Для чего нужна система регулирования турбины. Опишите принцип действия схемы непосредственного регулирования турбины. Что такое статическая характеристика регулирования.

Рис. 10.2. Принципиальная схема регулирования частоты вращения турбоагрегата: 1 – валик регулятора частоты вращения; 2 – пружина; 3 – грузики; 4 – муфта; 5 – рычаг; 6 – шарнир; 7 – регулирующий клапан; 8 – маховичок механизма управления; 9 - пружина

Валик регулятора приводится в движение от вала турбины. На нём 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. К муфте через шарнир присоединен рычаг, поворачивающийся вокруг неподвижного шарнира и тем самым перемещающий клапан, впускающий пар в турбину.

Рассмотрим работу описанной системы регулирования. Предположим, что положение регулятора частоты вращения и клапана турбины отвечает некоторой частоте вращения и мощности турбины. Если, например, нагрузка турбины увеличится, то ротор турбины начнет замедлять свое вращение, центробежная сила грузов уменьшится, муфта сдвинется вправо, вследствие чего клапан турбины откроется, с тем чтобы увеличить мощность турбины в соответствии с её возросшей нагрузкой. Таким образом, турбина автоматически увеличит свою мощность до необходимой, однако её частота вращения не вернется к прежнему значению. при изменении положения клапана изменяется положение муфты регулятора и, следовательно, натяжение пружины 2, которое может уравновесить только центробежная сила грузов при другой, вполне определенной частоте вращения. При максимальной нагрузке турбины клапан полностью откроется, муфта займет крайнее правое положение и частота вращения будет максимальной.

Связь между мощностью турбины Nэ и частотой вращения п называют статической характеристикой системы регулирования. Для её построения нужно отложить по оси абсцисс нагрузку турбины, а по оси ординат – частоту вращения. Эта зависимость изображена на рис. 10.3 сплошной плавной линией.

Как следует из статической характеристики регулирования, при изменении мощности частота вращения не остается постоянной. Она снижается с ростом мощности. При изменении нагрузки от номинальной до нуля (холостой ход) статическая ошибка регулирования составляет nх.х. –nн.н.

Наклон статической характеристики регулирования определяется отношением статической ошибки к номинальной частоте вращения nо, которая называется степенью неравномерности регулирования частоты вращения. ( =0,04-0,05).

Рис. 10.3. Статическая характеристика системы регулирования

Схема регулирования, показанная на рис. 10.2, пригодна лишь для очень маленьких турбин по причинам, которые будут рассмотрены ниже. Реальные системы характеризуются большей сложностью, однако у любой из систем имеется статическая характеристика регулирования.

24. Как осуществляется параллельная paбота турбогенераторов. Для чего необходим синхронизатор?

Турбины современных электростанций работают не изолированно, а параллельно на большую (ёмкую) энергосистему. При этом синхронизирующая сила поддерживает равенство частоты вращения турбоагрегатов и её совпадение с частотой сети.

Из рассмотрения прямолинейной статической характеристики любого турбоагрегата легко получить, что

, (10.5)

т.е. относительное изменение мощности турбоагрегата прямо пропорционально изменению частоты вращения и обратно пропорционально степени неравномерности.

При изменении нагрузки в сети, приводящей к изменению её частоты, автоматически изменяются мощности турбоагрегатов в соответствии с их статическими характеристиками. Такая автоматическая реакция всех работающих в системе турбоагрегатов называется первичным регулированием частоты сети. Следует подчеркнуть, что это название условно, никакого регулирования частоты не происходит, наоборот, снижение (или возрастание) мощности оказалось возможным именно за счет изменения частоты сети. Процесс регулирования мощности в сети на этом не заканчивается, так как частота сети должна быть восстановлена в соответствии с требованиями ПТЭ.

В реальных энергосистемах мощность в течение суток может изменяться вдвое и более, и поэтому изменения частоты сети будут еще существеннее. Поэтому возникает задача поддержания частоты сети в очень узких пределах при любой нагрузке энергосистемы. Эта задача разрешается с помощью специального механизма управления турбиной (МУТ), который часто называют синхронизатором, так как им пользуются для точной подгонки частоты вращения при синхронизации турбины перед включением её в сеть.

Рассмотрим параллельную работу двух турбин с прямолинейными стат. характеристиками. Частота вращения, одинаковая для обеих турбин, равна n, а их нагрузки соответственно N1Э и N2Э. Если нагрузка сети NC = N1Э + N2Э возрастет на NС и превысит генерируемую активную мощность, то разность мощностей будет покрываться за счет изменения кинетической энергии всех вращающихся машин, работающих в сети. Частота сети снизится на n, причем ее падение будет продолжаться до тех пор, пока все изменение нагрузки сети NС не распределится между параллельно работающими турбинами. Так как для обеих турбин одинаково n, находим приращение мощности одной турбины:

N1Э = NС/ (1+ (N2Э. НОМ/ N1Э. НОМ)*( 1/ 2)).

Следовательно, колебания нагрузки сети сильнее отражаются на нагрузке той турбины, которая имеет более пологую статическую характеристику, т. е. меньшую степень неравномерности.

25.Каким образом осуществляется сервомоторное регулирование подачи пара в турбину?

С ростом частоты вращения n центробежные силы грузов 5 увеличиваются, муфта (точка А) регулятора 1 поднимается, сжимая пружину 6 и поворачивая рычаг АВ вокруг точки В. Соединенный с рычагом в точке С отсечной золотник 2 смещается из среднего положения вверх, за счет чего верхняя полость гидравлического сервомотора 3 сообщается с напорной линией, а нижняя - со сливной. Поршень сервомотора перемещается вниз, прикрывая регулирующий клапан 4 и уменьшая пропуск пара в турбину. Одновременно с помощью обратной связи (правый конец рычага АВ связан со штоком поршня сервомотора) золотник возвращается в среднее положение, в результате чего стабилизируется переходный процесс и обеспечивается устойчивость регулирования. При снижении частоты процесс регулирования протекает аналогично, но с увеличением пропуска пара в турбину.

Дата добавления: 2015-07-21