Глава тринадцатая
ОРГАНЫ ЗАЩИТЫ
§ 52. Общее описание защиты
В турбинах высокого давления и в турбине AП-25-2 предусмотрены три системы защиты:
- защита от повышения числа оборотов;
- защита от понижения давления масла;
- защита от осевого сдвига ротора.
Турбины с противодавлением кроме того оборудованы защитой от чрезмерного перепада давления пара на последней ступени.
Действие защиты сводится к тому, что автоматически прекращается доступ пара в турбину при следующих отклонениях от нормаль ных условий работы:
а) при повышении числа оборотов турбины на 11—12% сверх нормального (для турбин всех типов);
б ) при снижении давления масла в системе регулирования до 3,0 кГ/см2;
в) при осевом сдвиге pотopa на 0,5 мм в результате повреждения упорных колодок переднего опорно-упорного подшипника.
Прекращение доступа пара в турбину осуществляется закрытием клапана автоматического затвора и клапанов регулирования.
Доступ пара из паропроводов отборов (за счет аккумулированного в них пара или вследствие вскипания конденсата греющего пара в подогревателях в бойлерах) прекращается путем закрытия обратных клапанов на линиях регулируемых и нерегулируемых отборов.
Кроме того, к системе защиты турбины должно быть отнесено автоматическое устройство, включающее в работу масляный электронасос при падении давления масла в системе смазки ниже 0,2 кГ/см2 и отключающее валоповоротное устройство при снижении давления в системе смазки до 0,15 кГ/см2. Это устройство описано в § 78.
Помимо автоматического действия защиты возможно и быстрое отключение турбины обслуживающим персоналом путем расцепления рычагов золотника регулятора безопасности (фиг. 69 и 70). Для этою поднимается выступающий наружу рычаг расцепления 1 настолько, чтобы вышел из зацепления с ним рычаг 2.
При некоторых эксплуатационных обстоятельствах возможно и раздельное действие органов, прекращающих доступ пара в турбину, а именно — закрытие обратных клапанов отборов без прекращения доступа пара в турбину, например, при сбросе нагрузки без отключения турбины.
§ 53. Защита от повышения оборотов
Для защиты турбины от повышения числа оборотов служат два бойка регулятора безопасности, расположенных в переднем, приставном конце ротора (фиг. 71), которые воздействуют через рычаги на золотник регулятора безопасности (схема фиг. 69 и фиг. 70).
Кроме того, функции защиты от повышения оборотов выполняет золотник Ø 45 блока золотников регулятора скорости (см. § 47). На схеме фиг. 69 показана связь этого устройства, называемого «дополнительной защитой», с другими элементами системы защиты турбины от повышения числа оборотов.
Фиг. 69. Схема защиты турбин от повышения оборотов
Унифицированная конструкция регулятора безопасности выполнена следующим образом.
Фиг. 71. Регуляторы безопасности с масляным управлением банками
В переднем конце ротора, который соединяется с основным валом с помощью фланцевого соединения (фиг. 71), имеются две цилиндрические расточки. В эти расточки вставлены два бойка I и II, прижатые пружинами 8 к упорам, в виде застопоренных гаек 7. Пружины бойков упираются в специальные гайки. Бойки I и II расположены в расточках таким образом, что их центры тяжести смещены с оси вращения. Сила пружин, преодолевая центробежную силу, удерживает бойки прижатыми к нижнему упору.
С помощью гаек 7 пружинам сообщается такое первоначальное натяжение, чтобы до 3330—3360 об/мин сила пружин превышала центробежную силу бойков. При дальнейшем повышении числа оборотов центробежная сила бойков превысит силу натяжения пружин и бойки сразу перейдут в положение, при котором их закругленные головки выступят над поверхностью вала настолько, что ударят по клинкам деталь 3 (фиг. 70 и схема фиг. 69).
Вращение гаек 7 по часовой стрелке увеличивает натяжение пружин 8, причем поворот гайки па 30° изменяет число оборотов, при котором произойдет выбивание бойков примерно на 25 об/мин.
