SU556225A1

SU556225A1 - The control element of the servomotor of the turbine control system

Info

Publication number: SU556225A1
Application number: SU2099900A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Веллер
Priority date: 1975-01-27
Filing date: 1975-01-27
Publication date: 1977-04-30

Description

Изобретение относитс к области регулировани паровых и газовых турбин и может быть иснользовано дл управлени сервомоторами промежуточного или выходного усилени систем регулировани .The invention relates to the field of control of steam and gas turbines and can be used to control the servomotors of the intermediate or output amplification of the control systems.

Известны управл ющие элементы сервомоторов системы регулировани турбин, выполненные в виде цилиндрических золотников 1. При перемещении золотника нолости сервомотора сообщаютс с подводом или сливом рабочей жидкости, что вызывает перемещение порщн сервомотора.The control elements of the servomotors of the turbine control system are known in the form of cylindrical spools 1. When moving the spool, the legs of the servomotor communicate with the supply or discharge of the working fluid, which causes the servo motor to move.

Трение между золотником и буксой и износ кромок золотника снижают надежность систем регулировани , усложн ют и удорожают ремонт.The friction between the spool and the bush and wear of the edges of the spool reduce the reliability of the control systems, complicate and increase the cost of repairs.

Известен также управл ющий элемент сервомотора системы регулировани турбины, содержащий жестко соединенные между собой и размещенные в корпусе два клапана, патрубок с соплом дл подвода рабочей жидкости в полость серво.мотора и патрубок дл слива жидкости из этой полости 2. Упом нутые два кланана, управл юн ие подводом и сливом жидкости из полости сервомотора, соединены рычажной передачей с командным элементом и сервомотором. Этот управл ющий элемент вл етс ближайшим к данному по технической сущности и достигаемому результату .Also known is the control element of the servomotor of the turbine control system, which contains two valves rigidly interconnected and housed in the housing, a nozzle with a nozzle for supplying working fluid to the servo motor cavity and a nozzle for draining the fluid from this cavity 2. The two clans are controlled The young supply and discharge of fluid from the servomotor cavity are connected by a lever gear with a command element and a servomotor. This control element is the closest to this technical essence and the achieved result.

22

Недостатком такого элемента следует счнтать то, что клапаны не разгружены от гидравлических усилий, и, кроме того, в направл ющих щтоках и щарнирах возникают значительные силы трени , которые могут вызвать заклинивание, что снижает надежность системы регулировани .The disadvantage of such an element is the fact that the valves are not unloaded from hydraulic forces, and, in addition, considerable friction forces arise in the guide bars and joints, which can cause seizure, which reduces the reliability of the control system.

Пель изобретени - повыщение надежности управл юидего элемента сервомотора нутем разгрузки от гпдравлических и сил трени .The invention is an increase in the reliability of the control of the element of the servomotor of the hydraulic load and friction force.

Дл этого основные клапаны подвещены к корпусу на мембранах, патрубок дл слива рабочей жидкости снабжен соплом, площадьTo do this, the main valves are illuminated to the housing on the membranes, the pipe for draining the working fluid is provided with a nozzle, the area

которого равна площади сопла в патрубке дл подвода жидкости, а против обоих сопл установлены дополнительные клапаны, подвешенные на мембранах к основным кланапа м.which is equal to the area of the nozzle in the pipe for the supply of fluid, and against both the nozzles are installed additional valves suspended on the membranes to the main klanap m.

На чертеже схематически изображен данный управл юпдий элемент.The drawing schematically depicts this control element.

В корпусе 1 размещены жестко соединенные между собой основные клапаны 2 н 3,In the housing 1 are placed rigidly interconnected main valves 2 n 3,

установленные на опоре 4. Патрубок 5 и сопло 6 предназначены дл подвода рабочей «сидкости в усилитель и далее в полость сервомотора (на чертеже не показан), патрубок 7 - дл слива жидкости из усилител и полости сервомотора.mounted on the support 4. The nozzle 5 and nozzle 6 are intended for supplying the working seat to the amplifier and then to the servomotor cavity (not shown), the nozzle 7 is for draining the fluid from the amplifier and the servo motor cavity.

Клапаны 2 и 3 подвешены к корпусу 1 на нсупругих мембранах 8 и 9. Патрубок 7 дл слива жидкости снабжен соплом 10, площадь которого равна площади сопла 6. В центральной части клапана 2 расположен дополнительный клапан 11, подвещенный к основному клапану 2 на мембране 12, а в центральной части клапана 3 - дополнительный клапан 13, подвещенный к клапану 3 на мембране 14.The valves 2 and 3 are suspended from the housing 1 on the non-elastic membranes 8 and 9. The nozzle 7 for draining the liquid is provided with a nozzle 10, the area of which is equal to the area of the nozzle 6. In the central part of the valve 2 there is an additional valve 11, illuminated to the main valve 2 on the membrane 12, and in the central part of valve 3, an additional valve 13, highlighted to valve 3 on the diaphragm 14.

Опора 4 жестко св зана с помощью штока 15 с диском 16 (жестким центром мембраны 9). На штоке 15 установлен клапан 17, предназначенный дл управлени давлением в камере 18 под диском 16. Давление в камере 18 определ етс соотношением площадей отверсти 19 и сливного отверсти 20. Патрубок 21 служит дл сообщени с устройством обратной св зи. Камера 22 над диском 16 используетс дл подвода гидравлической команды в виде изменени давлени , например, от регул тора пли промежуточного элемента системы регулировани .The support 4 is rigidly connected by means of the rod 15 to the disk 16 (the rigid center of the membrane 9). A valve 17 is mounted on the rod 15 for controlling the pressure in the chamber 18 under the disk 16. The pressure in the chamber 18 is determined by the ratio of the area of the hole 19 and the drain hole 20. The pipe 21 serves for communication with the feedback device. The chamber 22 above the disk 16 is used to supply a hydraulic command in the form of a pressure change, for example, from the controller or the intermediate element of the control system.

В мембране 8 выполнены отверсти 23 дл слива жидкости. Таким образом, мембрана 9 только центрирует положение опоры 4 и клапанов 2 и 3, но не разобпдает камеры 24 и 25.In the membrane 8 there are holes 23 for draining the liquid. Thus, the membrane 9 only centers the position of the support 4 and valves 2 and 3, but does not disassemble the chambers 24 and 25.

Дополнительные клапаны И и 13 с большими зазорами надеты на щток 15. Движение клапана 11 вверх ограничено заплечиком 26 на штоке 15, а вниз - не ограничено ничем. В клапане 11 выполнено отверстие 27 дл выравнивани давлени по обе стороны от него. В клапане 13 есть отверстие 28, сообщающее полость 29 над ним со сливным патрубком 7. Отверстие 30 малого диаметра соедин ет полость 29 с камерой 24. Размеры отверстий 28 и 30 подбираютс так, чтобы в полости 29 создавалось расчетное давление Я, выбираемое из услови :Additional valves And and 13 with large gaps are worn on the jaws 15. The movement of the valve 11 upwards is limited by a shoulder 26 on the stem 15, and downwards is not limited by anything. In valve 11, a port 27 is provided to equalize the pressure on either side of it. In valve 13, there is an opening 28, which communicates a cavity 29 above it with a drain connection 7. A small diameter opening 30 connects cavity 29 with chamber 24. The sizes of holes 28 and 30 are chosen so that the calculated pressure I created in cavity 29 is chosen from the condition:

K,P,,P,(D-Dl),K, P ,, P, (D-Dl),

где PI - давление в полости 29;where PI is the pressure in the cavity 29;

D - наружный диаметр мембраны 14; PC - давление в камере 24; DO - диаметр сопла 10;D is the outer diameter of the membrane 14; PC is the pressure in the chamber 24; DO is the diameter of the nozzle 10;

/С| и К.Ч- коэффициенты, величина которых зависит от сопротивлений отверстий 28 и 30./ C | and C.CH - coefficients, the value of which depends on the resistance of the holes 28 and 30.

Камера 24 сообщаетс с полостью сервомотора с помощью патрубка 31.The chamber 24 communicates with the servomotor cavity by means of the nozzle 31.

Действие управл ющего элемеита можно проследить на примере передачи импульса в камеру 22 в виде иовыщени давлени . Обычно все схемы гидравлического регзлировани стро тс так, чтобы повышение давлени соответствовало повыщению нагрузки, т. е. открытию регулирующих органов.The action of the control element can be traced by the example of the transfer of a pulse to the chamber 22 in the form of pressure increase. Usually, all hydraulic control circuits are designed so that the pressure increase corresponds to the increase in load, i.e. the opening of the regulating bodies.

