Функциональная структура, режимы работы ЭЧСР.

Регулятор частоты вращения является первичным регулятором турбины. Он автоматически изменяет дви­жущий момент турбины, воздействуя через регулирую­щий орган на впуск энергоносителя (пара, газа, воды). В качестве регулирующего органа тепловой турбины применяются регулирующие клапаны, а гидротурбины — направляющий аппарат. У поворотно-лопастных гидро­турбин два регулирующих органа: направляющий аппа­рат и лопасти рабочего колеса.

Первоначально, когда электростанции с небольшим количеством генераторов работали на изолированную нагрузку, первичный регулятор имел одно целевое на­значение— поддержание в заданных пределах частоты вращения (угловой скорости) турбины и, следовательно, частоты переменного тока при колебаниях нагрузки. В современных энергосистемах первичный регулятор турбины является одним из основных элементов общей системы регулирования режима по частоте и активной мощности. Его целевое назначение расширилось — по­мимо регулирования частоты он участвует в автоматиче­ском перераспределении активных нагрузок между агре­гатами. Старое название «регулятор скорости» исполь­зуется до настоящего времени.

Рис. 2-5. Принципиальная схема центробежного регулятора часто­ты вращения. а — с жесткой обратной связью; б — с гибкой обратной связью.

 

Принци­пиальная схема простейшего центробежного регулятора частоты вращения с жесткой обратной связью показана на рис. 2-5,а. Нумерация функциональных элементов со­ответствует рис. 2-4.

Регулятор работает следующим образом. При изме­нении частоты вращения турбины Т, например, в сто­рону уменьшения центробежный маятник 1 перемещает муфту из А₀ в положение А', а поршень золотникового усилителя 2 из среднего положения вниз. Масло под давлением начинает поступать в нижнюю полость гид­равлического исполнительного механизма (ГИМ) 3, а из верхней полости идет на слив. Поршень ГИМ, пе­ремещаясь, воздействует на регулирующий орган турбины, увеличивая впуск энергоносителя. Это регулирую­щее воздействие способствует увеличению частоты вра­щения, т. е. перемещению точек А и С рычага АВ из А' и С" вверх. Одновременно на перемещение точки С ока­зывает влияние перемещение поршня ГИМ благодаря жесткой обратной связи 4. Связь между перемещениями точек, В и С из исходного положения

Регулирование будет продолжаться до тех пор, пока поршень золотникового усилителя 2, а следовательно, и точка С не займут вновь нейтральное положение, при котором окна золотника закрыты, т. е. в установившем­ся режиме Можно принять, что , тогда условие устано­вившегося режима (закон регулирования агрегата

где

- положительный коэффициент статизма.

Для смещения характеристики регулирования часто­ты вращения (зависимости f от активной нагрузки) вдоль оси 1 служит механизм изменения частоты враще­ния МИЧВ. Перемещая с помощью МИЧВ точку М вверх (вручную или автоматически с использованием двигателя Д), воздействуют на поршень золотника, перемещая его вниз. Увеличение впуска энергоносителя приведет к увеличению частоты вращения при работе генератора на изолированную нагрузку. При работе генератора в энергосистеме (при неизменной частоте) с помощью МИЧВ можно изменять нагрузку агрегата в пределах его регулировочного диапазона.

После изменения нагрузки турбины изодромное устройство в начале процесса регулирования ведет себя как жесткая обратная связь (поршень не может быстро переместиться в цилиндре демпфера), чем предотвра­щается перерегулирование. Затем под действием пру­жины, стремящейся вернуться в первоначальное недеформированное состояние, поршень постепенно переме­щается, вытесняя масло из одной полости демпфера в другую. Процесс регулирования закончится тогда, когда поршень золотника и поршень демпфера займут первоначальное положение, т. е. ∆С=0, ∆ В=0, а сле­довательно, ∆А=0. Последнее свидетельствует о том, что частота вращения турбины вернулась к первоначаль­ному значению.

Гибкая обратная связь может применяться вместе с жесткой обратной связью для улучшения качества процесса регулирования.