Устройство и работа системы автоматического регулирования ГТК-10-4

Назначение системы

Основная задача системы регулирования - поддержание заданного режима работы газотурбинной установки, т.е. обеспечение требуемой мощности при установлении частот вращения валов турбин и температуры продуктов сгорания ниже предельно допустимых значений. Необходимая мощность турбины, частота вращения силового вала и температура перед турбиной регулируются САР путем изменения количества топлива, подаваемого к горелкам камеры сгорания.

Важнейшей функцией, выполняемой САР, является экстренная остановка турбины в ситуациях, предвещающих аварию: при возникновении осевого сдвига валов на 0,8 - 1 мм, при достижении максимально допустимой частоты вращения валов турбины высокого давления (5300 мин^-1), турбины низкого давления (5350 мин^-1) и турбодетандера (9100 мин^-1) и т.д.

В САР предусмотрена защита осевого воздушного компрессора от помпажа. Кроме того, во время пуска САР осуществляет автоматическое управление сцепной муфтой турбодетандера и клапаном на подаче пускового газа; предотвращает зажигание факела в камере сгорания до ее продувки воздухом.

Устройство системы регулирования

Система автоматического регулирования выполнена по схеме непрямого регулирования с пневматическими серводвигателями и усилителями (Рис.6.1). Воздух для работы серводвигателей поступает из воздушного станционного коллектора. Перед использованием в системе воздух охлаждается и очищается в блоке воздухоподготовки, а также регулируется до давления 0,14 МПа. Это давление поддерживается регулятором давления "после себя". Вентиль на подводящем трубопроводе к регулятору используется для отключения подачи воздуха к системе, когда агрегат надолго выведен из работы.

Основными регулирующими органами системы являются стопорный и регулирующий клапаны, положение которых определяет количество газового топлива, подводимого из станционного коллектора к камере сгорания. В топливном коллекторе станционными средствами поддерживается давление 1,5 МПа. В качестве привода этих клапанов используются мембранные пневматические сервомоторы.

Основным регулятором является регулятор скорости, поддерживающий заданную частоту вращения вала нагнетателя. Импульсом регулятору служит напор от масляного насоса – импеллера, установленного на силовом валу турбины. Регулятор скорости снабжен механизмом задатчика частоты вращения, подключенным к системе автоматического и дистанционного управления. Максимальная температура перед турбиной ограничивается с помощью ограничителя приемистости.

Основные связи в пневматической системе обеспечиваются двумя рабочими линиями – проточной и предельной защиты.

В проточную линию воздух поступает из коллектора постоянного давления через дроссельную шайбу диаметром 4 мм. Проточная линия осуществляет связь между гидродинамическим регулятором скорости, ограничителем приемистости, отсечным золотником, золотником с электромагнитным приводом малоинерционного регулятора температуры и серводвигателем регулирующего клапана. В регуляторе скорости и ограничителе приемистости воздух из проточной линии может выпускаться в атмосферу. Количество выпускаемого воздуха определяет давление в проточной линии, а оно, в свою очередь, положение регулирующего и выпускных клапанов. При давлении около 0,12 МПа, когда выпуск воздуха практически отсутствует, регулирующий клапан полностью открыт, а воздушные выпускные клапаны закрыты. По мере снижения давления регулирующий клапан будет прикрываться и закроется при давлении около 0,06 МПа. При дальнейшем снижении давления перестанавливается отсечной золотник и открываются выпускные клапаны. Произойдет это при давлении 0,04 - 0,05 МПа.

Воздух в линию предельной защиты подведен через дроссельную шайбу диаметром 2,5 мм. Этой линией связаны гидродинамический регу - лятор скорости, электромагнитные клапаны ЭМВ-1 и ЭМВ-2, выключатель автомата безопасности турбины высокого давления и турбодетандера, выключатель автомата безопасности силовой турбины (ТНД) и сервомотор привода стопорного клапана. Давление в этой линии определяет положение стопорного клапана. Клапан открыт, если выпуск воздуха из линии перекрыт и давление в ней поддерживается постоянным 0,14 МПа. При открытии выпуска воздуха в одном из перечисленных устройств давление в линии снижается и стопорный клапан закрывается.

Противопомпажная защита воздушного компрессора осуществляется частичным выпуском воздуха при запуске ГТУ через сбросные клапаны, установленные за 4 ступенью компрессора.

Пневматический ограничитель приемистости используется для ограничения подачи топлива в камеру сгорания, а следовательно, и максимальной температуры в зависимости от давления воздуха за компрессором.

Защита от осевого сдвига валов агрегата выполнена с помощью пневматических реле осевого сдвига соплового типа и электроконтактных манометров.

Помимо основной задачи (регулирования подачи топлива, предохранения от помпажа, аварийного отключения) система регулирования управляет сцепным устройством турбодетандера и клапаном на подаче пускового газа.

Рис. 6.1. Система регулирования газотурбинной установки:

ПВ-воздух проточный; ВПЗ-воздух предельной защиты;

ВПД-воздух постоянного давления

Предпусковое состояние САР

Перед пуском ГТУ органы регулирования занимают следующие положения.

В регуляторе скорости мембрана и букса пружинами смещены к нижнему упору, а управляющий клапан поднят вверх. Гидравлический поршень и золотник пружиной опущены к нижнему упору. Через верхнее отверстие в буксе, открытое управляющим клапаном, воздух из линии предельной защиты выпускается в атмосферу. Давление в этой линии низкое и стопорный клапан пружинами в пневмоприводе удерживается в закрытом положении. Между нижней кромкой буксы и золотником открыто достаточно большое отверстие, через которое из проточной линии воздух выпускается в атмосферу. Давление в линии низкое, и регулирующий клапан закрыт.

Импульсные клапаны на воздушных выпускных клапанах открыты, но тарелки этих клапанов пружинами опущены вниз и закрывают выход из нагнетания компрессора в атмосферу.

Отсутствует напряжение на всех электромагнитных вентилях ЭМВ 1-5, и они закрыты. Таким образом, выпуск воздуха из линии предельной защиты через ЭМВ 1-2 перекрыт. Перекрыта ЭМВ 3-я подача масла к расцепному устройству турбодетандера. Сцепное устройство отключено, а клапан на пусковом газе закрыт.

В золотнике с электромагнитным приводом малоинерционного регулятора температуры и ограничителе приемистости отверстия для выпуска воздуха из проточной линии перекрыты.

Выключатели автоматов безопасности взведены. Выпуск воздуха предельной защиты через выключатели перекрыт.

Последовательность работы САР при пуске турбины

Пуск турбины начинается с включения пускового и маслонасоса уплотнения. Открывается электромагнитный вентиль ЭМВ-5, подавая воздух из станционного коллектора в систему регулирования. При повышении давления на смазку подшипников турбины до 0,05 МПа и на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя до 0,3 МПа включается (встает в дежурный режим) защита по давлению масла смазки. Включается электродвигатель регулятора скорости (ДРС) на непрерывное вращение “НИЖЕ”. В регуляторе скорости клапан опускается вниз до упора в буксу. Закрывается сброс воздуха из линии предельной защиты. Давление в этой линии увеличивается до величины 0,14 МПа, и стопорный клапан открывается.

Включается валоповоротное устройство (ВПУ), и ротор турбокомпрессора страгивается с места. Подается напряжение к электромагнитному вентилю ЭМВ-3. Масло от пускового насоса поступает в рабочую полость сцепного устройства. Поршень, сжимая пружину, передвигается и вводит в зацепление шестерню вала турбодетандера с шестерней на валу турбокомпрессора. После остановки поршня в крайнем положении имеющееся в нем отверстие совместится с отверстием в крышке корпуса расцепного устройства. Масло из рабочей полости под давлением поступит к клапану 13. Клапан откроется, и турбодетандер начнет разгонять вал турбокомпрессора.

