SU1379568A1

SU1379568A1 - System for regulating feed turbo-pump

Info

Publication number: SU1379568A1
Application number: SU864122859A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Волков; Игорь Викторович Лапшин; Тамара Ивановна Нечаева; Геннадий Яковлевич Фальшпун; Ефрем Львович Шифрин
Original assignee: Предприятие П/Я А-1097
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1988-03-07

Abstract

изобретение позвол ет попыси п надежность и обеспечить питание котла при исчезновег1ии рабочей автоматики . Система со.чержит турГпч .асос 1, питательную магистраль 2 котла 3, регулирующий орган 4 питани , регул тор 5 перепада давлени с сильфона- мп 6 и 7 и усилителем 8 cTpyiinoi-othe invention allows the attempts to be reliable and provide the boiler with power at the disappearance of the working automation. The system contains turppc pump 1, feed line 2 of boiler 3, supply regulator 4, pressure differential controller 5 with bellows 6 and 7 and amplifier 8 cTpyiinoi-o

Description

70 CSe/Huu f, k70 CSe / Huu f, k

/Tg/7 - P J::i::/ Tg / 7 - P J :: i ::

PaSonan eoiaPaSonan eoia

(Л(L

oo oo

CO СЛCO SL

Oi 00Oi 00

10ten

типа, сервомотор 15,, регулирующий клапан 16, устр-во обратной св зи, состо щее из лекала 17 и пружины 18, стопорный клапан 20, турбопровод 21, сервомотор 22, реле-усилитель 25, содержащий измерительные сильфоны 26 и 27. гидродинамический датчик 30 частоты вращени ,блоки 38 и 39 защиты и блоки 40. 41 консервативности Блоки 38 и 39 содержат мембраны 42, 43, 44, 45, размещенные в корпусах 46, 47, Мембраны имеют жесткие центры 48, 49, 50, 51, св занные между собой штоками 52, 53. На мембранах 42, 43 закреплены клапаны 54, 55. Полости 56, 57 трубопроводом подключены к приемному соплу 34 реле-усилител , а полости 59, 60 - к соплу 33. Полость 62 блока 38 защиты подключена к сливу рабочей воды, а полость 63 - к подводу, канал 64 - к нижней полости сервомотора 15. Канал 66 блока 39 подключен трубопроводом к блоку 41. Блоки 40 и 41 подключены к рабочей воде автоматики. Блок 40 подключен к пусковому устр-ву 75 и сервомотору 22. Блок 41 св зан с регул тором 5 и сервомотором 15. При работе турбонасоса 1 с частотой вращени , не превышающей частоту вращени максимального режима работы, а также при наличии воды автоматики ни один элемент системы кроме регул тора 5 не оказьшает вли ни на регулирование турбонасоса. При частоте вращени турбонасоса, превышающей частоту вращени максимального режима, срабатьшает так называема система ограничени , котора не останавливае турбонасос, а обеспечивает его работу в режиме автоколебаний. При исчез новении воды автоматики давление в полост х 70 и 71 блоков 40 и 41 падает практически до нул . Под действием пружин клапаны на мембранных узлах этих блоков перекрывают каналы 73 и 78, образу тупик под поршнем 23 сервомотора 22 и над поршнем сервомотора 15. Положение клапанов 20 и 16 остаетс таким, каким оно было до исчезновени воды. Турбонасос сохран ет режим, обеспечива питание котла. 1 ил.type, servomotor 15, control valve 16, feedback device, consisting of pattern 17 and spring 18, stop valve 20, turbine circuit 21, servo motor 22, relay-amplifier 25, containing measuring bellows 26 and 27. hydrodynamic sensor 30 rotational speeds, blocks 38 and 39 of protection and blocks 40. 41 conservatism Blocks 38 and 39 contain membranes 42, 43, 44, 45 housed in housings 46, 47, Membranes have rigid centers 48, 49, 50, 51, associated between each rod 52, 53. On the membranes 42, 43, valves 54, 55 are fixed. The cavities 56, 57 are connected to the receiving nozzle 34 by a pipeline silicon, and the cavities 59, 60 - to the nozzle 33. The cavity 62 of the protection unit 38 is connected to the discharge of working water, and the cavity 63 - to the inlet, the channel 64 - to the lower cavity of the servomotor 15. The channel 66 of the block 39 is connected by pipeline to the block 41. Blocks 40 and 41 are connected to the working water of the automation. The block 40 is connected to the starter device 75 and the servo motor 22. The block 41 is connected to the controller 5 and the servo motor 15. When the turbopump 1 operates at a rotation frequency not exceeding the rotation frequency of the maximum mode of operation, and in the presence of automatic water, no element systems other than controller 5 do not affect the regulation of the turbo pump. When the frequency of rotation of the turbopump exceeds the frequency of rotation of the maximum mode, the so-called limitation system operates, which does not stop the turbopump, but ensures its operation in self-oscillation mode. When the automation water disappears, the pressure in cavities 70 and 71 of blocks 40 and 41 drops almost to zero. Under the action of the springs, the valves on the membrane assemblies of these blocks close the channels 73 and 78, forming a dead end under the piston 23 of the servomotor 22 and above the piston of the servomotor 15. The position of the valves 20 and 16 remains as it was before the water disappeared. Turbopump saves operation, providing power to the boiler. 1 il.

