Введение
1. Состояние вопроса и обзор работ по теме исследования. постановка задач исследования 32
1.1. Общие вопросы современного состояния и развития систем регулирования и защиты теплофикационных паровых турбин 32
1.2. Обзор литературных источников по исследованиям систем регулирования частоты вращения паровой турбины 39
1.3. Обзор литературных источников по системам защиты паровой турбины 45
1.3.1. Дублирование каналов защиты и границы дублирования 48
1.4. Обзор литературных источников по вопросу влияния конденсата теплообменных аппаратов на динамические характеристики паровой турбины 50
1.5. Анализ литературных источников по приводу регулирующих поворотных диафрагм теплофикационных паровых турбин 60
1.6. Анализ литературных источников по обратным связям контуров регулирования положения сервомоторов системы регулирования паровой турбины 66
1.7. Обзор литературных источников по электрогидравлическим системам регулирования и защиты паровых турбин 73
1.8. Постановка задач исследования 90
2. Исследование и оптимизация параметров регулятора частоты вращения электрогидравлической системы регулирования паровой турбины 93
2.1. Исследование и оптимизация параметров регулятора частоты вращения электрогидравлической системы регулирования паровой турбины типа Т-100-130 УТЗ 93
2.1.1. Исследование механогидравлической системы регулирования паровой турбины типа Т-100-130 УТЗ с пропорциональным (П-) регулятором ЧВ 95
2.1.2. Исследование эгср паровой турбины типа Т-100-130 УТЗ с пропорциональным (П-) регулятором ЧВ 102
2.1.3. Исследование эгср паровой турбины типа Т-100-130 УТЗ с пропорционально-интегрального (ПИ-) регулятором ЧВ 110
2.1.4. Исследование ЭГСР паровой турбины типа Т-100-130 УТЗ с пропорционально-дифференциальным (ПД-) регулятором ЧВ 115
2.2. Разработка и исследование обобщённых моделей системы регулирования частоты вращения ЭГСР паровой турбины 127
2.2.1. Обобщённая модель ЭГСР паровой турбины с П-регулятором ЧВ 129
2.2.2. Обобщённая модель ЭГСР паровой турбины с ПИ регулятором ЧВ 134
2.2.2.1. Исследование на обобщённой модели ЭГСР паровой турбины с ПИ-регулятором ЧВ для турбин с противодавлением (типа Р) 136
2.2.3. Обобщённая модель ЭГСР паровой турбины с ПД-регулятором ЧВ 141
2.2.3.1 Обобщённая модель ЭГСР с ПД-регулятором ЧВ паровой противодавленческой турбины (типа Р) 142
2.2.3.2. Обобщённая модель ЭГСР с ПД-регулятором ЧВ паровой конденсационной турбины средней и большой мощности 145
2.2.3.3. Обобщённая модель ЭГСР с ПД-регулятором ЧВ паровой конденсационной турбины малой мощности на низкие параметры пара 147
2.3. Выводы 149
3. Разработка, исследование и оптимизация системы защиты паровой турбины в составе электрогидравлической системы регулирования и защиты 151
3.1. Основные положения, лежащие в основе разработки и исследования современных микропроцессорных многоканальных систем защиты 151
3.2. Требования к источникам энергии системы защиты 154
3.3. Многоканальные золотниковые системы защиты 156
3.3.1. Разработка и исследование многоканальной золотниковой системы защиты турбоагрегата, работающей по проточной схеме 156
3.3.2. Разработка и исследование трёхканальной золотниковой системы защиты турбоагрегата, работающей по отсечной схеме 161
3.4. Многоканальные беззолотниковые системы защиты 167
3.4.1. Разработка и исследование трёхканальной беззолотниковой системы защиты турбоагрегата, работающей по «комбинированному принципу» 168
3.4.2. Разработка и исследование многоканальной беззолотниковой системы защиты турбоагрегата, работающей по «комбинированному» принципу с логикой «N-1 из N» 181
3.5. Выводы 190
4. Исследование влияния объёмов пара и воды в регенеративных и сетевых подогревателях паровой турбины на разгон турбины при сбросе нагрузки 192
4.1. Разработка и обоснование практической методики оценочного расчёта влияния подогревателей на повышение частоты вращения ротора паровой турбины при сбросе нагрузки с отключением генератора от сети 192
4.2. Защита от обратного потока пара из сетевых подогревателей с применением выделенных конденсаторосборников 200
4.2.1. Обобщенная форма уравнений истечения вскипающего пара 204
4.2.2. Практическая оценка влияния вскипающего пара сетевых подогревателей паровой турбины на разгон ротора при сбросе электрической нагрузки 204
