устройство защиты турбины

Формула изобретения

Устройство защиты турбины, содержащее насос, регулирующий клапан с сервомотором, регулятор частоты вращения, снабженный подпружиненным золотником и синхронизатором, отличающееся тем, что в корпусе регулятора частоты вращения под нижней тарелкой пружины установлен поршень, подпоршневая полость которого подключена к реле закрытия регулирующих клапанов с возможностью сообщения ее с линией нагнетания или со сливом, а также с возможностью кинематического взаимодействия его с нижней тарелкой пружины при сообщении подпоршневой полости с линией нагнетания и отсутствия взаимодействия при сообщении ее со сливом, причем ход поршня при кинематическом взаимодействии с нижней тарелкой пружины выполнен не менее хода золотника регулятора частоты вращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматического регулирования, в частности к защите энергетических паровых турбин.

Известен способ защиты турбомашины (см. напр. а.с. СССР, N 311017, Мкл⁵ F 01 D 21/18, 1970), заключающийся в том, что с помощью реле закрытия регулирующих клапанов, подключенному в импульсную линию, осуществляется закрытие регулирующих клапанов путем сообщения напорной линии с импульсной.

Такой способ защиты имеет несколько пониженную надежность, так как усилие от давления проводимой среды затрачивается на преодоление усилия пружины отсечного золотника, и поэтому даже при незначительном заедании золотника может произойти задержка закрытия регулирующих клапанов. Кроме того, этот способ не может быть применен в тех системах регулирования, которые не содержат импульсную линию.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению (прототипом) является гидродинамическая система регулирования частоты вращения (см. напр. кн. Верете В.Г. Дельвинг А.К. Судовые паровые и газовые энергетические установки М. "Транспорт", 1990, стр. 203, рис. 15, 12), содержащая импеллер, сервомотор, золотник нагруженный пружиной и рычаг обратной связи.

Недостатком известной системы является то, что при срабатывании системы защиты происходит закрытие только стопорного клапана, регулирующие клапаны при этом на мере выбега ротора турбины открываются полностью.

Задача изобретения повышение надежности, путем закрытия регулирующих клапанов при срабатывании системы защиты.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство защиты турбины содержит насос, регулирующий клапан с сервомотором, регулятор частоты вращения, снабженный подпружиненным золотником и синхронизатором. Новым является то, что в корпусе регулятора частоты вращения под нижней тарелкой пружины установлен поршень, подпоршневая полость которого подключена к реле закрытия регулирующих клапанов, с возможностью сообщения ее с линией нагнетания или со сливом, а также с возможностью кинематического взаимодействия его с нижней тарелкой пружины при сообщении подпоршневой полости с линией нагнетания и отсутствием взаимодействия при сообщении ее со сливом, причем ход поршня при кинематическом взаимодействия с нижней тарелкой пружины выполнен не менее хода золотника регулятора частоты вращения.

На чертеже приведена схема устройства защиты турбины.

Устройство защиты турбины состоит из используемого в качестве датчика частоты вращения главного насоса 1 центробежного типа, который линией нагнетания 2 через невозвратный клапан 3 подключен к окну 4 регулятора частоты вращения 5. Регулятор частоты вращения 5 состоит из корпуса 6, синхронизатора 7, втулки 8, установленной подвижно в корпусе 6, золотника 9, установленного во втулке 8, и который через нижнюю тарелку 10 опирается на нижний торец пружины 11, верхний торец пружины 11 опирается на верхнюю тарелку 12, которая в свою очередь опирается на шпиндель 13 синхронизатора 7. В корпусе 6 подвижно установлен поршень 14 и выполнены окна 15, 16, 17, 18, 19, 20. Окно 15 линией 21 подключено к линии всасывания 22 главного насоса 1, окна 17 и 18 подключены к сливу, окна 19 и 20 линиями 23 и 24 подключены к окнам 25 и 26 сервомотора 27. Во втулке 8 выполнены окна 28 и 29, которые сообщаются соответственно с окнами 17 и 18, а также выполнены окна 30 и 31, которые сообщаются соответственно с окнами 19 и 20. Втулка 8 выполнена дифференциальной, причем в нижней ее части снабженной отростком 32, выполнены окна 33. Золотник 9 снабжен центральным каналом 34 и окном 35.

Поршень 36 сервомотора 27 снабжен верхним отростком 37, соединенным с регулирующим клапаном 38, установленным в корпусе 39, в котором выполнены окна 40 и 41. Нижний отросток 42 поршня 36 опирается на рычаг обратной связи 43, который кинематически взаимодействует с отростком 32 втулки 8, и установлен на неподвижной опоре 44.

В баке 45 установлены инжектор 46 и пусковой насос 47, который линией нагнетания 48 соединяется через обратный клапан 49 с линией нагнетания 2 главного насоса 1 за невозвратным клапаном 3. Пусковой насос 47 линией 50, в которой установлен обратный клапан 51, и главный насос линией 52 подсоединены к инжектору 46.

