Разработка методов исследования и совершенствования электрогидравлической системы регулирования и защиты паровых теплофикационных турбин и их элементов

• Автор: Новосёлов, Владимир Борисович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 419 с. : ил.

Реферат
Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка литературных источников, насчитывающего 311 наименований. Весь материал изложен на 417 страницах машинописного текста, содержит 156 рисунков и 16 таблиц.
Ключевые слова: электрогидравлнческая система регулирования и защиты паровой теплофикационной турбины, устойчивость, корневые годографы, математическое моделирование, логическая схема защиты, регулирующая диафрагма, линейная и нелинейная кинематическая схема привода, датчик положения сервомотора, линейность, вскипающий пар подогревателей.
В диссертации выполнены исследования по оптимизации параметров электрогидравлической системы регулирования и защиты паровой теплофикационной турбины, кинематических схем привода регулирующей диафрагмы и датчика положения сервомотора. Разработана методика расчёта работы вскипающего пара подогревателей турбины при сбросе электрической нагрузки и отключении генератора от сети.
Исследование электрогидравлической системы регулирования выполнено применительно к регулятору частоты вращения турбины типа Т-100-130 ЗАО УТЗ на основе разработанных типовых математических моделей и анализа траекторий корней (корневых годографов) их характеристических уравнений.
Предложен метод обобщения модели системы регулирования частоты вращения, на его основе выполнены исследования оптимизации параметров системы для турбин с различными динамическими характеристиками.
Разработана инженерная методика определения работы вскипающего пара сетевых и регенеративных подогревателей паровой турбины при наличии и отсутствии выделенных конденсатосборников. Выполнено уточнение методики с учётом переменности параметров конденсата и пара

на линии насыщения в зависимости от величины давления и убыли конденсата в процессе его вскипания.
Предложена концепция нелинейного привода поворотной регулирующей диафрагмы, позволяющая оптимизировать использование силовой характеристики сервомотора регулирующей диафрагмы в зависимости от степени открытия её окон и величины давления в камере отбора турбины. Разработана методика её исследования и расчёта.
Выполнено исследование кинематической схемы привода датчика положения сервомотора регулирующего органа паровой турбины в составе электрогидравлической системы регулирования, выполненного на основе электрического энкодера. Получены оптимальные характеристики конфигурации привода, отличающиеся компактностью и высокой степенью линейности.
Разработана серийная электрогидравлическая система регулирования и защиты паровой теплофикационной турбины, реализованная в проектах паровых турбин ЗАО «Уральский турбинный завод», как вновь выпускаемых, так и модернизируемых, а также в проектах модернизации системы регулирования и защиты турбин различных заводов изготовителей, реализуемых энергоремонтными предприятиями. Результаты исследований настоящей работы реализованы в паровых турбинах ЗАО УТЗ.
СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБЗОР РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Общие вопросы современного состояния и развития систем регулирования и защиты теплофикационных паровых турбин
1.2. Обзор литературных источников по исследованиям систем регулирования частоты вращения паровой турбины
1.3. Обзор литературных источников по системам защиты паровой турбины
1.3.1. Дублирование каналов защиты и границы дублирования
1.4. Обзор литературных источников по вопросу влияния конденсата теплообменных аппаратов на динамические характеристики паровой турбины
1.5. Анализ литературных источников по приводу регулирующих поворотных диафрагм теплофикационных паровых турбин
1.6. Анализ литературных источников по обратным связям контуров регулирования положения сервомоторов системы регулирования паровой турбины
1.7. Обзор литературных источников по электрогидравлнческнм системам регулирования и защиты паровых турбин
1.8. Постановка задач исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

и др.) как поиск оптимальных параметров, при которых система наилучшим компромиссным образом обеспечивает указанные выше качества.
Другой важнейшей системой, отвечающей за безопасность работы турбоагрегата, является автоматическая система защиты (АСЗ). Поскольку эта система по определению действует автоматически, далее будем её называть просто системой защиты (СЗ).
СЗ появилась одновременно с САР, поскольку всегда предполагалась вероятность отказа какого-либо элемента САР, приводящая к её неспособности защитить турбину. Длительная практика создания и отработки СЗ привели к формированию нескольких основных принципов её организации и функционирования:
- полная независимость СЗ от САР, т.е. отсутствие в ней общих с САР элементов, выход из строя которых мог бы привести к отказу обеих систем одновременно;
- работа СЗ за пределами рабочего диапазона автоматических регуляторов САР; такое решение обеспечило возможность идентификации работоспособности САР в аварийной ситуации;
- система регулирования и система защиты совместно обеспечивают безопасность турбоагрегата при любом однократном отказе в любом из элементов этих систем.
Турбина (турбоагрегат) имеет несколько СЗ, однако только одна из них - система защиты от недопустимого повышения частоты вращения (от разгона) — проектируется заводом и поставляется вместе с турбиной любого типа. Заводы-поставщики теплофикационных турбин также комплектуют их защитами от повышения давления в камерах регулируемых отборов и присоединённых к ним паропроводах и теплообменных аппаратах, принципиально реализованными так же, как и защита от разгона. ^ настоящей работе мы рассматриваем только защиту от разгона. Это обусловлено наименьшим временем развития аварии по сравнению с другими и наибольшими возможными разрушениями в случае её развития. С