Устройство системы регулирования

Система автоматического регулирования ГТУ выполнена по схеме непрямого регулирования с пневматическими серводвигателями и усили­телями (рис. 75). Воздух для работы системы отбирается из станционного коллектора сжатого воздуха, в который подается через отборы из осевых компрессоров, работающих ГПА или от поршневого компрессора с приво­дом от электродвигателя переменного тока. Перед использованием в сис­теме воздух охлаждается и очищается в блоке воздухоподготовки. Давле­ние воздуха в САР поддерживается 0,14 МПа регулятором давления "по­сле себя". Электромагнитный вентиль (ЭМВ5) на подводящем трубопро­воде к регулятору давления (РД) используется для отключения подачи воздуха к системе тогда, когда агрегат остановлен.

Основными регулирующими органами системы являются стопорный (СК) и регулирующий (РК) клапаны. Положение РК определяет количест­во газового топлива, подводимого к камере сгорания (КС). В качестве привода этих клапанов используются мембранные пневматические серво­моторы. Основным регулятором в системе является регулятор скорости (РС), поддерживающий заданную частоту вращения вала нагнетателя. Им­пульсом РС служит напор масла от насоса-импеллера, установленного на валу турбины низкого давления (ТНД). Регулятор скорости снабжен меха­низмом задатчика частоты вращения (двигателем регулятора скорости – ДРС), подключенным к системе автоматического управления. На рабо­тающем агрегате ДРС можно управлять дистанционно с помощью кнопок "РС ВЫШЕ" и "РС НИЖЕ", расположенных на пульте управления ГПА.

Основные связи в пневматической системе обеспечиваются тремя линиями: постоянного давления, проточной и предельного регулирова­ния. В проточную линию воздух поступает из линии постоянного давле­ния через дроссельную шайбу диаметром 4 мм. Проточная линия осуществляет связь между регулятором скорости (РС), ограничителем приеми­стости (ОП), золотником с электромагнитным приводом (ЭМП) малоинер­ционного регулятора температуры, золотником отсечным (ЗО) и серводви­гателем регулирующего клапана. В РС, ЭМП и ОП воздух из проточной линии может выпускаться в атмосферу.

Рис. 75. Система регулирования газотурбинной установки

Количество выпускаемого воздуха определяет давление в проточной линии, а оно, в свою очередь, – положение регулирующего (РК) и выпуск­ных клапанов (ВВК1, ВВК2). По мере снижения давления в проточной ли­нии РК прикрывается, а при увеличении давления – открывается.

Воздух в линию предельного регулирования поступает из линии по­стоянного давления через дроссельную шайбу диаметром 3,3 мм. Эта ли­ния связывает регулятор скорости, электромагнитные вентили ЭМВ1 и ЭМВ2, серводвигатель стопорного клапана, пневматические выключатели (ПВ) автоматов безопасности силовой турбины (АБ ТНД), вала турбокомпрессора (АБ ТВД) и вала турбодетандера (АБ ТД). Давление в линии предельной защиты определяет положение стопорного клапана.

Стопорный клапан открыт, если в РС, ЭМВ1, ЭМВ2 и ПВ выпуск воздуха в атмосферу перекрыт и давление в линии предельного регулиро­вания равно 0,14 МПа. При открытии сброса воздуха в одном из перечис­ленных устройств давление в линии снижается, и СК закрывается.

Ограничитель приемистости (ОП) предназначен для ограничения максимальной температуры (не более 800 °С) продуктов сгорания, посту­пающих в ТВД. Ограничитель приемистости устанавливает максимально возможное открытие РК по подаче топлива в камеру сгорания в зависимо­сти от давления воздуха за компрессором. Работает ОП по принципу огра­ничения давления воздуха в проточной линии.

В нагнетании осевого компрессора установлены два воздушных вы­пускных клапана (ВВК1 и ВВК2), работающих параллельно. Эти клапаны сбрасывают в атмосферу воздух при остановке ГПА или при сбросе на­грузки. В первом случае выпуск воздуха сокращает время выбега роторов турбины и продувки горячей проточной части холодным воздухом, во вто­ром – снижает заброс частоты вращения ротора силовой турбины.

