Гидравлическое регулирование турбин насыщенного пара ХТЗ

РЕГУЛИРОВАНИЕ И ЗАЩИТА ТУРБИН АЭС

Принципиальная схема контура регулиро­вания частоты вращения турбины К-500-65/ 3000, предназначенной для работы с реакто­ром РБМК-1000, показана на рис. 8.20. Ос­новными особенностями регулирования явля­ются: использование в качестве датчика ча­стоты вращения центробежного масляного насоса (импеллера), приводимого непосред­ственно от ротора турбины; наличие двух каскадов усиления — проточного и отсечного;

применение гидравлических прямых и обратных связей и отсутствие рычажно-шарнирных передач во всей цепи до главного серво­мотора; полная компенсированность схемы, обеспечивающая независимость положения регулирующих органов от давления источни­ка питания как в статике, так и в динамике.

Рис. 8.20. Принципиальная схема контура регулирова­ния частоты вращения турбины К-500-65/3000 ХТЗ:

1 —импеллер; 2 — главный масляный насос; 3 — регулятор частоты вращения; 4 — настроечный дроссель; 5 — отсечный золотник; 6 — главный сервомотор; 7 — сечение, управляемое регулятором частоты вращения; 8 — сечение обратной связи главного сервомотора; 9 — сечение самовыключения отсечного золотника.

Конструкция парораспределения турбины определяется значительными объемными рас­ходами пара и сравнительно невысокими его параметрами, требующими больших разме­ров клапанов и паропроводов.

Для уменьшения динамического заброса частоты вращения ротора после сброса пол­ной нагрузки с отключением генератора от сети на ресиверах, подводящих пар к ЦНД турбин от сепараторов – промперегревателей, установлены поворотные отсеч­ные заслонки, которые поворачиваются одно­сторонними пружинными сервомоторами.

Система защиты построена по общепри­нятым принципам — полная независимость от системы регулирования, дублирование наиболее важных элементов и возможность периодической проверки в процессе эксплуа­тации без отключения турбины от сети. Осо­бенности одноконтурной схемы АЭС требуют использования дистанционных средств конт­роля и управления, поскольку проведение этих операций по месту невозможно или не­желательно.

Детальная схема регулирования и защиты турбины К-500-65/3000 представлена на рис. 8.21. Система регулирования предназна­чена для поддержания частоты вращения ро­тора турбоагрегата.

Насосная группа, образованная импелле­ром 13 и главным масляным насосом 12, располагается в корпусе переднего подшипника. Масло к насосам подается самотеком из на­порного бака системы смазки, установленно­го на такой высоте в машинном зале, что обеспечивается давление во всасывающих ка­мерах насосов около 100 кПа.

Сигнал от датчика частоты вращения (импеллера) воспринимается всережимным поршневым регулятором частоты вращения 4, вступающим в работу при частоте вращения примерно n = 7—8 1/с. При пуске турбины ре­гулятор поддерживает частоту вращения, задаваемую командами оператора, автомата пуска или управляющей ЭВМ.

Проточный золотник регулятора изменяет слив масла из линии первого усиления пере­менного давления, управляющей двумя дву­сторонними главными сервомоторами регу­лирующих клапанов 3. Усилие от давления масла в линии первого усиления на нижний торец отсечного золотника главного сервомо­тора уравновешивается давлением масла на его верхний торец в линии обратной связи, управляемой конусом самовыключения отсеч­ного золотника и конусом обратной связи сервомотора. Подвод масла в линии первого усиления и обратной связи осуществляется через настроечные дроссели.

Ввод в систему регулирования быстродей­ствующих сигналов от автоматики энергоси­стемы осуществляется через электрогидрав­лический преобразователь (ЭГП) 5. Посту­пающие на ЭГП электрические сигналы вос­принимаются электромеханическим преобра­зователем, определяющим перемещение сле­дящего поршня отсечного золотника сервомо­тора, охваченного жесткой обратной связью.

Четыре поворотные заслонки промперегрева 7 управляются попарно отсечными золот­никами главных сервомоторов. Для этого на каждом отсечном золотнике выполнено по два дополнительных поршенька, перекрываю­щих сливные окна из линий и управляющих выключателями заслонок. Перекрыша на окнах выбрана с таким расчетом, что окна открываются, когда отсечные золотники про­ходят около трети своего максимального смещения в сторону закрытия клапанов, при этом заслонки, нормально полностью откры­тые, закрываются. Импульс, достаточно силь­ный для того, чтобы заслонки начали закры­ваться, поступает от регулятора частоты вращения при больших сбросах нагрузки с отключением турбогенератора от сети или от автоматики энергосистемы через ЭГП. В этих случаях закрытие заслонок обеспечивает рез­кое снижение мощности турбины. Так как стопорные клапаны должны оставаться от­крытыми, то линии, управляющие заслонками, отделены от линий защиты двумя мем­бранными разделителями 9.

При работе системы регулирования после сброса нагрузки стопорные клапаны остают­ся открытыми, а регулирующие клапаны и заслонки промперегрева сначала закрывают­ся, а при последующем снижении частоты вращения начинают открываться, причем сначала заслонки, а затем клапаны. Заслон­ки открываются полностью, а регулирующие клапаны — частично в соответствии с сигна­лами регулятора частоты вращения, поддер­живая холостой ход турбины.

