Защита турбины от разгона

Разгон турбины сверх допустимой частоты вращения очень опасен. Недопустимое увеличение частоты вращения турбогенератора может произойти по двум основным причинам: либо при нарушении связей (муфт) между отдельными валами турбогенератора, когда с какого-либо из валов снимается нагрузка, либо при отключении электрического генератора от сети.

Первая причина должна быть, безусловно, исключена при всех обстоятельствах путем правильного выбора размеров и сборки муфт.

Вторая причина в практике эксплуатации действует достаточно часто, поэтому турбоагрегат и его системы регулирования и защиты должны быть выполнены с учетом такой возможности.

Система защиты турбины от разгона, так же как и любая система регулирования, состоит из датчика, промежуточных звеньев и исполнительных органов. Датчиком системы является автомат опасности.

На рис. 11.1 показана конструкция автомата безопасности ЛМЗ, который с помощью фланца крепится к валу турбины и располагается в корпусе переднего подшипника турбины.

Основными деталями автомата являются два одинаковых бойка (дублирование увеличивает надёжность защиты), расположенных в радиальных сверлениях. Центры тяжести бойков смещены относительно оси вращения так, что центробежные силы стремятся выдвинуть бойки из сверлений, чему препятствуют сжатые пружины.

С помощью гайки 1 пружины автомата затягивают с таким расчётом, чтобы центробежная сила бойка преодолела усилие пружины при частоте вращения на 10—12 % больше номинальной. При конструировании автомата безопасности размеры бойка и смещение его центра масс, а также жесткость пружины подбирают так, чтобы при радиальном смещении бойка его центробежная сила росла быстрее, чем сопротивление пружины, вызываемое ее дополнительным сжатием. Это приводит на частоте срабатывания к практически мгновенному смещению бойка, выступающий конец которого используется для включения системы защиты. В другой, тоже очень распространённой конструкции предохранительный выключатель имеет вместо пальца эксцентричное кольцо, удерживаемое в определенном положении пружиной; при увеличении частоты вращения кольцо смещается по радиусу и отбрасывает выключающий рычаг. На рис. 11.2 показан сдвоенный предохранительный выключатель кольцевого типа ХТЗ.

Каждый выключатель состоит из кольца 1, имеющего смещенный с оси вращения центр масс, и пружины 2. Пока частота вращения турбины меньше 55 1/с, кольцо удерживается силой пружины 2 в таком положении, что его внешняя окружность оказывается концентричной с окружностью вала. При частоте вращения, равной 55 1/с, центробежная сила кольца преодолевает силу пружины и кольцо смещается на 8 мм в направлении утяжеленной стороны.

На рис. 11.3 показана принципиальная схема защиты от разгона турбины с промежуточным перегревом пара с некоторыми элементами, используемыми в системах регулирования турбин ЛМЗ.

Датчиком системы защиты является сдвоенный бойковый автомат безопасности 15 (на рисунке показан только один боёк). При вылете хотя бы одного из бойков рычаги 11 поворачиваются под действием выдвинутого бойка, ударяя противоположными концами по так называемым предвключённым золотникам 16, расположенным внутри основных золотников 17 блока золотников автомата безопасности.

При нормальной частоте вращения золотники 17 находятся в крайнем верхнем положении в силу того, что при прижатии золотника к острым кромкам, расположенным на корпусе, усилие, действующее на золотник в полости А, больше, чем усилие в полости В; при этом через средние окна буксы блока золотников обеспечивается подвод масла от насоса 1 по напорному трубопроводу 2 к золотникам 5 и 7 сервомоторов стопорных клапанов 6 и 8 соответственно ЦВД и ЦСД.

Нижние кромки золотников 17 при нормальной частоте вращения отсекают импульсную линию золотников 10 и 18, не мешая работе систем регулирования и управления.

При смещении предвключенных золотников 16 вниз открывается слив из камеры А, давление в ней падает, что приводит к немедленному переходу золотников 17 в крайнее нижнее положение. В свою очередь это приводит не только к прекращению подвода масла от насоса 1 к золотникам стопорных клапанов ЦВД и ЦСД, но и к сообщению их со сливом. Золотники смещаются вниз, открывая этим слив масла из-под поршней стопорных клапанов ЦВД и ЦСД и обеспечивая их посадку под действием пружин.

Одновременно с подачей импульса на смещение золотников 7 и 5 подается импульс на золотники 10 и 18, которые вызывают посадку регулирующих клапанов 9 и 19 ЦВД и ЦСД.

Таким образом, срабатывание бойков автомата безопасности вызывает закрытие и стопорных, и регулирующих клапанов, что увеличивает надежность отсечки турбины от паропроводов.

При уменьшении частоты вращения бойки автомата безопасности и рычаги 11 вернутся в прежнее положение. Однако восстановления давления под золотником и, следовательно, открытия каких-либо клапанов не произойдет, так как золотники 17 автомата безопасности не могут без вмешательства машиниста турбины сместиться вверх. Смещение золотников автомата безопасности в крайнее верхнее положение может осуществить только машинист, перемещая золотник управления 4 влево и тем самым подавая масло от насоса под золотник 17. После смещения золотника 17 в крайнее верхнее положение, в котором он уже будет удерживаться давлением масла в полости А, золотник управления 4 можно вернуть в прежнее положение.

Автомат безопасности, как указывалось выше, настраивается на частоту вращения, на 10 – 12 % превышающую номинальную. Однако, как это ни маловероятно, может оказаться, что автомат безопасности не сработает или его срабатывание задержится. Поэтому в системе имеется еще один контур защиты. При повышении частоты вращения до 114 – 115 % номинальной грузы регулятора частоты вращения расходятся настолько, что позволяют золотнику 3 сдвинуться вправо до такой степени, чтобы открылись окна буксы золотника, обеспечивая такое же уменьшение давления в камере А золотников регулятора автомата безопасности, как и при срабатывании его бойков.

У персонала может возникнуть необходимость быстро остановить турбину, иногда даже по причине, не связанной с её работой (например, возникновение пожара на соседнем энергоблоке). Для этого систему защиты снабжают кнопкой 12, нажатие которой обеспечивает точно такую же посадку золотников регулятора безопасности, как и в случае разгона турбины.

Прекратить подачу пара в турбину можно и с блочного щита управления, подавая ток на электромагнитный выключатель 13, который перемещает золотник 14.

Выше отмечалось, что турбина снабжается еще целым рядом защит: от падения давления смазки, от повышения и понижения температуры свежего пара и т. д. Электрический импульс от этих защит вводится в электромагнитный выключатель 13, срабатывающий так же, как и при дистанционном отключении турбины кнопкой с блочного щита управления.

В этот же выключатель вводятся сигналы на отключение турбины при нарушении нормальной работы другого технологического оборудования блока: при внутренних повреждениях в генераторе, повышении уровня конденсата в подогревателях высокого давления, нарушении охлаждения статора генератора, остановке котла и т.д.

Дата добавления: 2015-07-20