Как видно из фиг. 70, клинки связаны с помощью сплошного валика 4 и полого валика 5, а также пальцев 6 и 7 с рычагом расцепления 1. В случае удара любого из двух бойков по клинкам соответствующий валик клинков повернется и вместе с ними повернется против часовой стрелки (вверх) рычаг 1. Этот рычаг с помощью зуба, образованного накладной пластинкой, сцеплен с рычагом 2. При повороте рычага 1 вверх зацепление нарушается и рычаг 2 повернется вниз, так как через валик 9 он связан с рычагом 8, который нагружен пружиной 10 золотника регулятора безопасности. Повернувшись вниз, рычаг 8 своим концом переведет в нижнее положение золотник 12. При этом через окна С буксы 11 произойдет слив масла из системы защиты и регулирования, что и вызовет отключение турбины.
Рычаг 2 (фиг. 70) называется рычагом включении. Поворот этого рычага вверх (против часовой стрелки) до зацепления с зубом рычага 1 сопровождается подъемом золотника 12. При поднятом золотнике 12 давление масла в системе защиты и регулирования восстановится до нормального (в случае работы масляного насоса), так как в этом положении золотника 12 сливные окна буксы С перекрыты нижним заплечиком золотника, а напорное масло поступает в систему защиты турбины через окна А.
В турбинах высокого давления и в турбине ЛП-25-2 предусмотрено масляное устройство, дающее возможность расхаживания бойков без повышения числа оборотов и без отключения турбины и осуществляющее также обратную зарядку бойков без понижения оборотов, после того как бойки сработают. Обратная повадка бойков происходит также автоматически, если действие бойков сопровождалось расцеплением рычагов 1 и 2 и переходом золотника регуляторов безопасности в нижнее положение, т. е. отключением турбины.
Это масляное устройство выполнено следующим образом. Торцевая крышка переднего блока (фиг. 71) имеет две концентрично расположенные кольцевые камеры М1 и Ν1, оканчивающиеся кольцевыми июлями-соплами. В каждую из этих камер может быть подано через золотник 13 (см. схему фиг. 69 и фиг. 71) напорное масло, которое подведено в среднюю камеру золотника от насоса. Вращением маховичка 14 золотника можно камеру напорного масла соединить с приемными камерами М1 и Ν1. Во вращающемся приставном конце вала имеются аналогичные камеры М1 и Ν2. Торец вращающейся части должен находиться на расстоянии 2+-0,1 мм от торца неподвижной части, когда ротор прижат к нерабочим колодкам упорного подшипника.
Камеры м2 и Ν2 имеют каналы, соединяющие их с пространством под утолщенной частью бойков (камера м2) и с полостью, в которой расположены пружины (камера Ν2). Если путем вращения маховичка против часовой стрелки направить в камеру М1 напорное масло, то оно, будучи выброшено под давлением из кольцевой щели-сопла, попадает через двухмиллиметровым зазор в камеру м2, где давление масла частично восстановится и, действуя на боек в направлении, противоположном усилию пружины, приведет к выбиванию бойка без повышения числа оборотов. Если при этом рычаг включения 2 (фиг. 70) удерживать рукой в поднятом положении, то выбивание бойка (или обоих бойков) хотя и вызовет поворот против часовой стрелки рычага расцепления 1, однако не будет сопровождаться переходом золотника регулятора безопасности в нижнее положение, т. е. отключением турбины. В этом случае для того, чтобы вернуть боек (или оба бойка) в рабочее положение, необходимо вращением маховичка 14 по часовом стрелке соединить напорную камеру золотника 13 с камерой N1. Тогда масло через камеру N1 и соответствующий канал попадет в полость пружины и совместно с усилием пружин, преодолев центробежную силу бойков, вернет их в рабочее положение.
После этого необходимо вращением маховичка против часовой стрелки вернуть золотник в среднее положение, при котором камеры M1 и N1 отсоединены от камеры напорного масла.
Среднее положение золотника 13 определяется тем, что в этом положении специальное ограничительное полукольцо 15 может быть беспрепятственно заведено в кольцевую заточку штока золотника, что исключит возможность его перемещения вниз или вверх. Полукольцо 15 закрепляется штифтом.
Возвращение золотника 13 после опробования бойков в среднее положение является совершенно обязательным, так как несоблюдение этого может нарушить нормальное функционирование бойков регулятора безопасности. Положение бойков при работающей турбине определяется только натяжением пружин и числом оборотов ротора без какого бы то ни было участия силы давления масла.
При расхаживании бойков без отключения турбины надлежит тщательно следить за тем, чтобы рычаг включения 2 (фиг. 70) был надежно удержан в поднятом состоянии. Выполнение этой операции можно поручать только опытному и ответственному работнику. При этих условиях расхаживание бойков может быть повторено несколько раз, причем по манометрам, присоединенным к верхней и нижней камерам золотинка 13 (и тем самым к камерам М1 и N1, следует заметить, при каком давлении масла происходит выбивание и возвращение бойков.
