ЛекцииГМ2

Отсюда:

Для возвращения синхронных оборотов обоих агрегатов до прежней

величины, соответствующей линии О1 необходимо характеристики регулирования обоих агрегатов сместить параллельно самим себе вверх при помощи механизмов изменения числа оборотов регулятора.

Тогда характеристика первого агрегата займет положение b1-b1 вместо а1-а1, а второго агрегата — b2-b2 вместо а2-a2.

При уменьшении нагрузки параллельно работающих агрегатов будет

происходить то же явление, только в обратном направлении.

Смещением характеристик регулирования с помощью механизма

числа оборотов), либо полный наброс нагрузки (при увеличении числа

оборотов) на агрегат, на котором мы желаем снизить или добавить нагрузку.

изодромным регулированием, а второй агрегат будет нести заранее установленную нагрузку. Число оборотов обоих агрегатов будет неизменным и этим обстоятельством пользуются при эксплуатации.

периодические колебания регулирующих органов (направляющего аппарата п др.) и нагрузки.

Запаздывающие действия механизмов регулятора, обусловленные,

например, мертвыми ходами и перекрытиями золотников, вызывают медленно затухающие колебания. С увеличением времени запаздывания резко увеличивается продолжительность регулирования. Слишком длительные и большие колебания нарушают устойчивую работу агрегата и могут повлечь за собой расстройство и других параллельно работающих агрегатов.

Как видно из графиков, приведенных на рисунке 6.6, внутри очерченных зон нечувствительности для каждого значения числа оборотов мощность может меняться в некоторых пределах.

В рассматриваемом случае колебания мощности одного агрегата могут происходить в пределах от N1 до N1 + ∆ N1 , другого — от N2 до N2 + ∆ N2 ,

при этом суммарная нагрузка может оставаться неизменной. Особенно заметны эти колебания при малых нагрузках, и поэтому для четкой параллельной работы агрегатов необходимо иметь минимальную нечувствительность регулятора, которая выбирается по результатам опытных испытаний системы регулирования.

25.3 Изодромное регулирование с остающейся степенью

неравномерности.

Из рассмотренных выше условий регулирования вытекает, что агрегат,

предназначенный для параллельной работы, должен иметь наклонную характеристику регулирования т.е. обладать некоторой степенью

неравномерности.

На рисунке 25.7, изображена эскизная схема изодромного регулятора с такого рода свойствами. Здесь точка опоры F пружины изодрома имеет кинематическую связь с поршнем сервомотора и перемещается вертикально вверх или вниз, пропорционально ходу поршня сервомотора, на небольшую величину. Следовательно, при установившихся режимах работ агрегата,

когда пружина изодрома находится в свободном состоянии, вместе с перемещением точки F переместится и точка Z присоединения ее к рычагу

H-Z-S. Это обстоятельство вызовет также и различное положение муфты маятника или соответственно различное установившееся число оборотов агрегата при различных нагрузках.

Рисунок 25.7. Схема изодромного регулятора с регулируемым механизмом остающейся неравномерности.

Если переставить точку опоры О рычага E-F-O в точку F, то верхний конец пружины изодрома будет при всех положениях поршня сервомотора неподвижным, и мы получим чисто изодромное регулирование, которое нами и рассмотрено при разборе схемы на рисунке 24.6.

Таким образом, перемещением точки О вдоль рычага Е-F-О

обеспечивается изменение угла наклона характеристики регулирования, а

перемещением этой же точки вверх или вниз обеспечивается смещение вверх или вниз характеристики регулирования т.е. изменение числа оборотов.

Автоматическое регулирование по приведенной схеме (рис 25.7)

называется изодромным регулированием с остающейся степенью

неравномерности.

Большинство современных автоматических регуляторов скорости допускают изменение степени неравномерности в пределах от 0 до 5÷6%

в зависимости от требований, предъявляемых к данному агрегату или ряду агрегатов, работающих индивидуально или параллельно на одну общую сеть.

Отметим, что регуляторы непрямого действия с жесткой обратной связью (рис. 24.4) также могут быть использованы при параллельной работе агрегатов. При этом степень неравномерности регулирования будет равна неравномерности центробежного маятника, которая для устойчивого регулирования должна быть порядка 10÷12%.

Столь значительная величина неравномерности часто является неприемлемой, а поэтому на практике применяют изодромное

регулирование с регулируемой величиной остающейся неравномерности.

25.4 Основные механизмы управления регулятора.

Выше мы рассмотрели принципиальные схемы автоматических регуляторов скорости, которые имеют в своем составе все механизмы,

необходимые для регулирования скорости гидротурбин. Однако для управления регулятором и агрегатом в процессе эксплуатации, а также для выполнения специальных требований, предъявляемых к надежной работе агрегатов, автоматические регуляторы скорости дополняются рядом механизмов.

Ниже мы рассмотрим наиболее важные механизмы, обычно включаемые в состав любого современного регулятора скорости.

Механизм изменения числа оборотов.

