4.4.2. Система автоматического регулирования турбины

должна:
устойчиво выдерживать заданные электрическую и
тепловую нагрузки и обеспечивать возможность их
плавного изменения;
устойчиво поддерживать частоту вращения ротоpa турбины на холостом ходу и плавно ее изменять (в пределах рабочего диапазона механизма управления турбиной) при номинальных и пусковых параметрах пара;
удерживать частоту вращения ротора турбины ниже уровня настройки срабатывания автомата безопасности при мгновенном сбросе до нуля электрической нагрузки (в том числе при отключении генератора от сети), соответствующей максимальному расходу пара при номинальных его параметрах и максимальных пропусках пара в часть низкого давления турбины.
Система регулирования турбины по своему конструктивному выполнению отвечает всем требованиям, перечисленным в данном пункте, поэтому здесь они рассматриваются как требования к фактическому состоянию системы регулирования, которое должно поддерживаться (грамотной эксплуатацией, профилактическим обслуживанием, проверками, ремонтом) в течение всего срока эксплуатации.
В зависимости от условий эксплуатации турбина может работать по одному из двух режимов: изолированно или параллельно с другими агрегатами как по электрической, так и по тепловой нагрузке. Подавляющее большинство агрегатов работает параллельно в сети с постоянной частотой (постоянным давлением или температурой теплоносителя). При этом система регулирования должна устойчиво поддерживать заданную электрическую (тепловую) нагрузку.
Изменение нагрузки на турбоагрегате в соответствии с диспетчерским графиком производится оператором или автоматически под воздействием регуляторов скорости или давления (температуры сетевой воды), поддерживающих соответственно частоту в сети или давление в регулируемой отборе (температуру сетевой воды). Выполнение дис-петчерского графика нагрузок является одной из основных задач эксплуатационного персонала электростанции, что возможно только в том случае, если система регулирования находится в таком состоянии, при котором задаваемая нагрузка выдерживается.
Конструктивно узлы регулирования и парораспределения турбин, а также связи между ними выполнены, как правило, в виде механико-гидравлической системы с большим числом трущихся соединений. Силы трения в подвижных парах, а также люфты в соединениях элементов регулирования и парораспределения вызывают нечувствительность системы регулирования и ухудшают ее работу. При параллельной работе турбоагрегата в сети (электрической или тепловой) повышенная нечувствительность системы регулирования приводит к колебаниям нагрузки.
Не менее важной задачей системы регулирования является обеспечение возможности плавного (без толчков) перехода от одной заданной нагрузки к другой. Нагрузка изменяется воздействием на систему регулирования оператором через механизм управления турбиной (МУТ) либо автоматически — от регулятора скорости, давления в отборе (температуры сетевой воды) или от электрогидравлической приставки (ЭГП).
Повышенная нечувствительность системы регулирования из-за большой силы трения в золотниках и буксах приводит к тому, что для перемещения золотников необходима большая перестановочная сила. При этом их движение происходит толчками, приводящими к ступенчатым перемещениям регулирующих клапанов и, следовательно, такому же характеру изменения мощности, т.е. к сбросам или набросам нагрузки турбиной.
Как правило, причиной повышенной нечувствительности системы регулирования является засорение зазоров в золотниках и буксах промежуточных усилителей, которое может быть вызвано либо чрезмерно малыми зазорами, либо неудовлетворительным качеством масла системы регулирования.
К ступенчатому характеру изменения нагрузки может приводить также наличие таких неполадок, как заедание штоков или зависание клапанов, сервомоторов, перекосы и т.д.
Повышенная нечувствительность системы регулирования по скорости проявляется также в самопроизвольном колебании частоты вращения ротора турбины на холостом ходу, невозможности плавно изменять частоту вращения. Это затрудняет синхронизацию генератора при включении его в параллельную работу. Устойчивое поддержание системой регулирования частоты вращения ротора на холостом ходу турбины должно быть обеспечено при условиях полного открытия стопорных клапанов, номинальных параметрах свежего пара, несмотря на то, что пуск турбины, особенно в блочных схемах, производится на скользящих параметрах пара. В связи с существенным различием в паровых усилиях, действующих на клапаны турбины при номинальных и пусковых параметрах пара, проверять способность системы регулирования удерживать частоту вращения турбины на холостом ходу и плавно менять ее следует как при номинальных, так и при пусковых параметрах пара.
При установившемся режиме работы турбоагрегата паровая мощность турбины равна сумме электрической мощности, отдаваемой в сеть, и потерь, включающих потери в генераторе. Избыток энергии пара в случае отключения генератора от сети (сброса нагрузки) идет на увеличение кинетической энергии ротора, и частота вращения повышается. Чем большую нагрузку несла турбина перед отключением генератора, тем больше возникающий дисбаланс мощностей, максимальное значение которого достигается при сбросе нагрузки, соответствующей максимальному расходу пара при номинальных параметрах и максимальных пропусках пара в часть низкого давления.
Отключение генератора от сети сопровождается резким повышением частоты вращения ротора. По мере ее повышения регулятор скорости закрывает регулирующие клапаны, уменьшая расход пара в турбину. Из-за нечувствительности системы регулирования и инерционности промежуточных усилителей и главных сервомоторов может возникнуть запаздывание закрытия регулирующих клапанов, при котором частота вращения возрастает сверх предела, вызывающего срабатывание автомата безопасности, что приводит к закрытию стопорных клапанов и останову турбины. Процесс последующего пуска потребует выполнения ряда операций (открытия главных паровых задвижек, взвода автомата безопасности, взвода стопорных клапанов, увеличения числа оборотов до холостого хода), значительно затягивающих время ликвидации аварии, связанной со сбросом нагрузки.
Таким образом, если в ситуации сброса нагрузки система регулирования не удержит турбину на частоте вращения ниже уставки срабатывания автомата безопасности, то не может быть обеспечена быстрейшая мобилизация отключившейся мощности.