Регулятор частоты вращения осевой гидротурбины

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования скорости вращения осевых гидротурбин. Цель изобретения - расширение области применения регулятора. Регулятор частоты вращения осевой гидротурбины содержит ограничитель закрытия направляющего аппарата с основным элементом задания величины его открытия, выполненный в виде жесткой связи 1, сервомотор 2, золотниковую иглу 3, шарнирную опору 4, вал 5, электродвигатель 6, профильный кулачок 7, рычаг 8, гидроусилитель 9, поршень 10, золотник 11, поршень 12, иглу 13, поршень 14, рычаг 15, центробежный датчик 16, буксу 17, иглу 18, рычаг 19, электрический датчик 20, электромагнитный преобразователь 21, буксу 22 и иглу 23. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для регулирования скорости вращения осевых гидротурбин. Цель изобретения расширение области применения регулятора. На фиг.1 изображена принципиальная схема регулятора частоты вращения осевой гидротурбины в гидромеханическом исполнении; на фиг.2 то же, в электрогидравлическом исполнении. Регулятор на фиг.1 содержит ограничитель закрытия направляющего аппарата с основным элементом задания величины его открытия, выполненным в виде жесткой связи 1 между сервомотором 2 и золотниковой иглой 3. Одно из звеньев жесткой связи 1 имеет шарнирную опору 4. Регулятор содержит также механизм настройки его по напору, имеющий выходной вал 5, привод которого выполнен в виде электродвигателя 6, управляемого от станционного датчика напора (на чертеже не обозначен). Регулятор снабжен дополнительным элементом задания величины открытия (до которой закрывается направляющий аппарат при сбросе нагрузки), выполненным в виде профильного кулачка 7. Последний установлен на выходном валу 5, а основной задающий элемент взаимодействует с дополнительным задающим элементом 7 через рычаг 8, один конец которого подсоединен к шарнирной опоре 4, а другой установлен в положение сопряжения с кулачком 7. Кроме указанного, регулятор содержит гидроусилитель 9 с поршнем 10, имеющим осевое отверстие, в котором подвижно установлена золотниковая игла 3. В поршне имеется также отверстие, посредством которого полость под поршнем сообщена с указанным осевым отверстием. Поршень 10 гидромеханически связан с главным золотником 11 сервомотора 2. Главный золотник 11 имеет плунжер 12 и систему усиления, состоящую из иглы 13, поршня 14 вспомогательного сервомотора и рычага 15 последнего. Регулятор содержит также элемент, замеряющий отклонение частоты вращения агрегата от номинальной, передвигающий поршень 10 гидроусилителя 9 в зависимости от величины и направления замеренного отклонения частоты вращения. Этот элемент выполнен в виде центробежного датчика 16 и золотниковой пары, состоящей из буксы 17 с окнами и иглы 18. Между поршнем 10 и иглой 18 имеется обратная связь 19 в виде рычага. Регулятор согласно фиг. 2 содержит электрический датчик 20 отклонения частоты вращения агрегата от номинальной, электромагнитный преобразователь 21 и золотниковую пару, состоящую из буксы 22 с окнами и иглы 23, датчик 24. Рассмотрим работу гидромеханического регулятора по фиг.1. При отсутствии сброса нагрузки, когда регулятор работает в режиме автоматического регулирования, тарелка иглы 3 находится ниже отверстия в поршне 10, через которое полость под поршнем сообщена с полостью золотниковой иглы 3 и, соответственно, с окнами буксы 17. Поэтому центpобежный датчик 16, перемещая буксу 17 вверх или вниз относительно иглы 18, управляет поршнем 10, перемещая его вверх или вниз в зависимости от величины и направления отклонения частоты вращения. А рычаг 13 при этом осуществляет обратную связь от поршня 10 к игле 18, в результате чего последняя устанавливается в среднее (нейтральное) положение по отношению к буксе 17, прекращая тем самым перемещение поршня 10. Через систему усиления (иглу 13 побудительного золотника, рычаг 15 и поршень 14 вспомогательного сервомотора) поршень 10 управляет плунжером 12 золотника 11, который, в свою очередь, управляет сервомотором 2 направляющего аппарата. При сборе нагрузки в процессе автоматического закрытия направляющего аппарата в момент достижения сервомотором 2 положения, соответствующего величине открытия, до которой закрывается направляющий аппарат при сбросе нагрузки, игла 3 нижней тарелкой отключает полость под поршнем 10 от окон буксы 17 и прекращает тем самым дальнейшее перемещение поршня 10 в сторону закрытия. Если в момент сброса