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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 4 41

для преодоления сил трения в

подшипниках, нагруженных

силой неуравновешенности,

действующей на заслонку в

сторону закрытия заслонки.

Опыт эксплуатации этих бло-

ков успешный [С7]. Однако,

помимо мощных и довольно

сложных паромасляных сер-

вомоторов [С8], требуется

также много места в машин-

ном зале для компоновки этих

блоков, выполнения опор для

них (рис. 4.2).

Поэтому представля-

ет интерес конструкция двух-

седельных регулирующих кла-

панов (рис. 4.3), которые мо-

гут быть установлены не-

посредственно на ЦНД, при

этом ЦНД является хорошей

Рис. 4.2. Паромасляный

сервомо-

опорой для этих клапанов. Неплотность клапанов относительно

невелика из-за больших размеров тарелок. Надёжность

клапанов обеспечивается принятой системой выравнивания

давлений под и над тарелками [П8]. Эти клапаны удачно могут

быть использованы при выполнении модернизации конден-

сационной турбины в теплофикационную с регулируемым

отбором пара, в условиях, когда установка поворотной

диафрагмы внутрь ЦНД затруднена. Схема парораспределения

ЦНД с двумя такими клапанами показана на рис. 4.4.

42 Глава 4

Рис. 4.3. Регулирующий двухседельный клапан

Рис. 4.4. Парораспределение ЦНД

Использование двухседельных клапанов позволяет применить

значительно менее мощные сервомоторы.

Ввиду недостатка места форма тарелок, выбираемых

по соображениям вибрационной надёжности, не обеспечивает,

Глава 4 43

однако, желаемую экономичность,

поэтому экономичность таких клапа-

нов следует обеспечивать за счёт

использования меньших скоростей

(40...50 м/с вместо 70...80 м/с).

Применение таких клапанов на тур-

бинах 100 МВт (ТЭС Скавина),

300 МВт (Средне-уральская ГРЭС)

для организации регулируемого теп-

лофикационного отбора позволило

выполнить модернизацию в короткий

срок без существенного изменения

турбины.

На трубопроводах турбины и турбоустановки

для защиты турбины от попадания в

неё большого коли- чества

постороннего пара в режиме сброса

нагрузки часто требуется установка

быстродействующих от- сечных клапанов

с гидравлическими сервомоторами, вклю-

чёнными в систему регулирования турбины. Для этой цели

могут быть использованы обычные регулирующие клапаны,

применяемые для впуска пара в турбину. Однако, в ряде случа-

ев они не могут быть использованы или из-за необходимости

работать с перепадом давления, меняющим знак, или по

компоновке трубопроводов требуется применение прямоточных

клапанов, а не угловых. В этих случаях нашли применение

прямоточные отсечные клапаны двухседельного типа,

показанные на рис. 4.5. Эти клапаны особенно целесообразны

при низком давлении пара и больших габаритах.

Рис. 4.5. Отсечной

дв

х-

44 Глава 5

Глава 5. Гидравлические сервомоторы для

привода клапанов

Все турбины ЛМЗ послевоенного проектирования,

конденсационные и с регулируемым отбором пара, имели

пружинногидравлические сервомоторы для стопорных клапанов

и двухсторонние гидравлические сервомоторы для всех

регулирующих клапанов. Для своего быстрого закрытия эти

сервомоторы требовали большого расхода масла в динамике,

что сочеталось с расположением главного масляного насоса

на валу турбины. Подробно об этих системах написано в [К4] и

многих учебниках по регулированию паровых турбин.

Но, начиная с 60-х годов, привод всех регулирующих и

стопорных клапанов турбин ЛМЗ нового проектирования стал

осуществляться только односторонними пружинно-гидрав-

лическими сервомоторами. Рабочая жидкость - минеральное

или огнестойкое масло [К1, КЗ, С1], напорное давление 20 или

50 кг/см

. Обоснование и конструкция этих сервомоторов под-

робно рассмотрена в [К1, КЗ], некоторые вопросы расчёта -

в Приложении I.