1one

Изобретение относитс к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации питательных турбонасосов паровых котлов и парогенераторов .The invention relates to a power system and can be used in the automation of nutrient turbopumps of steam boilers and steam generators.

Цель изобретени - повьш1ение надежности и обеспечение питани котла при исчезновении рабочей воды автоматики .The purpose of the invention is to increase the reliability and power supply of the boiler in case of disappearance of the automation water.

На чертеже приведена схема системы регулировани .The drawing is a diagram of the control system.

Питательный турбонасос 1 подсоединен к питательной магистрали 2 котла 3 с регулирующим органом 4 питани . Регул тор 5 перепада давлени имеет измерительные сильфоны 6 и 7 и усилитель В струйного типа, содержащий расположенную между напорными соплами 9 и 10 и приемными соплами II и 12 отражательную заслонку 13, закрепленную на суммирующем рычаге 14. Усилитель управл ет работой сервомотора 15, перемещаю{цего регулирующий клапан 16. На рычаг 14 воздействует устройство обратной св зи, состо щее из лекала 17 и пружины 18.Nutritional turbopump 1 is connected to the supply line 2 of the boiler 3 with the regulating authority 4 supply. The differential pressure controller 5 has measuring bellows 6 and 7 and a jet type amplifier B containing a reflection valve 13 located between pressure nozzles 9 and 10 and receiving nozzles II and 12 mounted on summing lever 14. The amplifier controls the operation of servo motor 15, There is a control valve 16. The lever 14 is affected by a feedback device consisting of a pattern 17 and a spring 18.

Н стройка необходимого перепада осуществл етс изменением величины поджати пружины 19. Свежий пар подводитс к стопорному клапану 20 и далее по трубопроводу 21 к регулирующему клапану 16. Стопорный клапан 20 соединен с сервомотором 22, содержащим поршень 23, опирающийс на пружину 24. Реле-усилитель 25 содер-. жит измерительные сильфоны 26 и 27,The required differential is adjusted by varying the amount of compression of the spring 19. Fresh steam is supplied to the stop valve 20 and then through pipe 21 to the control valve 16. The stop valve 20 is connected to the servo motor 22, which contains the piston 23 supported on the spring 24. Relay-amplifier 25 Contents there are measuring bellows 26 and 27,

подключенные трубопроводами 28 и 29 к гидродинамическому датчику 30 (импеллеру ) частоты вращени . Реле-усилитель 25 имеет напорные сопла 31 и 32, приемные сопла 33 и 34 и отражаconnected by conduits 28 and 29 to the hydrodynamic sensor 30 (impeller) rotational speed. Relay amplifier 25 has pressure nozzles 31 and 32, receiving nozzles 33 and 34 and reflecting

тельную заслонку 35. закрепленную на рычаге 36. С помощью пружины 37 осуществл етс настройка реле-усилител .a tamper flap 35. fixed on the lever 36. With the help of the spring 37 the relay amplifier is adjusted.