Для того чтобы определить, который из двух бойков срабатывает, рычат имеют следующее устройство. Каждый из клинков сидит на своем валике (валики 4 и 5 на фиг. 70). Оба валика с помощью штифтов 6 и 7 связаны с рычагом расцепления 1. Если вынуть штифт 6, то расцепление рычагов произойдет только под действием бойка 1. Если вернуть на свое место штифт 6 и вынуть штифт 7, то расцепление рычагов произойдет только под действием бойка 11.
По окончании испытания бойков следует надежно поставить на свои места и зашплинтовать оба штифта и приболтить крышку 20 коробки рычагов, без снятия которой выемка штифтов невозможна.
Как указывалось выше, при срабатывай ни регулятора безопасности, сопровождающемся переходом золотника регулятора безопасности в нижнее положение и отключением турбины, бойки автоматически возвращаются в рабочее положение. Это свойство защиты позволяет сразу после отключения турбины регулятором безопасности подготовить ее к повторному включению без необходимости понизить обороты для зарядки бойков.
Автоматическое устройство для возвращения бойков после срабатывания регулятора безопасности и отключения турбины выполнено следующим образом (см. фиг. 69).
Камера D ЗРБ соединяется маслопроводом, проходящим внутри переднего блока, с камерой Ν1 неподвижной части масляного устройства бойков (см. фиг. 71).
В рабочем положении защиты, когда рычаг включения сцеплен с рычагом расцепления, ЗРБ находится в своем верхнем положении, при котором средний заплечик золотника перекрывает окна В в буксе 11. В связи с этим давление в камере D отсутствует, так как эта камера соединена с камерой Ν1, имеющей слив через зазор 2+-0,1 мм между неподвижной и вращающейся частями масляного устройства бойков. Если же в результате срабатывания регулятора безопасности рычаги 1 и 2 расцепятся и пружина 10 переведет ЗРБ в нижнее положение, то напорное масло через окно В попадет в камеру D, а из нее в камеры Ν1 и Ν2, т. е. в камеру пружин бойков. Сила давления масла совместно с силой пружин вернет бойки в рабочее положение. Это даст возможность сцепить рычаги 1 и 2 путем подъема (вращением против часовой стрелки) рычага включения, благодаря чему ЗРБ также вернется в рабочее положение. При повторном сцеплении рычагов подъем рычага включения следует производить осторожно, убедившись, что не ощущаются удары бойков о клинки, т. е. проверив тем самым, что бойки возвращены в рабочее положение.
Неподвижная часть масляного устройства бойков имеет центральное отверстие, через которое выступает наружу вращающийся вместе с ротором измерительный палец 16. Этот палец служит для измерения числа оборотов турбины ручным тахометром и измерения осевого положения ротора с помощью скобы и щупа. Если в камеру поступает излишне много масла, то оно может вытекать через зазор между измерительным пальцем и неподвижной частью масляного устройства. Для избежания этого на трубе за золотником регулятора безопасности должна быть расположена дроссельная шайба с диаметром отверстия 4 мм.
Теперь можно проследить по схеме фиг. 69, каким образом положение ЗРБ определяет положение клапана автоматического затвора и регулирующих клапанов свежего пара. При верхнем положении ЗРБ напорное масло поступает через ограничительные окна А буксы 11 в камеру между средним и нижним заплечиками золотника. Нижний заплечик перекрывает сливные окна С буксы. Между средним и нижним заплечиками в буксе 11 расположены окна, через которые масло поступает под поршень масляного выключателя клапана автоматического затвора, удерживая его пружину в сжатом состоянии, что соответствует положению открытого клапана (см. описание клапана автоматического затвора в § 39). Кроме того, из этой камеры масло поступает в камеру VII ЗРС (см. § 47).
При переходе золотника регулятора безопасности в нижнее положение (в результате расцепления рычагов 1 и 2 — фиг. 69) средний заплечик золотника 12 закроет впускные окна А, а нижний заплечик откроет сливные окна С. В результате этого давление в камере R упадет и поршень под действием пружины 16 и силы давления масла в кольцевой камере S переместится влево, что вызовет закрытие клапана автоматического затвора.
