Паровые турбины высокого давления ЛМЗ - Регулирование

Глава двенадцатая
РЕГУЛИРОВАНИЕ

§ 43. Общие замечания

Системой регулирования называется совокупность связанных между собой устройств, поддерживающих при работе турбины с заданной неравномерностью постоянство ее оборотов и. кроме того, постоянство давления пара в камерах регулируемых отборов турбин с отбором пара.
Импульсными органами систем регулирования являются регуляторы скорости и давления, которые реагируют на изменение числа оборотов и давления в отборах и посредством системы золотников и гидравлических (масляных) связей передают необходимые импульсы для перемещения исполнительных органов — сервомоторов клапанов в. д. и сервомоторов поворотных колец диафрагм за камерами регулируемых отборов турбин.
Отличительной особенностью систем регулирования турбин в. д. и АП-25-2 является то, что передаточные связи между золотниками регуляторов и сервомоторами безрычажные —  гидравлические.
Элементы регулирования в значительной степени унифицированы.
Изучение систем регулирования должно производиться следующим образом. Сначала рассматривается принципиальная схема регулирования турбины, разъясняющая основные идеи, заложенные в конструкцию элементов регулирования, и их связи между собой. Затем следует познакомиться с описанием конструкции и способом работы устройств, образующих систему регулирования, после чего переводить к изучению подробных схем с упрощенным изображением на них всех элементов регулирования, маслоснабжения и парораспределения и их гидравлических и механических связей.
При изучении систем регулирования турбин с отборами необходимо предварительно ознакомиться с описанием элементов регулирования, которые унифицированы для всей серии турбин.
К этим элементам относятся:

1. регулятор скорости;
2. приспособление для изменения числа оборотов;
3. ограничитель мощности;
4. редукционный клапан;
5. масляный сливной клапан;
6. сервомоторы клапанов парораспределения в. д. (имеющие незначительные различия);
7. регулятор безопасности и система защиты от повышения числа оборотов;
8. реле осевого сдвига ротора;
9. реле пуска масляною электронасоса.

§ 44. Принципиальная схема регулирования конденсационных турбин

Принципиальная схема регулирования конденсационных турбин ВК-100-2, ВК-50-1 иВК-25-1 показана на фиг. 60.

Напорное масло поступает от насоса под давлением 12 кГ/см² в проточную систему, состоящую из двух последовательно поставленных дросселей I и II, проходное сечение

которых изменяется при перемещении муфты регулятора скорости.
Дроссели I и II перемещаются одновременно и таким образом, что когда дроссель I увеличивает впуск масла в проточную систему, то дроссель II уменьшает слив из нее. Благодаря этому давление масла между дросселями I и II имеет переменное значение и зависит от положения муфты регулятора скорости. Это переменное давление масла (называемое импульсным давлением) воздействует снизу на золотник 4 сервомотора, нагруженный сверху пружиной 1. К золотнику для перемещения поршня сервомотора регулирующих клапанов подводится напорное масло непосредственно от насоса.

При установившемся числе оборотов сила давления импульсного масла, действующая на золотник сервомотора, уравновешена силой натяжения пружины, и заплечики золотника закрывают доступ напорного масла к сервомотору. При перемещении муфты регулятора скорости давление импульсного масла в проточной системе изменяется, что нарушает равновесие сил, действующих на золотник 4.
При увеличении давления золотник перемещается кверху и напорное масло поступает в полость под поршнем сервомотора. Перемещаясь кверху, поршень через рычаги 5 обратной связи сжимает пружину золотника сервомотора до тех нор, пока сила дополнительно сжатой пружины не заставит золотник возвратиться в среднее положение, прекратив этим поступление масла к сервомотору и его движение.

