. Управление ДРС с этого момента возможно с пульта управления ГПА.

Поддержание заданной частоты вращения силового вала будет осуществляться

автоматически регулятором скорости.

Работа системы регулирования при поддержании

заданной скорости силового вала

Поддержание заданной частоты вращения силового вала (в пределах от

минимальной 3300 об/мин., до максимальной 5000 об/мин.) осуществляется сле-

дующим образом. Если по какой-либо причине частота вращения ТНД снизит-

140

ся, то из-за уменьшения напора на импеллере поршень в регуляторе скорости

опустится вниз. Выпуск воздуха из проточной линии уменьшится, давление в

ней возрастет. Регулирующий клапан приоткроется, и снижение частоты враще-

ния прекратится. При повышении частоты вращения ТНД регулятор скорости

действует в обратном порядке. Снижается давление в проточной линии, и регу-

лирующий клапан прикрывается.

Неравномерность работы регулятора скорости при номинальной частоте

вращения составляет 4-5%. При работе агрегата давление в проточной линии

изменяется в пределах от 0,06 до 0,12 МПа. Это изменение соответствует пол-

ной перестановке регулирующего клапана.

В случае мгновенного сброса нагрузки и резком увеличении частоты вра-

щения ТНД регулятор скорости может увеличить выпуск воздуха из проточной

линии настолько, что закроется регулирующий клапан и откроются выпускные

клапаны. После открытия выпуска воздуха увеличение частоты вращения вала

ТНД прекратится. Когда частота вращения с учетом имеющейся неравномерно-

сти восстановится и выпускные клапаны закроются, регулирующий клапан от-

кроется на величину, необходимую для поддержания заданной частоты

вращения уже для сниженной нагрузки.

Работа системы регулирования при остановке турбины

Остановка турбины может быть нормальной и аварийной. Нормальная ос-

тановка производится с постепенным разгружением.

Включается электродвигатель регулятора скорости на импульсное враще-

ние, сдвигая регулятор скорости в направлении "НИЖЕ". Приоткрывается

сброс воздуха из проточной линии, регулирующий клапан постепенно прикрыва-

ется, уменьшая подачу топлива в камеру сгорания. Снижается частота вращения

валов турбины. При снижении давления в проточной линии ниже 0,06 МПа ре-

гулирующий клапан закрывается. Подается напряжение на электромагнитные

вентили ЭМВ1 и ЭМВ2, они открываются. Воздух из линии предельного регу-

лирования сбрасывается в атмосферу, закрывается стопорный клапан. Падение

давления в линии предельного регулирования приводит к дополнительному от-

крытию сброса воздуха через регулятор скорости из проточной линии. Со сни-

жением давления в проточной линии ниже 0,04 МПа переставляется отсечной

золотник, перекрывая подачу воздуха из линии постоянного давления к выпуск-

ным клапанам. Выпускные клапаны за счет усилия от давления воздуха за ком-

прессором открываются, сбрасывая воздух из трубопровода после ОК. В

результате перекрытия подачи топлива и выпуска воздуха после осевого ком-

прессора турбина быстро останавливается. При снижении давления воздуха за

четвертой ступенью ОК открываются сбросные клапаны.

После закрытия стопорного клапана по сигналу от конечного выключателя

двигатель регулятора скорости переключается на непрерывное вращение в дру-

гую сторону. Происходит перемещение регулятора скорости в направлении

"ВЫШЕ" и возвращение его в исходное состояние "МАХ".