Одновременно с падением давления в камере R масляного выключателя упадет давление и в камере VII ЗРС и в связанной с ней камере VI—над поршнем Ø 105 золотника Ø 45 (см. фиг. 69). Между тем давление в камере VIII под поршнем Ø 105 сохранится прежним, так как оно не зависит от положения ЗРБ. В связи с этим золотник Ø 45 ЗРС поднимется вверх, давление импульсного масла упадет и сервомотор закроет регулирующие клапаны свежего пара.
Для испытания регуляторов безопасности предусмотрен специальный золотник 17, показанный на схеме фиг. 69. Этот золотник в турбинах первых выпусков представляет собой отдельный узел, укрепленный спереди на стенке переднего блока возле ЗРС. В турбинах более позднего выпуска этот золотник конструктивно объединен с корпусом ЗРС. Описание этой конструкции приведено в § 47 и показано на фиг. 64.
Перед испытанием регуляторов безопасности необходимо откинуть крышку 18 (фиг. 69) или освободить замок в новой конструкции. Крышка и замок служат ограничителями против самоотвинчивания золотника при нормальной работе турбины.
Для повышения числа оборотов, после того как турбина отключена от сети и переведена на режим холостого хода, медленно вращают маховичок 19 против часовой стрелки до момента трогания влево стрелки указателя положения муфты регулятора. После этого следует поднять число оборотов до 3180—3200 синхронизатором и уже после этого увеличить число оборотов до предела золотником 17. При этом золотник 17 перемещается вверх и перепускает напорное масло в камеру импульсного масла Ж. В результате сервомотор, а с ним и регулирующие клапаны свежего пара займут положение, соответствующее повышенным оборотам, необходимым для срабатывания бойков регулятора безопасности.
Вращением маховичка 19 по часовой стрелке снижают обороты турбины, после чего заворачивают маховичок до нижнего упора и закрывают крышку, имеющую пружинный замок. За исправностью замка необходимо следить во избежание неполадок, которые могут возникнуть при нормальной работе турбины в случае самоотвинчивания золотника.
В турбинах с регулируемым отбором пара золотник для испытания регулятора безопасности повышением числа оборотов выполнен так, что при его вывинчивании он сообщает камеру импульсного масла с напорным маслом, что вызывает через посредство суммирующего золотника № 1 (см. § 60 и 67) необходимое повышение оборотов.
При вышеописанных манипуляциях с золотником для испытания регуляторов безопасности повышением оборотов необходимо помнить следующее. Небольшой поворот маховичка золотника 17 против часовой стрелки вызывает небольшое повышение числа оборотов, а при прекращении вращения (если оно было медленным) сразу же прекращается и увеличение числа оборотов. Этим свойством система обладает только до момента, пока муфта регулятора скорости не доведена до упора. Если муфта дошла до упора, то дальнейшее незначительное вращение маховичка 19 против часовой стрелки вызовет безостановочное нарастание оборотов до срабатывания бойков регулятора безопасности и закрытия клапана автоматического затвора. Поэтому запрещается пользоваться золотником для испытания регулятора безопасности, если муфта регулятора дошла уже до положения 17 мм, а обороты еще не достигли предельно допустимых. Кроме того, необходимо внимательно следить за показаниями тахометра и выключить турбину от руки в случае повышения числа оборотов до 3360 в минуту и задержки в срабатывании бойков. Вышеуказанное положение муфты регулятора скорости по отношению к упору при повышении оборотов может иметь место при испытании дополнительной защиты, когда синхронизатор выведен (см. § 55). Правильное положение муфты регулятора скорости относительно упоров определяется как указано в гл. 19.
§ 54. Защита от понижения давления масла
Как видно из предыдущего описания действия защиты турбины, закрытие клапанов автоматического затвора и клапанов регулирования происходит при снижении давления масла до 6 кГ/см2 в камере R масляного выключателя колонки клапана автоматического затвора и в камере VII ЗРС при давлении напорного масла 12 кГ/см2. Снижение давления масла может быть результатом действия защиты (как описывалось выше в § 53), но может быть также результатом неполадок в масляной системе (например аварии с масляным насосом, разрыва маслопровода или нарушения плотности фланцевых соединений, закупорки масляных линий посторонними предметами и т. п.). Конструкция органов защиты такова, что, при снижении давления напорного масла, независимо от причины, до 3 кГ/см2, турбина будет отключена теми же органами, которые автоматически прекращают доступ пара в турбину при действии защиты от повышения числа оборотов.
