Регулятор частоти обертання є первинним регулятором турбіни. Він автоматично змінює дві-жущій момент турбіни, впливаючи через регулюю-щий орган на впуск енергоносія (пара, газу, води). Як регулюючого органу теплової турбіни застосовуються регулюючі клапани, а гідротурбіни - направляючий апарат. У поворотно-лопатевих гідро-турбін два регулюючих органу: направляючий аппа-рат і лопаті робочого колеса.
Спочатку, коли електростанції з невеликою кількістю генераторів працювали на ізольовану навантаження, первинний регулятор мав одне цільове на-значення-підтримку в заданих межах частоти 114
обертання (кутової швидкості) турбіни і, отже, частоти змінного струму при коливаннях навантаження. В сучасних енергосистемах первинний регулятор турбіни є одним з основних елементів загальної системи регулювання режиму по частоті і активної потужності. Його цільове призначення розширилося - по-мимо регулювання частоти він бере участь в автоматиче-ському перерозподілі активних навантажень між агре-Гатамі. Стара назва «регулятор швидкості» викорис-зуется до теперішнього часу.
Мал. 2-5. Принципова схема відцентрового регулятора часто-ти обертання. а - з жорсткою зворотним зв'язком; б - з гнучкою зворотним зв'язком.
Принци-Пиальная схема найпростішого відцентрового регулятора частоти обертання з жорсткою зворотним зв'язком показана на рис. 2-5, а. Нумерація функціональних елементів со-відповідає рис. 2-4.
Регулятор працює наступним чином. При изме-нении частоти обертання турбіни Т, наприклад, в сто-рону зменшення відцентровий маятник / переміщує муфту з А0 в положення А ', а поршень золотникового підсилювача 2 з середнього положення вниз. Масло під тиском починає надходити в нижню порожнину гід-равліческого виконавчого механізму (ДІМ) 3, а з верхньої порожнини йде на злив. Поршень ДІМ, пе-ремещаясь, впливає на регулюючий орган турбіни, збільшуючи впуск енергоносія. Це регулюю-ний вплив сприяє збільшенню частоти вра-щення, т. Е. Переміщенню точок А і С важеля АВ з А 'і С "вгору. Одночасно на переміщення точки С ока-показують вплив переміщення поршня ДІМ завдяки жорсткій зворотного зв'язку 4. Зв'язок між переміщеннями точок. В і С з вихідного положення
Регулювання триватиме до тих пір, поки поршень золотникового підсилювача 2, а отже, і точка С не займуть знову нейтральне положення, при якому вікна золотника закриті, т. Е. В установившем-ся режимі Можна прийняти, що, тоді умова устано-вившись режиму (закон регулювання агрегату
- позитивний коефіцієнт статизму.
Якщо відключити жорстку зворотний зв'язок. то по (2-23) проте регулювання буде неустой-чівим, так як поршень золотника буде займати нею-тральних положення при відсутності балансу потужностей турбіни і навантаження.
Для зміщення характеристики регулювання частоти обертання (залежно f від активного навантаження) уздовж осі / служить механізм зміни частоти обертання МІЧВ. Переміщаючи за допомогою МІЧВ точку М вгору (вручну або автоматично з використанням двигуна Д), впливають на поршень золотника, переміщаючи його вниз. Збільшення впуску енергоносія призведе до збільшення частоти обертання при роботі генератора на ізольовану навантаження. При роботі генератора в енергосистемі (при незмінній частоті) за допомогою МІЧВ можна змінювати навантаження агрегату в межах його регулювального діапазону.
Для астатического регулювання частоти примі-няют замість жорсткої гнучку зворотний зв'язок 4 (рис. 2-5,6), що складається з гідравлічного демпфера (циліндр, заповнений маслом, з поршнем; верхня і нижня порожнини циліндра повідомляються через трубку з малим регульованим отвором) і пружини, обра-зующих так зване ізодромного пристрій.
Після зміни навантаження турбіни ізодромного пристрій на початку процесу регулювання поводиться як жорстка зворотний зв'язок (поршень не може швидко переміститися в циліндрі демпфера), ніж предотвра-ється перерегулирование. Потім під дією пру-жіни, яка прагне повернутися в початкове недеформоване стан, поршень поступово переме-ється, витісняючи масло з однієї порожнини демпфера в іншу. Процес регулювання закінчиться тоді, коли поршень золотника і поршень демпфера займуть початкове положення, т. Е. # 8710; С = 0, # 8710; В = 0, а сле-послідовно, # 8710; А = 0. Останнє свідчить про те, що частота обертання турбіни повернулася до первоначаль-ному значенню.
