ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Система регулирования и управления из "Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки " Выработка электроэнергии турбоагрегатами энергосистемы всегда должна совпадать с ее потреблением. Следовательно, турбина должна иметь органы и устройства, позволяюшие изменять ее мощность в зависимости от потребности в электроэнергии, иными словами, турбина должна иметь механизм управления. [c.147] При = Mj, ротор будет вращаться устойчиво, а на характеристиках моментов это состояние будет изображаться точкой пересечения характеристики движущего момента турбины, отвечающей определенному пропуску пара G, и характеристики момента сопротивления генератора, отвечающей определенной нагрузке сети Р . [c.147] Представим себе, что турбина не имеет какой-либо автоматической системы регулирования. [c.147] Пусть через нее протекает расход пара G, а нагрузка генератора равна Р . Тогда турбогенератор будет устойчиво вращаться с частотой п. Если электрическая нагрузка генератора уменьшится до значения Р , например, вследствие отключения потребителей электрической энергии, то характеристика момента сопротивления генератора снизится. Поскольку изменений в расходе пара через турбину не произошло, то рабочая точка переместится из точки а в точку Ь, и турбогенератор приобретет частоту вращения п п. Если бы диапазон изменения частоты вращения при изменении нагрузки генератора не имел значения для потребителя, то не требовалось бы какой-либо системы автоматического регулирования, так как переход от одного устойчивого состояния к другому происходил бы за счет саморегулирования путем изменения частоты вращения системы турбина—генератор. [c.148] Многие категории потребителей электрической энергии и среди них некоторые механизмы собственных нужд электростанций требуют очень точного поддержания частоты электрической сети и, следовательно, частоты вращения турбогенераторов. В соответствии с ПТЭ частота электрической сети должна поддерживаться с точностью 0,1 Гц. В противном случае между отдельными уч стками энергосистемы может происходить самопроизвольное перераспределение мощности, вызывающее перегрузку одних электрических линий и недогрузку других. Это приводит к значительным потерям энергии и нарушению устойчивости энергосистемы, что может повлечь отключение некоторых потребителей энергии. [c.148] Таким образом, необходимо каким-то образом постоянно восстанавливать равенство между требуемой и вырабатываемой мощностью турбоагрегата (или группы турбоагрегатов), которого можно достигнуть, например, изменением расхода пара. Если в рассмотренном выше примере после снижения электрической нагрузки и увеличения частоты вращения до значения и закрытием паровпускного клапана уменьшить расход пара до значения G, то рабочая точка (рис. 4.12) переместится вдоль характеристики М (п) из точки б в точку в, и турбоагрегат будет иметь частоту вращения и и мало отличающуюся от начальной частоты п. Машинист турбины не в состоянии изменять расход пара непрерывно и с необходимой точностью, поэтому поддержание частоты вращения передается системе автоматического регулирования турбины (САР). [c.148] Рассмотрим теперь турбину с противодавлением (см. рис. 3.1), главной задачей которой является отпуск на соответствующее промышленное предприятие пара вполне определенного давления. Если потребитель начинает использовать большее количество пара, то давление в выходном патрубке турбины будет падать. Для его поддержания используется САР, которая должна открыть регулирующие клапаны турбины для увеличения пропуска пара через нее. С ростом расхода пара на турбину давление в выходном патрубке восстановится. [c.148] ц образом, в турбине с противодавлением САР при нормальной работе поддерживает в определенных узких пределах давление в выходном патрубке. При этом частота вращения турбины будет определяться частотой сети энергосистемы, а электрическая мощность — пропуском пара через турбину, задаваемого потребностями теплового потребителя. Говорят, что турбина работает по тепловому графику. [c.148] Как следует из 1.5, теплофикационный агрегат представляет собой комбинацию паровой турбины с противодавлением и конденсационной турбины. Соответственно в зимнее время он может работать только в режиме с противодавлением, в летнее — с конденсацией (по электрическому графику). В общем случае от теплофикационной турбины требуется одновременное поддержание и частоты сети, и температуры сетевой воды, т.е. давления пара, подаваемого в подогреватель сетевой воды. Таким образом, теплофикационная турбина имеет два регулируемых параметра и соответствующую САР. [c.148] Существуют турбоагрегаты с двумя теплофикационными отборами промышленным (обычно в виде пара) и собственно теплофикационным (для нагрева сетевой воды). Тогда такая турбина будет иметь три регулируемых параметра давление в обоих отборах и частоту вращения. [c.148] Наконец, заметим, что теплофикационная турбина может и не иметь средств поддержания давления в отборе. Тогда регулирование температуры сетевой воды осуществляется средствами регулирования водонагревательной установки, например изменением расхода сетевой воды. [c.148] Схема простейшей системы регулирования частоты вращения турбоагрегата показана на рис. 4.13. [c.148] Валик регулятора приводится в движение от вала турбины. На нем расположена муфта, которая может перемещаться вдоль него под действием приложенных сил. Грузы регулятора при вращении под действием центробежных сил стремятся разойтись и сдвинуть муфту влево. Фиксированное положение муфты на регуляторном валике будет тогда, когда центробежная сила, развиваемая грузами, уравновесится усилием в пружине растяжения. Если частота вращения увеличивается, то грузы расходятся, если уменьшается, то пружина 2 перемещает муфту вправо. Совокупность муфты, грузов и пружины представляет собой датчик частоты вращения, часто называемый регулятором частоты вращения. [c.149] К муфте через шарнир присоединен рычаг, поворачивающийся вокруг неподвижного шарнира и тем самым перемещающий клапан, впускающий пар в турбину. [c.149] Схема регулирования, показанная на рис. 4.13, содержит все основные элементы любой самой сложной системы регулирования, однако на практике имеет целый ряд недостатков. Одним из них является малая перестановочная сила регулятора. Действительно, для того чтобы регулятор быстро откликался на изменение частоты вращения, необходимо, чтобы его грузы 3 были легкими, а это означает, что центробежная сила, переставляющая муфту 4 и клапан 7, оказывается малой. Вместе с тем на клапаны действуют значительные силы, преодолеть которые центробежный регулятор в состоянии только в турбинах малой мощности с низкими параметрами пара. [c.149] Поэтому центробежные регуляторы турбин не соединяют непосредственно с парораспределительными органами, а воздействуют на них через вспомогательный усилительный механизм, называемый сервомотором. [c.149] Другой недостаток рассмотренной системы регулирования состоит в наличии большого количества механических соединений и шарниров, зазоры и трение в которых являются источником появления значительной нечувствительности изменение расхода пара происходит лишь после некоторого изменения частоты вращения. Опыт эксплуатации рычажных систем регулирования показал, что даже в хорошо отлаженных и пригнанных системах регулирования после относительно недолгой работы появляется нечувствительность, из-за чего приходится останавливать турбину для ремонта САР. Поэтому в современных системах используют в основном гидравлические связи (каналы, в которых циркулирует несжимаемая жидкость), не подвергающиеся износу и не приобретающие нечувствительности со временем. [c.149] На рис. 4.14 показана принципиальная схема регулирования с быстроходным регулятором частоты вращения и гидравлическими связями. [c.150] Перемещение регулирующего клапана 15, который управляет подачей пара в турбину 16, осуществляет сервомотор 14, представляющий собой цилиндр с движущимся внутри поршнем. При подаче рабочей жидкости под давлением в полость над поршнем и сообщении полости под поршнем с областью пониженного давления (сливом) поршень перемещается вниз и закрывает регулирующий клапан. При подаче рабочей жидкости под поршень регулирующий клапан открывается. [c.150] Из рассмотрения принципа работы сервомотора и его золотника сразу следует важное преимущество такой системы для перемещения золотника И не требуется большой перестановочной силы, при этом в сервомотор можно подавать жидкость под высоким давлением, что позволяет получить большое перестановочное усилие на клапане при малых размерах сервомотора. [c.150] Вернуться к основной статье