RU129162U1 - HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue - Google Patents

HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue Download PDF

Info

Publication number
RU129162U1
RU129162U1 RU2012154943/06U RU2012154943U RU129162U1 RU 129162 U1 RU129162 U1 RU 129162U1 RU 2012154943/06 U RU2012154943/06 U RU 2012154943/06U RU 2012154943 U RU2012154943 U RU 2012154943U RU 129162 U1 RU129162 U1 RU 129162U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
idle
speed
valve
turbine
idle exhaust
Prior art date
Application number
RU2012154943/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Марсович Бакиров
Дамир Раильевич Волков
Лидия Станиславовна Давыдова
Леонид Семенович Кудрявцев
Николай Николаевич Макаров
Михаил Юрьевич Сорокин
Юлия Александровна Тамарова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП") filed Critical Открытое акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП")
Priority to RU2012154943/06U priority Critical patent/RU129162U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU129162U1 publication Critical patent/RU129162U1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

1. Регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском, включающий в себя регулятор частоты вращения гидротурбины, состоящий из механизма задания частоты вращения гидротурбины, датчика фактической частоты вращения гидротурбины, датчика положения направляющего аппарата, механизма управления сервоприводом направляющего аппарата, сумматора регулятора частоты вращения гидротурбины, усилителя регулятора частоты вращения гидротурбины и сервопривода, выход которого связан с направляющим аппаратом и холостым выпуском, состоящим из выходного патрубка клапана холостого выпуска, клапана холостого выпуска, штока, уравновешивающего поршня, масляного сервомотора, поршень которого вместе с уравновешивающим поршнем и клапаном холостого выпуска жестко закреплен на штоке, золотника, отличающийся тем, что в него введены датчик положения клапана холостого выпуска, дифференцирующий блок, вычислительный блок формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска, механизм управления холостым выпуском, сумматор холостого выпуска и усилитель холостого выпуска, причем дифференцирующий блок соединен с датчиком положения направляющего аппарата и с вычислительным блоком формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска, соединенным с сумматором регулятора частоты вращения гидротурбины и сумматором холостого выпуска, который соединен с механизмом управления холостым выпуском, датчиком положения клапана холостого выпуска и усилителем холостого выпуска, датчик положения клапана холостого выпуска соединен с вычислительным блоком формирования заданно�1. Regulator of the speed of rotation of a hydraulic turbine with an idle exhaust, which includes a regulator of the speed of a hydraulic turbine, consisting of a mechanism for setting the speed of the hydraulic turbine, a sensor of the actual speed of the hydraulic turbine, a guide vane position sensor, a control mechanism for the guide vane servo drive, an adder for a hydraulic turbine speed regulator, an amplifier a hydraulic turbine speed regulator and a servo drive, the output of which is connected to a guide vane and an idle exhaust, consisting of an idle exhaust valve outlet pipe, an idle exhaust valve, a rod, a balancing piston, an oil servomotor, the piston of which, together with a balancing piston and an idle exhaust valve, is rigidly fixed to a stem, a spool, characterized in that an idle exhaust valve position sensor, a differentiating unit, a calculating unit for generating a specified speed and a specified position of an idle exhaust valve, a control mechanism idle exhaust pressure, an idle exhaust adder and an idle exhaust amplifier, and the differentiating unit is connected to the guide vane position sensor and to a computing unit for generating the set speed and set position of the idle exhaust valve connected to the adder of the hydraulic turbine speed regulator and the idle exhaust adder, which is connected to idle exhaust control mechanism, idle exhaust valve position sensor and idle exhaust amplifier, the idle exhaust valve position sensor is connected to the preset calculating unit

Description

Заявляемая полезная модель относится к регуляторам частоты вращения гидротурбины (гидроагрегата) с холостым выпуском.The inventive utility model relates to speed controllers of a hydraulic turbine (hydraulic unit) with a single exhaust.

При регулировании работы гидротурбин (гидроагрегатов) обязательным является обеспечение заданных гарантий регулирования, то есть не допускать превышения критических значений угонных скоростей вращения турбины (генератора) и чрезмерного повышения давления в водоводе при сбросах полной или частичной мощности.When regulating the operation of hydraulic turbines (hydraulic units), it is mandatory to ensure the specified regulatory guarantees, that is, to prevent exceeding the critical values of the angular rotational speeds of the turbine (generator) and excessive pressure increase in the water conduit when discharging full or partial power.

В низконапорных станциях, имеющих короткие водоводы, гарантии регулирования по скорости вращения турбины обеспечиваются за счет программного закрытия направляющего аппарата. В высоконапорных станциях, при напоре более ста метров, имеющих трубопроводы протяженностью более пятисот метров, при заданной величине момента инерции агрегата, время закрытия направляющего аппарата, обеспечивающее гарантии регулирования по скорости вращения турбины при сбросе полной мощности, приводит к недопустимому повышению давления в подводящем водоводе.In low-pressure stations with short water conduits, guarantees for regulation of the speed of rotation of the turbine are provided due to the programmed closing of the guide vane. In high-pressure stations, with a pressure of more than one hundred meters, having pipelines with a length of more than five hundred meters, for a given value of the moment of inertia of the unit, the closing time of the guiding apparatus, which ensures guarantees of regulation of the speed of rotation of the turbine when the power is reset, leads to an unacceptable increase in pressure in the supply conduit.

Для выдерживания давления в водоводе в допустимых пределах и недопущения угонной скорости применяют холостой выпуск, который присоединяют к спиральной камере или напорному водоводу. При быстром движении направляющего аппарата на закрытие холостой выпуск также быстро открывается, а затем постепенно закрывается.To withstand the pressure in the conduit within the permissible limits and to prevent theft speed, an idle discharge is used, which is connected to a spiral chamber or a pressure conduit. With a quick movement of the guide apparatus to close, the idle outlet also quickly opens and then gradually closes.

Суммарный расход через турбину и холостой выпуск, определяющий скорость течения воды в напорном трубопроводе, изменяется сравнительно медленно, вследствие чего повышение давления не превосходит допустимой величины.The total flow rate through the turbine and idle outlet, which determines the speed of water flow in the pressure pipe, changes relatively slowly, as a result of which the pressure increase does not exceed the permissible value.

Известен регулятор частоты вращения гидротурбины (ГТ) с холостым выпуском, включающий в себя: собственно регулятор частоты вращения гидротурбины, состоящей из механизма задания частоты вращения гидротурбины, датчика фактической частоты вращения гидротурбины, механизма управления сервоприводом направляющего аппарата, датчика положения направляющего аппарата, сумматора регулятора частоты вращения гидротурбины, усилителя регулятора частоты вращения гидротурбины, сервопривода, обеспечивающего открытие (закрытие) направляющего аппарата и заданный расход воды через гидротурбину, а также управление холостым выпуском. Холостой выпуск включает в себя выходной патрубок клапана холостого выпуска, клапан холостого выпуска, шток, уравновешивающий поршень, масляный сервомотор, золотник, рычажную передачу, катаракт и кулачок, который жестко связан с положением направляющего аппарата (см. Турбинное оборудование гидроэлектростанций. Руководство для проектирования. Под ред. А.А.Морозова. Госэнергоиздат, Москва, Ленинград, 1958) [1].A known regulator of the frequency of rotation of a turbine turbine (GT) with an idle discharge, including: a regulator of the rotational speed of a turbine, consisting of a mechanism for setting the rotational speed of a turbine, a sensor of the actual rotational speed of a turbine, a control mechanism for a servo drive of a guide apparatus, a position sensor of a guide apparatus, an adder of a frequency regulator of rotation of a hydraulic turbine, an amplifier of a regulator of a frequency of rotation of a hydraulic turbine, a servo-drive providing opening (closing) of a guiding apparatus and given that water flow through the water turbine, as well as managing idle discharge. The idle discharge includes an idle exhaust valve outlet, an idle exhaust valve, a stem, a balancing piston, an oil servomotor, a spool, a linkage, a cataract and a cam that are rigidly connected to the position of the guide apparatus (see Turbine Equipment for Hydroelectric Power Plants. Design Guide. Edited by A.A. Morozov, Gosenergoizdat, Moscow, Leningrad, 1958) [1].

Давление масла от маслонапорной установки (МНУ) на поршень масляного сервомотора и давление воды на уравновешивающий поршень удерживает клапан холостого выпуска в закрытом положении. При смещении золотника вниз нижняя полость масляного сервомотора соединяется с верхней, постоянно сообщенной со сливом, а клапан холостого выпуска, за счет большей площади, чем площадь уравновешивающего поршня, открывается давлением воды на поверхность клапана холостого выпуска. Катаракт соединен с рычажной передачей, связывающей золотник и поршень масляного сервомотора со штоком, на котором также размещены уравновешивающий поршень и клапан холостого выпуска.The oil pressure from the oil pressure unit (MNU) on the piston of the oil servomotor and the water pressure on the balancing piston keeps the idle valve in the closed position. When the spool is shifted down, the lower cavity of the oil servomotor is connected to the upper, constantly connected with the drain, and the idle valve, due to the larger area than the area of the balancing piston, opens with water pressure on the surface of the idle valve. The cataract is connected to a linkage linking the spool and piston of the oil servomotor to the stem, which also houses the balancing piston and the idle valve.

Катаракт получает перемещение от кулачка, приводимого в движение от сервопривода регулятора частоты вращения гидротурбины, чем обеспечивается открытие холостого выпуска при закрытии направляющего аппарата. Время закрытия холостого выпуска определяется временем неретекания масла из одной полости катаракта в другую, которое может быть отрегулировано дросселем.The cataract receives movement from the cam, driven by a servo drive of the turbine speed controller, which ensures the opening of the idle outlet when the guide apparatus is closed. The idle discharge closing time is determined by the time the oil does not flow from one cataract cavity to another, which can be regulated by a throttle.