С увеличением частоты вращения вала ТВД отключается валоповорот, и затем по сигналу реле давления воздуха за компрессором зажигается факел в камере сгорания.

На четвертом этапе пуска при появлении сигнала - температура за ТНД не ниже 100 °С - включается ДРС на непрерывное вращение, и клапан в регуляторе скорости перемещается в направлении “ВЫШЕ”. Усилием от давления воздуха предельной защиты под мембраной букса перемещается вслед за клапаном. Щель между золотником и нижней кромкой буксы прикрывается, и давление воздуха в проточной линии повышается. Когда давление в ней поднимается до 0,04-0,05 Мпа, переставляется отсечной золотник (ЗО) и подает воздух из линии постоянного давления на закрытие импульсных клапанов воздушных выпускных клапанов (ВВК). Полости над тарелками ВВК отсекутся от атмосферы, и клапаны будут принудительно закрыты не только усилием пружин, но и давлением воздуха над тарелками, равным давлению за компрессором.

При повышении давления в проточной линии до 0,06 МПа. открывается на 1,5 мм регулирующий клапан, загораются основные горелки в камере сгорания. Турбина прогревается.

Двигатель регулятора скорости переключается на импульсное вращение “ВЫШЕ”. Регулирующий клапан постепенно открывается. Увеличивается частота вращения валов ТВД и ТНД.

Ограничитель приемистости (ОП) по давлению воздуха за компрессором приоткрывает сброс воздуха в проточной линии, ограничивая тем самым скорость открытия РК.

При частоте вращения вала ТВД примерно 2500 мин^-1 турбина становится самоходной. По сигналу реле скорости системы управления закроются краны подачи пускового газа к турбодетандеру и отключится напряжение от ЭМВ-3, управляющего сцепным устройством. Подвод масла прекратится. Усилием пружины поршень в сцепном устройстве выведет из зацепления шестерни. После того как поршень снимается с упора, трубопровод к клапану пускового газа через открывшееся поршнем в крышке отверстие сообщится со сливом. Клапан 13 закроется. Турбодетандер остановится. Во избежание разгона вала турбодетандера газом, оставшимся в трубопроводе, перекрытие клапана 13 происходит быстрее, чем расцепление шестерен.

Когда частота вращения вала турбокомпрессора достигнет 3900-4400 мин^-1, компрессор выйдет из зоны “запрещенных” оборотов, при которой опасность помпажа будет отсутствовать. Сбросные клапаны (СБК) от действия на них давления воздуха автоматически закроются.

Пуск заканчивается, когда на силовом валу установится минимальная частота вращения 3300 мин^-1. Двигатель регулятора скорости останавливается. Управление ДРС с этого момента возможно с пульта управления ГПА. Поддержание заданной частоты вращения силового вала будет осуществляться автоматически регулятором скорости.

Работа САР при поддержании заданной скорости силового вала

Поддержание заданной частоты вращения силового вала (в пределах от минимальной - 3300 мин^-1 до максимальной- 5000 мин^-1) осуществляется следующим образом. Если по какой-либо причине частота вращения ТНД снизится, то из-за уменьшения напора на импеллере поршень в регуляторе скорости опустится вниз. Выпуск воздуха из проточной линии уменьшится, давление в ней возрастет. Регулирующий клапан приоткроется, и снижение частоты вращения прекратится.

При повышении частоты вращения ТНД регулятор скорости действует в обратном порядке. Снижается давление в проточной линии, и регулирующий клапан прикрывается. Неравномерность работы регулятора скорости при номинальной частоте вращения составляет 4-5%. При работе агрегата давление в проточной линии изменяется в пределах от 0,06 до 0,12 МПа. Это изменение соответствует полной перестановке регулирующего клапана.

В случае мгновенного сброса нагрузки и резкого увеличения частоты вращения ТНД регулятор скорости может увеличить выпуск воздуха из проточной линии настолько, что закроется регулирующий клапан и откроются выпускные клапаны. После открытия выпуска воздуха за ОК увеличение частоты вращения вала ТНД прекратится. Когда частота вращения с учетом имеющейся неравномерности восстановится и выпускные клапаны закроются, регулирующий клапан откроется на величину, необходимую для поддержания заданной частоты вращения уже для сниженной нагрузки.

Работа системы регулирования при остановке турбины

Остановка турбины может быть нормальной и аварийной. Нормальная остановка производится с постепенным разгружением. Включается электродвигатель регулятора скорости на импульсное вращение, сдвигая клапан и буксу в регуляторе скорости в направлении “НИЖЕ”. Приоткрывается сброс воздуха из проточной линии, регулирующий клапан постепенно прикрывается, уменьшая подачу топлива в камеру сгорания. Снижается частота вращения валов турбины. При снижении давления в проточной линии ниже 0,06 МПа регулирующий клапан закрывается. Подается напряжение на электромагнитные клапаны ЭМВ-1 и ЭМВ-2, они открываются. Воздух из линии предельной защиты сбрасывается в атмосферу, закрывается стопорный клапан. Падение давления в линии предельной защиты приводит к дополнительному открытию сброса воздуха через регулятор скорости из проточной линии. Со снижением давления в проточной линии ниже 0,04 МПа переставляется отсечной золотник, перекрывая подачу воздуха из линии постоянного давления к импульсным клапанам выпускных клапанов. Выпускные клапаны за счет усилия от давления воздуха за компрессором открываются, сбрасывая воздух из трубопровода после ОК. В результате перекрытия подачи топлива и выпуска воздуха после осевого компрессора турбина быстро останавливается. По мере выбега вала турбокомпрессора при снижении давления воздуха за четвертой ступенью ОК открываются сбросные клапаны.

После закрытия стопорного клапана по сигналу от конечного выключателя двигатель регулятора скорости переключается на непрерывное вращение в другую сторону. Происходит перемещение клапана регулятора скорости в направлении “ВЫШЕ” и возвращение его в исходное состояние “МАХ”.

Аварийная остановка турбины производится по сигналу из системы управления ГПА при срабатывании одной из защит или нажатии кнопки “АО” на пульте управления. Аварийная остановка может быть проведена воздействием на любую из пневматических кнопок аварийной остановки автоматов безопасности. В первом случае электромагнитные клапаны ЭМВ1 и ЭМВ2 открываются, во втором случае срабатывают пневматические выключатели автоматов безопасности.

В обоих случаях из линии предельной защиты в атмосферу сбрасывается воздух. Давление в линии резко снижается, и стопорный клапан закрывается. Одновременно в регуляторе скорости усилием пружин букса отрывается от управляющего клапана и опускается на нижний упор. Открывается сброс из проточной линии. Давление в ней снижается, что приводит к закрытию регулирующего клапана и открытию выпускных клапанов. После закрытия стопорного клапана двигатель регулятора скорости (ДРС) включается на непрерывное вращение и перемещает клапан в регуляторе скорости в направлении “ВЫШЕ”, возвращая его в исходное состояние “ МАХ”.

Экстренная остановка одного из последовательно работающих агрегатов может вызвать помпаж нагнетателя второго агрегата, который остается в работе. Избежать этого можно, если откроется кран 6. На этом агрегате сбрасывается нагрузка, и частота вращения силового вала турбины резко возрастает. Иногда при этом срабатывает автомат безопасности на валу ТНД, и агрегат останавливается. Для снижения динамического превышения частоты вращения силового вала в системе регулирования предусмотрен электромагнитный вентиль ЭМВ4, установленный на трубопроводе слива масла из импульсной линии регулятора скорости. Перед сливным трубопроводом на импульсной линии установлена дроссельная шайба диаметром 5 мм. Когда вентиль ЭМВ4 закрыт, регулятор скорости выполняет свои функции нормально.