В систему вход т также блоки 38 и 39 защиты и блоки 40 и 41 консервативности . Блоки 38 и 39 защиты содержат мембраны 42-45, размещенные в корпусах 46 и 47. Мембраны имеют жесткие центры 48-51, св занные между собой штоками 52 и 53, На мембранах 42 и 43 закреплены клапаны 54 и 55. Полости 56 и 57 трубопроводомThe system also includes blocks 38 and 39 of protection and blocks 40 and 41 of conservatism. The protection blocks 38 and 39 contain membranes 42-45 located in housings 46 and 47. The membranes have rigid centers 48-51 interconnected by rods 52 and 53, valves 54 and 55 are fixed to the membranes 42 and 43. Cavities 56 and 57 by pipeline

58подключены к соплу 34. Полости58 connected to nozzle 34. Cavity

59и 60 трубопроводом 61 подключены к соплу 33. Полость 62 блока 38 защи ты подключена к сливу рабочей воды,59 and 60 by pipe 61 are connected to the nozzle 33. The cavity 62 of the protection unit 38 is connected to the discharge of the working water,

а полость 63 блока 39 защиты - к под воду. Канал 64 блока 38 защиты подключен трубопроводом 65 к нижней полости сервомотора 15, а канал 66 бло ка 39 защиты подключен трубопроводом 67 к клапану 41 консервативности .and the cavity 63 of the block 39 of protection - to under water. The channel 64 of the protection unit 38 is connected by pipe 65 to the lower cavity of the servomotor 15, and the channel 66 of the protection block 39 is connected by pipe 67 to the valve 41 conservatively.

Мембраны 44 и 45 опираютс на пружины 68 и 69. Блоки 40 и 41 консервативности йвоими полост ми 70 и 71 трубопроводом 72 подключены к рабочей воде автоматики. Канал 73 блока 40 консервативности подключен трубопроводом 74 к пусковому устройству 75. Полость 76 блока 40 консервативности трубопроводом 77 подключена к сервомотору 22. Канал 78 блока 41 консервативности трубопроводом 79 св зан с соплом 11 регул тора 5 перепада, а полость 80 трубопроводом 81 св зана с верхней полостью сервомотора 15, По трубопроводу 82 пар подводитс к турбонасосу. Импульсы к регул тору 5 перепада давлени подвод тс по трубопроводам 83 и 84.Membranes 44 and 45 are supported on springs 68 and 69. Conservatism blocks 40 and 41 by their cavities 70 and 71 by pipe 72 are connected to the automation water. Channel 73 of conservatism unit 40 is connected by pipeline 74 to a starting device 75. Cavity 76 of conservatism unit 40 is connected to pipe servo 77 by conduit 22. Channel 78 of conservativeness unit 41 by pipe 79 is connected to nozzle 11 of differential regulator 5, and cavity 80 is connected to pipe 80 the upper cavity of the servomotor 15; Through the pipe 82, steam is supplied to the turbopump. The pulses to the differential pressure controller 5 are supplied through conduits 83 and 84.

Работа системы осуществл етс следующим образом.The operation of the system is as follows.

При работе турбонасоса 1 с частотой вращени , не превьщ1ающей частоту вращени максимального режима работы , а также при наличии рабочей воды автоматики клапаны 54 и 55 блоков 38 и 39 защиты перекрывают каналы 64 и 66. каналы -73 и 78 блоков 40 и 41 консервативности открыты. Вследствие этого рабоча вода от пускового устройства 75 по трубопроводу 74 поступает к блоку 40 консервативности и далее по каналу 73 через полость 76 по трубопроводу 77 - под поршень 23 сервомотора 22 стопорного клапана 20. Стопорный клапан 20 находитс в открытом положении, обеспечива подвод пара по трубопроводу 21 к клапану 16, Чэрез открытый канал 78 блокаWhen turbopump 1 operates at a rotational speed not exceeding the rotational speed of the maximum operating mode, and also in the presence of automatic water, the valves 54 and 55 of the protection blocks 38 and 39 block the channels 64 and 66. The channels 73 and 78 of the conservativeness blocks 40 and 41 are open. As a consequence, the working water from the starter 75 through line 74 flows to conservativeness block 40 and then through channel 73 through cavity 76 through line 77 to the piston 23 of servomotor 22 of stop valve 20. Stop valve 20 is in the open position, providing steam through the pipeline 21 to valve 16, Charez open channel 78 block

