3.4.2 Робота системи захисту турбін
Автомати безпеки є датчиками захисту, які призначені для формування сигналу на її спрацювання. Це такий самий регулятор частоти обертання, але на відміну від датчика-регулятора частоти обертання системи регулювання цей регулятор статично неврівноважений. При відкриванні такого регулятора від упора його перестановочна сила безперервно збільшується.
На рисунку 3.4.1 показаний автомат безпеки бойкового типу. Бойок 1 автомату виконаний таким чином, щоб центр його ваги був зміщений на величину є відносно осі валу турбіни 4. При обертанні ротора відцентрована сила намагається висунути бойок з гнізда через отвір у втулці 2. Пружина 3 утримує бойок на нижньому упорі до частоти обертання рівня налаштувань автомату. На рівні улаштувань відцентрова сила бойка перевищить зусилля стисненою втулкою 2 пружини 3, відбудеться миттєвий вихід кінця бойка 1 з гнізда та удар його по важелям 9,10 (рисунок 3.4.2) та голівкам золотників 19, переміщення яких до низу приведе до зникнення тиску в лінії Г до сервомотору стопорного клапану і його закриття. Про роботу системи судять по показниках 8. Кінцевим результатом дії автомату на золотники є зливання масла з лінії захисту та регулювання. Вказаний кінцевий результат дії автомату безпеки не залежить ні від конструкції автомату, ні від конструкції золотника.
Для заводу автомату безпеки в схемі 3.4.2 необхідно зменшити тиск масла в лінії В, куди масло надходить від насосу 6 через золотник 3. Для цього золотник 3 з маховиком 2 або двигуном 1 дистанційно переміщають вліво. Вікно М при цьому з’єднується зі зливом, і тиск в лінії В падає. Під дією тиску в лінії Б золотники 20 переміщаються у верхнє положення. Зусилля, що діють зверху на ці золотники, зменшиться через злив масла через шайби Ш з камер Н. Стопорні клапани будуть встановлені у верхнє положення після збільшення тиску в лінії Е. Для цього золотник 3 зміщають в початкове положення. Лінія Б в цій схемі є лінією додаткового захисту: у випадку підвищення частоти обертання вище рівня налаштування автомату відкривається вікно К в золотнику 4 регулятора частоти 5, тиск в лінії Б зменшується, що приводить до переміщення вниз золотників 20, що відкривають за рахунок цього злив масла з ліній Г і Д. При подальшому підвищенні частоти обертання додатково відкриється злив через вікно Л золотника 21, що зменшує тиск в лінії Д.
Рисунок 3.4.1 – Автомат безпеки бойкового типу
Оскільки автомат безпеки в нормальній експлуатації нерухомий, завжди існує невпевненість в його працездатності. Схема на рисунку 3.4.2 дозволяє виконувати почергове розхолодження бойків 11 та 12. Для цього важіль 7 улаштування зміщення з середнього робочого положення встановлюється в переднє або заднє положення. Важіль 7 з'єднаний із золотником 13 підведення масла на затилочну частину бойків для їх розхолодження. Наприклад, при зсуві важеля 7 вправо задній бойок 11 не буде торкатись важеля 10. Одночасне зміщення вправо золотника 13 відкриває вікно підведення масла до бойка 11. Подача масла виконується золотником 17 через вікно А шляхом дії на маховик 18. У випадку справності бойка масло, що надходить до нього, заставить його спрацювати без спрацьовування решти пристроїв системи захисту, так як удару по голівці золотника 19 не відбудеться.
Золотники автомату безпеки спрацьовують також при ударі на кнопці 14 і подачі струму через електромагніт 15 при зливанні масла через золотник 16. Електромагніт 15 отримує імпульс від іншого захисту, що діють на зупинку турбіни.
Захист від неприпустимого осьового зсуву необхідний для запобігання зачіплювань в проточній частині турбіни. Робота цього захисту відбувається в два етапи:
І-й етап – включення попереджувального сигналу;
ІІ-й етап – включення сигналу відключення, що йде на електромагнітний вимикач.
За таким самим принципом організована робота захисту: від зниження вакууму в конденсаторі, від зменшення тиску масла в системах змащування та регулювання.
Реле осьового зсуву (рисунок 3.4.3) встановлюється поряд з автоматом безпеки між ділянками валу 1,3. Складається з датчика 6, що розташований симетрично відносно гребеня 2. Датчик представляє собою магнітопровід з трансформаторного заліза з котушками, які розташовані на середньому 4 та бокових 5 кернах магнітопроводу. До котушки 4 підведена напруга змінного струму частотою 50 Гц. Розподіл магнітного потоку в бокових котушках залежить від зазорів b1 та b2. Магнітний потік через бокову котушку наводить електричну рухому силу самоіндукції, значення якої зворотно пропорційно значенню зазору. Бокові котушки з’єднані за схемою навпівмоста та включені в схему повного моста разом з двома котушками вимірювального приладу. Зміна зазорів b1 та b2 викликає зміни показників приладів. Шкала приладів має контакти, яки замикаються на сигнал про неприпустиме значення осьового зсуву. Друга група контактів передає сигнал на відключення турбіни.
Реле падіння тиску змащування забезпечує:
подачу попереджувального сигналу при падінні тиску до визначеної межі (першої межі) та включення резервного масло насосу з електродвигуном змінного струму;
автоматичне включення масло насосу змащування з електродвигуном постійного струму при падінні тиску до другої межі;
подачу імпульсу на відключення турбіни з блокуванням включення валоповоротного пристрою.
Для захисту східця від надмірного перепаду тиску, що виникає при різкому зниженні тиску в паропроводі, застосовуються спеціальні реле захисту.
Рисунок 3.4.2 – Схема захисту турбіни
Рисунок 3.4.2 – Схема захисту турбіни
Рисунок 3.4.3 – Реле осьового зсуву ротора турбіни
Надмірний перепад тиску на східець може призвести до пошкодження діафрагми та подальшому руйнуванню інших вузлів турбіни. Реле захисту від надмірного перепаду тиску на східець працює першочергово як сигналізатор, а при подальшому збільшенні значення перепаду як пристрій, що відключає турбіну шляхом подачі імпульсу на електромагнітний вимикач.
Усі вище перераховані захисти, окрім захисту від неприпустимого підвищення частоти обертання, передають імпульс на відключення турбіни по електричним зв’язкам. У електричного зв’язку є один суттєвий недолік: можливість складного визначення пошкодження лінії. Сучасні турбіни мають два електромагнітних вимикача та дві кнопки ручного вимикання турбіни.