Экзаменационный билет №13

1. Механизм управления турбиной.

Частота электрического тока в энергосистеме в соответствии с Правилами технической эксплуата­ции (ПТЭ) должна непрерывно поддерживаться на уровне (50 ± 0,2) Гц. Даже временно допускается от­клонение частоты только в пределах ±0,4 Гц. В то же время степень неравномерности регулирования частоты вращения составляет 4—5 %, чему соответ­ствует изменение частоты, равное 2—2,5 Гц, т.е. на порядок больше допустимого. Кроме того, в широ­ких пределах приходится изменять частоту враще­ния турбины на холостом ходу при синхронизации турбогенератора перед включением его в сеть, при испытаниях автоматов безопасности турбины повы­шением частоты вращения ротора. Уже только по­этому ясно, что в системе регулирования турбины необходимо иметь устройство для изменения регу­лируемого параметра—частоты вращения — при работе турбины на холостом ходу и в изолирован­ной сети. При работе в энергосистеме, когда часто­та вращения турбины определяется частотой сети, поддерживаемой всеми параллельно работающими турбоагрегатами, это устройство, получившее на­звание механизм управления турбиной (МУТ), дает возможность изменять ее мощность.

Одна из широко распространенных конструкций МУТ показана на рис. 9.6 и представляет собой ме­ханизм перемещения буксы золотника регулятора частоты вращения.

Рассмотрим воздействие МУТ на статические характеристики регулирования. Пусть некоторому установившемуся режиму работы турбины соответ­ствуют точки 1 на развернутой статической харак­теристике регулирования (рис. 9.7). Сместим буксу золотника регулятора, например, вверх. Если турби­на работала в изолированной сети, ее мощность, а значит, положение главного сервомотора и сечение слива обратной связи f_z останутся практически не­изменными, т.е. ∆f_z = 0. Но так как в этой схеме ре­гулирования в статике выполняется условие ∆f_x = = -∆f_z,то должно быть ∆f_x = 0. Таким образом, но­вый установившийся режим (точки 2 на статической характеристике) соответствует восстановлению вза­имного положения золотника регулятора и его под­вижной буксы, перемещаемой МУТ, что будет дос­тигнуто при новой большей частоте вращения.

Если турбина работала в объединенной энерго­системе, это же воздействие МУТ приведет к воз­растанию мощности турбины при неизменной час­тоте вращения (режим, соответствующий точкам 3), поскольку из условия ∆f_z = — ∆f_x следует, что

уменьшенная площадь сечения слива f_x в регулято­ре должна быть скомпенсирована равным по абсо­лютному значению увеличением площади сечения слива f_z обратной связи сервомотора при движении его в сторону открытия регулирующих клапанов.

Таким образом, в обоих рассмотренных случаях воздействие МУТ приводит к смещению характери­стики передаточного механизма (III квадрант), что, в свою очередь, вызывает смещение статической характеристики регулирования в I квадранте.

Как приспособление для изменения частоты вра­щения МУТ используется при выполнении ответст­венной операции — синхронизации генератора при включении его в энергосистему. С этим связано другое, в прошлом даже более распространенное наименование этого устройства — синхронизатор.

Предельные положения статической характери­стики регулирования определяются техническими условиями, задающими минимальное значение час­тоты сети (n_мнн), при котором можно синхронизи­ровать и включить генератор в энергосистему, и максимальное значение частоты (n_макс), при кото­ром можно нагрузить генератор до номинальной мощности (рис. 9.8). Если принять n_мин = 0,95 n₀ и

nмакс = 1,01n0, т0 ПРИ степени неравномерности δ = 0,04 диапазон изменения частоты вращения тур­бины на холостом ходу с помощью МУТ составит

ξ = 0,10.

Возможность синхронизации генератора при по­ниженной частоте позволяет мобилизовать резервы активной мощности в энергосистеме при аварийном падении частоты. Возможность нагрузить турбину до номинальной мощности при повышенной часто­те важна не столько для реализации этого режима работы, сколько для того, чтобы можно было при­нять максимально допустимую нагрузку при номи­нальной частоте или номинальную мощность при параметрах пара, отличающихся от расчетных (по­ниженных параметрах свежего пара, повышенном давлении в конденсаторе или противодавлении).