10ten

1515

2020

2525

30thirty

3535

4040

4545

5050

5five

41 консервативности по трубопроводам 79 и 81 осуществл етс св зь сопла 11 регул тора 5 перепада давлени с сервомотором 15, Таким образом, ни один элемент системы, кроме регул тора 5 перепада давлени , не оказывает вли ни на регулирование турбонасоса. Регул тор 5 перепада давлени , получа сигналы по трубопроводам 83 и 84, обеспечивает посто нство перепада на регулирующем органе 4. При увеличении перепада давлени от значени , .соответствующего настройке пружины 19, происходит поворот рычага 14 против часовой стрелки, заслонка 13 сдвигаетс вправо и давление в сопле 11, подводимое по трубопроводу 79, каналу 78, через полость 80 и далее по трубопроводу 81 в верхнюю полость сервомотора 15, будет превышать давление в сопле 12, подводимое в нижнюю полость сервомотора 15. В результате поршень сервомотора 15 будет двигатьс вниз уменьша подачу пара к турбонасосу 1 до тех пор, пока перепад давлени на регулирующем органе не примет заданного (с учетом введенного статизма) значени .41, pipelines 79 and 81 communicate with the nozzle 11 of the differential pressure regulator 5 with the servomotor 15. Thus, none of the elements of the system, other than the differential pressure regulator 5, affects the control of the turbo pump. The pressure regulator 5, receiving signals through pipelines 83 and 84, ensures the constant pressure on regulator 4. When the pressure differential increases from the value corresponding to the spring 19 setting, the lever 14 is rotated counterclockwise, the valve 13 moves to the right and the pressure in the nozzle 11, supplied through the pipeline 79, channel 78, through the cavity 80 and further through the pipeline 81 into the upper cavity of the servomotor 15, will exceed the pressure in the nozzle 12 fed into the lower cavity of the servomotor 15. As a result, the servo piston and 15 will move downward reducing the steam supply to the turbo pump 1 as long as the pressure differential across the control body does not take the specified (considering introduced droop) value.

Лекало 17 и пружина 18 обеспечи- вшот статизм системе регулировани . Это необходимо в случае использовани турбонасосов в параллельной работе. При уменьщении перепада давлени на регулирующем органе 4 рычаг 14 регул тора 5 будет поворачиватьс по часовой стрелке, в результате поршень сорвомотора 15 начнет движение вверх, ув еличива подвод пара к турбонасосу .Figure 17 and spring 18 provide static control to the control system. This is necessary when using turbopumps in parallel operation. When reducing the pressure drop on the regulator 4, the lever 14 of the regulator 5 will rotate clockwise, as a result, the piston of the dearmor 15 will move up, increasing the steam supply to the turbopump.

При частоте вращени турбонасоса, превьшающей частоту вращени максимального режима, что может быть вследствие, например, недопустимого снижени давлени на входе в насос, срабатывает так называема система ограничени , котора не останавливает турбонасос 1, а обеспечивает его работу в режиме автоколебаний. В состав системы ограничени вход т реле- усилитель 25, гидродинамический датчик 30 частоты вращени и блоки 38 и 39 защиты. В отличие от регул тора предельной частоты вращени , которым оснащены практически все турбомашины, система ограничени , несмотр на колебательный процесс работы турбонасоса , обеспечивает питание котла в течение небольшого времени, необходиWhen the frequency of rotation of the turbopump, which exceeds the frequency of rotation of the maximum mode, which may be due, for example, to an unacceptable drop in pressure at the pump inlet, the so-called limiting system works, which does not stop the turbopump 1, but ensures its operation in self-oscillation mode. The limiting system includes a relay-amplifier 25, a hydrodynamic speed sensor 30, and protection blocks 38 and 39. Unlike the regulator of the limiting rotational speed with which almost all turbomachines are equipped, the limitation system, despite the oscillatory process of the turbopump operation, provides power to the boiler for a short time;

тру- 62work- 62

мого дл устранени причин разгона турбонасоса.to eliminate the causes of turbo pump overclocking.