При синхронизации агрегата, для включения его в параллельную работу с другими агрегатами, а также для желаемого распределения

нагрузок между параллельно работающими агрегатами необходимо изменять в небольших пределах число его оборотов. Для этого автоматический регулятор скорости снабжают механизмом изменения числа оборотов (МИЧ).

На схеме (рис. 25.8) механизм изменения числа оборотов включает в себя рычаг a-b-c, кинематически связанный с золотником и маятником.

Вращением винта А смещается точка а, что вызовет в начальный момент смещение точки Z, а стало быть и тела золотника.

При этом вся система регулирования будет действовать на закрытие — при смещении точки а вниз, а на открытие при ее смещении вверх. В конце процесса регулирования точка S займет исходное положение,

соответствующее среднему положению золотника, а точки Z и Н сместятся в соответствии со смещением точки а.

Новому положению точки Н будет соответствовать новое число оборотов маятника и агрегата. Управление механизмом изменения числа оборотов в большинстве случаев производится не вручную, а дистанционно,

с помощью реверсивного двигателя.

Механизм ограничения открытия.

Для ограничения нагрузки агрегата или, что то же самое, открытия

регулирующих органов турбины, что часто бывает необходимо по условиям эксплуатации агрегата (в случае недостатка притока воды, неисправности некоторых частей агрегата и по другим причинам), современные автоматические регуляторы скорости снабжаются механизмом ограничения открытия (МОО). На рисунке 25.8 механизм ограничения открытия представляет собой систему рычажных передач, кинематически связанных в точке d со штоком поршня сервомотора, перестанавливающим направляющий аппарат турбины. Главный рычаг механизма e-k

ограничивает своим концом е перемещение распределительного золотника на открытие. Правый конец этого рычага связан в точке

k с винтом В, при помощи которого можно устанавливать ограничение хода

поршня сервомотора направляющего аппарата турбины

на любом открытии.

Предположим, что на холостом ходу винтом В установлена точка е

рычага e-k на некотором расстоянии от точки S золотникового рычага, а

затем турбина набирает нагрузку, и поршень сервомотора перемещается на

открытие.

Рисунок 25.8. Принципиальная схема регулятора с механизмами управления

Из схемы видно, что рычаг e-k, вращаясь вокруг точки k,

перемещается так, что точка е приближается к среднему положению точки S

золотникового рычага.

Наконец, наступает момент, когда точка е механизма ограничения открытия придет в соприкосновение с точкой S золотникового рычага. При этом распределительный золотник и управляемые им механизмы более не могут перемещаться на открытие. Вращением винта В можно по желанию установить соприкосновение ограничителя с золотниковым рычагом при любом положении поршня сервомотора, т. е. при любой нагрузке агрегата.

При уменьшении нагрузки и перемещении поршня сервомотора на закрытие точка е механизма ограничения удаляется от золотникового рычага и не препятствует ходу поршня на закрытие. Управление ограничителем открытия в большинстве случаев осуществляется дистанционно, с пульта управления. Иногда он используется для аварийного закрытия турбины, для пуска турбины в ход и ручного регулирования.

Контрольно-измерительные приборы. Кроме упомянутых выше механизмов, автоматический регулятор скорости снабжается контрольно-

измерительными приборами и указателями.

К ним относятся: тахометр – для измерения скорости вращения;

манометр для измерения давления масла в системе регулирования; указатель открытия регулирующих органов турбины (НА); указатели уровня масла в отдельных баках и резервуарах; указатели положения механизмов регулятора и турбины и др.

Современные регуляторы во многих случаях снабжаются аварийным золотником (клапан аварийного закрытия КАЗ и клапан программного

аварийного закрытия ПАЗ), через который происходит подача масла в сервомоторы направляющего аппарата в обход основной распределительной системы регулятора, и тем самым обеспечивается быстрое закрытие регулирующих органов и остановка агрегата.

Лекция 26.

Переходные процессы в гидротурбинах

26.1 Переходные процессы при регулировании мощности.

В условиях работы гидротурбин на ГЭС большое значение имеют переходные процессы при внезапных сбросах и набросах нагрузки и связанные с ними динамические явления. При нормальных условиях работы турбины постоянное число оборотов и установившийся расход

QТУРБ поддерживаются системой регулирования, исполнительным органом которой является направляющий аппарат.

При плавных изменениях нагрузки, происходящих за достаточно длительные промежутки времени, регулирование расхода направляющим аппаратом производится также плавно, и процесс в каждый момент времени можно рассматривать как установившийся. Резко отличными являются переходные процессы при внезапных сбросах и набросах нагрузки. Они носят явно выраженный неустановившийся характер,

сопровождаются резкими изменениями давления, скорости в потоке и оборотов турбины.

Сбросы нагрузки происходят при внезапном отключении мощного потребителя или при срабатывании автоматических выключателей защиты в случае короткого замыкания в сети. Эти явления неизбежны при эксплуатации ГЭС и должны быть предусмотрены по условиям работы агрегатов. Набросы происходят при подключении мощных потребителей.

Они также неизбежны.

Динамическое равновесие в работающем агрегате выражается дифференциальным уравнением: