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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 7 71

экономически выгоден из-за минимизации тепловых потерь с

охлаждающей водой конденсатора.

Режим работы с постоянно полностью (или почти

полностью) закрытой поворотной диафрагмой при изменении

тепловой нагрузки подобен режиму работы с противо-

давлением. РК ЦВД в этом случае управляются от своего

регулятора давления РД-Т теплофикационного отбора,

воздействующего на них через электропривод блока ЗРС. РК

ЦНД удерживаются в заданном положении почти полного

закрытия воздействием на электропривод РД ТО по положению

сервомотора или величине управляющего давления к золотнику

сервомотора поворотной диафрагмы. Иногда, в специальных

целях, меняют задание этого положения для поддержания

требуемой температуры питательной воды, проходящей через

дополнительный встроенный пучок труб в конденсаторе.

7.1.5. Режимы пуска и работы после сброса

нагрузки. Способ пуска турбины с промежуточным перегревом

пара и режим работы турбины на малых нагрузках и в режиме

сброса нагрузки отключением генератора от сети зависят от

типа котла и его пусковой схемы.

Однобайпасная пусковая схема. При работе котла по

этой схеме (рис. 7.4) имеется одна быстродействующая

редукционно-охладительная установка (БРОУ), которая пере-

пускает свежий пар в конденсатор при уменьшении расхода пара

на турбину, чтобы обеспечить расход через котел не ниже

20...30%, при котором ещё может обеспечиваться регулирование

температуры свежего пара. В котлах этого типа промежуточный

перегреватель располагается в дальних по ходу газоходах котла

и не требует охлаждения при уменьшении нагрузки и расхода

пара от котла на турбину ниже 20...30%. В турбине, работающей

72 Глава 7

Рис. 7.4. Схема блока с одним байпасом:

1,2 - основной и промежуточный перегреватель котла; 3 - стопорные клапа-

ны ЦВД; 4 - регулирующие клапаны ЦВД; 5,6 - стопорные и регулирую-

щие клапаны ЦСД; 7 - пароприёмное устройство конденсатора; 8 - сбросные

клапаны, 9 - РОУ-1; 10 - РОУ-2

с таким котлом, РК ЦСД открываются с опережением по

отношению к РК ЦВД, как указывалось выше.

Прогрев трубопроводов промперегрева перед пуском

производится подачей свежего пара открытием редукционно-

охладительной установки РОУ-1 и сбросом пара в конденсатор

через последовательно установленные клапан сброса КСП с

гидравлическим сервомотором и РОУ-2. РОУ-2 служит для

охлаждения сбрасываемого в конденсатор пара и подъёма

давления в промперегреве до величины, необходимой по

уловиям прогрева трубопроводов промперегрева (прогрев

ведётся быстро только до температуры конденсации пара при

данном давлении). По окончании прогрева РОУ-1 закрывается,

после чего производится толчок турбины подачей свежего пара

через РК ЦВД. РОУ-2 остаётся после прогрева открытой, но

Глава 7 73

сбросной клапан автоматически закрывается при начале

открытия клапанов РК ЦСД.

Для ускорения операций пуска РОУ-1 могут иногда зак-

рывать после толчка турбины при 1000...1200 об/мин. Это

допустимо только в случае надёжного контроля за закрытием

РОУ-1 выше этих оборотов. В случае, если РОУ-1 окажется

открытой на холостом ходу, то может оказаться, что холостой

ход турбины поддерживается подачей пара только через РК

ЦСД, а РК ЦВД будут закрыты, ЦВД будет работать в беспа-

ровом режиме и его лопаточный аппарат быстро перегреется,

что может привести к тяжелой аварии, каковые и случались.

Дополнительно предотвратить возможность такой ситуации

может также ограничение производительности РОУ-1 величи-

ной не более 50...60% от расхода холостого хода (т.е. не более

2,5% от номинального расхода пара при номинальном давлении).