Типовая конструкция сервомотора показана на рис. 5.1.

Поршень, как правило, телескопический, нагружен пружинами,

соединён с клапаном через рамку, чтобы исключить протечки

масла по штоку сервомотора. Рамка позволяет также ком-

пенсировать отклонения в соосности и перпендикулярности осей

клапана и сервомотора. От поршня осуществляется кинема-

тическая обратная связь на золотник, который перемещается

внутри подвижной буксы под действием переменного

управляющего давления. Профилированием кулака обратной

связи обеспечивается желаемая зависимость подъёма

сервомотора от величины управляющего давления, дейст-

Глава 5 45

вующего на золотник. Время закрытия такого сервомотора

порядка 0,1 с при усилиях реализованных сервомоторов: на

открытие до 30 т, на закрытие до 10 τ и перемещении

50... 150 мм. Нечувствительность сервомотора по управляю-

Рис. 5.1. Типовой сервомотор с телескопическим поршнем:

1 - поршень, 2 - поршень со штоком, 3 - подвижная букса, 4 - пружина

силового замыкания, 5 - пружина золотника, 6 - кулачок обратной связи,

7 - золотник ограничения расхода, 8 - золотник сервомотора, А - управля-

ющая линия, Б - напорное масло, В - слив

щему давлению не превосходит 1,5% от мощности турбины.

Малая величина нечувствительности обеспечена применением

золотника с одним направлением (все пояски золотника одного

диаметра), перемещающегося внутри подвижной буксы

обратной связи [П9], а также жестким корпусом сервомотора,

46 Глава 5

сечение отдельных частей которого выполнено в виде квадрата;

применение в таких сервомоторах с целью экономии металла

тонкостенных сварных конструкций, обладавших меньшей

жесткостью, приводило к перекосам при механической

обработке и при изменении температурного режима корпуса во

время работы.

Такая конструкция сервомотора широко применяется

ЛМЗ для клапанов с индивидуальным приводом.

Вместе с тем, для стабилизации работы клапанов и

Рис. 5.2. Сервомотор с расположением золотника внутри поршня

сервомотора

Глава 5 47

уменьшения усилий, необходимых для перемещения клапанов,

была разработана новая конструкция сервомотора [ШО],

показанная на рис. 5.2.

Эта конструкция отличается от предыдущей большей

простотой, меньшей металлоёмкостью и возможностью как

вертикального, так и горизонтального расположения, что и

позволило выполнить блоки с горизонтальными стопорными

клапанами. Шток сервомотора непосредственно связан с

клапаном, это предъявляет более жесткие требования к

установке сервомотора на клапан. Предприняты меры,

исключающие протечки по штоку сервомотора путём

организации камер "перехвата" протечек. Золотник расположен

внутри поршня сервомотора, слив масла из-под поршня

осуществляется прямо в пружинную камеру. Чтобы исключить

возможность повышения давления внутри легкого наружного

корпуса, из него сделан аварийный перелив. Подвод управ-

ляющего давления под золотник осуществляется через шток

сервомотора. Силовая обратная связь от поршня на золотник

осуществляется через комплект пружин. Комбинируя пружины

разной жесткости и начало их вступления в работу, можно

получить требуемый вид характеристики сервомотора.

Возможность реализации заданной зависимости хода

сервомотора от управляющего давления в таком сервомоторе,

конечно, более ограничена, чем в конструкции с кулаком в

обратной связи. Практически, если не применять сложных

нелинейных пружин в обратной связи, возможно осуществление

только или линейной зависимости хода сервомотора от

управляющего давления, или выполнение одного излома этой

характеристики. Такие зависимости имеют сервомоторы сто-

порных клапанов, различных отсечных клапанов на линиях

48 Глава 5

отбора пара из турбины или подвода пара в турбину от

постороннего источника, регулирующие клапаны ЦСД и ЦНД.

