1.15 Альтернативні способи регулювання параметрів ну

Змінний характер водоспоживання викликає необхідність постійного регулювання вихідних параметрів НА. Відомо, що регулювання продуктивності НУ може здійснюватися зміною числа працюючих одночасно аґреґатів, впливом на турбомеханізм шляхом повороту лопатей робочого колеса, впливом на комунікаційну мережу дроселюванням потоку засувкою, зміною швидкості обертання робочого колеса одного з насосів, перепуском частини подаваної рідини з напірного трубопроводу до всмоктувального (байпасування потоку). Для прийняття рішення про вибір того або іншого методу регулювання, обґрунтування доцільності реалізації технічного рішення необхідно попередньо оцінити діапазони регулювання технологічних параметрів, енергетичні й вартісні показники розглянутих систем регулювання.

Заслуговують на увагу альтернативні варіанти регулювання параметрів на базі активних регулювальних пристроїв з використанням гідротурбіни, електромеханічного перетворювача та системи регулювання її потужності, що дозволяє здійснити регулювання продуктивності НА у необхідних межах з одночасною рекуперацією електроенергії до промислової енергомережі.

Можливі різні схемні варіанти вмикання системи активного регулювання параметрів (САРП) у загальну технологічну схему НУ: послідовно або паралельно з насосним аґреґатом (рис. 1.32), паралельно засувці на виході турбомеханізму, у байпасний трубопровід насоса. Заслуговує на увагу використання у якості активного регулювального пристрою оборотних гідромашин, що працюють як у насосному, так і в турбінному режимах. Це дозволяє змінювати вихідні параметри НС у широких межах.

Вибір гідравлічної турбіни більшою мірою визначає ефективність САРП. Залежно від особливостей перетворення енергії гідропотоку на механічну енергію на валу виділяють реактивні гідротурбіни (напірноструменеві) та активні (вільноструменеві), які, у свою чергу, підрозділяють на різні типи залежно від напрямку потоку в робочому колесі й способу регулювання витрати [11, 14]. Аналіз енергетичних показників гідроаґреґатів, наведено у роботах [14–17], показав, що ККД гідротурбін знаходяться у межах 0,9–0,95, ККД ґенераторів – 0,95–0,98.

Д

ПК – пристрій керування;

ПВЛ – пристрій встановлення лопатей;

НА – напрямний апарат; ПЧ – перетворювач частоти; В – вимикач;

ТМ – турбомеханізм; ДВ – датчик витрати; ВМ 1-ВМ3 – виконавчі механізми засувок; Г – ґенератор; Т – турбіна

Рисунок 1.32 – Блок-схема засобу активного реґулювання продуктивності турбомеханізму

ля підтримання не обхідних значень технологічних параметрів у гідромережі зміна продуктивності на виході НУ здійснюється шляхом регулювання витрати й потужності турбіни при якомога більшому діапазоні підтримання максимального ККД. Згідно з [14, 16], продуктивність турбіни можна змінювати такими способами:

– зміною ступеня відкриття напрямного апарата;

– зміною кута повороту лопатей робочого колеса турбіни при незмінному положенні напрямних лопаток;

– зміною висоти напрямного апарата;

– зміною двох різних параметрів (подвійне реґулювання).

Технологічні параметри на виході гідротурбіни можна змінювати шляхом регулювання частоти обертання вала генератора та, відповідно, робочого колеса турбіни. У низьконапірних турбінах зі зростанням швидкості обертання витрата зростає; у високонапірних спостерігається зворотна картина – зі збільшенням частоти обертання колеса турбіни витрата зменшується.

Однак усе це правдиве для турбін із одиночним регулюванням (радіально-осьові, пропелерні). У поворотно-лопатевих турбінах при найбільших значеннях ККД і незмінному відкритті напрямного апарата зі збільшенням швидкості обертання вала турбіни витрата завжди зменшується. Тому одним зі способів регулювання параметрів турбіни є використання перетворювача частоти, що здійснює зміну потужності турбіни при коливаннях навантаження зміною частоти обертання вала турбіни. При цьому як такі перетворювачі можуть бути використані чотириквадрантні ПЧ, що забезпечують реверс потужності на вході й виході електричної машини САРП.