Система ограничени работает следующим образом.The limitation system works as follows.

При разгоне турбонасоса 1 напор о датчика 30 (импеллера) возрастает, что фиксируетс реле-усилителем 25, измер ющим напор с помощью сильфонов 26 и 27. Когда напор превысит величи ну, установленную пружиной 37 рычаг 36 повернетс против часовой стрелки давление в сопле 33 и в полост х 59 и 60 блоков 38 и 39 защиты уменьшитс . Жестко св занные мембраны 42-45 откинутс вверх, сообща каналы 64 и 66 соответственно с полост ми 62 и 63. Рабоча вода, подводима в полость 63 блока 39 защиты, по каналу 66, трубопроводу 67, каналу 78 и полости 80 блока 41 консервативности и трубопроводу 81 будет подведена в полость над поршнем сервомотора 15. Полость под поршнем сервомотора 15 соединитс со сливом по тракту: бопровод 65, канал 64 и полость блока 38 защиты - слив.When the turbopump 1 is accelerated, the pressure on the sensor 30 (impeller) increases, which is fixed by the relay-amplifier 25, which measures the pressure using bellows 26 and 27. When the pressure exceeds the value set by spring 37, lever 36 will turn counterclockwise pressure in nozzle 33 and in cavities 59 and 60, blocks 38 and 39 of protection will decrease. The tightly bound membranes 42-45 are folded up, together channels 64 and 66, respectively, with cavities 62 and 63. Working water is supplied into cavity 63 of protection unit 39, through channel 66, pipeline 67, channel 78 and cavity 80 of block 41 of conservativeness and conduit 81 will be led into the cavity above the piston of the servomotor 15. The cavity below the piston of the servomotor 15 is connected to the drain along the path: the conduit 65, the channel 64 and the cavity of the protection unit 38 - the drain.

Так как тракты подвода воды в верхнюю полость сервомотора 15 и слива из нижней его полости выполнены большего сечени , чем сопла усилител 8 регул тора 5 перепада давлени , то, несмотр на регулирующее воздействие регул тора 5 перепада, поршень сервомотора 15 резко пойдет вниз, уменьша подвод пара к турбонасосу 1, а следовательно, и частоту вращени . При снижении частоты вращени рычаг реле-усилител 25 займет положение , при котором давление в сопле 34 и полост х 56 и 57 будет выше давлени в сапле 33 и полост х 59 и 60. Клапаны 54 и 55 закроют каналы 64 и 66. Блоки 38 и 39 защиты будут отключены от регул тора 5 перепада давлени и последний, учитьша , что при низкой частоте вращени перепад на регулирующем органе 4 уменьшилс от величины, заданной настройкой пружины 19, будет подавать команду на сервомотор 15 дл увеличени подачи пара. Турбонасос 1 будет разгон тьс и если не исчезнет причина, вызвавша разгон свыше частоты вращени максимального режима, то вновь вступит в работу система ограничени .Since the water supply paths to the upper cavity of the servomotor 15 and the drain from its lower cavity are made larger than the nozzles of the amplifier 8 of the differential pressure regulator 5, despite the regulating effect of the differential regulator 5, the piston of the servo motor 15 drops sharply, reducing the supply steam to turbopump 1, and hence the rotational speed. When the rotation frequency decreases, the relay-amplifier 25 lever will take a position in which the pressure in the nozzle 34 and cavity 56 and 57 will be higher than the pressure in suple 33 and cavity 59 and 60. Valves 54 and 55 will close channels 64 and 66. Blocks 38 and 39 protection will be disconnected from the differential pressure regulator 5 and the last, learning that at low rotational speed the differential on the regulating body 4 decreases from the value specified by the spring 19 setting, will command the servo 15 to increase the steam supply. Turbopump 1 will accelerate, and if the cause does not disappear, causing acceleration above the speed of rotation of the maximum mode, the restraint system will re-start.

