СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ТУРБОУСТАНОВКИ
PROTECTIVE METHOD OF EXTRACTION TURBINE PLANT

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано как при тепловых испытаниях, так и при эксплуатации теплофикационных турбоустановок на электрических станциях.
Известен способ охлаждения выхлопного патрубка турбины с помощью охлаждающего устройства, располагаемого в горловине конденсатора, путем впрыска обессоленной воды через форсунки, которые образуют завесу из мелкодисперсной влаги над трубным пучком конденсатора. Пар, подсасываемый из конденсатора лопатками последней ступени, проходя через завесу, увлажняется и, поднимаясь вверх, охлаждает лопатки и выхлопной патрубок (см., например, Л.С.Иоффе, В.В.Кортенко. Эксплуатация теплофикационных паровых турбин, ГИПП "Уральский рабочий", 2002, с.18-19).
Недостатком данного способа охлаждения является то, что температура выхлопного патрубка не регулируется, а само охлаждающее устройство включается со щита при визуальном обнаружении по световому сигналу максимально допустимой ее величины обслуживающим персоналом.
Известен способ защиты теплофикационной турбоустановки от недопустимого давления в конденсаторе и температуры выхлопного патрубка турбины, содержащей конденсатор с контуром воды для теплосети с резервными насосами и основным контуром циркуляционной воды, обеспечением при этом температуры воды для теплосети путем изменения расхода пара через часть низкого давления турбины при превышении давления в конденсаторе, температуры выхлопного патрубка турбины и температуры воды теплосети, а также включением резервных насосов при одновременном достижении предельно допустимых значений любых из трех упомянутых параметров, подводом и увеличением расхода воды через основной контур циркуляционной воды после повторной выдержки заданного интервала времени при сохранении предельно допустимых значений этих параметров (см., например, а.с. №1298408).
Указанный способ является ближайшим к заявляемому, но обладает тем недостатком, что регулирование температуры выхлопного патрубка турбины осуществляют уменьшением расхода пара через часть низкого давления турбины и расхода пара на входе в турбину, что связано с уменьшением электрической мощности и тепловой нагрузки турбины.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение высокой экономичности теплофикационной турбоустановки при регулировании температуры выхлопного патрубка.
Указанная задача достигается тем, что при защите теплофикационной турбоустановки от недопустимого давления в конденсаторе и температуры выхлопного патрубка турбины, содержащей конденсатор с контуром циркуляционной воды, обеспечением при этом температуры воды для теплосети путем изменения расхода пара через часть низкого давления турбины при превышении давления в конденсаторе и температуры воды теплосети, а также увеличением расхода воды теплосети включением резервных насосов при одновременном достижении предельно допустимого значения давления в конденсаторе и температуры воды для теплосети, подводом и увеличением расхода воды через основной контур циркуляционной воды после повторной выдержки заданного интервала времени при сохранении предельно допустимых значений этих параметров, регулирование температуры выхлопного патрубка турбины осуществляют впрыском обессоленной воды в охлаждающее устройство, расположенное в горловине конденсатора путем включения соответствующего количества форсунок, при неизменном расходе пара через часть низкого давления турбины.
Принципиальная схема осуществления данного способа изображена на чертеже.
Теплофикационная турбоустановка содержит регулятор 1 давления пара в конденсаторе и блок 2 сравнения, входы которых соединены с датчиком 3 давления и задатчиком 4 предельно допустимого значения давления пара в конденсаторе, регулятор 5 температуры выхлопного патрубка части низкого давления (ЧНД) впрыском обессоленной воды в охлаждающее устройство путем включения соответствующего количества форсунок с помощью соединенных последовательно импульсных линий 6а, 6б, 6в для передачи сигнала от регулятора 5 температуры выхлопного патрубка ЧНД к задвижкам 7а, 7б, 7в охлаждающего устройства, установленных на линии 8 подвода обессоленной воды к форсункам 9а, 9б, 9в, и блок 10 сравнения, входы которых соединены с датчиком 11 температуры и задатчиком 12 предельно допустимого значения температуры выхлопного патрубка, регулятор 13 температуры воды для теплосети на выходе из контура ее подогрева в конденсаторе и блок 14 сравнения, входы которых соединены с датчиком 15 температуры и задатчиком 16 предельно допустимого значения температуры воды для теплосети на выходе из контура ее подогрева в конденсаторе. Выходы блоков 10 и 14 сравнения соединены с входом переключателя 17, установленного на линиях связи регуляторов 1, 5 и 13. Параллельными линиями связи выходы блоков 2 и 14 сравнения соединяются при наличии на входе любого из двух сигналов и воздействуют на автомат 20 включения резерва насосов воды для теплосети и через вторые два И-элемента 21 и 22 на регулятор 23 расхода пара на входе в турбину с сервомотором регулирующего органа и указателем 24 положения, автомат 25 включения циркуляционных насосов и автомат 26 включения задвижек на напоре циркуляционных насосов и на сливе циркуляционной воды из конденсатора.