нагрузки (когда произошел сброс нагрузки и прекратилось из-за ограничения жесткой связью 1 дальнейшее перемещение поршня 10 в сторону закрытия) поршень 10 и плунжер 12 золотника 11 оказались смещенными от своего среднего положения, при дальнейшем движении сервомотор 2, поднимая иглу 3, сообщает полость под поршнем 10 с полостью избыточного давления местонапорной установки (на чертеже не показана) турбины и устанавливает поршень 10, а с ним и плунжер 12 золотника 11 в среднее положение, после чего движение сервомотора 2 прекращается. Таким образом в регуляторе на фиг.1 ограничивается величина открытия направляющего аппарата при сбросе нагрузки как со стороны агрегата, так и со стороны линии электропередач, т. е. независимо от того, с какой стороны произошел сброс нагрузки, поскольку ограничение закрытия направляющего аппарата осуществляется гидромеханическими элементами, не имеющими связи с выключателем генератора. Рассмотрим работу электрогидравлического регулятора на фиг.2. При отсутствии сброса нагрузки, когда регулятор работает в режиме автоматического регулирования, тарелка иглы 3 находится ниже отверстия в поршне 10, через которое полость под поршнем 10 сообщена с полостью золотниковой иглы 3, соответственно, с окнами буксы 18. Поэтому электрический датчик 20, перемещая иглу 23 вверх или вниз относительно буксы 22, с помощью электромагнитного преобразователя 21 управляет поршнем 10, перемещая его вверх или вниз в зависимости от величины и направления отклонения частоты вращения. А датчик 20 с помощью электромагнитного преобразователя 21 осуществляет при этом обратную связь от поршня 10 к игле 23, в результате чего последняя устанавливается в среднее (нейтральное) положение по отношению к буксе 22, прекращая тем самым перемещение поршня 10. При сбросе нагрузки в процессе автоматического закрытия направляющего аппарата в момент достижения сервомотором 2 положения, соответствующего заданной величине открытия, до которой закрывается направляющий аппарат при сбросе нагрузки, игла 3 нижней тарелкой отключает полость под поршнем 10 от окон буксы 2 и прекращает тем самым дальнейшее перемещение поршня 10 в сторону закрытия. Если в момент сброса нагрузки поршень 10 и плунжер 12 золотника 11 смещаются от своего среднего положения, при дальнейшем движении сервомотор 2, поднимая иглу 3, сообщает полость под поршнем 10 с полостью избыточного давления маслонапорной установки (на чертеже не показана) турбины и устанавливает поршень 10, а с ним и плунжер 12 золотника в среднее положение, после чего движение сервомотора 2 прекращается. Указанным образом в регуляторе на фиг.2 ограничивается открытие направляющего аппарата при сбросе нагрузки независимо от того, с какой стороны он произошел, так как закрытие направляющего аппарата ограничивается гидромеханическими элементами, не связанными с выключателем генератора. В предложенный регулятор на фиг.1 и 2 введена действующая постоянно коррекция по напору величины открытия, до которой закрывается направляющий аппарат при сбросе нагрузки. Величину открытия, до которой ограничивается закрытие направляющего аппарата для расчетного напора ГЭС, устанавливают при настройке регулятора регулировкой длины жесткой связи 1. Автоматическую перестройку этой величины при изменении напора на станции осуществляют путем изменения положения шарнирной опоры 4, на последнюю посредством связи 9 профильного кулачка 7, который поворачивается в заданное, в зависимости от напора, положение механизмом настройки по напору с выходным валом 5.

Формула изобретения

Регулятор частоты вращения осевой гидротурбины, содержащий ограничитель закрытия направляющего аппарата с основным элементом задания величины его открытия, выполненным в виде жесткой связи между сервомотором и золотниковой иглой, одно из звеньев которой связано с шарнирной опорой, а также механизм настройки регулятора по напору, выходной вал которого соединен с приводом от электродвигателя, управляемого по сигналу станционного датчика напора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он снабжен дополнительным элементом задания открытия направляющего аппарата, выполненным в виде профильного кулачка, установленного на выходном валу механизма настройки регулятора по напору, а основной задающий элемент связан с дополнительным задающим элементом через рычаг, один конец которого подсоединен к шарнирной опоре, а другой соединен с профильным кулачком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2