Катаракт и кулачок с рычажной передачей, при помощи которых осуществляются требуемые зависимости открытия (закрытия) клапана холостого выпуска при сбросах полной и частичной мощности - сложные механические и пневматические устройства. Очевидно, что для каждой проектируемой станции потребуется иная профилировка кулачка, иное соотношение рычажных передач, перенастройка катаракта и дросселей.A cataract and a cam with a lever transmission, with the help of which the required dependences of opening (closing) the idle valve when discharging full and partial power are realized are complex mechanical and pneumatic devices. Obviously, for each projected station, a different cam profiling, a different ratio of linkages, and a retuning of cataract and chokes will be required.

Напротив, функции механических и пневматических устройств, устанавливающих скорость перемещения клапана холостого выпуска на открытие (закрытие), могут быть реализованы в вычислительных блоках. Слежение за заданным значением уставки равной SКЛ=

Figure 00000002
, где
Figure 00000003
- скорость перемещения клапана холостого выпуска, t - время с начала открытия (закрытия) клапана холостого выпуска, традиционным образом может быть реализовано следящим приводом с помощью масляного сервомотора, датчика обратной связи по перемещению клапана холостого выпуска и электрически управляемого золотника (гидрораспределителя), обеспечивающего заданную скорость перемещения поршня масляного сервомотора.On the contrary, the functions of mechanical and pneumatic devices that set the speed of movement of the idle-release valve to open (close) can be implemented in computing units. Tracking the setpoint value equal to S KL =
Figure 00000002
where
Figure 00000003
is the idle exhaust valve movement speed, t is the time from the start of the idle exhaust valve opening (closing), in the traditional way it can be implemented by a follow-up drive using an oil servomotor, a feedback sensor for idle valve movement and an electrically controlled spool (hydrodistributor) providing speed of piston movement of the oil servomotor.

Задачей, на выполнение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание регулятора частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском, обладающего лучшими техническими характеристиками: простота реализации закона перемещения клапана, точность поддержания скорости перемещения клапана, а также уменьшение габаритно-массовых характеристик регулятора частоты вращения гидротурбин с холостым выпуском.The task to which the claimed utility model is directed is to create a rotational speed controller for a turbine with an idle discharge that has the best technical characteristics: ease of implementation of the law of movement of the valve, the accuracy of maintaining the speed of movement of the valve, and also reducing the overall mass characteristics of the speed controller of a turbine with idle release.

Технический результат заключается в улучшении технических и регулировочных характеристик, простоте обслуживания и отладки.The technical result is to improve the technical and regulatory characteristics, ease of maintenance and debugging.

Технический результат достигается тем, что в известный регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском, который включает в себя собственно регулятор частоты вращения гидротурбины, состоящий из механизма задания частоты вращения гидротурбины, датчика фактической частоты вращения гидротурбины, датчика положения направляющего аппарата, механизма управления сервоприводом направляющего аппарата, сумматора регулятора частоты вращения гидротурбины, усилителя регулятора частоты вращения гидротурбины и сервопривода, выход которого связан с направляющим аппаратом и холостым выпуском, состоящим из выходного патрубка клапана холостого выпуска, клапана холостого выпуска, штока, уравновешивающего поршня, масляного сервомотора, поршень которого вместе с уравновешивающим поршнем и клапаном холостого выпуска жестко закреплен на штоке, золотника введены датчик положения клапана холостого выпуска, дифференцирующий блок, вычислительный блок формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска, механизм управления холостым выпуском, сумматор холостого выпуска и усилитель холостого выпуска, причем дифференцирующий блок соединен с датчиком положения направляющего аппарата и с вычислительным блоком формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска, соединенным с сумматором регулятора частоты вращения гидротурбины и сумматором холостого выпуска, который соединен с механизмом управления холостым выпуском, датчиком положения клапана холостого выпуска, усилителем холостого выпуска, датчик положения клапана холостого выпуска соединен с вычислительным блоком формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска и штоком холостого выпуска, а усилитель холостого выпуска соединен с золотником, в качестве которого применен электрически управляемый гидрораспределитель.The technical result is achieved by the fact that in the known regulator of the rotational speed of the turbine with an idle exhaust, which includes the actual regulator of the rotational speed of the turbine, consisting of a mechanism for setting the rotational speed of the turbine, the actual rotational speed of the turbine, the position sensor of the guide apparatus, the control mechanism of the servo drive of the guide apparatus , adder of the hydraulic turbine speed controller, amplifier of the hydraulic turbine speed controller and servo, output to It is connected with a guiding apparatus and an idle outlet, consisting of an outlet nozzle for an idle valve, an idle valve, a rod, a balancing piston, an oil servomotor, the piston of which, together with a balancing piston and an idle valve, is rigidly fixed to the rod, a spool valve position sensor is introduced release, differentiating unit, computing unit for forming a predetermined speed and a predetermined position of the idle-release valve, idle-out control mechanism, sum an idle exhaust mater and an idle exhaust amplifier, wherein the differentiating unit is connected to a position sensor of the guide apparatus and to a computing unit for generating a predetermined speed and a predetermined idle valve position connected to an adder of the hydraulic turbine speed controller and an idle adder which is connected to the idle control mechanism , the idle valve position sensor, the idle amplifier, the idle valve position sensor is connected to a sensing unit for forming a predetermined speed and a predetermined position of the idle exhaust valve and the idle exhaust stem, and the idle exhaust amplifier is connected to a spool, which is used as an electrically controlled valve.

На фигуре представлен регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском в соответствии с заявленным техническим решением, где:The figure shows the speed controller of a turbine with an idle exhaust in accordance with the claimed technical solution, where:

1 - регулятор частоты вращения гидротурбины включающий в себя:1 - speed controller of a turbine including:

2 - механизм задания частоты вращения гидротурбины;2 - mechanism for setting the frequency of rotation of the turbine;

3 - датчик фактической частоты вращения гидротурбины;3 - sensor actual speed of the turbine;

4 - механизм управления сервоприводом направляющего аппарата;4 - a mechanism for controlling the servo drive of the guide apparatus;

5 - датчик положения направляющего аппарата;5 - position sensor of the guide apparatus;

6 - сумматор регулятора частоты вращения гидротурбины;6 - adder speed controller of the turbine;

7 - усилитель регулятора частоты вращения гидротурбины;7 - amplifier speed controller of a turbine;

8 - сервопривод;8 - servo drive;

9 - холостой выпуск, включающий в себя:9 - idle release, including:

10 - выходной патрубок клапана холостого выпуска;10 - the outlet pipe of the valve idling;

11 - клапан холостого выпуска;11 - valve idle;

12 - шток;12 - stock;

13 - уравновешивающий поршень;13 - balancing piston;

14 - масляный сервомотор;14 - oil servomotor;

15 - золотник;15 - spool;

16 - датчик положения клапана холостого выпуска;16 - the gauge of position of the valve of single release;

17 - дифференцирующий блок;17 - differentiating block;

18 - вычислительный блок формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска;18 is a computing unit for generating a predetermined speed and a predetermined position of an idle valve;

19 - механизм управления холостым выпуском;19 - idle release control mechanism;

20 - сумматор холостого выпуска;20 - idler adder;

21 - усилитель холостого выпуска.21 - amplifier idle release.

Предлагаемый регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском работает следующим образом.The proposed speed controller of a turbine with an idle exhaust works as follows.

Запуск гидротурбины в режим холостого хода осуществляется с помощью программы или вручную путем изменения управляющего сигнала на входе сумматора регулятора частоты вращения гидротурбины 6 механизмом управления сервоприводом направляющего аппарата 4 до величины минимального открытия направляющего аппарата, соответствующего режиму холостого хода. Вывод гидротурбины на режим отдаваемой мощности также осуществляется либо с помощью программы, либо вручную путем постепенного увеличения сигнала с механизма управления сервоприводом направляющего аппарата 4. Установившийся расход воды через направляющий аппарат и гидротурбину при данном открытии соответствует заданной располагаемой мощности гидротурбины при заданной частоте ее вращения, поддержание которой осуществляется регулятором частоты вращения гидротурбины 1. Регулятор частоты вращения гидротурбины 1 стабилизирует частоту вращения турбины.The start of the hydraulic turbine in idle mode is carried out using the program or manually by changing the control signal at the input of the adder of the speed controller of the hydraulic turbine 6 by the servo drive control mechanism of the guide apparatus 4 to the minimum opening of the guide apparatus corresponding to the idle mode. The output of the hydraulic turbine to the power output mode is also carried out either by using the program or manually by gradually increasing the signal from the servo drive control mechanism of the guiding apparatus 4. The steady-state water flow through the guiding apparatus and the hydraulic turbine at this opening corresponds to a given available capacity of the hydraulic turbine at a given frequency of rotation, maintaining which is carried out by the speed controller of the turbine 1. The speed controller of the turbine 1 stabilizes the frequencies turbine rotation.

При диаметре седла Dx клапана холостого выпуска 11 его ход обычно выбирают из соотношения ([1] стр.157)With the diameter of the seat D x idle valve 11, its stroke is usually chosen from the ratio ([1] p. 157)

Figure 00000004
Figure 00000004

Действительный расход через клапан холостого выпуска равен:The actual flow rate through the idle valve is:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Н0 - номинальный напор;where H 0 is the nominal pressure;

ζ - относительное повышение давления в трубопроводе (допустимо ζ=0,15÷0,2);ζ is the relative increase in pressure in the pipeline (permissible ζ = 0.15 ÷ 0.2);

Figure 00000006
- приведенный расход через холостой выпуск, то есть расход при Dx=1 м и Н0=1 м, в зависимости от хода Sx клапана.
Figure 00000006
- reduced flow rate through the idle discharge, i.e. flow rate at D x = 1 m and Н 0 = 1 m, depending on the stroke S x of the valve.

