Комплект измерительной системы частоты вращения ротора турбины

В 1978—1979 гг. ПО «Харьковский турбинный завод» совместно с Львовским политехническим институтом разработали комплект измерительной системы частоты ротора паровой турбины, в состав которого входят: бесконтактный преобразователь угловой частоты вращения ротора турбины в частоту синусоидального напряжения (ДУС-1); аналоговый преобразователь частоты синусоидального напряжения в унифицированный сигнал постоянного тока 0 ... 5 мА (ПЧПТ-1); токовые реле сигнализации и управлений для защиты агрегатов турбины и системы автоматического пуска.
Комплект измерительной системы частоты ротора турбины (КИС ЧРТ) предназначен для системы управления, централизованного контроля и аварийной сигнализации блоков парогенератор — турбина как с использованием автоматизированной системы управления турбиной с вычислительной машиной (АСУТ), так и без нее.
Информацию о частоте вращения вала турбины получают от первичного преобразователя, установленного непосредственно на паровой турбине, где условия его эксплуатации характеризуются воздействием высоких температур окружающей среды (до +150 °С), повышенной влажностью среды с наличием в ней горячих масел, воздействием вибраций, а также слабой радиации; Кроме того, для системы регулирования частоты ротора турбины необходима большая мощность первичного преобразователя. Учитывая специфические условия работы, труднодоступность для ремонта и настройки, к техническим характеристикам и надежности первичного преобразователя предъявляются повышенные требования.
Выпускаемые серийно и мелкими партиями первичные преобразователи не удовлетворяют большинству требований. Так, датчик оборотов типа ДО-1 (серийное производство) имеет малую выходную мощность и искаженную форму выходного сигнала. Первичный преобразователь типа 1ППТ-26 (ТУ 25-04-3363 — 78), состоящий из однополюсного магнитоэлектрического устройства с транзисторным усилителем переменного тока, размещенным в корпусе преобразователя, не может быть использован в среде повышенной влажности с температурой до + 150 °С. В то же время индукционный преобразователь типа ДУС-1 может быть использован в системе электрогидравлического регулирования частоты вращения ротора турбины вместо датчика оборотов ДО-1, так как его выходная мощность в 10 раз превышает выходную мощность датчика ДО-К Кроме того, преобразователь типа ДУС-1 без дополнительных устройств может быть подключен к цифровому индикатору электронного тахометра ТЭСА вместо преобразователя 1ППТ-26.
В результате проделанной работы создан и передан для внедрения бесконтактный электромагнитный преобразователь типа ДУС-1. Преобразователь ДУС-1 является устройством индукционного типа, состоящим из статора и составного зубчатого колеса, установленного на валу ротора турбины (рис. 1). Унифицированный статор состоит из П-образного магнито-провода 1У на стержнях которого расположены две измерительные катушки, включенные между собой последовательно встречно; постоянного магнита 4У выполненного из высоко-эрцитивного сплава ЮНДК35Т5БА. Составная шестерня имеет два зубчатых колеса 5 и 6, первое из которых жестко закреплено на валу объекта, а второе может поворачиваться вокруг своей оси относительно колеса 5 на некоторый угол. Зубчатые колеса 5 и 6 имеют одинаковое число зубьев 2 одинаковой конфигурации и одинаковый шаг. Оси зубьев колеса 5 смещаются по отношению к осям зубьев колеса 6 по внешней дуге на расстояние, равное половине шага зубчатого колеса, после чего положение колес друг относительно друга фиксируется жестко; 7 — вал ротора турбины.
Преобразователь угловой скорости работает следующим образом. При вращении составной шестерни происходит перераспределение магнитного потока постоянного магнита 4 в П-образном магнитопроводе, связанное с периодическим изменением магнитной проводимости рабочих воздушных зазоров, образованных двумя полюсами магнитопровода статора и зубцами колес составной шестерни. Вследствие этого в измерительных катушках 2 и 3 индуктируются ЭДС, частота которых пропорциональна угловой скорости составной шестерни. Амплитуды ЭДС в катушках 2 и 3 равны между собой, а фазы первых гармоник ЭДС отличаются на половину периода основной гармоники. Величина амплитуд этих ЭДС равна.
При последовательном включении правой 2 и левой 3 измерительных катушек ЭДС, наводимые в них, алгебраически суммируются. Информативным параметром выходной ЭДС является частота, равная, где п — частота вращения ротора турбины, об/мин; ^— частота синусоидальной ЭДС, Гц; 2 — число зубьев колес составной шестерни.
Технические данные преобразователя типа ДУС-1
Частота вращения ротора турбины, об/мин:
минимальная...................................... 200
номинальная...................................... 3000
максимальная ...................... 3600
Частота выходного сигнала, Гц:
минимальная...................................... 200
номинальная...................................... 3000
максимальная..................................... 3600
Приведенная погрешность преобразования, %          ±0,1
Номинальное значение нагрузки, кОм.................. 2,5
Выходное напряжение на номинальной нагрузке, В:
при минимальной        частоте вращения ротора        2,0
при максимальной частоте вращения ротора ....................................... 50,0
Активная мощность выходного сигнала на номинальной нагрузке при максимальной частоте вращения                ротора, Вт................. 1,0
Форма выходного         сигнала............... Синусоида
Диаметр составной шестерни, мм:
минимальный...................................... 300
максимальный..................................... 840
Число зубьев колес составной шестерни ...   60
Профиль зубцов.................................. Эвольвеитиый