По импульсу аварийной остановки одного из работавших в паре агрегатов на оставшемся в работе открывается ЭМВ4. Давление масла над поршнем регулятора скорости падает, увеличивается выпуск воздуха из проточной линии. Прикрывается регулирующий клапан, и, возможно, открываются выпускные клапаны, чем предупреждается заброс частоты силового вала.

ЭМВ4 закрывается через 5-10 с, давление над поршнем в регуляторе скорости восстанавливается, и регулирующий клапан устанавливается в положение, соответствующее новой нагрузке.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА УЗЛОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Гидродинамический регулятор скорости. Устройство регулятора скорости

Гидродинамический регулятор скорости предназначен для поддержания заданной частоты вращения силового вала. С помощью механизма управления на регуляторе производят ручной или автоматический пуск и останов турбины (Рис.6.2).

Регулятор работает по импульсу изменения напора (разности давления между нагнетанием и всасыванием) на масляном насосе – импеллере, установленном на силовом валу турбины. Напор импеллера, пропорциональный квадрату числа оборотов силового вала, воздействует на поршень, установленный в расточке корпуса. Давление нагнетания действует на поршень снизу, давление всасывания – сверху. Подвод этих импульсов осуществлен через отверстия во фланце. Усилию, создаваемому напором импеллера, противодействует пружина. Необходимое натяжение пружины подбирается путем подрезки кольца. Одновременно пружина, опираясь на кольцо и тарелку, с помощью упора прижимает нижний конец штока к поршню. Верхний конец штока имеет коническую форму и находится внутри отверстия на нижнем торце втулки. Перемещение штока направляется втулкой, имеющей отверстия для дренирования масла. Полость внутри втулки через боковые отверстия и отверстия в буксе и в корпусе сообщается с линией проточного воздуха, а торцевое отверстие, в котором перемещается верхний конец штока поршня, с атмосферой. При смещении штока относительно втулки или втулки относительно штока изменяется сечение для выхода проточного воздуха в атмосферу. Сечение увеличивается, когда шток относительно втулки смещается вверх. Если сечение велико, то регулятор выдает импульс на закрытие регулирующего клапана на подаче топлива и открытие воздушных выпускных клапанов в нагнетании компрессора. Если сечение уменьшается, то выдается импульс сначала на закрытие выпускных, а затем и открытие регулирующего клапанов.

Втулка может перемещаться в буксе с помощью штока, приваренного к тарелке мембранного устройства. Резиновая мембрана обжата по наружному контуру крышкой и выточкой на корпусе. По внутреннему контуру мембрана обжимается тарелкой и диском с помощью гаек. Над тарелкой установлены две пружины, верхние концы которых упираются во втулку, запрессованную в крышку. Внутри штока имеется отверстие, которое может сверху закрываться клапаном на механизме управления. Под мембрану через корпус подведен воздух из линии предельной защиты. При открытии клапаном вштоке отверстия воздух предельной защиты через сверление в крышке может из-под мембраны выходить в атмосферу.

Механизм управления регулятором скорости изменяет положение клапана. Клапан перемещают либо в ручную с помощью маховика, либо дистанционно включением электродвигателя. Маховик (электродвигатель) вращает валик с конической шестерней, сцепленной с колесом. Колесо вращает резьбовую втулку, установленную на подшипнике качения. Врезьбовой втулке поступательно перемещается шток с укрепленным на его конце клапаном. Шток удерживается от проворачивания штифтом, по которому скользит лыска, срезанная на цилиндрической поверхности штока.

Рис. 6. 2. Гидродинамический регулятор скорости:

1-поршень; 2-пружина; 3-корпус; 4-шток поршня; 5-втулка подвижная; 6-шток; 7-пружины; 8-колесо коническое; 9-шестерня коническая; 10-валик приводной; 11-толкатель; 12-микропереключатели; 13-втулка резьбовая;

14-шток резьбовой; 15-шарикоподшипник; 16-крышка; 17-управляющий клапан; 18-мембрана; 19-тарелка; 20-диск

При вращении валика по пазу в пластине, укрепленной на крышке, движется толкатель, заставляя срабатывать микропереключатели. Импульсы микропереключателей используются в системе автоматического управления.

Механизм управления снабжен указателем хода. Над вращающейся шкалой на стенке шкафа, где установлен регулятор скорости, прикреплена указательная пластина со стрелкой, позволяющей судить о положении управляющего клапана.

Работа РС при пуске турбины

Перед вступлением регулятора в работу, т.е. до начала пуска, шток с втулкой опущены пружинами вниз до упора диска в корпус, а клапан поднят механизмом управления до упора вверх и разобщен со штоком.

В этом положении воздух из линии предельной защиты через отверстие на штоке выпускается ватмосферу. Давление в линии предельной защиты незначительно, и стопорный клапан закрыт.

Закрыт и регулирующий клапан, так как вместе со штоком опущена вниз втулка, и проточный воздух вытекает через образовавшийся большой зазор между конусной частью штока поршня и втулкой в атмосферу.

Для того чтобы открыть стопорный клапан, управляющий клапан РС перемещают вниз до упора в седло на верхней части штока. Выпуск воздуха из линии предельной защиты прекращается, и давление в ней увеличивается. Стопорный клапан открывается.

Когда клапан опустится вниз до упора, барабан со шкалой установится на "0" и сработает микропереключатель от нажатия планки, укрепленной на толкателе, останавливая электродвигатель регулятора скорости.

Для открытия регулирующего клапана необходимо управляющий клапан РС перемещать вверх. Благодаря давлению воздуха в линии предельной защиты, действующему на мембрану и диск, вслед за клапаном будет подниматься вверх шток с втулкой, в результате чего уменьшается выпуск проточного воздуха в атмосферу и растет давление в проточной линии. Рост давления проточного воздуха приводит к открытию регулирующего клапана. Перемещая клапан РС вверх и увеличивая открытие регулирующего клапана, поднимают частоту вращения турбины. С увеличением частоты вращения силового ротора растет напор за импеллером, и поршень начнет подниматься кверху. С этого момента регулятор скорости в работе.

Когда механизм управления установится в положение поддержания регулятором скорости минимальной рабочей частоты вращения вала ТНД (3300 мин^-1.), размыкается микропереключатель, останавливая электродвигатель.

Работа РС при поддержании заданной скорости

Поддержание установленной механизмом управления частоты вращения (в пределах от минимальной 3300 мин^-1 до максимальной 5000 мин^-1) осуществляется следующим образом.

Если по какой-либо причине частота снизится, то из-за уменьшения напора за импеллером поршень вместе со штоком опустятся вниз. Выпуск воздуха из проточной системы уменьшится, т.е. отверстие на втулке перекроется конусом на штоке. Регулирующий клапан откроется, и снижение частоты прекратится.

При повышении частоты регулятор действует в обратном порядке. Отверстие во втулке открывается, давление в проточной системе снижается, и регулирующий клапан прикрывается. Неравномерность регулятора скорости при номинальной частоте вращения составляет 4-5 % .

При нормальной работе давление в проточной линии изменяется впределах от 0,6 до 1,2 кгс/кв.см. Это изменение соответствует полной перестановке регулирующего клапана.

