Защита турбины от разгона

Время разгона современной турбины примерно равно 0,30-0,35 с. За такое время при сбросе нагрузки частота вращения ротора изменяется на . Следует также учесть, что в емкостях между клапанами и первым рядом сопл заключено сравнительно большое количество пара, истечение которого даже при мгновенном прекращении доступа пара в турбину приводит к дополнительному увеличению угловой скорости. Большие единичные мощности турбин ограничивают возможность создания столь прочных, особенно последних, ступеней турбины, чтобы имелась возможность допускать значительное увеличение частоты вращения при сбросе полной нагрузки. Поэтому необходимо очень большое быстродействие системы регулирования, чтобы предотвратить увеличение частоты вращения на 10-11% от номинального значения .

Система защиты турбин предназначена для предупреждения таких режимов их работы, которые могут привести к тяжелой аварии. Основными элементами системы защиты являются датчики, измеряющие параметры, от которых зависит надежность турбины, и вырабатывающие сигналы, которые поступают в систему управления и вызывают срабатывание защиты.

Разгон турбины сверх допустимой частоты вращения очень опасен. Недопустимое увеличение частоты вращения турбогенератора в принципе 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 электрогенератора от сети.

Первая причина маловероятна и должна быть 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 и должна иметь собственное устройство для измерения частоты вращения ротора, независимый клапан (стопорный), прекращающий доступ пара в турбину, и систему управления этим клапаном. Устройство, измеряющее частоту вращения ротора и подающее сигнал на закрытие клапанов, называют автоматом безопасности. Устройство защиты турбины от недопустимого повышения частоты вращения показано на рис.104.

На валу 1 турбины имеется поперечное отверстие, где расположен удерживаемый пружиной боек 2, центр тяжести которого смещен относительно оси вращения. При превышении расчетной частоты вращения ротора турбины сила, воздействующая на боек при вращении, становится больше силы пружины, удерживающей его на месте. При этом головка бойка выходит из отверстия и ударяет по рычагу 3, управляющему стопорным клапаном 4, который быстро закрывается пружиной 5, постоянно находящейся в сжатом состоянии и удерживаемой защелкой 6. Когда боек 2 предохранительного выключателя ударяет по рычагу 3, пружина 8, нагружающая защелку, через тягу и рычаг поворачивает защелку. Гильза стопорного клапана 7, связанная с пружиной 5, освобождается, и клапан перекрывает доступ пара в турбину. Система защиты срабатывает, если частота вращения ротора на 10-11% превышает номинальную.

Рисунок 104 - Система защиты турбины: 1 – вал турбины; 2 – боек предохранительного выключателя; 3 – рычаг; 4, 7 – корпус и гильза стопорного клапана; 5, 8 – пружины, нагружающие клапан и защелку; 6 - защелка

Кроме этой защиты на турбинах устанавливают устройства, закрывающие стопорный клапан при слишком большом осевом сдвиге ротора турбины, недопустимом ухудшении вакуума в конденсаторе, чрезмерном снижении давления масла в системе смазки подшипников и др. Все турбины имеют также ручное управление стопорным клапаном.

Система защиты автоматически закрывает не только стопорные, но и регулирующие клапаны, а также обратные клапаны на паропроводах регенеративных и других отборов, открывает сбросные клапаны на линии между горячими паропроводами промежуточного перегрева пара и конденсатором. Закрывать обратные клапаны одновременно со стопорными необходимо для того, чтобы пар отборов не попал в турбину. Этого пара в регенераторах и паропроводах достаточно, чтобы разогнать ротор турбины до недопустимо большой частоты вращения уже после срабатывания защиты. Через сбросные клапаны перегретый пар, находящийся в системе паропроводов промежуточного перегрева, направляется в конденсатор, конденсируется, и давление в системе промежуточного перегрева уменьшается.