Автоматические защитные устройства паровых турбин

Для предупреждения аварий или быстрейшего прекращения их развития паровые турбины оснащаются комплексом автоматических защитных устройств. Каждое защитное устройство или система автоматической защиты наблюдает за своим параметром и по своей структурной схеме состоит из датчика, усилительных устройств и исполнительных органов.

В зависимости от типа и мощности, от конструктивных особенностей и характера работы турбины оснащаются различными системами защит:
система защиты от недопустимого повышения частоты вращения ротора;
система защиты от недопустимого осевого сдвига роторов;
система защиты от недопустимого понижения вакуума в конденсаторе;
система защиты от недопустимого понижения давления масла в системе смазки подшипников;
система защиты от недопустимого перепада давления на последнюю ступень проточной части;
система защиты от чрезмерного повышения давления в камерах регулируемых отборов и выхлопных камерах (предохранительные клапаны).

Система защиты от недопустимого повышения частоты вращения роторов обеспечивает безопасность турбоагрегата от разгона в случае неполадок в основной системе регулирования частоты вращения и является обязательной для всех типов турбин. В систему входят: автоматы безопасности; золотники автоматов безопасности; стопорные и регулирующие клапаны части высокого давления (на входе острого пара в турбину); стопорные, регулирующие и сбросные клапаны промперегрева (для турбин с промперегревом); регулирующие клапаны, поворотные заслонки и диафрагмы регулируемых отборов (для турбин с регулируемыми отборами пара); обратные клапаны на трубопроводах регулируемых и нерегулируемых отборов пара; гидравлические и рычажные связи между элементами и узлами системы.

Таким образом, регулирующие органы основных систем регулирования одновременно являются одними из исполнительных органов системы защиты и могут получать команды от обеих систем. Но преимущество отдается командам от систем защит.

Система защиты от недопустимого осевого сдвига роторов предохраняет проточную часть турбины от повреждения и разрушений, которые могут произойти в результате осевого сдвига ротора при авариях с упорными подшипниками. С этой целью турбины оснащаются реле осевого сдвига. Реле постоянно следит за положением ротора и при его предельном осевом сдвиге выдает команду на закрытие стопорных клапанов турбины.

Величина осевого сдвига роторов для сигнализации и срабатывания реле выбирается в зависимости от осевых зазоров в проточной части и толщины баббитового слоя на колодках упорного подшипника.

Система защиты от недопустимого понижения вакуума в конденсаторе выполняется в виде системы автоматической разгрузки турбины при понижении вакуума (вакуум-автоматы). Если, несмотря на уменьшение нагрузки, вакуум продолжает ухудшаться и достигает заданного предела, то система автоматически полностью прекращает доступ пара в турбину, воздействуя на закрытие стопорных клапанов. Одновременно с разгрузкой система защиты сигнализирует о падении вакуума. В качестве чувствительных элементов чаще всего применяют датчики давления сильфонного типа. Применяется также защита от понижения вакуума без предварительной разгрузки турбины. В этом случае при определенном значении вакуума дается предупреждающий сигнал, а при предельном значении вакуума происходит отключение турбины (вакуум-реле).

Система защиты от недопустимого понижения давления в системе смазки подшипников предусматривает автоматическое включение в работу резервного и пускового маслонасосов, а при продолжающемся снижении давления масла в системе смазки — отключение турбины.

Таким образом, действие многих защитных устройств сводится к немедленному автоматическому прекращению подачи пара в турбину, если наблюдаемый параметр достигает своего предельного допустимого значения. Схемы САР предусматривают возможность приема и исполнения таких команд от любого защитного устройства независимо от состояния основной системы регулирования. Нормальные и предельные величины этих параметров устанавливаются на основе заводских данных или результатов специальных испытаний.