В случае мгновенного сброса нагрузки при резком увеличении частоты вращения конусная часть штока, поднявшись относительно втулки, может увеличить выпуск воздуха в атмосферу настолько, что давление проточной линии значительно снизится, и тогда сначала закроется регулирующий клапан, а затем откроются воздушные выпускные клапаны. Это произойдет, когда частота вращения увеличится сверх 4 - 5 % еще на 1 - 2 %. После открытия выпуска в атмосферу увеличение частоты вращения вала прекратится, так как поступление воздуха в турбину резко уменьшится.

Когда частота вращения с учетом имеющейся неравномерности восстановится и выпускные клапаны закроются, регулирующий клапан откроется на величину, необходимую для поддержания заданной частоты вращения уже при сниженной нагрузке.

Работа РС при остановке турбины

Если при работе турбины сработает один из элементов защиты или будет подана команда на останов, то, как только давление всистеме предельной защиты снизится, пружины оторвут седло штока от клапана и поставят диск с тарелкой и мембраной на нижний упор. Выпуск воздуха из линии предельной защиты через открывшееся отверстие в штоке ускорит закрытие стопорного клапана. Быстрое опускание втулки относительно конусной части штока, поскольку в первый момент частота вращения вала сохраняет еще свое значение, установленное до остановки, приведет к резкому снижению давления в проточной линии. Благодаря этому сначала закроется регулирующий клапан, а потом откроются выпускные. Все это создает условия для быстрой остановки турбины.

После отключения действия защиты положение стопорного и регулирующего клапанов не изменится. Они останутся взакрытом положении, так как в регуляторе скорости линий предельной защиты и проточной будет выпускаться воздух в атмосферу.

Импеллер

Импеллер представляет собою центробежный насос, напор (разность давлений между нагнетанием и всасыванием) которого служит импульсом регулятору скорости. Импеллер установлен в корпусе подшипника на валу ТНД (Рис.6.3).

Безлопаточное колесо импеллера выполнено за одно целое с валом турбины. В колесе просверлены радиальные отверстия, которые входят в проточку, куда подводится масло из всасывающей камеры.

Во всасывающую камеру поступает охлажденное масло из системы смазки под давлением 0,06 – 0,1 МПа. При вращении вала под действием центробежной силы масло выходит из радиальных отверстий колеса с повышенным давлением, создавая в камере напор, величина которого пропорциональна квадрату числа оборотов.

Колесо импеллера вращается в трех плавающих составных втулках, вставленных в расточки корпуса. Для уменьшения трения внутренние поверхности втулок залиты баббитом. Левая втулка задерживает протечки масла из нагнетательной камеры по валу в сторону турбины, правая втулка – из всасывающей камеры в сторону нагнетателя. Средняя втулка разделяет нагнетательную и всасывающие камеры.

Рис. 6.3. Насос – импеллер:

1-корпус; 2,4,5-плавающие втулки; 3-колесо;

6-напорная камера; 7-всасывающая камера

В рабочем диапазоне частоты вращения вала ТНД импеллер развивает напор в пределах 0,4 – 0,85 МПа (Рис.6.4) .

Рис. 6.4. Зависимость напора импеллера от оборотов вала ТНД

Для обеспечения более стабильной работы импеллера в крышке имеется отверстие для выпуска масла и пузырьков воздуха.

Стопорный клапан

Стопорный клапан предназначен для мгновенного отключения подачи топлива в камеру сгорания турбины по сигналу аварийной остановки (Рис.6.5).

Непосредственно клапан, укрепленный на штоке с помощью цилиндрического штифта, находится внутри стального корпуса. В корпус запрессовано седло клапана. Клапан сверху закрыт крышкой, которая служит нижним основанием пневматического сервомотора. Шток, проходящий через крышку, уплотняется сальниковой набивкой, состоящей из втулки, промежуточного кольца, уплотнительных колец из листового фторопласта. Уплотнительные кольца сжаты гайкой, которая стопорится винтом.

Рис. 6. 5. Стопорный клапан:

1-седло; 2-корпус; 3-клапан; 4-шток; 5-уплотнительное кольцо; 6-крышка;

7-мембрана; 8-пружины; 9-дроссель; 10-плстина; 11-специальная шайба;

12-микропереключатель; 13-толкатель; 14-верхняя крышка; 15-тарелка;

16-диск

Незначительные протечки газа через сальниковую набивку, пройдя промежуточное кольцо, отводятся через специальные сверления в крышке в атмосферу.

Газ от стопорного клапана подается по двум направлениям. Основной поток направляется к регулирующему клапану, и незначительное количество – через отверстие в корпусе к дежурной горелке.

Стопорный клапан управляется давлением воздуха предельной защиты с помощью мембранного пневматического сервомотора и ускорителя закрытия. В качестве мембраны используется резиновая пластина с тканевыми прокладками толщиной 4 мм. Мембрана по наружному контуру обжата крышкой клапана и верхней крышкой, а по внутреннему контуру тарелкой и диском, образующими жесткий центр. Жесткий центр укреплен на верхнем конце штока гайкой.

Стопорный клапан удерживается в закрытом состоянии натяжением пружин. Открывается клапан тогда, когда в подмембранную полость поступит воздух под давлением из системы предельной защиты. Полное открытие клапана 20 мм фиксируется установкой жесткого центра на упор вверхнюю крышку. Ход клапана отмечается по шкале с помощью риски на толкателе. Толкателей два. Они перемещаются во втулках и пружинами все время поджимаются к жесткому центру. Верхнее и нижнее положение клапана сигнализируется микропереключателями, которые срабатывают при соприкосновении с перемещающимися толкателями.

Ускоритель закрытия состоит из специальной шайбы, запрессованной в верхней части крышки сервомотора, пластины, крышки ускорителя и дросселя, ввернутого в эту крышку. Воздух из системы предельной защиты подводится к крышке ускорителя в полость над пластиной.

При подаче воздуха из системы давление в полости над пластиной из-за малого сечения дросселя (1,5 мм) быстро увеличивается. Этим давлением пластина прижимается к специальной шайбе, в которой перекрываются отверстия, сообщающие с помощью трубопровода подмембранную полость с надмембранной. По мере перетекания воздуха через дроссель начнет увеличиваться давление в подмембранной полости, и стопорный клапан примерно через 5 – 10 с откроется. При этом пластина все время будет прижиматься к специальной шайбе, так как площади пластины, на которые действует давление воздуха сверху и снизу, различны.

Утечки воздуха из подмембранной полости по зазору у штока сведены к минимуму благодаря наличию мягкой уплотнительной набивки под промежуточным кольцом.

При срабатывании защиты давление в полости над пластиной быстро снижается. Из-за наличия дросселя давление в подмембранной полости в первое время не снижается. Этим давлением пластина быстро перемещается вверх до упора в крышку. Отверстия сообщают подмембранную полость с надмембранной, и клапан пружинами и давлением газа, действующим на него, быстро опустится в седло. Время закрытия клапана после начала снижения давления в линии предельной защиты составляет менее 0,2 с.

Через отверстие в стенке крышки сервомотора воздух, поступивший в надмембранную полость, выйдет в атмосферу.

Регулирующий клапан

Регулирующий клапан (Рис.6.6) предназначен для изменения подачи топлива в камеру сгорания газовой турбины по команде, поступающей из системы регулирования.

Конструкция регулирующего клапана аналогична конструкции стопорного клапана. Отличие заключается только в размерах и форме самого клапана и седла.

Управляющий элемент в регулирующем клапане, состоящий из золотника и промежуточного серводвигателя с обратной связью, обеспечивает пропорциональное открытие клапана в зависимости от импульса – величины давления в проточной системе.

