Парової турбіни

При зміні частоти обертань під впливом ІП тиск в імпульсній лінії p міняється і букса переміщається вверх або вниз з'єднуючи верхню камеру гідравлічного двигуна з лінією масла під тиском або з лінією зливу масла. Поршень двигуна випливає за буксою. Важіль зворотнього зв'язку переміщає поршень золотника на закриття вікон букси, в результаті чого припиняється рух поршня двигуна. У просторі над поршнем установлюється новий тиск масла, відмінне від попереднього, такий же тиск встановлюється і в ІЛ, що йде до гідравлічного підсилювача другого каскаду ГК1. Поршень підсилювача ГК1 механічно з’єднаний з одним з регулювальних клапанів турбіни (див. рис. 3.16).

На парових турбінах великої потужності з проміжним перегрівом пари АРЧВ доповнюється электроприставкою 5 (див.рис.3.16), що через електрогідравлічний перетворювач (ЕГП) 4 підключається до імпульсної лінії ІЛ турбіни. Электроприставка містить ряд вимірювальних перетворювачів, що через вихідний диференціальний підсилювач діють на ЕГП.

За допомогою электроприставки в АРЧВ турбіни можуть вводитися різні регулюючі впливи, що забезпечують: регулювання частоти обертання по прискоренню, обмеження потужності турбіни по тиску свіжої пари, аварійне закриття клапанів турбіни при відключенні генератора, аварійне регулювання потужності турбіни для запобігання порушення динамічної стійкості, обмеження потужності за умовою забезпечення статичної стійкості після аварійного режиму, автоматична зміна статизма регулятора. Электроприставка поставляється комплектно з АРЧВ.

3.3.9 Электрогідравлічні регулятори для гідравлічних турбін

У 50-х роках у світовій практиці гідромашинобудування почали застосовуватися электрогідравлічні регулятори (ЕГР). Практика використання ЕГР показала їхню високу чутливість, надійність і можливість реалізації різних законів регулювання.

1. Ізодромні регулятори з гнучкої (ГОС) і твердої (ЖОС) зворотніми зв'язками по положенню головного чи допоміжного двигуна (гідродвигуна).

2. Регулятори з впливом по відхиленню частоти і іі похідної (ПД-регулятори).

3. Регулятори з впливом по відхиленню частоти і зміні інтегральної функції від відхилення частоти (П-регулятори).

4. Регулятори, що використовують відхилення частоти її похідну і інтегральну функцію (ПІД-регулятори). В ЕГР усі функціональні елементи виконані на електричному принципі і зосереджені на панелі електроустаткування. Підсилювачі потужності й інші гідромеханічні елементи керування розташовані в гідромеханічному стовпчику (ГМК).

Рисунок 3.18- Спрощена принципова схема електроустаткування АРЧВ ЕГР-2М

Зв’язок між панеллю електроустаткуання і ГМК до останнього часу здійснювалася за допомогою електрогідравлічного перетворювача (ЕГП), що володіє малою потужністю електричного елемента. В останніх конструкціях почали застосовуватися більш могутні електромашинні перетворювачі.

Ізодромний АРЧВ типу ЕГР-2М для радіально-осьової гідротурбіни. Спрощена функціональна схема панелі гідроустаткування ЕГР-2М показана на рис. 3.18 .Постачання панелі і забезпечення інформацією про частоту, перемінний струм генератора G виробляється від тахогенератора GH розташованого на валу агрегату. Тахогенератором служить трифазний синхронний генератор з частотою 50 Гц і порушенням постійними магнітами.

Вимірювальний орган 1 відхилення частоти від номінального значення виконаний за допомогою резонансного контура LC. Знак і значення перетворяться в напругу перемінного струму, що змінюється по амплітуді і фазі. Підсумовування сигналів від вимірювального органа, механізму зміни частоти і твердого негативного зворотного зв'язку здійснюється на перемінному струмі в сумматорі 2. Перетворення сумарного сигналу в сигнал постійного струму відбувається у фазо-чутливому випрямлячі 3 , з виходу якого він надходить у вихідний електричний підсилювач 4, виконаний як двохтактний двухкаскадний магнітний підсилювач з виходом на постійному струмі. На вхід підсилювача крім сумарного сигналу подаються сигнали від електричного ізодрома, що реалізує гнучкий негативний зворотний зв'язок,і пристрою групового регулювання активної потужності (ГРАМ).