Для реализации необходимой последовательности выполнения операций воздействия на регуляторы 23, автомат 25 включения циркуляционных насосов и автомат 26 включения задвижек на напоре циркуляционных насосов и на сливе циркуляционной воды из конденсатора могут использоваться как непосредственные, так и косвенные параметры, характеризующие окончание предыдущей и дающие сигнал к началу последующей операции. Вход реле 27 времени соединен с входом И-элемента 19 насосов воды для теплосети, а выход - с И-элементом 21, соединенными через выключатель 28 с регулятором 23 расхода пара на входе в турбину.
Указатель 24 положения сервомотора регулирующего органа на входе в турбину соединен с входом И-элемента 22, вход которого соединен с автоматом 25 включения циркуляционных насосов.
На линии между И-элементом 22 и автоматом 25 включения циркуляционных насосов и автоматом 26 включения задвижек на линии циркуляционной воды установлено реле 29 времени, выдержка которого задается примерно равной постоянной времени датчика 11 температуры выхлопного патрубка турбины.
В настоящем изобретении представлено охлаждающее устройство, содержащее три форсунки, что достаточно для описания процесса их включения. Реально в охлаждающем устройстве содержится значительно большее количество форсунок, которое зависит от конструкции ЧНД и выхлопного патрубка конкретной турбины.
Система работает следующим образом. После перевода турбины на режим с противодавлением, то есть после установки сервомотора регулирующего органа ЧНД на нижний упор, включения пропуска воды для теплосети в конденсаторе, отключения воды через контур циркуляционной воды в конденсаторе закрытием задвижек на напоре циркуляционных насосов производят нагружение контура подогрева воды для теплосети открытием сервомотора регулирующего органа ЧНД и через переключатель 17 воздействуют на регулятор 1 давления пара в конденсаторе, являющийся ведущим в предлагаемой турбоустановке.
Нагружение контура воды для теплосети (встроенного пучка) производят до тех пор, пока давление пара в конденсаторе не достигнет предельно допустимого значения, после чего нагружение прекращают и турбоустановка находится под контролем регулятора 1 давления.
Если в процессе нагружения или при изменении режима работы турбины или конденсатора сигнал температуры датчика 11 будет сильнее сигнала задатчика 12 предельно допустимого значения температуры выхлопного патрубка, то по импульсной линии 6а от регулятора 5 температуры выхлопного патрубка поступает сигнал к задвижке 7а охлаждающего устройства на ее открытие для пропуска обессоленной воды по линии 8 через форсунку 9а. После полного открытия задвижки 7а, что фиксируется, например, положением ее затвора, происходит замыкание соответствующих контактов в электрической цепи задвижки 7а и появляется возможность передачи сигнала от регулятора 5 температуры выхлопного патрубка по импульсным линиям 6а и 6б на открытие задвижки 7б для пропуска обессоленной воды по линии 8 через форсунку 9б, если сигнал температуры датчика 11 будет сильнее сигнала задатчика 72 предельно допустимого значения температуры выхлопного патрубка. Если на каком-нибудь этапе открытия задвижки 7б и пропуска обессоленной воды по линии 8 через форсунку 9б сигнал температуры датчика 11 сравняется с сигналом задатчика 12 предельно допустимого значения температуры выхлопного патрубка ЧНД, то сигнал по импульсным линиям 6а и 6б исчезает, в результате чего прекращается дальнейшее открытие задвижки 7б, и турбоустановка переходит под контроль регулятора 5 температуры выхлопного патрубка, и подключения форсунки 9в охлаждающего устройства не будет.
Если после полного открытия задвижки 7б, что фиксируется положением ее затвора, сигнал температуры датчика 11 будет сильнее сигнала задатчика 12 предельно допустимого значения температуры выхлопного патрубка, то происходит замыкание соответствующих контактов в элктрической цепи задвижки 7б и появляется возможность передачи сигнала от регулятора 5 температуры выхлопного патрубка по импульсным линиям 6а, 6б, 6в на открытие задвижки 7в охлаждающего устройства для пропуска обессоленной воды по линии 8 через форсунку 9в. Если на каком-нибудь этапе открытия задвижки 7в сигнал температуры датчика 11 сравняется с сигналом температуры задатчика 12 предельно допустимого значения температуры выхлопного патрубка ЧНД, то сигнал по импульсной линии 6а, 6б, 6в исчезает, в результате чего прекращается дальнейшее открытие задвижки 6в, и турбоустановка переходит под контроль регулятора температуры выхлопного патрубка.