Управляющий элемент смонтирован на крышке пневматического сервомотора. Резиновая мембрана пневматического промежуточного серводвигателя толщиной 2 ммпо наружному контуру обжата корпусами пневмопривода клапана и управляющего элемента, а по внутреннему диском и тарелкой жесткого центра. Диск и тарелка стягиваются между собой с помощью болта и гайки.

В корпусе управляющего элемента установлены букса и золотник. Букса и золотник сверху закрыты заглушкой, имеющей небольшое отверстие. Золотник с помощью пружинки прижимается к жесткому центру мембраны промежуточного серводвигателя. При смещении этого жесткого центра на ту же величину смещается и золотник. Между жесткими центрами серводвигателя и сервомотора клапана установлена пружина, натяжением которой с одной стороны оказывается усилие на закрытие регулирующего клапана, а с другой - на смещение жесткого центра серводвигателя к упору в корпусе.

Рис. 6.6. Регулирующий клапан:

1-клапан; 2-седло; 3-пневмопривод; 4-пружины; 5-мембрана;

6-управляющий элемент; 7-уплотнительное кольцо; 8-букса;

9-золотник; 10-диск; 11-тарелка; 12-микровыключатель

Наружная пружина помогает закрывать клапан при снижении давления силового воздуха вподмембранной полости сервомотора.

На наружной поверхности буксы имеются три проточки. Верхняя проточка через отверстия в корпусе сообщается с атмосферой. Средняя проточка посредством трубы сообщена с подмембранной полостью сервомотора клапана. К нижней проточке подведен силовой воздух из коллектора, в котором поддерживается давление 0,14 МПа. Для исключения протечек воздуха по зазору между буксой и корпусом установлены уплотнительные кольца из резины.

На буксе в районе всех трех проточек выполнены сквозные отверстия. Отверстия в верхней и нижней проточках при среднем положении золотника перекрываются его поясками.

При смещении золотника вверх в буксе открываются верхние отверстия и подмембранная полость сервомотора сообщается с атмосферой. Пружины смещают клапан вниз на закрытие прохода топлива.

При смещении золотника вниз верхние отверстия перекрываются, а нижние открываются. Подмембранная полость сервомотора отсекается от атмосферы и присоединяется к подводу силового воздуха. Клапан начинает перемещаться вверх на открытие.

При среднем положении золотника относительно отверстий в буксе сервомотор, а вместе с ним и клапан неподвижны.

Перемещение золотника в расточке буксы происходит с помощью мембраны и жесткого центра серводвигателя за счет изменения давления проточного воздуха, подведенного в полость над мембраной серводвигателя.

При повышении давления в проточной системе мембрана, сжимая внутреннюю пружину, прогибается вниз. Вместе с ней вниз переставляется золотник, и сервомотор перемещает клапан в сторону открытия. При этом пружина еще дополнительно сжимается. Увеличившимся натягом пружины мембрана перемещается обратно вверх, золотник устанавливается в нейтральном положении, и клапан останавливается.

При снижении давления в проточной системе мембрана и золотник двигаются вверх, и клапан закрывается. Натяжение пружины уменьшается, золотник устанавливается обратно в нейтральное положение, и перемещение клапана прекращается.

Внутренняя пружина и ее предварительное натяжение выбраны такими, чтобы начало открытия регулирующего клапана происходило при давлении в проточной системе 0,06 МПа. Регулировка натяжения пружины производится с помощью подбора толщины подкладного кольца. Полное открытие клапана на ход 20 мм происходит при давлении 0,12 МПа. Если давление устанавливается в пределах 0,06 – 0,12 МПа, то в зависимости от величины этого давления пропорционально установится и открытие клапана.

Конечный микровыключатель сигнализирует о приоткрытии регулирующего клапана на 1 - 1,5 мм. Это открытие соответствует подаче топлива на основные горелки камеры сгорания. Производится прогрев турбины перед набором нагрузки во время пуска.

Регулятор давления воздуха ’’после себя’’

Регулятор давления предназначен для поддержания в воздушной линии постоянного давления системы регулирования газотурбинной установки давления 0,14 МПа. Этот регулятор называется регулятором давления "после себя", так как давление поддерживается в линии после регулятора (Рис.6.7).

Регулятор собран в сварном корпусе, закрытом сверху крышкой. Между корпусом и крышкой зажата резиновая мембрана. Жесткий центр мембраны составлен из двух дисков, скрепленных между собой болтом и гайкой. Над мембраной установлена пружина, натяжение которой может быть отрегулировано болтом, упирающимся в тарелку. В корпусе запрессована букса, во внутреннюю расточку которой помещен золотник. Пружина обеспечивает плотное прилегание головки золотника кстягивающему болту жесткого центра мембраны.

Подвод воздуха к регулятору осуществлен снизу. Проходя через щель, образуемую между нижней кромкой на буксе и пояском на золотнике, и через отверстие в буксе, воздух попадает к выходному штуцеру, подсоединяемому к системе, где требуется поддержание постоянного давления. Давление вэтой системе через сверление в корпусе передается в полость под мембрану.

Действие регулятора сводится к следующему. Если по какой–либо причине в линии за регулятором давление снизится, то оно снизится и в полости под мембраной. Тогда усилием пружины мембрана прогибается вниз, и золотник переставится тоже вниз. Щель между кромкой на буксе и пояском золотника увеличится, и в линию за регулятором начнет поступать больше воздуха. В результате давление в этой линии будет восстановлено.

Если за регулятором давление повысится, то мембрана, преодолевая натяжение пружины, прогнется вверх. Щель, впускающая воздух в регулятор, прикроется, поступление воздуха сократится, и давление в линии восстановится.

Рис. 6.7. Регулятор давления воздуха:

1-корпус; 2-диски; 3-мембрана; 4-крышка; 5-болт;

6-тарелка; 7-пружина; 8-букса; 9-штуцер; 10-золотник

Ограничитель приемистости

Ограничитель приемистости предназначен для ограничения максимальной температуры продуктов сгорания. Ограничитель приемистости устанавливает максимально возможное открытие регулирующего клапана по подаче топлива в камеру сгорания в зависимости от давления воздуха за компрессором.

Ограничитель (Рис.6.8) собран в корпусе, в котором запрессована втулка. Корпусом и крышкой по внешнему контуру обжата мембрана. По внутреннему контуру мембрана обжата дисками, стянутыми с помощью штока и гайки. На штоке имеется буртик, который пружиной прижимается к втулке с отверстиями для выпуска воздуха в атмосферу. Натяжение пружины регулируется перестановкой тарелки гайками. Пружина закрывается кожухом, имеющим внизу отверстие.

Над мембраной в крышке установлены два рычага, которые могут проворачиваться на валиках, укрепленных в крышке. Нижний рычаг опирается на шток. Над верхним рычагом установлен сильфон, приваренный к кольцу и тарелке. Кольцо зажато между крышкой и фланцем. Тарелка опирается на верхний рычаг через шарик. Между рычагами размещен второй шарик, положение которого можно отрегулировать смещением корректора в расточке крышки. Корректор позволяет менять передаточное отношение по усилию от сильфона к мембране. Фиксация корректора осуществлена винтом.

В подмембранную полость подведен воздух из проточной линии. Внутренняя полость сильфона сообщена с нагнетанием компрессора. Надмембранная полость через отверстие в крышке сообщена с атмосферой.

Работает ограничитель приемистости по принципу ограничения давления в проточной линии в зависимости от давления за компрессором. При отсутствии давления за компрессором устанавливается такое натяжение пружины, чтобы давление в проточной линии не могло быть более 0,07 МПа. При этом регулирующий клапан может максимально открыться примерно на 3 мм. Если давление превысит это значение, то мембрана приподнимает шток и буртик, отойдя от втулки, выпустит часть воздуха из проточной линии в атмосферу.