Електричний ізодром 9 виконаний за допомогою диференційного контура, постійна часу ізодрома Т встановлюється резистором. При переході з режиму холостого ходу в навантажувальний режим необхідно змінювати параметри ізодрома. Тому звичайно він виконується з двома диференційними контурами, R . Переключення контурів робить реле 10-повторювач реле положення вимикача синхронного генератора.

Сельсин BG3 зворотного зв'язку 6 працює в трансформаторному режимі і перетворить положення проміжного гідравлічного двигуна в ГМК у напругу перемінного струму, що надходить у сумматор 6 . Твердий зворотний зв'язок реалізується на перемінному струмі через резистор 7, а для створення сигналу ГОС на електричний ізодром повинна подаватися випрямлена напруга, для цього використовується випрямляч 8, через який подається сигнал від механізму зміни потужності 12. Два зазначених механізма-МІЧ 11 і МІМ 12 виконані за допомогою сельсинів BG1 I BG2 працюючих у трансформаторному режимі і мають дистанційне керування електродвигунами М1 і М2 редукторами.

Спрощена функціональна схема ГМК показана на рис. 3.19.

Элсктрогідравлічний перетворювач 1 типу “сопло-заслонка” через важіль 2 і розпор 3 керує золотником 4 гідравлічного двигуна 5 першої ступені посилення передається через проміжний вал 6 і зв'язок 7. Другу ступінь посилення потужності утворять: золотник 8 допоміжного гідравлічного двигуна 9 сполучений з ним головний золотник 10 , що керує головним гідравлічним двигуном 11. Зворотний зв'язок від головного гідравлічного двигуна на вал вимикача 16 і ричагову передачу 7 створюється тросом 14, натяг якого забезпечується вантажем 15, укріпленим на. валу вимикача16. Зворотний зв'язок головного золотника на буксу золотника 8 створюється через ричагові зв'язки 12 і 13 і проміжний вал. Зворотний зв'язок з панеллю електроустаткування і пристроєм ГРАМ по положенню гідравлічного двигуна 5 забезпечують сельсини 17 і 18.

Рисунок 3.19-Спрощена принципіальна схема гідромеханічної колонки АРЧВ ЕГР-2М

Механізм обмеження відкриття 19 з дистанційним керуванням використовується для автоматизації пуску і зупинки гідроагрегата.

У різних конструкціях ЕГР інтегруючим елементом для реалізації закону астатичного регулювання служить чи проміжний, чи основний гідравлічний двигун.

Рисунок 3.20-Спрощена структурна схема АРЧВ

a-структурна схема іподромного АРЧВ ЕГР-2М; б-спрощена структурна схема ізодрома АРЧВ

У залежності від цього структурні схеми містять інерційні і інтегруючі ланки з постійним часом Т для проміжного і Т для основних гідродвигунів. Структурна схема АРЧВ типу ЕГР-2М показана на рис. 3.20 ,а. Для з'ясування динамічних властивостей ізодромного ЕГР доцільно скористатися спрощеною структурною схемою регулятора зі зворотним зв'язком по положенню основного гідродвигуна за умови, що впливом інерційної ланки, що моделює проміжний гідродвигун, можна знехтувати. В цьому випадку структурна схема ізодромного ЕГР прийме вид, зображений на рис. 3.20,6.

Передатна функція ЕГР-2М записується у виді:

, (3.26)

де T -постійна часу і коефіцієнт інтенсивності ізодрома; - залишкова нерівномірність (статизм) вимірювального органа; - коефіцієнт передачі ЖОС.

В режимі астетичного регулювання, коли =0

W (3.27)

Якщо в останніх двох членах винести і, позначивши ,винести за дужки

,то (9,27) можна записати в наступному вигляді

W , (3.28)

де -тимчасова нерівномірність регулятора.