Необходимый максимальный расход воды через холостой выпуск при сбросе полной мощности определяется [1] стр.158 формула (5-11)The required maximum flow rate of water through the idle discharge when dumping full power is determined [1] p. 158 formula (5-11)

Figure 00000007
Figure 00000007

где Q0 - максимальный расход воды через турбину;where Q 0 is the maximum water flow through the turbine;

Тз - время закрытия направляющего аппарата турбины от полного его открытия, обеспечивающее при наличии холостого выпуска допустимое повышение давления и частоты вращения;T s - the closing time of the turbine guide apparatus from its full opening, which provides, in the presence of a single discharge, an allowable increase in pressure and speed;

Т - время закрытия направляющего аппарата турбины от полного его открытия, обеспечивающее допустимое повышение давления при отсутствии холостого выпуска.T is the closing time of the turbine guide apparatus from its full opening, providing an allowable increase in pressure in the absence of idle discharge.

Аналогично зависимости (3) для максимального потребного расхода через клапан холостого выпуска при сбросе частичной мощностиSimilar to dependence (3) for the maximum required flow rate through the idle valve when partial power is reset

Figure 00000008
Figure 00000008

где Q - расход воды через турбину в момент сброса частичной мощности;where Q is the flow rate of water through the turbine at the time of partial power discharge;

Figure 00000009
- время закрытия направляющего аппарата турбины от начального его открытия, обеспечивающее при наличии холостого выпуска допустимое повышение давления и частоты вращения;
Figure 00000009
- the closing time of the turbine guide apparatus from its initial opening, which, if there is a single discharge, permits an increase in pressure and speed;

Qx - максимальный потребный расход через клапан холостого выпуска при сбросе частичной мощности;Q x is the maximum required flow rate through the idle valve when partial power is reset;

Т* - время закрытия направляющего аппарата турбины от начального его открытия, обеспечивающее допустимое повышение давления при отсутствии холостого выпуска.T * is the closing time of the turbine guide apparatus from its initial opening, providing an allowable increase in pressure in the absence of idle discharge.

Приближенно время Т можно определить, воспользовавшись формулой непрямого гидравлического удара по постоянной характеристике трубопровода а и допустимого повышения давления ζ=0,15÷0,2, например, в последней фазе гидравлического удара, то естьApproximately time T can be determined using the formula of indirect hydraulic shock by the constant characteristic of the pipeline a and the permissible pressure increase ζ = 0.15 ÷ 0.2, for example, in the last phase of the hydraulic shock, i.e.

Figure 00000010
Figure 00000010

откудаwhere from

Figure 00000011
Figure 00000011

где:

Figure 00000012
;Where:
Figure 00000012
;

ΣL·V - сумма произведений длин участков водовода на скорость воды в них;ΣL · V is the sum of the products of the lengths of the sections of the water main and the speed of water in them;

g - ускорение свободного падения;g is the acceleration of gravity;

τНА - начальное относительное открытие направляющего аппарата

Figure 00000013
, характеризующее начальный относительный расход воды через турбину, то есть
Figure 00000014
ON - initial relative opening of the guide vane
Figure 00000013
characterizing the initial relative flow of water through the turbine, i.e.
Figure 00000014
;

Y, Ymax - соответственно начальное и максимальное открытие направляющего аппарата.Y, Y max - respectively, the initial and maximum opening of the guide vane.

С учетом того, что Q=τHA·Q0 и QxКЛ·Qxmax, выражение (4) будет иметь вид:Given the fact that Q = τ HA · Q 0 and Q x = τ КЛ · Q xmax , expression (4) will have the form:

Figure 00000015
Figure 00000015

Из (6) и (7), обозначив

Figure 00000016
и
Figure 00000017
, получим:From (6) and (7), denoting
Figure 00000016
and
Figure 00000017
we get:

Figure 00000018
Figure 00000018

Но между действительным расходом воды через клапан холостого выпуска Qx и перемещением клапана, как это следует из [1] рисунок 5-27, существует связь, обусловленная нелинейностью приведенного расхода QIx, которая может быть аппроксимирована квадратичной функцией от перемещения клапана SКЛ.But between the actual water flow through the idle valve Q x and valve movement, as follows from [1], Figure 5-27, there is a relationship due to the nonlinearity of the reduced flow Q Ix , which can be approximated by a quadratic function of the valve valve S CL .

Тогда действительный расход через клапан холостого выпуска из выражения (2) можно представить в видеThen the actual flow rate through the idle exhaust valve from the expression (2) can be represented as

Figure 00000019
Figure 00000019

где b1; b2 - коэффициенты, при постоянных значениях Н0, Dx; ζ.where b 1 ; b 2 - coefficients, at constant values of H 0 , D x ; ζ.

Тогда относительная скорость расхода воды через клапан холостого выпускаThen the relative flow rate of water through the idle valve

Figure 00000020
Figure 00000020

а с учетом (8) скорость перемещения клапана холостого выпуска на открытие должна находиться в соотношенииand taking into account (8), the speed of movement of the idle-release valve to open should be in the ratio

Figure 00000021
Figure 00000021

Выражение (11) устанавливает связь между скоростью открытия клапана холостого выпуска и относительной скоростью закрытия направляющего аппарата.Expression (11) establishes the relationship between the opening speed of the idle valve and the relative closing speed of the guide vane.

