Ångturbin styrande
Ångturbinstyrning är proceduren för att styra flödet av ånga till en ångturbin för att bibehålla dess rotationshastighet som konstant. Variationen i belastning under driften av en ångturbin kan ha en betydande inverkan på dess prestanda. I en praktisk situation varierar belastningen ofta från den konstruerade eller ekonomiska belastningen och det finns därför alltid en avsevärd avvikelse från turbinens önskade prestanda. Det primära syftet med ångturbindriften är att upprätthålla en konstant rotationshastighet oberoende av den varierande belastningen. Detta kan uppnås genom styrning i en ångturbin. Det finns många typer av guvernörer.
Översikt
Ångturbinstyrning är proceduren för att övervaka och kontrollera flödet av ånga in i turbinen med målet att hålla dess rotationshastighet konstant. Flödeshastigheten för ånga övervakas och styrs av ventiler mellan pannan och turbinen. Beroende på den speciella metod som används för styrning av ångflödeshastigheten, utövas olika typer av styrningsmetoder. De huvudsakliga metoderna som används för styrning beskrivs nedan.
Gasreglaget styr
Vid reglering av gasreglage reduceras ångtrycket vid turbininloppet, vilket minskar tillgången på energi. I denna metod leds ånga genom en begränsad passage och reducerar därigenom dess tryck över styrventilen. Flödeshastigheten styrs med hjälp av en delvis öppen ångkontrollventil. Minskningen av trycket leder till en strypningsprocess där ångens entalpi förblir konstant.
Gasreglage – Små turbiner
Låg initial kostnad och enkel mekanism gör gasreglaget till den mest lämpliga metoden för små ångturbiner. Mekanismen illustreras i figur 1. Ventilen manövreras med hjälp av en centrifugalregulator som består av flygande kulor fästa på hylsan. En kugghjulsmekanism förbinder turbinaxeln med den roterande axeln på vilken hylsan rör sig fram och tillbaka axiellt. Med en minskning av belastningen ökar turbinaxelns varvtal och åstadkommer förflyttning av de flygande kulorna bort från hylsaxeln. Detta resulterar i en axiell rörelse av hylsan följt av aktivering av en spak, som i sin tur aktiverar huvudstoppventilen till ett delvis öppet läge för att styra flödet.
Gasreglage – Stora turbiner
I större ångturbiner används en oljedriven servomekanism för att öka spakens känslighet. Användningen av ett reläsystem förstorar de små avböjningarna av spaken som är ansluten till regulatorhylsan. Differentialspaken är ansluten i båda ändarna till regulatorhylsan respektive gasspjällsventilspindeln. Pilotventilens spindel är också kopplad till samma spak i något mellanläge. Båda pilotventilerna täcker en port vardera i oljekammaren. Oljekammarens utlopp är anslutna till en oljeavtappningstank genom rör. Minskningen av belastningen under drift av turbinen kommer att medföra ökning av axelhastigheten och därigenom lyfta regulatorhylsan. Böjning sker i spaken och på grund av detta höjs pilotventilens spindel och öppnar den övre porten för oljeinlopp och nedre porten för oljeutlopp. Trycksatt olja från oljetanken kommer in i cylindern och trycker reläkolven nedåt. När reläkolven rör sig sjunker även gasventilspindeln som är fäst vid den och stänger delvis ventilen. Sålunda kan ångflödeshastigheterna regleras. När belastningen på turbinen ökar är avböjningarna i spaken sådana att den nedre porten öppnas för oljeinsläpp och den övre porten för oljeutlopp. Reläkolven rör sig uppåt och gasspjällsventilspindeln stiger uppåt och öppnar ventilen. Variationen av ångförbrukningshastigheten ṁ (kg/h) med turbinbelastningen under gasreglaget är linjär och ges av "willans linje".
Ekvationen för willans linje ges av:
- ṁ=aL+C
Där a är ånghastigheten i kg/kWh , ' L' är belastningen på turbinen i KW och C är ångförbrukning utan last.
Munstycke som styr
Vid styrning av munstycken regleras ångflödet genom att öppna och stänga uppsättningar av munstycken snarare än att reglera dess tryck. I denna metod bildar grupper om två, tre eller flera munstycken en uppsättning och varje uppsättning styrs av en separat ventil. Aktiveringen av en individuell ventil stänger motsvarande uppsättning munstycken och styr därigenom flödeshastigheten. I verklig turbin tillämpas munstycksstyrning endast på det första steget medan de efterföljande stegen förblir opåverkade. Eftersom ingen reglering av trycket tillämpas, ligger fördelen med denna metod i utnyttjandet av fullt panntryck och temperatur. Figur 2 visar mekanismen för munstycksstyrning applicerad på ångturbiner. Som visas i figuren styrs de tre uppsättningarna munstycken med hjälp av tre separata ventiler.
Genom att styra
Ibland överbelastas turbinen under korta perioder. Under sådan drift öppnas bypass-ventiler och färsk ånga införs i de senare stadierna av turbinen. Detta genererar mer energi för att tillfredsställa den ökade belastningen. Schemat för bypass-styrning är som visas i figur 3.
Kombination styr
Kombinationsstyrning använder användning av två av de ovan nämnda metoderna för styrning. I allmänhet används bypass och munstycksstyrning samtidigt för att matcha belastningen på turbinen som visas i figur 3.
Nödstyrning
Varje ångturbin är också försedd med nödregulatorer som träder i aktion under följande villkor.
- Ökning av axelns mekaniska hastighet över 110 %
- Störd balansering av turbinen [ förtydligande behövs ]
- Fel i smörjsystemet
- Vakuumet i kondensorn är ganska mindre [ förtydliga ]
- Otillräcklig tillförsel av kylvätska till kondensorn