Системы регулирования вязкости тяжелых топлив

Схема регулирования ПТУ

ГК – главный котел

- ГСК – главный стопорный клапан;

- БЗК – быстрозапорный клапан для автоматической остановки подачи пара при остановке турбины;

- Р_П – давление пара на выходе из котла;

- ПП – пароперегреватель;

- ГМК – главный маневровый клапан;

- ГСК- главные сопловые клапана;

- V1, V2, V3 – объемные емкости для управления турбинными ступенями;

- СТСД – стопорный клапан перед турбиной среднего давления (ТСД);

I – емкости объемов пара (V1 – емкость между ГМК и турбиной; V2 – определяют инерции при переходе пара из ТВД в ТСД; V4 – объем ПП2, повышающего КПД установки, в целом.)

II – механическая емкость – определяется как момент инерции вращающихся частей.

V1

1) - описывает влияние объемов.

- G₁ – удельный расход пара на подводе из котла к емкости V1, [кг/с]

- Р₁ – давление пара перед ТВД, является регулирующим параметром для следующего звена.

- V₁ – см. выше

- ρ – плотность пара

- G₂ – удельный расход пара на выходе из V1

2) G₂ = f (P₁; m)

G₁ = f (P₁)

- m – положение главного маневрового клапана

- политропический закон течения пара через емкость;

Раскладывается в ряд Тейлора, вводятся относительные переменные.

Переменная по пару:

Затем вводится относительное изменение маневрового клапана: М = Δm₁ / m_н

Потом берутся производные от G по P₁ и n, получаются безразмерные величины путем деления на Gном и выходит каноническое уравнение:

- уравнение разгона емкости

- где T_V1 – время разгона емкости;

- К₁ – коэффициент усиления данной емкости энергии

Вывод: любая емкость в системе ПТУ будет обладать самовыравниванием и обладает инерцией (1 – 3 сек).

Механические емкости энергии.

- - суммарный момент вращающихся частей;

- М_ТВ – момент турбины высокого давления;

- М_ТСН – момент ТСД и ТНД;

Уравнение баланса используется для получения уравнения динамики:

М_тв(G;W) G₁=f(p₁)

М_ТСН(G;W) G₂=f(P₂)

М_ТЗХ(G₃;W) G₃=f(P₃)

М_В(W;c)

В конечном виде:

Это – уравнение динамики турбоагрегата как механической емкости, которая учитывает какие параметры влияют на n.

- - давление пара на ТЗХ в относительном виде;

- - относительная поступь винта;

- К₁, К₃, - угловые коэффициенты;

_{- -} давление в безразмерном виде перед ТСД и ТНД;

_- - давление в безразмерном виде перед ТВД;

Объект обладает саморегулированием.

При малых емкостях:

Лекция 25 апреля 2002 г.

§ Система автоматизации ПТУ типа «София»

Литература: Онасенко §46, стр.167

Содержит: систему, которая предотвращает запуск с включенным валоповоротным устройством (датчик через блок защиты и через золотник воздействует на БЗК).

Движение роторов турбин контролируется датчиками через блок управления и двухпозиционный золотник на ВРЧВ.

Система работает на разных давлениях масла (разное давление достигается за счет разного расположения цистерн масла (первая 1,1 атм; вторая 4 атм; третья 10 атм). Имеется сливная цистерна. Используется веретенное масло (гидравлика), которое не изменяет вязкости

Регулятор частоты вращения

Действует как однорежимный регулятор. Имеет датчик (термопара) для поддержания постоянной частоты вращения, который преобразует тепловой сигнал в электрический ток. Датчик (ЧЭ) – импелер – преобразует полученный сигнал давления. Импелер-насос: у него расход масла пропорционален частоте вращения, имеются 2 фильтра щелевого типа для сглаживания колебаний давления масла.

Второй сигнал идет на защиту от предельной частоты вращения.

Золотник преобразует механическое перемещение в давление масла, пропорционально частоте вращения. Импульс масла (выходной сигнал золотника) подается на блок ([ЭС] (пружина) + [УЕ](золотник)). Движением золотника создается давление масла, которое подается на поршневой СМ, нагруженный пружиной (исполнительная часть). В равновесном положении в блоке (ЭС+УЕ) наблюдается равновесие между пружиной и золотником. Этот блок – позиционер, он пропорционален за счет обратной связи. А если без обратной связи, то позиционер – астатический (непропорциональный). Обратная связь – отрицательная, рычажного действия, оказывает на золотник восстанавливающее воздействие. Поршень СМ связан со штоком БЗК. В системе два измерителя частоты вращения: один – на турбине, другой около БЗК.

Схема 5. Система управления, регулирования и защиты ГТЗА т/х «София»

Защита

Сигнал от импульсного импелера поступает на левый золотник блока защиты и от него на ускорительный золотник позиционера (справа от БЗК). При давлении Р_упр, золотник вместе с пружиной закрывает слив масла из подпоршневой полости поршневого СМ.

Блок защиты RD 76 Sulzer

Pв – давление охлаждающей воды

Др – дроссель

«София». Блок защиты.

Первый золотник контролирует Р_масла питания, Р_масла от цистерны, третий сигнал – от отключения валоповоротного устройства. Третий золотник – ручное воздействие на БЗК. Двухпозиционный золотник астатический – получает сигнал от первых трех золотников (сверху или снизу). Если сверху, то масло с ускорительного золотника (справа от БЗК) сбрасывается на слив. При сигнале (давлении) снизу – наоборот. Назначение каналов – соответствующее управляющее воздействие.