При уменьшении давления масла под золотником пружина перемещает его вниз, открывая доступ масла в полость над поршнем сервомотора. Перемещаясь вниз, поршень сервомотора через рычаги обратной связи ослабляет сжатие пружины, и золотник несмотря на понизившееся давление импульсного масла возвращается в свое среднее положение, прекращая этим дальнейшее перемещение поршня сервомотора.
Как будет видно из дальнейшего, перемещение дросселей I и II происходит не непосредственно от муфты регулятора скорости, как это показано на принципиальной схеме, а путем воздействия на вспомогательный орган — золотник с диаметром 60 мл блока золотника регулятора скорости (см. § 47). Однако принцип действия системы, показанной на схеме, сохраняется полностью, несмотря на более сложное ее реальное выполнение.
Принципиально важным для системы регулирования и маслоснабжения является то, что слив из сервомотора производится в систему смазки подшипников. Это приводит к тому, что значительное потребление масла сервомотором при его быстрых перемещениях не отражается на подаче смазки к подшипникам, так как слив из сервомотора полностью компенсирует его потребление.
Для того чтобы сохранить неизменным давление напорного масла при резких изменениях его расхода на сервомотор, в схеме предусмотрен редукционный масляный клапан 7, который при быстрых перемещениях сервомотора сокращает расход масла через клапан на подшипники. При этом слив из сервомотора компенсирует разницу в пропуске масла для смазки через редукционный клапан.

§ 45. Регулятор скорости

Регулятор скорости (фиг. 61) является импульсным органом, реагирующим на изменение числа оборотов турбины.
Принцип работы регулятора скорости заключается в том, что перемена положения грузов 7 относительно оси вращения, вызванная изменением числа оборотов турбины или изменением от руки сжатия пружины синхронизатора (см. § 46), сопровождается перемещением муфты 4. С муфтой посредством рычажной системы и валика II связано специальное устройство — блок золотника регулятора скорости (см. § 47). Перемещение муфты вызывает в этом устройстве изменение давления масла, управляющего золотником сервомотора клапанов парораспределения.
Для всех турбин высокого давления и для турбины АП-25-2 применяется один тип центробежного регулятора скорости, изображенный на фиг. 61.
Регулятор скорости расположен в корпусе переднего блока. Он имеет горизонтальный вал 1, приводимый во вращение от вала тур бины через зубчатый редуктор и червячную, передачу. При 3000 об/мин ротора турбины вал регулятора скорости делает 387,1 об/мин.
Вал регулятора скорости опирается на два подшипника скольжения, лежащих в отдельном корпусе 17, совместно с которым регулятор скорости может быть вынут из переднего блока турбины. На валу регулятора скорости, кроме червячного колеса, надета коническая шестерня 18, передающая вращение к валу тахометра. Корпус вала устанавливается в корпусе переднего блока на центровочных подушках 19. Под подушки закладываются стальные прокладки, обеспечивающие необходимую центровку червячной шестерни червяка, вырезанного на валу редуктора турбины.
На валу 1 жестко закреплен кронштейн 2, на свободных концах которого подвешены по парно угловые рычаги 3, стянутые двумя цилиндрическими пружинами 6. Между внешними концами угловых рычагов закреплены грузы 7. Пружины с концов захвачены крестовинами 13 и закреплены в них установочными винтами 20. В крестовины ввернуты натяжные болты 5 с контргайками. Эти болты передают натяжение пружин на угловые рычаги через роликовые опоры 21.
Болты и крестовины предназначены для изменения натяга и числа работающих витков каждой из пружин при наладке регулятора.
Для предотвращения искривления пружин (выпучивания их наружу) под действием центробежной силы они схвачены между собой стяжкой 14. Отклонение осей пружин от прямой не должно превышать 1—4,5 мм.
Между внутренними (обращенными к валу) концами угловых рычагов установлены два сухаря 22, скользящие в пазах кольца муфты

1. Муфта может перемещаться вдоль оси вала регулятора на 18+1 мм при повороте угловых рычагов вокруг осей, сидящих в кронштейнах 2.

