Пристосування для зміни числа обертів турбіни (синхронізатор)

З розглянутих принципових схем регулювання випливає, що зміна навантаження турбіни призводить до зміни числа обертів. Таким чином, для ізольовано працюючого турбогенератора число обертів його залежить від навантаження, тобто кожному навантаженню турбіни відповідає визначене число обертів.

Межі зміни числа обертів в цьому випадку залежать від степеня нерівномірності регулятора (звичайно при роботі на електричний генератор, що не перевищує 6% від номінального робочого числа обертів турбіни п_о).

Якщо турбогенератор працює на електромережу з великою потребою струму паралельно з іншими турбогенераторами, то його число обертів визначається частотою мережі.

В цьому випадку турбіна повинна працювати з номінальним (робочим) числом обертів в всьому діапазоні зміни її навантаження. Це здійснюють спеціальним пристосуванням для зміни числа обертів (синхронізатором).

Конструкції пристроїв для зміни числа обертів надто різноманітні.

На рисунку представлені основні схеми цих пристроїв.

В схемі а в доповнення до принципової схеми непрямого регулювання додатково передбачена пружина 1 з маховичком 3 для зміни її натягу, що і виконує функції синхронізатора.

З цієї схеми випливає, що вантажі відцентрового регулятора при зміні числа обертів турбіни впливають на пружини 1 і 2.

Наприклад, при підвищенні числа обертів вантажі відцентрового регулятора водночас стискають пружину 2 і розтягують пружину 1, переміщаючи муфту Е вверх.

Початковий натяг пружини 1 може в деяких межах довільно змінюватися обертанням маховичка 3, в який на різьбі входить гвинт, зв’язаний з пружиною 1. Змінюючи попередній натяг пружини 1, будемо змінювати натяг пружини 2 і положення муфти Е. Наприклад, збільшуючи натяг пружини 1, будемо послаблювати натяг пружини 2 і опускати муфту Е вниз. Опускання муфти Е вниз при встановленому положенні золотника сервомотора змінить відкриття регульованого клапана і потужність при практично незмінному числі обертів турбіни. Таким чином, змінюючи натяг пружини 1, можна змінювати положення муфти Е і відповідно змінювати потужність турбіни.

З схеми б витікає, що гільза Б золотника може переміщатися за допомогою маховичка 2, зв’язаного з гільзою за допомогою хвостовика з різьбою. При довільному переміщенні гільзи вверх або вниз середнє положення поршня А золотника буде досягатися при різноманітних положеннях муфти відцентрового регулятора.

Кожному положенню гільзи Б при середньому положенні золотника А відповідають цілком певне положення муфти Е і відкриття регульованого клапана. Таким чином, впливаючи на переміщення гільзи Б, можна змінити степінь відкриття регульованого клапана і витрату пари в турбіну.

Пристосування для зміни числа обертів дозволяє забезпечити роботу агрегату, включеного в мережу при нормальному робочому числі обертів з будь-яким навантаженням, що змінюється від холостого ходу до номінальної величини.

Статична характеристика регулювання

При фіксованому положенні синхронізатора кожному значенню числа обертів відповідають цілком певне положення муфти регулятора і потужність на затискачах генератора. Заміряючи потужність турбіни і число обертів, можна отримати залежність зміни потужності N_ел від числа обертів п.

Залежність N_ел від п, яка наведена графічно в координатній системі, називають статичною характеристикою регулювання турбіни.

Статична характеристика регулювання турбіни представлена на рисунку:

На схемі а дана зміна N_ел від п при фіксованому положенні синхронізатора. Крива аb показує зміну N_ел в функції від п при підвищенні навантаження від холостого ходу до N_ел^ном.

Відношення:

носить назву степінь нерівномірності регулювання; тут - число обертів турбіни при холостому ході;- число обертів турбіни при номінальному навантаженні;- середнє число обертів турбіни при певному фіксованому положенні синхронізатора.

Якщо за середнє число обертів прийняти номінальне , то рівняння прийме вигляд:

Від характеру кривої зміни N_ел від п залежить робота регулювання турбіни. Щоб забезпечити нормальну роботу турбіни, тобто плавну зміну N_ел від п, степінь нерівномірності повинно знаходитися в межах від 4 до 6%.

Якщо визначити зміну потужності в залежності від числа обертів турбіни при її пониженні від N_ел^ном до холостого ходу, то отримаємо деяку відмінну залежність N_ел від п. На рисунку а ця залежність представлена кривою а₁в₁. Різниця між числом обертів, взятих по кривій а₁в₁, і числом обертів, взятих по кривої ав для однієї і тієї ж потужності N_ел, позначають і називають самовільною зміною числа обертів. Значенняпредставляє собою таку зміну числа обертів, при якому регулятор знаходиться в стані рівноваги 1-1 і не може подолати опору в з’єднаннях самого регулятора і в з’єднаннях, що зв’язують муфту регулятора з золотником, і в самому золотнику. Плюс- підвищення числа обертів турбіни від встановленого середнього значення, необхідне для подолання вказаних опорів, щоб вивести регулятор з стану рівноваги. Мінус- пониження числа обертів від середнього значення, необхідного для подолання шкідливих опорів і виводу регулятора з стану рівноваги. Чисельне значення цієї різницізалежить від степеня нечутливості регулювання. Відношеннядо в відсотках носить назву степінь нечутливості системи регулювання:

Максимально допустима величина в турбінах повинна бути не вище 0.5%. В сучасних турбінах прагнуть здійснювати регулювання при.

Степінь нечутливості регулювання турбіни залежить від ряду факторів:

Наявності слабини в сполученні важелів, інерції муфти регулятора, тертя в муфті і золотниках і т.д.

Самовільна зміна числа обертів при відомому степені нечутливості визначається з рівняння:

Статичну характеристику регулювання (крива ab) за допомогою синхронізатора можна змістити вниз і вверх.

На рисунку б дані характеристики регулювання при крайніх положеннях (верхнє і нижнє) синхронізатора (криві ab і а₁в₁). Крива а₂в₂ представляє характеристику регулювання при проміжному положенні синхронізатора.