3.3.7. При эксплуатации автоматического регулирования гидроагрегата должны быть обеспечены:
автоматический и ручной пуск и останов гидроагрегата;
устойчивая работа гидроагрегата на всех режимах;
участие в регулировании частоты в энергосистеме с уставкой статизма в пределах 4,5-6,0% и мертвой зоны по частоте, задаваемой энергосистемой;
плавное (без толчков и гидроударов в маслопроводах) перемещение регулирующих органов при изменении мощности гидроагрегата;
выполнение гарантий регулирования;
автоматическое изменение ограничения максимального открытия направляющего аппарата по мощности при изменении напора;
автоматическое и ручное изменение комбинаторной зависимости по напору (для поворотно-лопастных гидротурбин);
автоматический перевод гидроагрегата в режим синхронного компенсатора и обратно.
В настоящее время на ГЭС эксплуатируются две разновидности РЧВ: гидромеханические и электрогидравлические. Гидромеханические регуляторы выпускались в основном до конца 1950-х годов. В начале 1960-х были разработаны и освоены в производстве отечественные электрогидравлические регуляторы (ЭГР). Гидромеханические регуляторы отличаются от электрогидравлических тем, что у них все элементы регулятора, включая выявитель (маятник), усилитель, изодромный механизм, обратные связи и т.д., выполнены на гидромеханическом принципе. В ЭГР сочетается работа электрической и гидромеханической системы. Электрическая система ЭГР обеспечивает измерение и сравнение с заданными уставками частоты вращения гидротурбины, открытия направляющего аппарата мощности гидроагрегата, а также суммирование поступающих в регулятор сигналов, заданий, их усиление, преобразование и формирование в виде определенного закона регулирования.
Гидромеханическая часть ЭГР с помощью специального электрогидравлического преобразователя преобразует выходной электрический сигнал регулятора в механическое перемещение гидравлического усилителя, управляющего золотниками, воздействующими на силовые регулирующие органы гидротурбины.
Из числа гидромеханических регуляторов наибольшее распространение на ГЭС получили регуляторы типа УК и серий Р и РК. Последними из выпускавшихся на ЛМЗ гидромеханических регуляторов являются регуляторы типа РКМ для поворотно-лопастных и РМ для радиально-осевых гидротурбин [10].
Однако в наибольшей степени предъявляемым современным требованиям к системе регулирования гидроагрегатов отвечают ЭГР [5]. Их технические возможности позволяют наиболее просто реализовать:
—обеспечение группового регулирования частоты и активной мощности всеми гидроагрегатами ГЭС;
—ввод большого количества управляющих воздействий от системной автоматики ГЭС;
—осуществление связи с управляющей вычислительной машиной, задающей оптимальный режим работы гидроагрегата;
—оперативное изменение стабилизирующих параметров регулятора при изменении режима работы гидроагрегата и т.д.
Совершенствование функциональных свойств и технических показателей ЭГР происходило по мере изменения их элементной базы. В настоящее время на ГЭС находятся в эксплуатации практически все разработанные ЛМЗ типы регуляторов с различной элементной базой:
—ЭГР — электронная лампа;
—ЭГР-М (2М) — магнитный усилитель;
—ЭГР-IT — транзисторы;
—ЭГР-2И — интегральные микросхемы.
В последние годы ЛМЗ начал выпускать микропроцессорные регуляторы ЭГР-МП.
Несмотря на различие в схемах, все регуляторы обеспечивают выполнение вышеуказанных требований.
При автоматическом пуске регулятор обеспечивает открытие направляющего аппарата до пускового открытия. После разворота агрегата до номинальной частоты вращения регулятор автоматически закрывает направляющий агрегат, обеспечивая приведение частоты к номинальному значению. В регуляторах ЭГР-2М и ЭГР-МП предусмотрены коррекция пускового открытия в зависимости от напора и принудительное закрытие направляющего аппарата до холостого хода (с коррекцией по напору) до достижения номинальной частоты вращения.
Устойчивая работа гидроагрегата на всех режимах обеспечивается за счет установки соответствующих динамических параметров (постоянной времени изодрома и временной неравномерности). Во всех типах ЭГР предусмотрена возможность установки двух пар указанных параметров: для работы на холостом ходу с отключенным выключателем и для работы в сети под нагрузкой. В ЭГР всех типов предусмотрена возможность оперативного изменения как параметров динамической настройки, так и значения статизма, а в последних типах ЭГР — также и значения мертвой зоны по частоте.
Нормальная работа регулятора во многом зависит от состояния узлов и качества их настройки. В связи с этим следует периодически проверять выполнение ряда требований, предъявляемых к узлам и характеристикам РЧВ. Так, нечувствительность регулятора не должна быть более 0,1%, а в современных ЭГР – 0,03%. Диаметральные зазоры между золотником и буксой должны быть в пределах 0,03 — 0,05 мм для золотников диаметром менее 150 мм и 0,04 — 0,07 мм для золотников диаметром 150 мм и более; золотники должны опускаться в буксе под действием собственного веса; задиры, натиры, царапины на рабочей поверхности тела золотников не допускаются. Отсекающие кромки золотников не должны иметь дефектов в виде завалов, закруглений и т.п. Размер перекрытия золотников устанавливается в 0,3 — 0,4 мм при диаметре золотника 50—150 мм и 0,4 — 0,5 мм при диаметре 150 — 250 мм. Максимальный ход золотника должен обеспечить необходимую скорость движения поршня сервомотора направляющего аппарата. Рычажные передачи регулятора не должны иметь суммарный мертвый ход более 1% полного хода сервомотора. Колебания частоты вращения при работе гидроагрегата на холостом ходу не должны превышать 0,3 — 0,4% номинальной. Несоблюдение этих требований, а также наличие чрезмерных трений, заеданий в рычажно-тяговых передачах и механизмах регулятора могут привести к неустойчивой работе, рывкам при изменении нагрузки, невыполнению гарантий регулирования при сбросах нагрузки.
При проверке и испытаниях РЧВ следует руководствоваться [11].
Для автоматического ограничения максимального открытия направляющего аппарата в зависимости от напора в гидромеханической колонке ЭГР устанавливается клин.