Рис. 6.8. Ограничитель приемистости:

1-пружина; 2-шток; 3-корпус; 4-мембрана; 5-корректор; 6-винт;

7-крышка; 8-фланец; 9-сильфон; 10-шарики; 11-рычаги;

12-диски; 13-втулка; 14-тарелка

Увеличением давления за компрессором автоматически будет перестраиваться и ограничитель приемистости на ограничение более высокого давления в проточной линии, т. е. на ограничение и большего хода регулирующего клапана.

В нормальных условиях, когда перемещение регулирующего клапана не вызывает отклонений параметров сверх максимально допустимых, действительные открытия регулирующего клапана несколько меньше тех, которые ограничивают с помощью ограничителя приемистости. Ограничитель не должен вступать в работу. Вступление в работу ограничителя приемистости происходит только в переходных процессах работы при наборе нагрузки турбиной в недопустимо быстром темпе. Надежная работа ограничителя находится в зависимости от точности поддержания необходимого давления топливного газа и точности исполнения профиля регулирующего клапана.

Воздушный выпускной клапан

В нагнетании осевого компрессора установлены два воздушных клапана, работающих параллельно. Эти клапаны сбрасывают в атмосферу воздух при остановке или мгновенной разгрузке турбины. В первом случае выпуск воздуха сокращает время выбега роторов турбины, во втором – снижает заброс частоты вращения ротора силовой турбины.

Выпускной клапан собран в сварном корпусе (Рис.6.9). Корпус состоит из двух труб, сцентрованных с помощью ребер. К наружной трубе приварен входной патрубок, к внутренней – выхлопной. Внутренняя труба на верхнем торце имеет наплавку и служит седлом для тарелки. По оси тарелки с помощью двух гаек закреплен шток, который движется внаправляющих втулках. Нижняя втулка запрессована в гнездо, расположенное в центре внутренней трубы на ребрах. Верхняя втулка запрессована в сварную крышку. Шток в этой втулке уплотнен двумя резиновыми кольцами. Тарелка запрессована в кольцо из нержавеющей стали. В паз на кольце вставлено бронзовое пружинящее поршневое кольцо, которое выбирает зазор между рубашкой и сборной тарелкой и тем самым сводит кминимуму утечку воздуха. В тарелке имеется два небольших отверстия, через которые полость над тарелкой сообщается с полостью, куда подведен воздух из компрессора.

Рис. 6.9. Воздушный выпускной клапан:

1-корпус; 2-рубашка; 3-уплотнительное кольцо; 4-тарелка клапана;

5-крышка; 6-втулка; 7-шток; 8-клапан импульсный; 9-пружина

В свободном состоянии усилием пружины тарелка прижата к седлу, полости разобщены и клапан закрыт.

На крышке смонтирован односедельный импульсный клапан (Рис.6.10). В нем между сварными корпусами зажата тарелка. В тарелку запрессована втулка, которая является направляющей для штока. Между крышкой и корпусом установлена мембрана, которая внутри обжимается дисками, составляющими жесткий центр. С помощью гайки и шайбы жесткий центр соединен со штоком, в нижней части которого при помощи штифта укреплен клапан. В расточку корпуса запрессовано седло. Клапан отделяет полость над тарелкой выпускного клапана от атмосферы. Полость под мембраной сообщена с атмосферой с помощью отверстия. При отсутствии давления пружина удерживает мембрану на верхнем упоре и клапан открыт.

Рис. 6.10. Импульсный клапан ВВК:

1-корпус нижний; 2-седло; 3-клапан; 4-штифт; 5-шток; 6-втулка;

7-пружина; 8-верхний корпус; 9-крышка; 10-диск; 11-мембрана;

12-тарелки

При пуске и во время нормальной работы агрегата давление импульса воздуха от отсечного золотника на мембрану равно 0,14 МПа и клапан закрыт.

Благодаря отверстиям в тарелке выпускного клапана давление в полости над тарелкой не отличается от давления в подводящем воздухопроводе. Пружиной и усилием от давления воздуха за компрессором тарелка прижата к седлу. Выпускной клапан закрыт.

Во время остановки или забросе оборотов отсечной золотник, переключаясь, снимает подачу воздуха постоянного давления к мембране импульсного клапана. Под действием пружины импульсный клапан открывается, открывая выпуск воздуха из полости над тарелкой выпускного клапана. Давление в этой полости резко снижается, потому что через отверстия в тарелке поступает значительно меньше воздуха, чем выходит через импульсный клапан в атмосферу. В результате напор воздуха за компрессором, преодолев усилие пружины, быстро поднимает тарелку, и выпускной клапан открывается.

При восстановлении импульса давления к управляющему клапану он, закрываясь, перекрывает выпуск воздуха из полости над тарелкой выпускного клапана. Давление в этой полости вновь сравнивается с давлением в подводящем патрубке. Пружиной и усилием от действия возрастающего давления в полости над тарелкой она опустится и прижмется к седлу. Клапан закроется, и выброс воздуха в атмосферу из компрессора прекратится.

Отсечной золотник

Отсечной золотник используется для усиления управляющего импульса к импульсным клапанам воздушных выпускных клапанов, установленных в нагнетании компрессора.

Золотник (Рис. 6.11) собран в сварном корпусе, закрытом сверху крышкой. Между корпусом и крышкой зажата резиновая мембрана. Жесткий центр мембраны составлен из двух дисков, скрепленных между собой болтом и гайкой. Над мембраной установлена пружина, натяжение которой может быть отрегулировано болтом, упирающимся в тарелку. В корпусе запрессована букса, во внутренней расточке которой помещен золотник. С помощью нижней пружины золотник прижимается кголовке скрепляющего болта жесткого центра мембраны и копирует перемещение последнего.

К золотнику подводится воздух из двух линии: проточной и силовой. Проточный воздух подведен непосредственно вполость под мембраной, а силовой – давлением 0,14 МПа – в полость между нижним и средним поясками на золотнике. Полость между средним и верхним поясками сообщена с атмосферой. Средний поясок на золотнике является распределительным. Этот поясок находится в районе внутренней расточки на буксе, сообщенной с линией, соединяющей отсечной золотник с воздушными выпускными клапанами.

При отсутствии давления в проточной линии и под мембраной золотник пружиной удерживается на нижнем упоре. Распределительным пояском линия к выпускным клапанам сообщена с атмосферой. Выпускные клапаны получают импульс на открытие.

Рис. 6.11. Отсечной золотник:

1-корпус; 2-букса; 3-диски; 4-мембрана; 5-крышка; 6-болт;

7-регулировочный болт; 8-тарелка; 9-пружина; 10-гайка;

11-пружина; 12-золотник

При рабочем давлении в проточной линии от 0,06 до 0,12 МПа мембрана прогнута вверх. Золотник нижней пружиной перемещается вверх и распределительным пояском сообщает линию силового воздуха с линией к выпускным клапанам. В этой линии устанавливается такое же давление, как и всиловой, благодаря чему выпускные клапаны получают импульс на закрытие.

Если давление в проточной линии понизится, то золотник сместится вниз и средний поясок перекроет подачу силового воздуха, а линию к выпускным клапанам соединит с атмосферой. Открытие выпускных клапанов должно происходить при снижении давления в проточной линии до 0,04 - 0,05 МПа.

Сбросной клапан

Для предохранения осевого компрессора от помпажа на пусковых режимах за его четвертой ступенью установлено непосредственно на корпусе компрессора восемь сбросных клапанов для выпуска части воздуха в атмосферу.