Система защиты турбины снабжена реле закрытия регулирующих клапанов 53, которое состоит из корпуса 54, золотника 55 и пружины 56. В верхней части корпуса 54 выполнены подключенные к сливу окна 57, в средней части выполнены два окна 58 и 59, которые подключены соответственно линией 60 к окну 16, и линией 61 к линии нагнетания 48. В нижней части корпуса 54 имеется окно 62, подключенное к линии системы защиты 63.

В нижней части отростка 32 втулки 8 имеется опора 64. Втулка 8, ее отросток 32 и корпус 6 образуют полость 65, которая через окно 4 сообщается с линией нагнетания 2 главного насоса 1. Золотник 9 снабжен четырьмя поршеньками: верхним 66, двумя средними 67 и нижним 68. Поршень 14 и корпус 6 образуют полости 69 над поршнем и полость 70 под поршнем. Золотник 55 снабжен нижним поршеньком 71 и верхнем поршеньком 72. Окно 16 сообщается с полостью 70, а окно 15 с полостью 69.

Наружний диаметр втулки 8 больше чем диаметр отростка 32. Ход поршня 14 при кинематическом взаимодействии с нижней тарелкой 10 пружины 11 выполнен не менее хода золотника 9 с регулятора частоты вращения 5.

Устройство работает следующим образом. На чертеже изображено положение соответствующее нормальной работе. Рабочая среда из главного насоса 1 под давлением по линии нагнетания 2 через невозвратный клапан 3, окно 4, полость 65, окна 33 втулки 8 по центральному каналу 34 четырехпоршенькового золотника 9, окна 35 поступает к окнам 30 и 31 втулки 8. Пусковой насос 47 отключен. Рабочая среда из главного насоса 1 по линии 52 поступает в инжектор 46, создавая подпор в линии всасывания 22. Золотник 55 реле закрытия регулирующих клапанов 53 под действием усилия от давления управляющей среды поступающей из линии защиты 63, преодолевая усилие пружины 56 находится в положение изображенном на чертеже. При этом окно 59 перекрыто нижним поршеньком 71, а камера 70 под поршнем 14 через линию 60, окно 58 и открытое нижнее окно 57 сообщается со сливом. Полость 69 над поршнем 14 сообщается по линии 21 через окно 15 с линией всасывания 22. Поршень 14 под действием разности давления в линии слива и в линии всасывания 22 находится в нижнем положении, как показано на чертеже. Благодаря наличию обратных клапанов 49 и 51 исключаются утечки рабочей среды через неработающий пусковой насос 47. Разность давления рабочей среды, действующей на четырехпоршеньковый золотник 9 уравновешивается усилием натяжения пружины 11.

При изменении частоты вращения ротора турбины (на чертеже не показано) изменяется напор главного насоса 1, в результате чего происходит перемещение четырехпоршенькового золотника 9 вверх в случае повышения напора или вниз в случае его понижения. Соответственно рабочая среда через открывающиеся окна 30, или в случае понижения напора окна 31 поступает по линиям 23 или 24 нижнюю или верхнюю полость сервомотора 27 вызывая прикрытие или открытие регулирующего клапана 38, тем самым осуществляя торможение или разгон ротора турбины (на чертеже не показано). При этом втулка 8 под действием постоянного усилия действующего на нее переместится вверх при увеличении частоты вращения ротора турбины или вниз под действием усилия поршня 36 сервомотора 27 при снижении частоты вращения ротора турбины. Таким образом, осуществляется обратная связь.

В случае срабатывания элементов защиты турбины отключается подвод управляющей среды в линию 63. Золотник 55 под действием усилия пружины 56 переместится в нижнее положение, при этом нижнее окно 57 подключенное к сливу перекроется верхним поршеньком 72, а нижний поршенек 71 откроет окно 59. Рабочая среда из линии нагнетания 2 по линии 61, через открытое окно 59, окно 58, линию 60, окно 16 поступит в нижнюю полость 70 поршня 14. Поршень 14 под действием разности давлений в линиях всасывания 22 и нагнетания 2 переместится в верхнее положение. Взаимодействуя с нижней тарелкой 10 поршень 14 сожмет пружину 11, освобождая золотник 9 от действующего на него сверху усилия. Под действием усилия разности давлений действующей на золотник 9 он переместится вверх. Так как ход поршня 14 выполнен не менее хода золотника 9, последний переместится на величину своего хода, обеспечивая полное открытие окон 30 втулки 8 и рабочая среда через линию 23 поступает в нижнюю полость сервомотора 27 осуществляя полное закрытие регулирующего клапана 38. По мере выбега ротора напор развиваемый главным насосом 1 падает и происходит включение пускового насоса 47. Рабочая среда из линии нагнетания 48 пускового насоса поступает в линию нагнетания 2 после невозвратного клапана 3, как и в случае работы главного насоса 1. Благодаря наличию невозвратного клапана 3 исключается слив рабочей среды из линии нагнетания 48 пускового насоса 47 в линию всасывания 22 через главный насос 1.

Для осуществления повторного пуска турбины необходимо подать управляющую среду в линию 63, при этом золотник 55 переместится вверх, сообщая полость 70 под поршнем 14 через окно 57 со сливом. Поршень 14 переместится вниз, освобождая пружину 11. Пружина 11 переместит золотник 9 вниз, что приведет к открытию регулирующего клапана 38, тем самым обеспечивая повторный запуск турбины.