Гнучка зворотний зв'язок може застосовуватися разом з жорсткою зворотним зв'язком для поліпшення якості процесу регулювання.
Функціональна схема регулятора частоти обертання.
Ріс.2-4. Функціональна схема регулятора частоти обертання.
Застосовувані в даний час регулятори часто-ти обертання виконуються як регулятори непрямої дії з гідравлічними підсилювачами і, незважаючи на істотні конструктивні відмінності, мають однаковий-ву функціональну схему (рис. 2-4).
Регулятор містить наступні функціональні
вимірювальний пристрій 1 -датчик відхилення частоти обертання агрегату від заданого значення, датчик відхилення частоти напруги, прискорення або інших параметрів регулювання;
підсилювально-перетворювальне пристрій 2 - маг-нітних і гідравлічні підсилювачі;
гідравлічний виконавчий механізм ДІМ 3, яка впливає через регулюючий орган турбіни Т "> ia зміна впуску енергоносія;
пристрій корекції 4 - жорстка і гнучка обрат-ні зв'язку по положенню головного або допоміжного ДІМ.
задає пристрій 5 - механізм зміни ча-простоти обертання - МІЧВ (інакше - механізм зміни швидкості обертання - МІСВ, числа обертів - МІЧО, механізм регулювання обертів - МРО, механізм управління турбіною - МУТ).
До допоміжних пристроїв відносяться: механізм обмеження відкриття направляючого апарату, механізм управління комбінатором поворотно-лопаст-ної гідротурбіни і ін.
За родом використовуваних приладів розрізняють іду-щие типи регуляторів частоти обертання:
відцентрові, використовують в якості датчика частоти обертання відцентровий маятник;
гідродинамічні, що використовують в якості Датч-ка частоти обертання відцентровий насос, який створює тиск масла, залежне від частоти обертання тур-біни; відцентрові і гідродинамічні регулятори називають гідромеханічними;
електрогідравлічні, що використовують електричні-ські елементи для побудови вимірювального пристрою, попереднього підсилювача, пристрої корекції-ції і пристрою, що задає.
Система регулювання турбіни базується на ПТК, який іменується електронної частиною системи регулювання турбіни (ЕЧСР). ЕЧСР турбіни призначена для реалізації заданих алгоритмів управління турбіною і формування керуючих впливів на пристрої управління гідравлічної частини системи регулювання ЕЧСР.
ЕЧСР може працювати в наступних режимах:
- режим дистанційного керування механізмами зміни потужності;
- режим автоматичного регулювання частоти обертання, потужності, тиску пара перед турбіною.
Канали управління ЕЧСР утворюють 2 групи:
- медленнодействующіе контур управління (час запізнювання формування керуючого впливу - не більше 100 мс);
- швидкодіючий контур управління (час запізнювання формування керуючого впливу - не більше 20мс).
У медленнодействующіе контурі управління реалізовані алгоритми регулювання і контролю:
- частоти обертання ротора турбіни;
- тиску пари перед турбіною;
- положення клапанів, що гріє пара;
- температури пара після сепаратора-пароперегрівача.
З урахуванням передавальних функцій електродвигунів, є інтеграторами, регулятори реалізують пропорційно- інтегральний закон регулювання.
Швидкодіючий контур управління реалізує алгоритми, що запобігають розгін турбіни при відключенні вимикача генератора, відключення енергоблоку від енергосистеми і інших ситуаціях, що призводять до різкого зниження навантаження на турбіну.
При штатній роботі ЕЧСР може працювати в двох основних режимах:
- регулювання тиску пари перед турбіною;
Перший режим реалізується, якщо автоматичний регулятор потужності реактора (АРМР) знаходиться в режимі "Н", другий - якщо він знаходиться в режимі "Т".
ЕЧСР реалізується на апаратурі ТПТС 53. Обмін інформацією з суміжними підсистемами реалізується по системної шині і шині оперативного обміну. Інформація, необхідна для СВБУ, передається по системній шині із зазначенням міток часу.
Конструктивне виконання відцентрових регуляторної-торів для гідравлічних і теплових турбін різному. Для теплових турбін зусилля на виході регулятора, що управляє клапанами впуску пари, порівняно не-велика, і його вдається забезпечити за допомогою одного каскаду гідропідсилювача. У гідравлічних турбінах ці зусилля більше, тому застосовуються два і більше каскадів гідравлічних підсилювачів.