Отсечной золотник (ЗО) используется для усиления управляющего импульса к выпускным клапанам. К золотнику подводится воздух из двух линий – постоянного давления и проточной. При снижении давления в проточной линии до 0,04-0,05 МПа золотник отсекает подвод воздуха из линии постоянного давления к выпускным клапанам, и они открываются под действием потока воздуха из ОК.

В целях предохранения осевого компрессора от помпажа на пуске ГТУ за его четвертой ступенью установлено непосредственно на корпусе компрессора восемь сбросных клапанов (СБК) для выпуска части воздуха в атмосферу. В период пуска ГТУ, когда давление за четвертой ступенью ОК низкое, клапаны под действием пружины удерживаются в открытом положении. По мере увеличения частоты вращения компрессорного вала растет перепад давления воздуха, действующий на тарелку клапана и соз­дающий усилие для его закрытия. СБК закрываются при достижении час­тоты вращения вала компрессора 4200-4300 об/мин.

Автоматы безопасности (АБ) предназначены для остановки турбоаг­регата при увеличении частоты вращения роторов до предельно допусти­мого значения. ТВД, ТНД и ТД защищают бойковые автоматы безопасно­сти. При вращении вала ротора на боек АБ действует центробежная сила, которая при частоте вращения ниже допускаемой уравновешивается натя­жением пружины. При достижении предельной частоты вращения центро­бежная сила, действующая на боек, и натяжение пружины выравниваются. Дальнейшее повышение оборотов вызывает увеличение центробежной си­лы, и боек, сжимая пружину, выходит из вала, ударяет по рычагу, вызывая срабатывание пневматического выключателя (ПВ). В пневматическом вы­ключателе открывается клапан, давление в линии предельного регулирования падает, закрывается стопорный клапан – турбина останавли­вается. Автоматы безопасности турбодетандера (АБ ТД) и турбокомпрессорного вала (АБ ТВД) воздействуют на один пневматический выключатель. Автомат безопасности силового вала (АБ ТНД) воздействует на свой вы­ключатель. Все три АБ конструктивно оформлены одинаково. Отличаются они, в основном, только размерами бойка.

Кроме бойкового автомата безопасности вал силовой турбины также защищает частотно-электрический АБ с управлением от тахометра. Ав­томаты безопасности настраиваются на срабатывание при следующих час­тотах вращения роторов, об/мин.:

- бойковый турбокомпрессорного вала (АБ ТВД)…….…5300+80;

- электрический силового вала……………………..…….5250+80;

- бойковый силового вала (АБ ТНД)………………...…...5350+80;

- бойковый вала турбодетандера (АБ ТД)……………..9100-11400.

Установка пневматического выключателя в рабочее положение по­сле срабатывания АБ осуществляется с помощью пневматической кнопки управления. При нажатии на эту кнопку воздух постоянного давления по­дается к выключателю. Клапан в ПВ опустится и закроет сбор воздуха из линии предельного регулирования.

Пневматической кнопкой "Аварийный останов" осуществляют экс­тренную остановку турбины и опробование действия ПВ на остановлен­ной турбине. При нажатии на эту кнопку воздух постоянного давления по­дается к пневматическому выключателю, и он, срабатывая, открывает сброс воздуха из линии предельного регулирования.

Малоинерционный регулятор температуры (МИРТ) предназначен для ограничения максимально допустимой температуры продуктов сгора­ния перед ТВД. В целях повышения надежности и долговечности термо­пар, используемых в качестве датчиков для МИРТ, температура продуктов сгорания измеряется за ТНД. Определение температуры перед ТВД осу­ществляется в вычислительном устройстве системы автоматического управления на основе измеренных температуры за ТНД и давления возду­ха за ОК по формуле:

где t₁ – температура перед ТВД,°С;

t₂ – температура за ТНД, °С;

р – давление за ОК, МПа;

В, К, С – постоянные коэффициенты.

Регулятор температуры воздействует на электромагнитный привод золотника (ЭМП), который в зависимости от своего положения выпускает в атмосферу воздух из проточной линии, чем и определяется положение регулирующего клапана (РК) на подводе топливного газа в камеру сгора­ния.