Управление паровой турбиной - это процедура управления скоростью потока пара, подаваемого в паровую турбину, для поддержания постоянной скорости ее вращения. Изменение нагрузки во время работы паровой турбины может существенно повлиять на ее производительность. В практической ситуации нагрузка часто отличается от проектной или экономической нагрузки, и поэтому всегда существует значительное отклонение от желаемой производительности турбины. [1] Основная цель работы паровой турбины - поддерживать постоянную скорость вращения независимо от переменной нагрузки. Это может быть достигнуто путем регулирования в паровой турбине. Есть много типов губернаторов.
Обзор
Управление паровой турбиной - это процедура мониторинга и управления расходом пара в турбину с целью поддержания постоянной скорости ее вращения. Расход пара контролируется и регулируется с помощью клапанов между котлом и турбиной. [2] В зависимости от конкретного метода, принятого для регулирования расхода пара, применяются различные типы методов регулирования. Основные методы, используемые для управления, описаны ниже.
Дроссельная заслонка
При дросселировании давление пара снижается на входе в турбину, что снижает доступность энергии. В этом методе пар проходит через ограниченный проход, тем самым снижая его давление на регулирующем клапане. [2] Расход регулируется с помощью частично открытого парорегулирующего клапана. Снижение давления приводит к дросселированию, при котором энтальпия пара остается постоянной. [1]
Управление дроссельной заслонкой - Малые турбины
Низкая начальная стоимость и простой механизм делают дроссельное управление наиболее подходящим методом для небольших паровых турбин. Механизм показан на рисунке 1. Клапан приводится в действие с помощью центробежного регулятора, который состоит из летающих шариков, прикрепленных к рычагу втулки. Зубчатый механизм соединяет вал турбины с вращающимся валом, на котором втулка совершает возвратно-поступательное движение в осевом направлении. При уменьшении нагрузки частота вращения вала турбины увеличивается, что приводит к перемещению летящих шаров от оси втулки. Это приводит к осевому перемещению муфты с последующим приведением в действие рычага, который, в свою очередь, переводит главный запорный клапан в частично открытое положение для регулирования расхода. [2]
Управление дроссельной заслонкой - Большие турбины
В более крупных паровых турбинах используется сервомеханизм с масляным приводом для повышения чувствительности рычага. Использование релейной системы увеличивает небольшие отклонения рычага, соединенного с втулкой регулятора. [2] Рычаг дифференциала соединен обоими концами с втулкой регулятора и шпинделем дроссельной заслонки соответственно. Шпиндель пилотных клапанов также соединен с тем же рычагом в некотором промежуточном положении. Оба пилотных клапана закрывают по одному отверстию в масляной камере. Выходы масляной камеры соединены трубками с маслосливным баком. Уменьшение нагрузки во время работы турбины приведет к увеличению скорости вала, тем самым поднимая регулирующую втулку. В рычаге происходит отклонение, в результате чего шток управляющего клапана поднимается вверх, открывая верхнее отверстие для входа масла и нижнее отверстие для выхода масла. Масло под давлением из масляного бака поступает в цилиндр и толкает поршень реле вниз. По мере того как поршень реле перемещается, прикрепленный к нему шпиндель дроссельной заслонки также опускается и частично закрывает клапан. Таким образом, можно контролировать расход пара. Когда нагрузка на турбину увеличивается, отклонения рычага таковы, что нижнее отверстие открывается для входа масла, а верхнее отверстие - для выхода масла. Поршень реле перемещается вверх, а шток дроссельной заслонки поднимается вверх, открывая клапан. Изменение расхода пара ṁ (кг / ч) в зависимости от нагрузки турбины при регулировании дроссельной заслонки является линейным и определяется «линией Виллана». [1]
Уравнение линии Виллана определяется следующим образом:
- ṁ = aL + C
Где a - расход пара в кг / кВтч , L - нагрузка на турбину в кВт, а C - потребление пара без нагрузки.
Форсунка регулирующая
В форсунке, регулирующей расход пара, регулируется открытием и закрытием набора форсунок, а не регулированием его давления. [3] В этом методе группы из двух, трех или более форсунок образуют набор, и каждый набор управляется отдельным клапаном. Срабатывание отдельного клапана закрывает соответствующий набор форсунок, тем самым регулируя расход. В реальной турбине управление соплом применяется только к первой ступени, тогда как последующие ступени остаются неизменными. [1] Так как давление не регулируется, преимущество этого метода заключается в использовании полного давления и температуры котла. На рис. 2 показан механизм управления соплами паровых турбин. [2] Как показано на рисунке, три набора форсунок управляются с помощью трех отдельных клапанов.
Байпас регулирующий
Иногда турбина ненадолго перегружается. Во время такой работы байпасные клапаны открываются, и свежий пар вводится в более поздние ступени турбины. Это генерирует больше энергии, чтобы удовлетворить возросшую нагрузку. Схема управления байпасом показана на рисунке 3.
Комбинированное управление
Комбинированное управление предполагает использование любых двух из вышеупомянутых методов управления. Обычно байпас и управление соплом используются одновременно для согласования нагрузки на турбину, как показано на рисунке 3.
Аварийное управление
Каждая паровая турбина также оснащена аварийными регуляторами, которые срабатывают при следующих условиях. [2]
- Когда механическая скорость вала превышает 110%.
- Балансировка турбины нарушена.
- Отказ системы смазки.
- Вакуум в конденсаторе либо недостаточный, либо недостаточная подача охлаждающей жидкости в конденсатор.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b c d 1966_jachens_steam turbines их конструкция.pdf - «Паровые турбины: их конструкция, выбор и эксплуатация». WB Jachens (Труды Южноафриканской ассоциации технологов сахара, 1966 г.)
- ^ a b c d e f «Тепловая инженерия» Ратор и Махеш. М (2010) Тата МакГроу-Хилл. Стр.739.
- ^ «Турбины, компрессоры и вентиляторы» С.М. Яхья (четвертое издание) Тата МакГроу-Хилл. Стр.393.