Применение двух мембранных разделите­лей, каждый из которых управляет двумя за­слонками, предотвращает возможность за­крытия всех заслонок одновременно при не­закрытых регулирующих или стопорных клапанах. Опасность такой ситуации обуслов­лена относительно малой пропускной способ­ностью предохранительного клапана на ли­нии промперегрева (20—25% полного расхо­да пара). Для дополнительной защиты линии промперегрева от недопустимого повышения давления в ней в систему защиты введено два электрических сигнала, воздействующих на электромагниты защитных устройств 14. Первый, так называемый сигнал по несоот­ветствию открытия клапанов, подается, ког­да при всех закрытых заслонках промпере­грева не закрыт хотя бы один регулирующий клапан. Второй сигнал подается реле давле­ния при повышении до опасного уровня дав­ления пара в холодной нитке пароперегрева­теля.

Система защиты турбины, имеющая свои собственные датчики, промежуточные усили­тели и исполнительные органы, полностью независима от системы регулирования. Тра­диционные золотниковые элементы системы защиты заменены мембранными, как наибо­лее надежными благодаря отсутствию сил трения и большим перестановочным усилиям. На мембранных элементах выполнены вы­ключатели сервомоторов стопорных клапанов и заслонок промперегрева, промежуточные разделители и защитные устройства с элек­тромагнитами. Линия защиты образована ту­пиковым ответвлением от напорной линии.

Защита турбины от недопустимого повы­шения частоты вращения ротора осуществля­ется двумя автоматами безопасности. При срабатывании любого из них смещается соот­ветствующий золотник автомата безопасно­сти, открывающий слив масла из линий за­щиты и первого усиления. Падение давления в линии первого усиления вызывает закрытие регулирующих клапанов и заслонок промпе­регрева, а снижение давления в линии защи­ты приводит к срабатыванию мембранных выключателей сервомоторов стопорных кла­панов, которые под действием своих пружин закрываются. Кроме того, падение давления в линии защиты вызывает срабатывание мембранных разделителей 9, открывающих дополнительный слив из линии защиты за­слонок промперегрева, ускоряя тем самым их закрытие.

Для периодической проверки работоспо­собности и расхаживания кольцевых бойков автоматов безопасности без повышения ча­стоты вращения предусмотрена возможность поочередного опробования их при работе тур­бины под нагрузкой подводом масла от спе­циального золотника во внутренние полости колец. При этом золотник проверяемого ав­томата безопасности отключается от линии защиты, чтобы срабатывание бойка и золот­ника не привело к закрытию клапанов.

Защита от недопустимого осевого сдвига ротора производится бесконтактным элек­троиндукционным реле (не показанным на рис. 8.21), сигналы которого подаются на электромагниты защитных устройств 14. Сю­да же поступают сигналы от электрических реле давления, защищающих турбину от не­допустимого снижения давления в системе смазки. Срабатывание любого из защитных устройств 14 приводит к закрытию всех парозапорных органов.

Стопорные клапаны и заслонки промпе­регрева, полностью открытые при нормальной работе, периодически поочередно расхаживаются на полный ход с помощью дистанцион­но управляемых со щита расхаживающих устройств 8 и 15 с электромагнитным приво­дом. Эти же устройства дают возможность произвести расхаживание по месту от руки.

Схема регулирования и защиты турбины К-220-44-2, представленная на рис. 8.22, име­ет много общего со схемой турбины К-500-65/3000. Кроме ряда схемных решений одинаковы также и некоторые важнейшие уз­лы, в частности всережимный регулятор час­тоты вращения, ЭГП, автоматы безопасности с блоком золотников и др. Идентичны систе­мы маслоснабжения.

В конструктивном отношении наибольшие отличия по сравнению с турбиной К-500-65/3000 имеются в промежуточных уси­лителях системы защиты, выполненных зо­лотниковыми, а не на мембранах.

По иному выполнено и управление пово­ротными заслонками промперегрева. Как и в турбине К-500-65/3000, они управляются как системой защиты, так и системой регулиро­вания. Это обеспечивает надежное удержание турбины на холостом ходу после сброса пол­ной нагрузки с отключением турбогенератора от сети. Но если в турбине К-500-65/3000 заслонки находятся под воздействием отсечных золотников главных сервомоторов регулирую­щих клапанов 3, то в турбине К-220-44-2 они управляются непосредственно регулятором частоты вращения 2 через линию первого усиления переменного давления. Так как за­слонки промперегрева при нормальной рабо­те, начиная примерно с нагрузки 0,3 Р_э ^ном полностью открыты, то отсечные золотники 6 сервомоторов этих заслонок выполнены без гидравлической компенсации, что позволило не увеличивать расход масла на дополни­тельные сливы из импульсных линий.

Усилие от давления масла в линии перво­го усиления воспринимается в этих золотни­ках пружинами, осуществляющими функции внутренней обратной связи и одновременно передающими на золотники воздействие об­ратной связи сервомоторов. Также несколько по-иному, чем в турбине К-500-65/3000, вы­полнено управление системой защиты своими исполнительными органами — сервомотора­ми стопорных клапанов и заслонок промпере­грева. При срабатывании любого из двух ав­томатов безопасности 13 смещается соответ­ствующий золотник автомата, открывающий слив масла из линий защиты и первого уси­ления. Падение давления в линии первого усиления вызывает закрытие регулирующих клапанов и заслонок промперегрева, а сниже­ние давления в линии защиты приводит к срабатыванию двух параллельно работаю­щих защитных золотников 10, открывающих дополнительный слив из линии первого уси­ления и ускоряющих тем самым закрытие ре­гулирующих клапанов и заслонок. Кроме то­го, падение давления в линии защиты вызы­вает смещение двух параллельно включенных промежуточных золотников 11, которые отсе­кают подачу масла из напорной линии в ли­нию, управляющую односторонними сервомо­торами стопорных клапанов, и сообщают ее со сливом. Под действием своих пружин сра­батывают выключатели этих сервомоторов, и они закрываются.

Дата добавления: 2014-10-17