Лекция №13

Регулирование турбины с противодавлением

Турбины с противодавлением могут работать в двух режимах:

а) согласно графику потребления электроэнергии;

б) согласно графику потребления тепловой энергии.

В первом случае давление за турбиной поддерживается регуляторами давления других объектов, например с помощью дроссельно–увлажнительной установки.

Во втором случае скорость вращения ротора электрогенератора зависит от скорости вращения турбины, а частота электросети поддерживается регуляторами скорости других машин при условии, что давление за турбиной поддерживается регулятором давления (см. рис.1).

Регулятор скорости турбогенератора служит для синхронизации при включении агрегата в электросеть и для предохранения от чрезмерного увеличении скорости при сбросе нагрузки.

Структурная схема системы регулирования турбины с противодавлением при работе по тепловому графику состоят из колебательного звена регуляторов давления и апериодических звеньев усилителя и парового объёма (рис. 2.).

Рисунок 1 Схема регулирования паровой турбины с противодавлением

1. Регулятор скорости; 2 – регулятор давления.

Рисунок 2 Структурная схема регулирования турбины с противодавлением

Если приведенная масса жидкости невелика, движение в трубке регулятора давления между регулятором и камерой в которой регулируется давление, то такой регулятор считается идеальным. Тогда колебательное звено заменяется кинематической связью, и структурная схема упрощается, а при описании идеального регулятора используют алгебраическое уравнение:

,

где – относительное изменение давления в камере противодавления;

– коэффициент неравномерности регулирования давления.

Под камерой давления (её объёмом) понимают паровой объём выходного патрубка турбины, примыкающие к нему паропроводы и теплообменные аппараты, в которые направляется пар.

Уравнение парового объёма, необходимо для исследования устойчивости рассмотрено раннее.

Если между паровым клапаном и первым рядом сопел паровой объём мал, влияние противодавления на расход пара турбины мало, то количество пара , притекающего в объём за турбиной можно представить в виде функции только подъёма клапана :

.

Количество пара , вытекающего из рассматриваемого объёма, зависит от свойств аппаратов и машин, потребляющих этот пар и в общем является функцией давления за турбиной:

.

.

Уравнение парового объёма, аналогично для постоянной ёмкости

,

где

,

при указанных условиях имеет вид:

,

(1)

Уравнение парового объёма за турбиной

где – выход усилителя; – выход парового объёма;

; ; – характеризует саморегулирование.

В операторной форме уравнение (1) запишется как

,

(2)

где .

Для описания усилителей воспользуемся ранее полученными уравнениями:

.

(3)

Движение динамической системы в целом определяется системой дифференциальных уравнений (2), (3), для которой получим характеристическое уравнение второй степени. Такая система обладает свойствами структурной схемы с двумя апериодическими звеньями.

Если изменения противодавления сравнительно слабо сказывается на расходе пара теплофикационными аппаратами, то , a . При этом в уравнении (1) член, характеризующий свойства саморегулирования турбины, становится пренебрежительно малым, тогда это уравнение можно записать так: _, – передаточная функция парового объёма.

При устранении свойств саморегулирования изменилась и структурная схема регулирования, так как паровой объём превращается из апериодического в интегрирующие звено .

Отсюда следует:

1. Увеличение постоянной интегрирующего звена R₁ оказывает благоприятное влияние на процесс регулирования;

2. Увеличение веса пара, заключённого в камеры противодавления, оказывает благоприятное влияние на устойчивость и на процесс регулирования, так как паровой объём влияет такую же роль, как момент инерции ротора в конденсационной турбине.

3. Турбина с противодавлением – это динамическая система, в которой аккумулированный в камере пар играет положительную роль в процессе регулирования.