В случае иовыщени давлени в камере 22 диск 16 перемещаетс вниз. Клапан 17 увеличивает пропуск жидкости в камеру 18 и тем тормозит двил :ение диска 16 (самовыключение ). При перемещении диска 16 щток 15 перемещает опору 4 вниз. Подвод жидкости вIn the event of a pressure increase in chamber 22, the disk 16 moves downwards. The valve 17 increases the passage of fluid into the chamber 18, and thus slows down the movement of the disk 16 (self-shutdown). When moving the disk 16, the slider 15 moves the support 4 down. Fluid supply in

камеру 24 увеличиваетс , а слив из этой камеры уменьшаетс . Это приводит к росту давлени в камере 25, что, в свою очередь, вызывает перемещение поршн сервомотора в сторону открыти . При движении поршн в этом направлении регулирующий орган обратной св зи (не показан) прикрывает слив патрубка 21, в результате давление в камере 18 повыщаетс и диск 16 возвращаетс в исходное положение.chamber 24 is enlarged, and discharge from this chamber is reduced. This leads to an increase in pressure in chamber 25, which, in turn, causes the servomotor piston to move in the open direction. When the piston moves in this direction, the feedback regulator (not shown) covers the discharge of the pipe 21, as a result, the pressure in the chamber 18 rises and the disk 16 returns to its original position.

Если требуетс более быстрое увеличение нагрузки и рост давлени в камере 22 становитс относительно большим, то соответственно большим будет перемещение диска 16 и штока 15. Суммарный зазор между седлами (торцами сопл 6 и 10) и клапанами 11 и 13 может оказатьс меньше перемещени щтокаIf a more rapid load increase is required and the pressure increase in chamber 22 becomes relatively large, then the movement of the disk 16 and the stem 15 will be correspondingly large. The total gap between the seats (the ends of the nozzles 6 and 10) and the valves 11 and 13 may be less than the movement of the rod

15и опоры 4. Клапан 13 прижимаетс к седлу . При дальнейщем перемещении опоры 4 клапан 13 перемещаетс вверх по щтоку 15, что приводит к дополнительному повышенному открытию клапана 11 и сохранению закрытого положени клапана 13. Движение диска15 and the supports 4. The valve 13 is pressed against the seat. Upon further movement of the support 4, the valve 13 moves upwards along the rod 15, which leads to an additional increased opening of the valve 11 and maintaining the closed position of the valve 13. The movement of the disc

16несколько тормозитс , так что действующему на него усилию из камеры 22 придетс преодолеть усилие прижати клапана 13 к заплечику 26 щтока 15.16 is somewhat inhibited, so that the force exerted on it from chamber 22 will have to overcome the force of pressing the valve 13 against the shoulder 26 of the stem 15.

По это усилие, выбираемое по приведенной формуле, может быть прин то относительно малым.According to this effort, chosen according to the above formula, can be taken relatively small.

Так же происходит действие управл ющего элемента при сбросе нагрузки с управл емого агрегата -уменьшении давлени в камере 22. При равенстве диаметров дополнительных клапанов II и 13 и мембран 12 и 14 полностью исключаетс воздействие давлени в камере 25 на щток 15. Далее при равенстве этих диаметров па щток 15 действует полноеThe control element also acts in case of load shedding from the controlled unit — reduction of pressure in chamber 22. With equal diameters of additional valves II and 13 and membranes 12 and 14, the pressure in chamber 25 is completely eliminated on the jaws 15. Further, if these diameters are equal Pascha 15 acts full

.Dl.Dl

усилие Р(force P (

где РО - давление в камереwhere RO is the pressure in the chamber

32, а DI - диаметр сопла 6.32, and DI is the diameter of the nozzle 6.

Это усилие уравновешиваетс соответствующим увеличением давлени в камере 18, т. е. уравнение равновеси будет (без учета давлени на клапан 17 и щток 15)This force is balanced by a corresponding increase in pressure in chamber 18, i.e. the equilibrium equation is (without taking into account the pressure on the valve 17 and the plugs 15)

r.Dr.D

,,

+ Лгде РП -давлеиие в камере 18;+ Ldde RP-pressure in chamber 18;

D - наружный диаметр мембраны 9; Ру - давление в камере 22. Но поскольку управл ющее зсилие на диск 16 создаетс потоком, питаемым от общего источника иитапи системы регулировани с давлением нагнетани , то изменение этого давлени пе может нарущить равновеси сил на щток 15, так как Ру и Рц измен ютс пропорционально изменению давлени нагнетани .D is the outer diameter of the membrane 9; Py is the pressure in chamber 22. But since the control force to disk 16 is created by the flow supplied from a common source and pressure control system with a discharge pressure, the change in this pressure can not disturb the equilibrium of forces on the rods 15, as Py and Rc change proportionally change in discharge pressure.

В данном управл ющем элементе сохран ютс все преимущества цилиндрического золотника , но в нем полностью устранены трущиес пары и значительно упрощен и удещевлен ремонт. При износе отсекающих кромокThis control element retains all the advantages of the cylindrical spool, but it eliminates all the pair of workpieces and makes repairs much simpler and simpler. At wear of the cutting edges