Датчики

1) Датчик 1

Контролирует осевое смещение турбины, организует сигнал на стрелку шкалы и управляющий сигнал (давление масла на выходе), который подается на блок защиты (на второй золотник). Третий сигнал вырабатывается с помощью потенциометра и подается в систему централизованного электрического контроля параметров.

Датчик улавливает зазор между ротором и соплом, создается давление золотником и возникает перемещение СМ.

Датчик установлен под угло в 15 градусов – для улучшения механического воздействия. Выходной сигнал идет на второй золотник блока защиты, затем на двухпозиционный золотник, потом на ускорительный золотник. Тем самым срабатывает защита по осевому зазору.

2) Датчик 2 – датчик вакуума конденсатора.

При падении вакуума растет давление на мембрану, шток перемещается вниз, создается давление золотником через блок защиты на ускорительный золотник.

3) Датчики, управляющие клапанами отбора пара через СМ-ры, при остановке турбины.

Лекция 8 мая 2002 г.

Вязкость – способность топлива сопротивляться сдвиговым напряжениям.

- А – площадь, см²;

- F – сила, дин;

- h – толщина слоя топлива;

- V – скорость движения пластины;

- - коэффициент физ. Вязкости.

, [ ]= 1 Пуаз = 0,1 Р_а·с или 0,1 Па·сек

- кинематическая вязкость, [ Ст ]

1˚ Е = 0,135 сСт à один градус Энглера

- неравномерность регулирования по вязкости должна быть меньше 4˚Е.

= 3 ÷ 25 ˚ Е

~ 5 ˚ Е (нечувствительность регулятора вязкости)

1 с Red = 4,05 сСт

Вода: 15·10^-6 при 20˚ С (вязкость)

Воздух: 10^-6 при 20 ˚ С (вязкость)

Первые регуляторы поддерживали вязкость регулированием температуры. Температура м вязкость находятся в обратнопропорциональной зависимости.

Регуляторы VAF VISCOTERM: регулирование на основе принципа Пуазеле.

- физическая вязкость

- l – длина трубки;

- d – диаметр;

- W – расход;

- - перепад давления.

Уже позже был разработан регулятор вязкости Ev «Евроконтроль». В его основе лежит датчик VISK-21 (Дания).

Этот датчик работает по принципу:

Вал 1 вращается от электродвигателя. Между валами 1 и 2 пркачивается топливо. За счет вязкости топлива вращается вал 2 и измеряется крутящий момент.

К VAF VISCOTERM регулятору:

Измеритель – сильфон управляющей станции воздуха, обладающий пружинными свойсвами.

Х_с – перемещение донышка сильфона – сигнал, передаваемый на указатель вязкости.

Вериткальное положение опоры СООС соответствует выключенному состоянию СООС. Положение этой опоры под углом в 45 ˚ свидетельствует о максимальном воздействии СООС.

1) угловой патрубок

2) шестеренный топливный насос

3) нагнетательные клапана

4) капиллярная трубка (ЧЭ)

5) заслонка

6) сильфонный датчик (дифф.)

7) разобщительный клапан

8) рычаг

9) пластинчатая пружина

10) ролик

11) заслонка

12) талрепный шток

13) ЖОС

14) Двухкаскадный усилитель мощности

15) Дроссель

16) Двухседельный клапан

17) Стабилизатор давления воздуха

18) Пульт управления

19) Демпфирующий сильфонный блок

20) Дроссель

21) Сильфон

22) Стрелка указателя вязкости

23) Стрелка указателя уставки задания

24) Маховик статической настройки

25) Сильфонный блок ИОС

26) Дроссель ИОС

27) Рычаг

28) Рычаг

29) Палец

30) Пружина с петлей

31) Ось

32) Угловая заслонка

33) Кран переключения (ручн.-авт.)

34) Сопло

35) Винт реверсирования

36) Угловой рычаг

37) Тяга ИОС

38) Рычаг ИОС

39) Винт ИОС

40) Диск ИОС

41) Задатчик регулирования вязкости

42) Датчик усилителя

43) Клапан подвода пара к топливоподогревателю 45

44) ИМ

45) топливоподогреватель

Лекция 16 мая 2002 г.

§ Регулятор вязкости «Евроконтроль»

Измерение вязкости – по принципу измерения момента между ведущим и ведомым валами.

- n₀ – частота вращения ведущего вала;

- d – диаметр дисков (одинаковый);

- S₀ – зазор между дисками.

Между валом и корпусом ЧЭ имеются уплотнения подобные турбинным установкам (уплотнение – за счет топлива). Тем самым обеспечивается минимальное трение в уплотнениях.

1. Датчик типа VISK-21.
2. Блок управления NAF – формирование закона регулирования.
3. Мембранный клапан подвода пара с позиционером.

Технические данные:

- непрямого действия;

- с ИОС в станции управления обеспечивает И-закон регулирования (без остаточной неравномерности) в статике;

Для работы используется давление воздуха равное 1,4 бар.

Объект регулирования – топливоподогреватель (иногда – трубопроводы и топливные насосы, которые отбирают тепло от топлива).

ПРОДОЛЖЕНИЕ БЛОК-СХЕМЫ

Блок датчика

Усилитель расхода увеличивает расход, а не давление. Это нужно для передачи сигнала в виде давления воздуха на длинные расстояния (в ЦПУ от регулятора).

Система двух сильфонов создает момент за счет их несоосного расположения. Один из них передвижной (тем самым является настроечным органом).

Система двух дросселей (один постоянный, другой – сопло-заслонка) образует делитель давления.