После повышения нагрузки выше 30% БРОУ закры-

вается. При сбросе нагрузки отключением генератора от сети

одновременно с закрытием всех регулирующих клапанов

турбины и открытием БРОУ открывается также клапан сброса

КС (достаточно время открытия порядка 2 с), и давление пара

в промперегревателе постепенно падает. Чтобы время падения

давления не превышало 2 мин, производительность клапанов

КС при номинальном давлении промперегрева не должна быть

меньше 15% номинального расхода пара. При открытии

сбросных клапанов в этом режиме не требуется охлаждение

сбрасываемого в конденсатор пара, т.к. количество его

ограничено. Через 2 мин холостой ход будет поддерживаться

РК ЦВД и КСП будет закрыт.

Двухбайпасная пусковая схема. При работе котла по

этой схеме имеются БРОУ высокого и низкого давления. БРОУ-

74 Глава 7

ВД перепускает свежий пар в холодные нитки промперегрева,

БРОУ-НД перепускает пар из горячих ниток промперегрева в

конденсатор.

В котлах этого типа промперегреватель выполняется в

горячих газоходах, и для поддержания температуры пара после

промперегрева в допустимых пределах требуется пропуск через

промперегреватель определённого минимального расхода пара.

Поэтому давление пара в помперегревателе не должно падать

Рис. 7.5. Схема с двумя байпасами:

1 - основной перегреватель котла; 2 - промежуточный перегреватель котла;

3 - стопорные клапаны ЦВД; 4 - регулирующие клапаны ЦВД; 5 - стопор-

ные клапаны ЦСД; 6 - регулирующие клапаны ЦСД; 7 - пароприёмное уст-

ройство конденсатора; 8 - обратный клапан за ЦВД, 9 - байпас обратного

клапана; 10 —дренажи ЦВД

ниже минимальной величины (20...30 %). Такие котлы менее

металлоёмки, обладают лучшей маневренностью и под-

держанием температуры свежего и перегретого пара.

В турбинах, работающих с таким котлом, порядок

открытия клапанов выполняется по-разному. Вначале

стремились выполнить одновременное открытие РК ЦВД и РК

Глава 7________________________________________ 75

ЦСД, чтобы организовать пропуск одинакового расхода пара

через ЦВД и ЦСД. Однако, это довольно трудная задача,

учитывая соотношение расхода БРОУ и расхода холостого хода

(30 и 4 %), различные значения давлений свежего и перегретого

пара в различных режимах пуска и работы.

Поэтому была разработана [К1] схема пуска и работы

таких турбин при пуске и на малых нагрузках путём пропуска

пара только через ЦСД-ЦНД и с принудительным закрытием

РК ЦВД в этих режимах. Схема и необходимое оборудование

для организации такого режима работы показаны на рис. 7.5.

Помимо БРОУ-ВД и БРОУ-НД за ЦВД устанавливается

обратный клапан (ОК) с байпасом (Б), а из передней части ЦВД

выполняется линия сброса пара в конденсатор через клапан

сброса.

При пуске турбины толчок, подъём оборотов, син-

хронизация генератора и набор нагрузки до 20% производится

с помощью РК ЦСД, при этом РК ЦВД принудительно закрыты.

В это время клапан сброса в конденсатор из ЦВД открыт,

обратный клапан ОК за ЦВД закрыт, давление и температура

внутри ЦВД определяется положением байпаса Б. Если байпас

Б закрыт, внутри ЦВД создаётся вакуум, его величина зависит

от протечек пара через переднее и заднее лабиринтные

уплотнения турбины. Такой режим целесообразен после сброса

нагрузки отключением от сети с непродолжительной работой

на холостом ходу, т.к. при вакууме теплообмен происходит

медленно и детали не успевают изменить своей температуры

к последующему включению в сеть и набору нагрузки.