1 В 1953 г. конструкции корпуса регулятора изменена: опорной поверхность корпуса регулятора сделана плоской.
Ход муфты ограничен двумя упорами: при движении муфты в левую сторону упорами служат приливы 12 на кронштейне, к которым угловые рычаги прижимаются силой пружин; с правой стороны упором служит торец кронштейна. На левый упор угловые рычаги садятся при понижении числа оборотов, к правому же упору муфта подходит при увеличении числа оборотов.
На муфту регулятора скорости насажено кольцо 23, состоящее из двух половин, которое связано с нижним концом качающегося рычага 10. Верхний конец качающегося рычага соединен с тарелкой 9 пружины 8 приспособления для изменения числа оборотов — синхронизатора (см. § 46).
На одном валике с качающимся рычагом крепится рычаг блока золотника регулятора скорости (см. § 47).
Благодаря связи с помощью качающегося рычага муфты регулятора с пружиной 8 синхронизатора, центробежная сила грузов при вращении регулятора уравновешивается двумя главными пружинами растяжения регулятора скорости и пружиной сжатия синхронизатора.
При перемещении грузов и угловых рычагов регулятора скорости, обусловленном изменением числа оборотов турбины или воздействием на синхронизатор, перемещение муфты вдоль оси вала регулятора скорости вызывает поворот валика 11 качающегося рычага 10, а также поворот рычага блока золотника регулятора скорости (см. § 47). Каждому режиму турбины соответствует определенное положение муфты регулятора скорости.
Верхний конец качающегося рычага соединен со стрелкой указателя хода муфты регулятора скорости, который укреплен на приспособленки для изменения числа оборотов. При неработающей турбине стрелка указателя хода муфты должна показывать точно «0» по шкале. При полностью выведенном синхронизаторе, выведенном ограничителе мощности (см. § 48), нормальных параметрах пара и вакууме и при давлении масла в системе регулирования 12+0,1 кГ/см² холостому ходу турбины должно соответствовать положение муфты регулятора скорости 8,5 + 0,75 мм (по указателю хода муфты) и число оборотов турбины 2880—2910 в минуту.
Вследствие первоначального натяжения пружин регулятор скорости вступает в работу (начинает смещаться с левого упора) при 2600—2700 об/мин. Число оборотов холостого хода и неравномерность регулятора скорости (т. е. изменение оборотов в процентах от нормального при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной при нормальных параметрах пара и давлении масла) зависят от первоначального натяжения пружин и от числа рабочих витков.
Рабочим числом витков называется число витков пружины между точками закрепления на ней крестовин 13. Число рабочих витков пружин регулятора скорости должно быть равно девяти.
Неравномерность (в процентах) регулятора скорости для разных типов турбин см. табл. 3.
В случае отклонения положения муфты, при холостом ходе от указанного выше, необходимая корректировка производится следующим образом: если положение муфты менее требуемого на h [мм], то поворачивают рычаг регулятора скорости 7 (см. фиг. 64) относительно валика качающегося рычага (предварительно удалив штифт, фиксирующий рычаг на валике) вниз по часовой стрелке так, чтобы ось среднего шарнира золотников опустилась на 2/3 h [мм]. После этого разворачивают отверстие под штифт и ставят новый штифт большего диаметра.
Если положение муфты правильное, но число оборотов при холостом ходе (при полностью выведенном синхронизаторе) не получилось равным 2880— 2910 об/мин, то необходимо изменить натяжение главных пружин регулятора скорости, для чего служат болты 5. Для увеличения числа оборотов следует увеличить натяг главных пружин, а для уменьшения — уменьшить. Натяг должен изменяться в одинаковой мерс для каждой из двух пружин. При этом не следует уменьшать зазор у между гайкой крестовины и угловым рычагом менее чем на 3 мм. Уменьшение каждого из зазоров на 1 мм соответствует увеличению скорости вращения примерно на 25 об/мин. После окончания регулировки натяжения пружин болты должны быть законтрены затяжкой контргаек.
В случае несоответствия неравномерности регулирования скорости указанным выше значениям необходимое уточнение ее может быть достигнуто изменением числа рабочих витков главных пружин регулятора скорости путем перемещения крестовин 13 по виткам пружин. Для увеличения неравномерности надо уменьшить, а для уменьшения — увеличить число рабочих витков пружин 6 регулятора скорости путем перемещения крестовин 13 на пружинах. После изменения положения крестовин их необходимо закрепить установочными винтами.