Клапан собран в литом корпусе (Рис.6.12). В крышке корпуса запрессована букса, внутри которой перемещается шток с тарельчатым клапаном. Между тарелкой клапана и нажимным кольцом помещена пружина, действующая своим натяжением на открытие клапана. Открытие клапана ограничено кольцом и гайками, навинченными на конец штока. Натяжение пружины можно изменить подгонкой толщины кольца. Сетка прикрывает три выхлопных отверстия в корпусе клапана.

Рис. 6.12. Сбросной клапан:

1-корпус; 2-тарелка; 3-шток; 4-букса; 5-кольцо; 6-пружина; 7-сетка

В период пуска, когда давление за четвертой ступенью компрессора низкое, часть воздуха через открытые сбросные клапаны сбрасывается в атмосферу. По мере увеличения частоты вращения компрессорного вала растет перепад давления воздуха, действующий на тарелку клапана и создающий усилие в сторону ее закрытия.

Устанавливая определенное натяжение пружины, добиваются, чтобы закрытие сбросных клапанов от действующего на тарелку перепада давления происходило после выхода осевого компрессора из опасной помпажной зоны, т.е. при достижении частоты вращения вала компрессора 4200 - 4300 мин^-1.

Автоматы безопасности

Автоматы безопасности предназначены для остановки турбоагрегата при увеличении частоты вращения роторов до предельно допустимого значения. Турбину низкого и высокого давления, а также турбодетандер защищают бойковые автоматы безопасности. Бойковый автомат турбодетандера предохраняет его от недопустимой частоты вращения, которая может возникнуть во время пуска, если автоматически не отключится расцепное устройство.

Центробежный бойковый автомат безопасности ТВД (Рис.6.13) собран в гильзе, которая запрессована в вал турбины и застопорена винтом. Центр тяжести бойка смещен от оси вала в сторону головки, поэтому при вращении ротора возникает центробежная сила, которой противодействует пружина. Если частота вращения ротора ниже допустимого значения, центробежная сила уравновешена натяжением пружины и боек удерживается пружиной на упоре в упорную гайку. При максимально допустимой частоте вращения центробежная сила бойка и натяжение пружины сравниваются. Но если частота увеличится, то центробежная сила преодолевает натяжение пружины, боек стронется с места, ударит по рычагу пневматического выключателя и, повернув его, остановится на упоре в гильзе. Настраивается автомат регулировкой натяжения пружины при вращении нажимной гайки. Нажимная гайка после настройки автомата безопасности стопорится винтом.

Пневматический выключатель собран в сварном корпусе и устанавливается в корпусе подшипника турбины. В верхней части между двумя крышками и корпусом зажаты болтами и гайками две мембраны с жесткими центрами. Жесткие центры мембран стянуты между собой стяжкой и гайками.

Внутри корпуса установлен рычаг, который может поворачиваться на оси. Верхняя часть рычага находится между жесткими центрами мембран, нижняя – между толкателями, которые установлены в отверстиях корпуса. Левый толкатель соприкасается с рычагом, который может поворачиваться на валике. Правый толкатель соприкасается с рычагом, который может поворачиваться на оси. На концах обоих рычагов имеются зацепляющиеся зубья. В отверстие правого рычага вставлен пружинодержатель, на который навинчена пружина, упирающаяся в корпус подшипника.

В нижней части корпуса ввинчен штуцер, к которому подведен воздух предельной защиты. Верхняя часть штуцера выполнена в виде седла.

При установке выключателя врабочее положение пружина через левый рычаг и опору прижимает клапан к седлу штуцера. Опора укреплена на рычаге гайкой. Когда клапан прижат к седлу, выход воздуха предельной защиты из пневматического выключателя закрыт.

В рабочем положении между концом рычага, по которому бьет боек, и головкой бойка имеется зазор 1,2 - 1,75 мм. При этом зубья на обоих рычагах расцеплены. Между ними имеется перекрыша 2,5 мм, которая может быть установлена за счет толщины прокладки под штуцером.

При ударе бойка по рычагу он, поворачиваясь на валике и сжимая пружину, поднимает опору. При этом под действием своей пружины правый рычаг поворачивается вокруг оси, и зубья зацепляются. Таким образом, опора оказывается в приподнятом положении и опуститься обратно не может. Клапан открывается, давление воздуха предельной защиты падает. Турбоагрегат останавливается.

Рис. 6.13. Автомат безопасности ТВД:

1-штуцер; 2-клапан; 3-штифт; 4-рычаги; 5-толкатели; 6-пневматический

выключатель; 7-мембраны; 8-боек; 9-гайка нажимная; 10-вал ТВД;

11-гайка упорная; 12-гильза; 13-пружина; 14-кнопка аварийной

остановки; 15-кнопка взведения

Для взведения и опробования выключателя имеются кнопки управления. Для взведения необходимо нажать на правую кнопку управления. Силовой воздух из сети поступит в правую полость. Верхняя часть рычагаусилием мембраны переместится влево. Рычаг повернется и нижней частью через правый толкатель отведет рычаг вправо. Зубья на рычагах расцепятся, и пружина повернет левый рычаг, клапан опустится. Выход воздуха предельной защиты из штуцера прекратится. При последующем освобождении кнопки управления правая полость выключателя соединяется с атмосферой. Воздействие толкателя на правый рычаг прекратится, и под усилием пружины правый рычаг прижмется клевому рычагу, но зубья на них будут расцеплены.

Левая кнопка управления предназначена для осуществления аварийной остановки турбины и опробования действия выключателя. При нажатии на эту кнопку силовой воздух поступает в левую полость выключателя. Верхняя часть рычага усилием мембраны переместится вправо, а нижняя часть через левый толкатель повернет рычаг на срабатывание выключателя. Клапан откроется, а зубья на рычагах сцепятся. Давление в системе предельной защиты снизится, и турбоагрегат остановится. При освобождении кнопки левая полость выключателя сообщится с атмосферой, но выключатель останется в сработавшем положении.

Автоматы безопасности турбодетандера и ТНД устроены и действуют аналогично автомату ТВД. Автомат турбодетандера через рычажную систему воздействует на пневматический выключатель автомата безопасности ТВД.

Автоматы безопасности настраиваются на срабатывание при следующих частотах вращения роторов:

ТНД...........................................5350+80 мин^-1

ТВД...........................................5300+80 мин^-1

Турбодетандера........................9100+1400 мин^-1.

Кнопка управления

Пневматическая кнопка управления (Рис.6.14) используется для дистанционного управления выключателями автоматов безопасности.

Рис. 6.14. Пневматическая кнопка управления:

1-кнопка; 2-корпус; 3-толкатель; 4-крышка; 5-накидная

гайка; 6-резиновые шайбы; 7-клапан; 8-пружина

Кнопка состоит из корпуса, в центральной расточке которого размещены кнопка с приклеенной резиновой шайбой, клапан (также с приклеенной резиновой шайбой), толкатель и пружина. На корпус со стороны, где размещается клапан, навинчена крышка, к которой подводится силовой воздух из системы регулирования. Противоположным концом корпус с помощью накидной гайки, застопоренной винтом, крепится к панели шкафа регулирования. Эта же гайка удерживает кнопку от выпадения.

В нормальном положении клапан прижимается пружиной к внутренней расточке корпуса и подвод воздуха к выключателю перекрыт. В то же время линия от выключателя через зазор между толкателем в корпусе и сверление около кнопки соединена с атмосферой.

При нажатии на кнопку толкателем отодвигается клапан от седла в корпусе, и силовой воздух поступает к выключателю. Протечка воздуха по зазору между толкателем и корпусом прекращается, как только кнопка упирается в корпус. Резиновая шайба закрывает зазор, и выход воздуха в атмосферу прекращается.

При освобождении кнопки пружина перемещает клапан на закрытие. Поступление силового воздуха к выключателю перекрывается, а воздух из выключателя через зазор по толкателю выходит в атмосферу.

Реле осевого сдвига

Реле осевого сдвига (Рис.6.15) предотвращает аварию, которую может вызвать смещение ротора из-за выработки или выплавления колодок упорных подшипников.

Рис. 6.15. Реле осевого сдвига:

1-гайка; 2-сопло; 3-пластина; 4-электроконтактный

манометр; 5-гребень на вале

Реле экстренно останавливает агрегат при сдвиге роторов на 0,8 - 1,0 мм. Натурбине имеется два реле осевого сдвига. Турбину высокого давления защищает реле двухстороннего действия, а силовую - одностороннего.

Реле представляет собой пластину, закрепленную в разъеме корпуса подшипника. Через дроссельные шайбы диаметром 2 мм подводится воздух постоянного давления 0,14 МПа. По сверлениям в пластине воздух поступает к соплам и выпускается через щели между торцами сопел и диском на валу турбины. Зазор между диском и соплами (1,1 мм) устанавливают за счет смещения сопел по резьбе. Положение сопел фиксируется гайками. Сопла изготовлены из латуни, чтобы вращающийся диск не деформировался от случайного задевания его соплом.

Давление воздуха в линиях между шайбами и соплами замеряется электроконтактными манометрами. При нормальной работе агрегата это давление составляет примерно 0,03 МПа.

Осевой сдвиг вала приближает диск к соплу, что вызывает рост давления в линии перед этим соплом и одновременное падение давления перед другим соплом. Электроконтактные манометры настраиваются на выдачу импульса при возрастании давления до 0,1 МПа, что соответствует осевому смещению вала приблизительно на 0,8 мм.

При установке сопел необходимо учитывать осевой разбег вала между рабочими и установочными колодками упорного подшипника.

Реле давления воздуха

Реле (Рис.6.16) выдает электрический импульс при наличии небольшого избыточного давления за осевым компрессором. Появление избыточного давления в нагнетании компрессора означает, что камера сгорания продувается воздухом и что при зажигании факела обеспечена взрывобезопасность, так как газ, который может скопиться в камере из-за неплотностей арматуры, потоком воздуха будет вытеснен в дымовую трубу.

Рис. 6.16. Реле давления воздуха:

1-корпус; 2-мембрана; 3-крышка; 4-шток; 5-рычаг;

6-пружина; 7-микровыключатель

Чувствительным элементом реле служит мембрана из прорезиненной ткани. Мембрана зажата между корпусом и крышкой. Жесткий центр мембраны состоит из двух металлических дисков. К ним прикреплен шток, связанный с рычагом механизма настройки. На рычаг действует пружина. Ее натяжение регулируется винтом.

Когда за осевым компрессором нет давления, мембрана отжата пружиной до упора в корпус. Под действием давления воздуха мембрана, преодолевая натяжение пружины, прогибается кверху и посредством рычага вызывает срабатывание микровыключателя. Микровыключатель выдает электрический сигнал, разрешающий зажигание факела.

Реле настраивается на давление 0,5 кПа (50 кг/м²), что соответствует скорости вращения вала компрессора 500 мин^-1.

Регулирующее устройство турбодетандера

Регулирующее устройство (Рис.6.17) предназначено для управления расцепной муфтой между турбодетандером и валом турбокомпрессора, также клапаном на подаче пускового газа к турбодетандеру.

Рис. 6.17. Регулирующее устройство турбодетандера

Регулирующее устройство состоит из серводвигателя, перестанавливающего расцепную полумуфту, клапана с сервомотором на подаче пускового газа и электромагнитного вентиля ЭМВ-3 для подачи масла на включение в работу расцепного устройства и клапана 13.

Клапан с сервомотором (Рис.6.18) состоит из собственно клапана и масляного поршневого сервомотора, корпус которого укреплен непосредственно на крышке клапана.

В расточке корпуса размещен поршень, в котором с помощью гайки укреплен шток. Ход поршня ограничен крышкой, в которую упирается гайка, навинченная на шток. Между поршнем и крышкой установлена пружина, обеспечивающая закрытие клапана при отсутствии давления под поршнем. Выход штока из сервомотора уплотняется втулочным затвором, образованным уплотнительной втулкой с резиновыми кольцами и юбкой, имеющейся в нижней части поршня, которая перемещается в запрессованной в корпус втулке. Протечки масла, попавшие во втулочный затвор и в полость между поршнем и крышкой, отводятся в дренаж.

Рис. 6.18. Клапан турбодетандера:

1-крышка сервомотора; 2-гайки; 3-пружина; 4-втулка; 5-шток сервомотора; 6-муфта; 7-шток клапана; 8-втулка; 9-кольца уплотнительные; 10-крышка клапана; 11-корпус клапана; 12-седло; 13-клапан; 14-штифт; 15-букса;

16-втулка уплотнительная; 17-кольца уплотнительные; 18-кольцо установочное; 19-корпус сервомотора; 20-поршень

Клапан собран в литом стальном корпусе. В корпусе запрессовано седло для клапана, укрепленного на штоке штифтом. Перемещение штока направляется буксой, запрессованной в крышке. Уплотнение штока в буксе выполнено кольцами из фторопласта, которые обжимаются резьбовой втулкой. Незначительные протечки газа отводятся в атмосферу через отверстие в крышке. Шток сервомотора и шток клапана соединены между собой разборной муфтой.

Серводвигатель расцепного устройства (Рис.6.19) собран в сварном корпусе с вертикальным разъемом, закрытым фланцем. Внутри корпуса проходит вал турбодетандера, вокруг которого размещены поршень, пружина и расцепная шестерня. Шестерня может свободно перемещаться по валу турбодетандера и вращаться этим же валом с помощью двух шпонок. В поршне гайкой укреплен бронзовый вкладыш, составленный из двух половин. На вкладыше, расположенном между двумя гребнями на расцепной шестерне, имеются радиальные смазочные канавки. В гайке укреплена заслонка. Масло для смазки вкладыша поступает через отверстие в специальной гайке.

Рис. 6.19. Расцепная муфта турбодетандера:

1-шестерня на валу ТВД; 2-шестерня расцепная; 3-пружина; 4-поршень;

5-вкладыш; 6-гайка специальная; 7-заслонка; 8-корпус; 9-винт стопорный;

10-болт фиксирующий; 11-шпонка; 12-фланец

В юбке поршня выполнено сверление с дросселем. Сверление находится на одной оси с отверстием в крышке. Такое расположение отверстия сохраняется с помощью фиксирующего болта, конец которого вставлен в продольную канавку на юбке поршня.

С подключением напряжения к катушке электромагнитного вентиля открывается подача силового масла в рабочую полость серводвигателя расцепного устройства. Несмотря на протечки масла через отверстие дросселя и через радиальные смазочные канавки во вкладыше и по зазорам у вала, у заслонки и у поршня, в рабочей полости создается давление, и поршень вместе с расцепной шестерней перемещается на зацепление с шестерней на валу турбины. Пружина сжимается. Когда поршень установится на упор в крышку, отверстия совместятся, и рабочая полость сервомотора сообщится с рабочей полостью серводвигателя клапана. Клапан на подаче пускового газа откроется. Открытие клапана возможно, только когда шестерни будут сцеплены, что исключает работу турбодетандера без нагрузки.

При снятии напряжения с электромагнитного вентиля ЭМВ-3 пружина выведет шестерню из зацепления. Отверстие откроется, и клапан на подаче п