Пои исчезновении рабочей воды автоматики давление в полост х 70 и 71 блоков 40 и 41 консервативности упаPoi the disappearance of working water automation pressure in the cavities of 70 and 71 blocks 40 and 41 conservative up

5five

2020

2525

Q Q

зо дд go dd

3535

4545

5050

5555

дет практически до нул . Под действием пружин клапаны на мембранных узлах блоков консервативности перекроют соответственно каналы 73 и 78, образу тупик под поршнем 23 сервомотора 22 и над поршнем сервомотора 15. Положение стопорного клапана 20 и регулирующего клапана 16 останетс таким, каким оно было до исчезновени воды. Турбонасос 1 сохранит режим работы и питание котла 3 будет обеспечено . Регул тор 5 перепада давлени уже не сможет оказывать регулирующее воздействие. При по влении рабочей воды клапаны консервативное ти займут исходное нормальное положение и регул тор 5 перепада давлени автоматически включитс в работу.children almost to zero. Under the action of the springs, valves on the membrane assemblies of conservative units will block channels 73 and 78 respectively, forming a dead end under the piston 23 of the servomotor 22 and above the piston of the servomotor 15. The position of the stop valve 20 and the regulating valve 16 will remain as it was before the water disappeared. Turbopump 1 will retain the mode of operation and power to boiler 3 will be provided. The pressure differential controller 5 can no longer have a regulating effect. When the working water appears, the valves will conservatively take the initial normal position and the differential pressure controller 5 will automatically turn on.

Учитыва , что исчезновение рабочей воды может происходить лишь на короткий период времени, кратковременное выключение из работы регул тора 5 перепада давлени допустимо. Подключение блока 41 консервативности к верхней полости сервомотора 15 объ сн етс тем, что поршень сервомотора 15 испытывает усилие снизу вверх от регулирующего клапана 16 вследствие воздействи давлени пара на шток клапана.Taking into account that the disappearance of the working water can occur only for a short period of time, a short-term shutdown of the differential pressure controller 5 is permissible. Connecting the conservative unit 41 to the upper cavity of the servomotor 15 is due to the fact that the piston of the servomotor 15 experiences an upward force from the control valve 16 due to the effect of vapor pressure on the valve stem.

Claims

Invention Formula

A boiler feed turbopump control system with a power regulating body, comprising a pressure differential regulator with two measuring bellows connected to the supply line before and after the regulating body, a hydraulic amplifier with a damper located between the pressure and receiving nozzles, and a regulating valve with a piston servo motor connected the upper and lower cavities to the corresponding receiving nozzles of the differential pressure regulator, a trigger device connected by its inlet with the supply line working water, a piston servomotor stop valve, a hydrodynamic rotational speed sensor, two protection units with the first and second inputs, made in the form of two membranes with a rigid center, the membranes being rigidly connected to each other and a valve fixed to one of them an amplifier with two measuring bellows connected to a hydrodynamic rotational speed sensor and a hydraulic amplifier with a flap placed between the pressure and receiving nozzles, with the protection blocks connected by their first inputs to the first Receiver amplifier amplifier, characterized in that, in order to increase reliability and supply the boiler with the disappearance of working water, two conservativeness units were additionally introduced into the system, made in the form of two spring-loaded membranes with a rigid center fixed in the housing and rigidly interconnected, having the same dimensions, and a valve fixed on the membrane, the back side of which rests on a spring, the cavity of conservativeness blocks formed by the membrane without a valve and

the body is connected to the working water supply line; the cavity of the servomotor of the regulating valve is connected with the receiving nozzle of the differential pressure regulator through the cavity formed by both membranes and the body of the first conservative unit; the starting device is connected with the servomotor of the stop valve through the cavity formed by both membranes and the body the second block of conservatism, and in the protection blocks of the membrane are of the same size and spring-loaded from the side of the second inlet, the valve is fixed on the furniture located with the side s first input, and its protection vtormi input units connected to the second receiving nozzle relay - amplifier.