Определить скорость закрытия клапана холостого выпуска можно следующим образом.Determine the closing speed of the idle valve as follows.

Время закрытия клапана холостого выпуска из условия не превышения допустимой величины давления в водоводе можно определить, воспользовавшись соотношением (6), где вместо расхода через направляющий аппарат τHA·Q0 взять расход через клапан холостого выпуска τКЛ·Qxmax.The closing time of the idle valve from the condition that the permissible pressure in the water conduit is not exceeded can be determined using relation (6), where instead of the flow rate through the guiding apparatus τ HA · Q 0, take the flow rate through the idle valve τ КЛ · Q xmax .

Тогда

Figure 00000022
Then
Figure 00000022

где:

Figure 00000023
Where:
Figure 00000023

откуда

Figure 00000024
, а с учетом (10)where from
Figure 00000024
, and taking into account (10)

Figure 00000025
Figure 00000025

Выражение (13) устанавливает зависимость скорости закрытия клапана холостого выпуска от положения клапана 8кд, из условия не превышения допустимой величины давления в водоводе.Expression (13) establishes the dependence of the closing speed of the idle valve on the position of the valve 8cd, from the condition that the permissible pressure in the water conduit is not exceeded.

Анализируя выражение (11) можно видеть, что при скорости закрытия направляющего аппарата

Figure 00000026
скорость перемещения клапана на открытие равна нулю независимо от начального открытия направляющего аппарата, то есть клапан должен быть закрыт.Кроме этого имеется начальное открытие направляющего аппарата τНА1, соответствующее части мощности, при сбросе которой не произойдет жесткого гидроудара при любой скорости закрытия направляющего аппарата.Analyzing expression (11), we can see that at the closing speed of the guide vane
Figure 00000026
the speed of movement of the valve to open is zero regardless of the initial opening of the guide vane, that is, the valve must be closed. In addition, there is an initial opening of the guide vane τ HA1 , corresponding to the part of the power that will not cause a hard water hammer at any speed of closing the vane.

Таким образом, клапан должен открываться при одновременном выполнении условий:Thus, the valve should open while fulfilling the conditions:

τНА≥τНА1 и

Figure 00000027
τ AT ≥τ AT1 and
Figure 00000027

При невыполнении одного из этих условий клапан холостого выпуска должен быть закрыт или находиться в стадии закрытия. Величина

Figure 00000028
существенно больше скорости перемещения направляющего аппарата в режиме стабилизации частоты, поэтому клапан холостого выпуска в этом режиме должен оставаться закрытым.If one of these conditions is not met, the idle valve must be closed or be in the closing stage. Value
Figure 00000028
significantly greater than the speed of movement of the guide vane in the frequency stabilization mode, so the idle valve in this mode should remain closed.

Поскольку скорости перемещения направляющего аппарата при выходе на холостой ход и нагрузку небольшие, клапан холостого выпуска 11 остается закрытым. В вычислительном блоке формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска 18 согласно условию (14)

Figure 00000029
на его выходе формируется уставка по перемещению клапана холостого выпуска SKЛуст=0. На выходе золотника 15 формируется сигнал, который с помощью масляного сервомотора 14 удерживает клапан холостого выпуска 11 в закрытом положении.Since the speed of movement of the guide apparatus when entering idle and the load is small, the idle valve 11 remains closed. In the computing unit for the formation of a given speed and a predetermined position of the idle valve 18 according to condition (14)
Figure 00000029
at its output, a setting is formed for moving the idle valve S KLust = 0. At the output of the spool 15, a signal is generated which, with the help of an oil servomotor 14, holds the idle valve 11 in the closed position.

В критических ситуациях быстрого останова гидротурбины при сбросах полной или частичной мощности происходит быстрое закрытие направляющего аппарата Y из условия не превышения допустимого разгона гидротурбины и одновременно с этим происходит быстрое открытие клапана холостого выпуска 11 для того, чтобы повышение давления в водоводе не превосходило допустимую величину.In critical situations of rapid shutdown of a hydraulic turbine during full or partial power discharges, the guiding apparatus Y quickly closes under the condition that the permissible acceleration of the hydraulic turbine does not exceed and at the same time the idle valve 11 is quickly opened so that the pressure increase in the water conduit does not exceed the permissible value.

В вычислительном блоке формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска 18 непрерывно оценивается состояние направляющего аппарата, то есть величина его относительного открытия τНА и относительная скорость перемещения

Figure 00000030
, которые сравниваются, соответственно, с расчетными постоянными τНА1 и
Figure 00000031
.In the computing unit for the formation of a given speed and a predetermined position of the idle valve 18, the state of the guide apparatus is continuously evaluated, that is, the value of its relative opening τ ON and the relative speed of movement
Figure 00000030
, which are compared, respectively, with the calculated constants τ HA1 and
Figure 00000031
.

