Расчет системы автоматического регулирования угловой скорости ротора конденсационной турбины с промежуточным перегревом пара (номинальная нагрузка турбины = 250 МВт, давление свежего пара = 23,54 МПа)

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Санкт – Петербургский институт машиностроения (ВТУЗ – ЛМЗ)

Кафедра «Турбиностроение и средства автоматики»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ»

Студент: Замыслов В. С.

Группа 6101

Руководитель: Егоршин В. П.

Санкт – Петербург

2008

Содержание:

Введение

Исходные данные

1.  Расчет парораспределения

1.1. Расчет расходов и давлений по сегментам сопел

1.2. Выбор регулирующих клапанов ЦВД

1.3.Определение соотношения величин d_р, f^*₀ и f₁, обеспечивающих 80-ти

процентную разгрузку регулирующего клапана от паровых усилий

1.4. Определение величины f₀, обеспечивающей минимальное время

закрытия клапана

1.5. Расчет подъемов и подъемных усилий по клапанам

2. Расчет динамических характеристик САР

3. Расчет сервомотора

3.1. Выбор диаметров поршней сервомотора

3.2. Расчет пружин сервомотора

3.3 Определение суммарной ширины рабочих окон в буксе золотниковой пары

сервомотора

3.4 Оценка величины силы неуравновешенности золотника

3.5 Определение максимального хода золотника сервомотора и предварительного

натяга золотниковых пружин

4. Профилирование кулака обратной связи сервомотора

Заключение

Список литературы

Введение

Задачей курсовой работы является освоение методики расчета системы автоматического регулирования угловой скорости ротора конденсационной турбины с промежуточным перегревом пара.

Исходные данные

Вариант № 2

Номинальная нагрузка турбины                                                            = 250 МВт

Проходная площадь сегмента сопел                                                     = 27,2

Постоянная времени промзолотника                                                    = 0,05 с

Постоянная времени ротора                                                                   = 6 с

Постоянная времени промежуточного пароперегревателя                 = 7 с

Доля мощности ЧВД от мощности всей турбины                                = 0,33

===========================================================================

Давление свежего пара                                                                            = 23,54 МПа

Удельный объём свежего пара                                                               = 0,01334

Давление пара перед регулирующим клапаном                                   = 23,05 МПа

Максимальное давление пара в сопловой коробке                              = 22,6 МПа

Протечки через зазоры в штоках клапанов ЦВД                                  = 2,2

Относительная величина максимальной нагрузки                               = 1,1

Коэффициент трения в поршневых кольцах                                         = 0,5

Высота поршневого кольца по поверхности трения                            = 5

Атмосферное давление                                                                            = 0,0981 МПа

Напорное давление рабочей жидкости в системе регулирования       = 4,8 МПа

1. Расчет парораспределения

Рис.1.1. Схема паровпуска: А3 – автоматические затворы

Рис.1.2. Характеристики турбины  и

1.1.  Расчет расходов и давлений по сегментам сопел

Рис.1.3. Графики изменения расходов пара в турбину и через каждый регулирующий клапан в зависимости от управляющего давления

Рис.1.4. Графики изменения давлений пара за каждым регулирующим клапаном и в камере регулирующей ступени от управляющего давления

1.2.   Выбор регулирующих клапанов ЦВД

Расход пара при номинальной нагрузке:

.

Расход пара в регулирующем клапане при номинальной нагрузке:

.

Номинальная площадь клапана:

,

где  - скорость пара через поперечное сечение клапана.

Номинальный диаметр клапана:

 .

Максимальный ход регулирующего клапана:

.

Диаметр разгрузочного поршня клапана:

.

Расчет диаметра шейки штока:

,

где =50 - допустимое напряжение при растяжении.

Площадь поверхности трения поршневого кольца:

.

Максимальное паровое усилие на первом клапане:

Площадь шейки штока:

Диаметр шейки штока:

.

Исходя из того, что  выбираем  диаметр штока по ГОСТ 8724-81  (диаметр резьбы )

1.3.  Определение соотношения величин d_р, f^*₀ и f₁, обеспечивающих 80-ти процентную разгрузку регулирующего клапана от паровых усилий

Максимальный диаметр разгрузочного клапана:

Диаметр разгрузочного клапана:

.

Ход разгрузочного клапана:

.

Площадь проходного сечения разгрузочного клапана:

.

Площадь проходного сечения впускного канала, при которой обеспечивается заданная степень разгрузки клапана:

Рабочий ход сервомотора вместе с клапаном:

.

Максимальное усилие при отрыве чашки от седла для неразгруженного клапана:

.

Максимальное усилие при отрыве чашки от седла для клапана с разгрузкой без учета трения в поршневых кольцах и равенстве коэффициентов расходов через впускной канал и разгрузочный клапан:

, МН;

Максимальное усилие при отрыве чашки от седла, учитывая принятую 80-ти процентную степень разгрузки клапана:

.

1.4.  Определение величины f₀, обеспечивающей минимальное время закрытия клапана

Максимальная величина выталкивающей силы штока, возникающая при полном открытии клапана, может быть определена о формуле:

.

Усилие предварительного натяга пружин выбирается по формуле:

.

Минимальное усилие, направленное на закрытие клапана с учетом эффекта “парашютирования”:

.

Предполагаемое снижение давления пара в разгрузочной камере:

.

Давление внутри разгрузочной камеры:

.

Объем разгрузочной камеры:

.

Коэффициент Бендемана:

Площадь проходного сечения канала:

Получили: , принимаем: .

Принципиальная схема регулирующего клапана с разгрузкой.

  1- чашка основного клапана.                     =0,09322 м

  2- разгрузочное отверстие.                       =0,033 м

  3- разгрузочный поршень.                          =0,09711 м

  4- неподвижный цилиндр.                          =0,0025 м

                                                                                     5- букса.

                                                                                     6- направляющие пазы.

              7- поршневые кольца.

              8- разгрузочный клапан.

Площадь поперечного сечения штока:

 .

1.5.  Расчет подъемов и подъемных усилий по клапанам

Таблица 1.2

Рис 1.5. Графики перемещения всех регулирующих клапанов от Р_упр

2.  Расчет динамических характеристик САР

Рис. 2.1. Принципиальная схема регулирования САР турбины с промперегревом

Линейная математическая модель САР паровой турбины.

где:  - относительные изменения угловой скорости ротора (регулируемой величины),

                           давления пара в промежуточном пароперегревателе, положения поршня 

                           сервомотора регулирующих клапанов ЧВД, управляющего давления за

                           промзолотником соответственно (это внутренние координаты системы);

           - относительные изменения нагрузки на генераторе, положения механизма

                          управления турбиной соответственно (это внешние воздействия