При описанном способе снижения температуры выхлопного патрубка уменьшение расхода пара через органы паровпуска ЧНД не происходит, и величина его остается такой же, какова она была при нагружении контура воды для теплосети (встроенного пучка) и достижения при этом предельно допустимого значения. Благодаря сохранению расхода пара в ЧНД турбины неизменным не требуется снижение расхода пара на входе в турбину, что не связано со снижением ее электрической мощности и тепловой нагрузки.
Если в процессе нагружения или при изменении режима работы турбины или конденсатора предельно допустимого значения достигнет прежде давления температура воды на выходе из контура подогрева воды для теплосети в конденсаторе, то сигнал датчика 15 сравнивается с сигналом задатчика 16 предельно допустимого значения температуры воды на выходе из контура подогрева воды для теплосети и происходит срабатывание блока 14 сравнения и, соответственно, переключателя 17, который отключает регулятор 1 давления и подключает регулятор 13 температуры воды на выходе из контура подогрева воды для теплосети. Турбоустановка переходит под контроль регулятора 13 температуры воды для теплосети.
В случае если в процессе нагружения или при изменении режима работы турбины и конденсатора предельно допустимых значений достигают одновременно два ограничивающих параметра, например давление пара в конденсаторе и температура воды для теплосети, то один из И-элементов 18 или 19, срабатывающий при наличии на его входе сигналов от блоков 2 и 14 сравнения, приводит к выполнению следующих операций. Включают без каких-либо дополнительных сигналов автомат 20 включения резерва насосов воды для теплосети, чем достигается увеличение расхода воды через контур подогрева для теплосети сверх требуемого по режиму и, соответственно, снижение давления пара в конденсаторе и температуры воды для теплосети. Одновременно с включением автомата 20 включения резерва насосов воды для теплосети подается сигнал на вход реле 27 времени, на выходе которого появляется сигнал через время, за которое исчерпывается возможность снижения давления в конденсаторе за счет увеличения расхода воды для теплосети. Если при этом сохраняется сигнал от одного из И-элементов 18 или 19, то поступает команда на снижение задания регулятору 23 расхода пара на входе в турбину, в результате чего снижается расход пара в ЧНД, что приводит к снижению давления пара в конденсаторе и температуры воды на выходе из контура ее подогрева.
После того как давление пара в конденсаторе и температура воды на выходе из контура ее подогрева доходят до заданных значений, от указателя 24 положения сервомотора регулирующего органа расхода пара на входе в турбину подается сигнал на вход И-элемента 18 и на отключение регулятора расхода пара на входе в турбину.
В случае если при изменении режима работы турбины и конденсатора предельно допустимых значений достигают одновременно давление в конденсаторе и температура выхлопного патрубка или предельно допустимая температура воды на выходе из контура ее подогрева и температура выхлопного патрубка, то также без каких-либо дополнительных сигналов включают автомат 20 включения резерва насосов воды для теплосети насосов воды для теплосети.
Если при этом сохраняется сигнал от И-элемента 18, то поступает команда на снижение задания регулятору 23 расхода пара на входе в турбину, в результате чего снижается расход пара в ЧНД и давление в конденсаторе. Если при этом сохраняется сигнал от И-элемента 19, то также поступает команда на снижение расхода пара на входе в турбину, в результате чего снижается расход пара в ЧНД и температура воды на выходе из контура ее подогрева. Что же касается снижения температуры выхлопного патрубка ЧНД, то в обоих случаях это осуществляется воздействием от блока 10 в регулятор 5 температуры путем включения с его помощью впрыска обессоленной воды в охлаждающее устройство, расположенное в горловине конденсатора.
Если во всех перечисленных случаях сохраняется сигнал от одного из И-элементов 18 или 19, то подается сигнал через реле 29 времени на включение автомата 25 включения циркуляционных насосов и автомата 26 включения задвижек на линии циркуляционной воды и сливе воды из контура циркуляционной воды из конденсатора, то есть турбина переводится на режим с охлаждением циркуляционной водой через контур циркуляционной воды.
Для устойчивости переключения в блоках 2 и 14 сравнения предусматривается настройка зон нечувствительности и возврата. Таким образом, в любых ситуациях исключается повышение ограничивающих параметров сверх уровня, опасного для лопаток последних ступеней ЧНД, выхлопного патрубка турбины и трубок пучков конденсатора.
Благодаря применению данного способа регулирование температуры выхлопного патрубка турбины осуществляют при неизменном расходе пара через ЧНД турбины, что не требует снижения расхода пара на входе в турбину и благодаря этому не связано со снижением ее электрической мощности и тепловой нагрузки.