При длительной работе на холостом ходу (или нагрузке

собственных нужд) целесообразно открыть байпас Б. По мере

прохождения противотоком через ЦВД пар нагревается и его

76 Глава 7

Рис. 7.6. Схема подгрузки обратного клапана:

1 - обратный клапан ОК, 2 - сервомотор, 3 - электрозадвижка на линии

подачи напорного масла на поршень сервомотора, 4 - линия напорного мас-

ла, 5 - линия от электрической системы управления

температура больше соответствует обтекаемым деталям,

препятствуя их захолаживанию. Сброс пара в конденсатор

следует выполнять в свой пароохладитель, сброс его в

пароприёмное устройство БРОУ-НД недопустим, т.к. в нём при

работе БРОУ-НД имеется давление порядка 3 ата. Величина

сбрасываемого в режиме противотока пара составляет около

0,5% от номинального расхода пара, поэтому в турбинах

относительно малой мощности в качестве клапанов и линий

сброса можно использовать дренажные линии из ЦВД.

Надёжность работы турбины в этих режимах зависит,

таким образом, от надёжности закрытия обратного клапана ОК.

Чтобы повысить надёжность его работы, в том числе и

закрытия, ОК непосредственно связан со специальным

пружинно-гидравлическим сервомотором [II13], как это пока-

зано на рис. 7.6. Пружины сервомотора дают дополнительное

усилие на прикрытие обратного клапана, если закрывается

электрозадвижка на линии подвода масла напорного давления

к этому сервомотору. Следует предусматривать предохра-

Глава 7 77

нительный клапан в поршне сервомотора (или амортизтор)

ввиду возможности опережающего закрытия обратного клапана

на последних 5...10% хода. При нагрузках выше 30%

электрозадвижка по сигналу от системы управления турбины

всегда открыта и сервомотор выводит обратный клапан из

потока, чтобы уменьшить сопротивление обратного клапана и

исключить его вибрацию при работе в прямоточном режиме.

Устройство для принудительного закрытия - открытия

сервомоторов РК ЦВД выполняется в зависимости от

конкретной системы регулирования.

В схеме, изображённой на рис. 7.2, принудительное

закрытие РК ЦВД легче всего осуществлять подачей на

ЭГП-1 и ЭГП-2 дополнительных сигналов на закрытие. После

набора нагрузки больше 20% клапанами РК ЦСД производят

снятие этих сигналов и РК ЦВД открываются скачком с

открытием также обратного клапана ОК. ЦВД переходит на

работу в прямоточном режиме. После этого закрывается сброс

в конденсатор и снимается подгрузка ОК на закрытие. БРОУ-

ВД и НД постепенно закрываются и турбина продолжает

работать с нагрузкой 30% и выше.

При падении нагрузки ниже 20% клапаны РК ЦВД

принудительно закрываются с выполнением соответствующих

операций.

Команда на выполнение операции принудительного

открытия-закрытия даётся по величине выходного управляю-

щего давления ЗРС, причём, чтобы исключить автоколебания,

команда на открытие даётся при большем давлении, чем на

закрытие. Внутри этой гистерезисной зоны возможно

воздействие оператора.

78 Глава 7

В этой схеме должна предусматриваться ещё одна

важная защита ЦВД от недопустимого повышения давления в

случае отказа в открытии ОК за ЦВД. Защита действует на

закрытие всех клапанов турбины при повышении давления за

ЦВД выше заданной величины, кроме того, на случай возможной

неплотности клапанов ЦВД, должен устанавливаться предох-

ранительный клапан на расход 10% номинального расхода пара.

Эта защита особенно важна, когда за ЦВД последовательно с

обратными клапанами устанавливаются отключающие

электрозадвижки, например, в дубль-блоках (два котла на одну

турбину). Предусматривается также и защита по повышению

температуры за ЦВД, действующая с выдержкой времени.

Указанная схема работы турбины при двухбайпасной

пусковой схеме, несмотря на кажущуюся сложность,

обеспечила лёгкую стыковку режимов турбин ЛМЗ с режимами

работы котельных агрегатов любых изготовителей.

