Гидродинамические регуляторы частоты вращения турбин тепловых и атомных станций

Рассмотренный выше гидромеханический принцип предполагает наличие в конструкции АРЧВ большого количества механических рычагов и шарниров, вызывающих люфт и трение. Это затрудняет выполнение АРЧВ с малой зоной нечувствительности. Уменьшить зону нечувствительности можно за счет следующего [102]:

  • • сокращения числа шарниров в регуляторе и передаче путем замены их там, где возможно, гибкими элементами;
  • • снижения сил трения путем уменьшения нагрузки в оставшихся шарнирах;
  • • снижения уровня сил трения по отношению к полезным сигналам, действующим в АРЧВ, путем увеличения энергии регулятора.

Эти усовершенствования нашли воплощение в гидродинамических регуляторах частоты вращения турбин ТЭС большой мощности и АЭС. Основными отличительными особенностями этих регуляторов по сравнению с гидромеханическими являются следующие:

  • • в качестве измерительного органа частоты вращения вместо центробежного маятника используется измерительный преобразователь отклонения частоты в гидравлический сигнал;
  • • механические рычажные связи заменены гидравлическими.

Измерительным преобразователем (датчиком) частоты вращения в гидродинамических АРЧВ могут служить шестеренчатый, винтовой или центробежный насосы, а также любой вращающийся гидравлический элемент, сопротивление которого зависит от угловой частоты вращения ротора. В том случае, когда в качестве датчика применяют быстроходный центробежный насос, находящийся на валу ротора турбины, его называют импульсным насосом [99] или импеллером [102]. Развиваемое им давление масла определяется частотой вращения.

Элементом сравнения непрерывного действия служит гидродинамическое поршневое устройство одностороннего действия с пружиной, степень затяжки которой определяет заданное значение частоты вращения. Замена механических рычажных связей гидравлическими позволяет решить следующие задачи [102]:

  • • более удобно скомпоновать узлы регулирования на турбине, сократив при этом количество рычагов и шарниров, соединяющих эти рычаги, а также сократить длину, упростить конструкцию оставшихся механических рычагов;
  • • упростить конструкцию узлов системы регулирования и удешевить их изготовление;
  • • обеспечить размещение узлов регулирования и органов их управления в более удобных для обслуживания местах;
  • • обеспечить условия, дающие возможность включить АРЧВ в систему автоматического управления более высокого иерархического уровня.

Для изменения степени открытия регулирующих клапанов современных мощных турбин необходимы значительные усилия. Поэтому в современных системах регулирования турбин применяется двух-, трех-, «-кратное усиление регулирующих воздействий. В гидродинамических системах регулирования для этой цели используются гидравлические усилители. Промежуточное усиление могло бы быть осуществлено и на электрическом принципе. Однако во всех без исключения системах регулирования турбин конечная ступень усиления, осуществляемая исполнительным органом, — гидравлическая. Эго обусловлено тем, что до настоящего времени не найдено равноценного эквивалента гидравлического серводвигателя (сервомотора). Гидравлическое усиление в силу несжимаемости рабочей жидкости (масла) придает серводвигателю такие качества, как максимальное быстродействие при больших перестановочных усилиях, а также способность мгновенно стартовать по команде регулятора и мгновенно останавливаться при снятии команды. Известные в настоящее время пневматические и электрические серводвигатели значительно уступают в этих качествах гидравлическому.

Поэтому использование гидравлического серводвигателя в качестве исполнительного органа является характерным для систем регулирования всех типов паровых и гидравлических турбин, включая турбины турбоагрегатов атомных станций. Недостатком этого серводвигателя является некоторая нечувствительность, связанная с трением и люфтами [99].

Особенности турбин, используемых на атомных станциях, определяют и некоторые особенности АРЧВ этих турбин [49]:

  • • использование быстродействующего преобразователя частоты вращения, что необходимо для осуществления программного изменения (во времени) частоты вращения при пуске турбоагрегата;
  • • повышение быстродействия гидродинамических элементов АРЧВ, в частности гидравлических усилителей, из-за значительной тепловой инерционности турбины, обусловленной аккумулируемой влажным паром тепловой энергией, способной быстро разгонять турбину при скачкообразных уменьшениях (сбросах) электрической нагрузки.

Снижение инерционности гидравлических усилителей достигается за счет применения вместо отсеченных золотников дроссельных золотников. Отсеченный золотник как абсолютно необходимый для функционирования гидравлического серводвигателя двустороннего действия применяется только в исполнительном органе, охваченном жесткой отрицательной обратной связью. Охват интегрирующего звена, которому соответствует серводвигатель, жесткой отрицательной обратной связью превращает его в инерционное звено первого порядка. Поэтому гидродинамический АРЧВ является статическим регулятором [31].

В настоящее время разработан и совершенствуется электрогидравличе- ский микропроцессорный АРЧВ. Целесообразность применения электрических функциональных органов обусловливается прогрессом интегральной электроники и необходимостью программного непрерывного изменения средствами АСУ заданной частоты вращения в процессе пуска турбоагрегата, изменения мощности турбины после синхронизации генератора и автоматического регулирования мощности агрегата [49].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >