Назначение, устройство и работа системы автоматического регулирования ГТУ (на примере ГТК-10-4, схема)
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.17). 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. Импуль - сом 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. 17. Система регулирования газотурбинной установки:
ПВ-воздух проточный; ВПЗ-воздух предельной защиты;
ВПД-воздух постоянного давления