При одновременном выполнении условий (14) в вычислительном блоке формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска 18 при SКЛ=0 согласно зависимости (11) вычисляется требуемая скорость открытия клапана холостого выпуска 11, а на его выходе формируется уставка по перемещению клапана холостого выпуска на открытие равнаяIf conditions (14) are fulfilled simultaneously in the computing unit for the formation of the set speed and the set position of the idle valve 18 with S KL = 0, according to dependence (11), the required speed of opening the idle valve 11 is calculated, and at its output, a set point for moving the idle valve is formed equal to opening

Figure 00000032
Figure 00000032

где t - время с начала открытия клапана холостого выпуска. По сигналу механизма управления холостым выпуском 19 в сумматоре холостого выпуска 20 уставка по формуле (15) сравнивается с показаниями датчика положения клапана холостого выпуска 16. По разности показаний на вход золотника 15, в качестве которого использован электрически управляемый гидрораспределитель, через усилитель 21 подается сигнал, который устанавливает соединение полости под поршнем масляного сервомотора 14 со сливом, давление в этой полости уменьшается, и клапан холостого выпуска 11 за счет большей площади по сравнению с площадью уравновешивающего поршня 13 открывается давлением воды в водоводе с расчетной скоростью открытия клапана.where t is the time since the opening of the idle valve. According to the signal of the idle exhaust control mechanism 19 in the idle exhaust adder 20, the setpoint according to formula (15) is compared with the readings of the idle valve position sensor 16. According to the difference in readings to the input of the spool 15, which is used as an electrically controlled directional control valve, a signal is supplied through the amplifier 21 which establishes the connection of the cavity under the piston of the oil servomotor 14 with the drain, the pressure in this cavity decreases, and the idle valve 11 due to the larger area compared to the area avnoveshivayuschego piston 13 opens the water pressure in the water line to the calculated valve opening speed.

При невыполнении хотя бы одного из условий (14) клапан холостого выпуска 11 закрывается со скоростью равной установленной соотношением (13) в момент начала закрытия клапана.If at least one of the conditions (14) is not fulfilled, the idle valve 11 closes at a speed equal to the set relation (13) at the moment the valve closes.

Для обеспечения заданных гарантий регулирования с большей надежностью, следует найденную скорость открытия клапана холостого выпуска несколько увеличить, а найденную скорость закрытия клапана холостого выпуска наоборот - уменьшить.To ensure the given guarantees of regulation with greater reliability, the found opening speed of the idle valve should be slightly increased, and the found closing speed of the idle valve, on the contrary, should be reduced.

Предложенный регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском выгодно отличается от известных, а именно: простотой отладки, уменьшением габаритно-массовых характеристик, снижением затрат на обслуживание и отладку регулятора.The proposed regulator of the rotational speed of a turbine with an idle discharge compares favorably with the known ones, namely: ease of debugging, reduction of overall mass characteristics, reduction of maintenance and debugging costs of the regulator.

Например, при изменении каких-либо параметров водовода или исходных данных по гарантиям регулирования, ведущих к изменению законов открытия (закрытия) клапана холостого выпуска 11, задача в предлагаемом устройстве решается путем перепрограммирования вычислительного блока формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска 18, а не с помощью перенастройки и изменения рычажных передач, перепрофилирования кулачка, настройки катаракта и прочих элементов известного механического холостого выпуска.For example, when changing any parameters of the water line or the initial data on the guarantees of regulation, leading to a change in the laws of opening (closing) the valve of idle release 11, the problem in the proposed device is solved by reprogramming the computing unit for the formation of a given speed and a given position of the valve of idle release 18, and not by reconfiguring and changing linkages, repurposing the cam, adjusting the cataract and other elements of a known mechanical idle release.

Исключение механических элементов - рычажной передачи, катаракта, кулачка, входящих в холостой выпуск уменьшает его высоту более чем на полметра, что существенно уменьшает массу, обеспечивает простоту реализации закона перемещения клапана и точность поддержания скорости его перемещения, повышает его регулировочные способности, а также гарантирует простоту обслуживания и отладки.The exclusion of mechanical elements - lever transmission, cataract, cam, included in the idle exhaust, reduces its height by more than half a meter, which significantly reduces weight, provides ease of implementation of the valve's law of movement and accuracy of maintaining its speed of movement, increases its adjusting ability, and also guarantees simplicity maintenance and debugging.