4.3. Применение обратных клапанов на сливе конденсата 209
4.4. Влияние каскадного слива конденсата 212
4.5. Уточнение расчётных формул для анализа процессов вскипания конденсата регенеративных и сетевых подогревателей при сбросе нагрузки 213
4.5.1 Уточнённые формулы образования и истечения вскипающего пара ПРИ R = CONST 215
4.5.2 Уточнённые формулы образования и истечения вскипающего пара при r = R(P) 220
4.5.3. Сравнительные результаты расчётов процессов образования и истечения вскипающего пара из конденсатосборников сетевых подогревателей в проточную часть турбины 225
4.6. Определение работы вскипающего пара 229
4.6.1. Исходные данные для расчёта работы вскипающего пара с
учётом убыли воды и переменности параметров пара 230
4. 7. Выводы 238
5. Исследование нелинейного привода поворотной регулирующей диафрагмы паровой турбины с отборами пара 239
5.1 Общий анализ работы поворотных регулирующих диафрагм паровых турбин 239
5.2. Расчётная математическая модель парового нагружения кольца регулирующей диафрагмы 248
5.3. Универсальный характер коэффициента А как характеристики дроссельной поворотной регулирующей диафрагмы 253
5.4. Определение прижимающего парового усилия, действующего на поворотное кольцо регулирующей диафрагмы 255
5.5. Расчётная схема нелинейного привода регулирующей диафрагмы 257
5.6. Кинематический расчёт нелинейного привода регулирующей диафрагмы 259
5.7. Определение требуемого усилия на тяге регулирующей диафрагмы 260
5.8. Определение требуемого усилия сервомотора регулирующей диафрагмы 262
5.9. Предельные конфигурации нелинейного привода 266
5.10. Выводы 272
6. Исследование кинематической схемы рычажного привода датчика положения сервомотора, реализованного на основе электрического энкодера 273
6.1. Общие положения 273
6.2. Анализ традиционной рычажной кинематической схемы привода датчика положения сервомотора 276
6.3. Математическая модель кинематической схемы рычажного
привода датчика положения сервомотора 280
6.4. Исследование влияния пропорций привода ДПС на
линейность преобразования хода сервомотора в угол
поворота датчика 283
6.5. Разработка методики анализа линейности характеристики
привода ДПС 285
6.6. Результаты исследования пропорций привода ДПС на линейность преобразования хода сервомотора в угол поворота датчика 291
6.7. Исследование и разработка «инженерного» варианта привода датчика положения сервомотора для ЭГСР паровых турбин УТЗ 301
6.8. Выводы 308
7. Апробация новых научных результатов и технических решений в серийном производстве паровых турбин и при их модернизации. разработка и внедрение серийной электрогидравлической системы регулирования и защиты паровой турбины 309
7.1. Апробация и опыт применения результатов исследования контура регулирования частоты вращения ЭГСРиЗ 311
7.2. Апробация результатов исследования многоканальной системы защиты турбоагрегата 316
7.3. Апробация результатов исследования влияния вскипающего пара на дополнительный разгон ротора турбины при сбросе электрической нагрузки 319
7.4. Апробация и опыт применения нелинейного привода регулирующей диафрагмы паровой турбины 323
7.5. Апробация и внедрение результатов исследования привода датчика положения сервомотора регулирующих парораспределительных органов в ЭГСРиЗ паровых турбин УТЗ 328
7.6. Разработка и внедрение в серийное производство электрогидравлической системы регулирования и защиты паровых турбин ЗАО «Уральский турбинный завод» 328
7.6.1. Этап применения в проектах реконструируемых и вновь выпускаемых турбин ЭЧСРиЗ сторонних производителей (до 2004 г.) 330
7.6.2. Этап первых самостоятельных разработок эгсриз 336
7.6.3. Этап разработки серийной эгсриз турбин зао «Уральский турбинный завод» 340
7.6.3.1 Выбор схемы приводов ЭГСРиЗ 341
7.6.3.2. Схемные и конструктивные решения, применённые в серийной ЭГСРиЗ УТЗ 343
7.6.3.3. Определение функциональных границ эгсриз 347
7.6.3.4. Функции и характеристики серийной эгсриз утз 349
7.6.3.5. Основные алгоритмические решения серийной ЭГСРиЗ УТЗ 353
7.6.3.6. Конструктивное решения основных узлов эгсриз 357
7.6.3.7. Результаты испытаний эгсриз на сброс электрической нагрузки с отключением генератора от сети 362
7.7. Выводы 365
8. Реализация основных результатов работы 368
Заключение 381
Список использованных источников