Регулирующие клапаны ЦВД требуют, как правило, выполнения

более сложных характеристик сервомотора по управляющему

давлению, чтобы обеспечить требуемую линейность стати-

ческой характеристики системы регулирования скорости

турбины.

Однако, при переходе к электрогидравлическим

системам регулирования этот сервомотор может быть дополнен

электронным блоком с обратной связью по положению

сервомотора, с помощью которой реализовать необходимые

для клапанов ЦВД зависимости не представит труда. Наличие

же в таком электрогидравлическом сервомоторе линейной

механической обратной связи на золотник способствует

обеспечению устойчивости электрогидравлического серво-

мотора даже при не очень высоких требованиях к быстро-

действию применяемой аппаратуры. Кроме того, это даст

возможность тестировать механогидравлическую часть

сервомотора при изготовлении без использования электронной

аппаратуры и поставлять электронную аппаратуру управления

от изготовителя прямо на электростанцию.

Сервомотор указанной конструкции уже нашел широкое

применение в новых системах ЛМЗ.

Глава 6 ____________________________________ 49

Глава 6. Механогидравлические усилители,

преобразователи и датчики

6.1. Суммирующий усилитель-преобразователь

(СУП)

СУП является основным механогидравлическим

усилителем [П11], который в новой системе заменяет

большинство ранее применявшихся усилителей типа сумми-

рующих золотников, промежуточных золотников, золотников

регулятора давления, которые осуществляли суммирование с

использованием проточных линий. В новом усилителе

используется принцип суммирования усилий.

СУП изображен на рис. 6.1. Механическое перемещение

датчика Η усиливается следящим золотником (широко

применяемый ЛМЗ усилитель типа "подвижное сопло-

заслонка"). Перемещение следя-

щего золотника преобразуется в

сервомоторном устройстве в

выходное управляющее давление

У2

. На поршне сервомоторного

устройства происходит суммиро-

вание усилий от этого давления

у2

, действующего на площадь

поршня сервомоторного уст-

ройства, и от входного управ-

ляющего давления p

, дейст-

вующего на площадь F

этого же

поршня, а также от пружины

поршня с жесткостью к

, при

этом при увеличении р

у1

давление

У2

также увеличивается. Таким

Рис. 6.1.

Суммирующий

50___________________________________________ Глава 6

образом, в этом суммирующем усилителе-преобразователе

СУП изменение выходного давления р

у2

зависит как от

изменения входного давления р

у1

(и имеет то же направление

изменения), так и от изменения положения поршня, что в статике

соответствует изменению положения датчика Я . При этом

при перемещении положения Η датчика вверх давление р

у2

падает. Постоянная времени следящего золотника порядка

0,006 с. Кстати, при выборе направления и величины хода

датчика надо иметь ввиду, что максимально возможная

скорость движения следящего золотника ограничена характе-

ристиками сопла и при перемещении датчика Η вверх обычно

в 3 раза больше, чем при перемещении вниз. Постоянная

времени собственно сервомотора-преобразователя около

= 0,008 с. Однако, общая постоянная времени этого звена

Τ зависит от схемы его подключения. Если выходное

управляющее давление подводится в качестве управляющего

давления к сервомоторам, то

T = T

ּ(1 + ψ),

где ψ - отношение объемов золотников сервомоторов к объёму

поршня усилителя СУП при изменении давления р

у2

на

1 кг/см

. Обычно ψ изменяется в пределах от 5 до 15,

соответственно T = 0,04...0,12 с. Если требуется суммирова-

ние большего числа воздействий, СУП устанавливаются

последовательно. Вносимое при этом замедление составляет

не более 0,01 с.

Наличие пружин, образованных точением, позволяет

обеспечить более точное выполнение характеристик узла и

малую нечувствительность.