Дополнительные элементы

Сформулируем требования, предъявляемые к системам регулирования, и рассмотрим пути их выполнения.

Система регулирования должна обеспечивать устойчивую работу турбины (без самопроизвольного изменения нагрузки) на всех режимах. Для этого неравномерность ее статической характеристики должна быть в пределах 4,5±0,5%, а нечувствительность как можно меньше, но не более 0,3%. В число обязательных режимов входит и наиболее трудный для регулирования режим холостого хода.

Управление турбиной должно быть легким и плавным, регулирующие клапаны должны открываться равномерно и без толчков.

Одним из самых важных требований является требования «удержания» турбины на частоте холостого хода при полном сбросе нагрузки с отключением электрогенератора от сети. В этом случае нагрузка турбоагрегата мгновенно падает до нуля и регулирующие клапаны должны закрыться так, чтобы обеспечить частоту вращения холостого хода, соответствующую статической характеристике.

Если динамический заброс частоты вращения оказывается слишком большим, то срабатывает защита турбины, вызывающая закрытие ее стопорных клапанов. Если при этом турбоустановка выполнена по блочной схеме, автоматика блока прекращает подачу топлива в котел. Последующий пуск блока, даже при условии, что неполадка, вызвавшая сброс нагрузки, будет ликвидирована очень быстро, требует значительного времени. Поэтому к системе регулирования предъявляют требование обеспечивать перевод турбины на холостой ход настолько быстро, чтобы динамический заброс частоты вращения не превышал 7–8% от номинальной. При этом котел останется в работе и примерно через минуту турбоагрегат достигнет частоты вращения, соответствующей статической характеристике. В случае необходимости повторного пуска оператору достаточно снизить механизмом управления частоту вращения до синхронной, включить электрогенератор в сеть и взять нагрузку.

Для увеличения быстродействия системы регулирования в нее вводят устройство, называемое дифференциатором, который реагирует на значительное ускорение ротора турбины. На рис.103 показана схема регулирования, к которой, кроме главного золотника 1 и главного сервомотора 2, подключены золотник 3 и сервомотор 4, играющие роль дифференциатора.

Представим, что нагрузка турбогенератора падает очень медленно, тогда его частота вращения будет медленно увеличиваться, а муфта регулятора скорости 5 медленно подниматься. При этом малейшее смещение точки В вверх будет вызывать подъем золотника 3 дифференциатора и опускание поршня сервомотора 4 дифференциатора с последующим выключением золотника 3. Таким образом, медленное увеличение частоты вращения будет приводить к повороту рычага АВС вокруг точки В, которая будет практически неподвижной. Это означает, что точка Д будет оставаться неподвижной, и система регулирования будет аналогичной системе регулирования с гидравлическими связями и быстроходным регулятором скорости: смещение точки А вызовет только смещение точки Е и работу главного золотника 1 и главного сервомотора 2 по восстановлению прежней частоты вращения путем закрытия клапанов турбины.

Рисунок 103 - Регулирование по частоте и ускорению

Теперь представим, что произошел быстрый сброс нагрузки. Тогда вместе с подъемом муфты регулятора (точка А) будет подниматься и золотник дифференциатора, а сервомотор 4 не будет успевать опускаться и выключать золотник 3 из-за быстротечности процесса. Таким образом, точка Е рычага, определяющая работу главного золотника 1, переместится вверх не только за счет перемещения муфты, но и вследствие перемещения в первый момент точек В и Д. Следовательно, на золотнике 1 суммируются импульсы по скорости (подъем муфты) и по ускорению (подъем золотника дифференциатора).

По прошествии короткого времени точка В вернется в прежнее положение и сервомоторы займут положение, отвечающее статической характеристике, но импульс, полученный в момент сброса нагрузки, существенно увеличит быстродействие системы регулирования.

Организовать описанное суммирование импульсов можно не только с помощью механической системы, но и посредством гидравлических связей.