Claims (2)

1. Регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском, включающий в себя регулятор частоты вращения гидротурбины, состоящий из механизма задания частоты вращения гидротурбины, датчика фактической частоты вращения гидротурбины, датчика положения направляющего аппарата, механизма управления сервоприводом направляющего аппарата, сумматора регулятора частоты вращения гидротурбины, усилителя регулятора частоты вращения гидротурбины и сервопривода, выход которого связан с направляющим аппаратом и холостым выпуском, состоящим из выходного патрубка клапана холостого выпуска, клапана холостого выпуска, штока, уравновешивающего поршня, масляного сервомотора, поршень которого вместе с уравновешивающим поршнем и клапаном холостого выпуска жестко закреплен на штоке, золотника, отличающийся тем, что в него введены датчик положения клапана холостого выпуска, дифференцирующий блок, вычислительный блок формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска, механизм управления холостым выпуском, сумматор холостого выпуска и усилитель холостого выпуска, причем дифференцирующий блок соединен с датчиком положения направляющего аппарата и с вычислительным блоком формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска, соединенным с сумматором регулятора частоты вращения гидротурбины и сумматором холостого выпуска, который соединен с механизмом управления холостым выпуском, датчиком положения клапана холостого выпуска и усилителем холостого выпуска, датчик положения клапана холостого выпуска соединен с вычислительным блоком формирования заданной скорости и заданного положения клапана холостого выпуска и штоком холостого выпуска, а усилитель холостого выпуска соединен с золотником.1. The idle speed turbine speed regulator including a turbine speed regulator, consisting of a mechanism for setting the rotational speed of the turbine, an actual rotational speed sensor of the turbine, a position sensor for the guide apparatus, a servo control mechanism for the guide apparatus, an adder for the governor of the rotational speed of the turbine, amplifier a regulator of the rotational speed of a hydraulic turbine and a servo drive, the output of which is connected with a guiding apparatus and a single exhaust consisting from the outlet pipe of the idle valve, idle valve, stem, balancing piston, oil servomotor, the piston of which, together with the balancing piston and the idle valve, is rigidly fixed to the piston rod, spool, characterized in that a position sensor for the idle valve, which differentiates unit, a computing unit for generating a predetermined speed and a predetermined position of an idle exhaust valve, an idle exhaust control mechanism, an idle adder and an amplifier an outlet, the differentiating unit connected to a position sensor of the guide apparatus and to a computing unit for generating a predetermined speed and a predetermined position of the idle valve connected to an adder of the hydraulic turbine speed controller and an idle adder that is connected to the idle control mechanism, the idle valve position sensor release and amplifier idle, the valve position sensor idle connected to the computing unit formation speed and a predetermined idle discharge position and idle discharge valve rod, and idle discharge amplifier is connected to the spool. 2. Регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском по п.1, отличающийся тем, что в качестве золотника применен электрически управляемый гидрораспределитель.
Figure 00000001
2. The idle speed turbine speed controller according to claim 1, characterized in that an electrically controlled hydraulic distributor is used as the spool.
Figure 00000001
RU2012154943/06U 2012-12-18 2012-12-18 HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue RU129162U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154943/06U RU129162U1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154943/06U RU129162U1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU129162U1 true RU129162U1 (en) 2013-06-20

Family

ID=48786991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154943/06U RU129162U1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU129162U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546706C1 (en) * 2014-03-26 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Reservoir pressure maintenance system
RU185322U1 (en) * 2018-07-27 2018-11-30 Акционерное общество "Тяжмаш" HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546706C1 (en) * 2014-03-26 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Reservoir pressure maintenance system
RU185322U1 (en) * 2018-07-27 2018-11-30 Акционерное общество "Тяжмаш" HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vereide et al. The effect of surge tank throttling on governor stability, power control, and hydraulic transients in hydropower plants
AU2010207633B2 (en) Wave power capture system and method
CN101446807A (en) Realization method for heat-engine plant speed regulating system model in power system simulation
CN113471988A (en) Active-frequency coupling control method based on double-fed variable-speed pump-storage unit electromechanical transient model under pumping working condition
CN103807090B (en) A kind of impulse turbine regulating system for Power System Stability Analysis
CN105700380A (en) Secondary reheating unit steam turbine speed regulation system simulation model, and modeling method therefor
Brezovec et al. Nonlinear digital simulation model of hydroelectric power unit with Kaplan turbine
Avdyushenko et al. Numerical simulation of transient processes in hydroturbines
CN105863948A (en) Variable parameter control method for hydro governor of variable-crown elevation tailrace tunnel
RU129162U1 (en) HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue
CN105449698A (en) Novel hydroelectric generating set load and frequency controller
CN103334799B (en) Method and system for controlling air inflow of double air inflow condensation-type turbine
RU2490492C1 (en) Control method of gas-turbine engine, and system for its implementation
CN103942355A (en) Modeling method for simulating electro-hydraulic servo system of hydroelectric generating set
CN106086271A (en) For the method reducing the energy efficiency of the blast furnace blower compressed air amount of leaking informaton
CN110805477A (en) Control method and control system for water feeding pump steam turbine
US8925319B2 (en) Steam flow control system
CN216381530U (en) Device for expanding a fluid
CN110486219A (en) A kind of PID control method for inhibiting surge-chamber to cause controlled parameter low-frequency fluctuation
CN108035405A (en) Water supply network water hammer electric control gear
RU51680U1 (en) HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR
Jin et al. The impact research of delay time in steam turbine DEH on power grid
JP2018071100A (en) Hydropower generation system, hydropower generation method, and hydropower generation program
CN116047915B (en) Self-adaptive control method for full-load working condition of water turbine
CN104299054A (en) Power generation schedule optimization method taking hydroelectric generating set vibration area into account