Отключение генератора от сети При сбросе нагруз-

ки отключением выключателя генератора от сети начинается

повышение оборотов турбины с постоянной времени ротора Т

Гидромеханический регулятор скорости PC воздействует на

закрытие всех регулирующих клапанов, при этом имеющаяся в

блоке ЗРС шайба на подводе выходного давления к поршню

ЗРС несколько ускоряет это воздействие (воздействие по

производной оборотов).

С целью ограничения максимальной величины подъёма

оборотов для полного закрытия сервомоторов на каждый ЭГП

подаётся дозированное воздействие, часть которого исчезает

через 0,3...0,5 с, а остальная - с постоянной времени 5 с.

Эти воздействия формируются схемой, учитывающей

положение всех быстродействующих выключателей гене-

Глава 7 79

ратора, а также, во избежание ложного воздействия на турбину

перед включением в сеть, и положение разъединителей

выключателей, т.к. многие выключатели находятся во

включённом состоянии после отключения разъединителей и

вновь отключаются для включения разъединителей только при

сборке схемы для последующего включения генератора в сеть.

Если производится отключение генератора с дальней

стороны линии электропередачи, указанное форсирующее

воздействие на ЭГП не подаётся, и заброс оборотов при сбросе

нагрузки может быть более значительным.

Для турбин малой мощности, без промперегрева,

имеющих Т

более 8...9 с, и в этом случае повышение оборотов

окажется в допустимых пределах, особенно с учётом местной

нагрузки. Для турбин же большой мощности, с промперегревом,

значение Т

может быть порядка 5,5...6,5 с, однако, такие

турбины имеют обычно развитую электронную часть системы

регулирования ЭЧСР, в которой и в этом случае формируются

дополнительные воздействия на форсированное закрытие

клапанов. В зависимости от динамических характеристик

конкретной турбины может предусматриваться установка

дополнительного ЭГП для форсированного закрытия РК ЦНД

при сбросе нагрузки или подаваться выходное давление ЭГП-3

на вход усилителя РД ТО.

7.1.6. Схемы отбора пара на теплофикацию. В

турбинах с регулируемым теплофикационным отбором подача

из него пара может производиться на общий паропровод, на

который работают несколько турбин и РОУ. Из паропроводов

питаются общестанционные бойлеры теплофикации. На

трубопроводах этих отборов устанавливаются обратные

клапаны и задвижки, а на трубопроводе со стороны турбины

50 ___________________________________ Глава 7

устанавливается предохранительный клапан на случай полного

закрытия диафрагмы. Обратные клапаны предотвращают

обратный ток пара в турбину из общего паропровода и разгон

турбины при отключении генератора и незакрытии поворотной

диафрагмы. Такие аварии, к сожалению, были.

Для крупных блоков сейчас более распространено

включение теплофикационного бойлера в состав паро-

турбинного блока с параллельной работой блоков не по пару, а

только по сетевой воде. При этом для достижения наиболь-

шей экономичности в каждом блоке может быть установлено

два бойлера, нижний и верхний, включенных последовательно

по пару и по воде. Давление пара можно поддерживать с

помощью РД ТО в камере отбора пара к нижнему бойлеру, а

температуру сетевой воды поддерживать за верхним бойлером,

воздействуя на задатчик РД ТО.

В камере отбора к верхнему бойлеру следует преду-

смотреть предохранительный клапан на весь расход ЦСД. Для

обеспечения эксплуатационной плотности предохранительных

клапанов полезно использовать клапаны мембранного типа в

сочетании с защитой по повышению давления в камере верхнего

отбора, уставка которой должна быть ниже уставки мембран-

ного предохранительного клапана, чтобы исключить его сраба-

тывание и последующую остановку для замены мембраны при

небольших нарушениях режима. Для этого следует также

предусматривать установку дополнительного предохранитель-

ного клапана 10%-ной производительности немембранного типа.

При сбросе нагрузки и незакрытии поворотных диафрагм

происходит резкое падение давления в отборе и вскипание

ставшего перегретым конденсата бойлера, что также может

привести к чрезмерному повышению оборотов турбины.