Ізодромний регулятор при =0 є пропорційно-інтегральним (ПІ) регулятором з зменшенням постійного часу гідродвигуна.

Пропорційно-інтегрально - диференціальний АРЧВ типу ЕГР-І для радіально-осьової гідротурбіни. Спрощена функціональна схема панелі електроустаткування ЕГР-І показана на рис. 3.21. Живлення панелі і забезпечення інформацією виконано так само,як і в панелі ЕГР-2М.

Вимірювальний орган 1 відхилення частоти від номінального значення виконаний за допомогою контура RC (подвійний Т-образний міст). Знак і значення f перетворяться у відповідні зміни амплітуди і фази перемінної напруги. Для одержання сигналу проізведеного відхилення частоти ця напруга випрямляється у фазочутливий випрямляч 2 і надходить у диференціюющий RC-контур 3. Наступне підсумовування сигналів відхилення частоти і її проізведення, передумовленоно сигналу від МІЧ і сигналу зворотного зв'язку від інтегратора 5, що надходить через елементи 6 і 7, відбувається на постійному струмі в суматорі 4. Інтегруючий підсилювач 5 охоплений гнучким стабілізуючим зворотним зв'язком 6 жорсткою 7, що забезпечує необхідний статизм регулятора. Реле 8 робить переключення контурів RC при включенні агрегату під навантаження. Підсумовування вихідного сигналу підсилювача 5, що наказує сигналу від МІМ і формуваннявихідного електричного сигналу регулятора відбуваються на постійному струмі в суматорі 9.

Сумматор служить для підсумовування сигналу регулятора, сигналу від пристрою групового регулювання (ГРАМ) і сигналу негативного зворотного зв'язку по положенню гідравлічного двигуна направляючого апарата в ГМК.

Рисунок 3.21- Спрощена принципова схема електроустаткування АРЧВ ЕГР-І

Підсилювач-перетворювач потужності 10 працює як електромеханічна слідкуюча система, з вихідним двохфазним асинхронним електродвигуном з убудованим редуктором і негативним зворотним зв'язком, що утвориться сельсином RG3 працюючим у трансформаторному режимі, і фазочутливиму випрямлячі 11.

З валом електродвигуна жорстко зв'язаний золотник гідропідсилювача в ГМК.

Механізм зміни частоти обертання 12 і механізм зміни потужності МІМ 13 виконані так само, як і в панелі ЕГР-2М. Механізм зміни потужності має слідкуючий пристрій за положенням регулюючого органа для запобігання зміни потужності агрегату при переході від групового регулювання до індивідуального (на схемі не видно )

Як видно зі схеми, роль інтегруючої ланки в даному регуляторі виконує електричний інтегруючий підсилювач 5, а не гідравлічний двигун, як у ЕГР-2М, що майже цілком виключає зону нечутливості і поліпшує динамічні властивості регулятора.

Пропорційно інтегрально – диференціальний (ПІД) закон регулювання, прийнятий у регуляторі, забезпечує кращий процес регулювання частоти і потужності гідроагрегата. Гідромеханічна колонка у даному регуляторі виконує роль системи, що стежить з могутнім механічним впливом на направляючий апарат.

Структурна схема АРЧВ типу ЕГР-І показана на рис.3.22, у відповідності з котрою передаточна функція запишеться у виді

W (3.29)

д е постійна часу ланцюга прискорення; -постійна часу ланцюга ГОС; -постійна часу інтегруючого підсилювача; -коефіцієнт інтенсивності ланцюга ГОС.

Рисунок 3.22-Спрощена структурна схема АРЧВ ЕГР-І

В режимі астетичного регулювання, коли , із обліком того, що постійного часу у знаменнику можна знехтувати тому, що (3.29) перетвориться в наступний вид:

W (3.30)

Із (3.30) видно, що АРЧВ типу ЕГР-І при являється пропорціально-інтегрально-диференційним регулятором.

Елементи електричної частини ЕГР виконуються з використанням аналогової техніки по відомим з відповідної навчальної дисципліни схемам.