Физические основы автономного регулирования

Согласно определению автономная система регулирования теплофикационного блока при изменении на величину А N электрической нагрузки должна поддерживать неизменное значение количества отпущенной теплоты Qa, т. е.
Для турбины с двумя регулируемыми отборами пара при изменении нагрузки одним из потребителей должны сохраняться неизменными обе другие нагрузки. Соотношения (9.1) и (9.2) являются общими для всех типов энергетических установок, предназначенных для комбинированного производства электрической и тепловой энергии. Статически автономная система регулирования обеспечивает выполнение этих соотношений в установившихся режимах, динамически автономная — в течение всего переходного процесса.
Для производственного отбора, когда потребителем используется непосредственно пар, отобранный из турбины при давлении, условие обеспечивается при неизменном расходе отбираемого пара и его параметрах, т. е.
Последнее соотношение с известным приближением может быть использовано и для отопительных отборов при одноступенчатом подогреве сетевой воды.
Задача синтеза связанной автономной системы регулирования в рассматриваемом случае сводится к выбору передаточных чисел от регуляторов к сервомоторам регулирующих органов. Пусть, например, произошло увеличение электрической нагрузки на малую величину ДАЛ Регулятор скорости, перемещение муфты которого составит произведет перестановку обеих групп регулирующих органов соответственно на Дт1 и Д. При этом для соблюдения условий автономности (9 3) необходимо сохранить равенство между расходом пара, притекающего за единицу времени в камеру отбора и вытекающего из нее, т. е., где ДGx и AG2 — изменения расхода пара соответственно частями высокого и низкого давления турбины.
Установившиеся массовые расходы пара Gx и G2 при заданных начальных и конечных параметрах пара и его давлении в отборе являются функциями открытия клапанов или положений жестко связанных с ними сервомоторов, т. е.
Правая часть полученного соотношения, содержащая отношение производных, представляющих тангенсы углов наклона касательных к расходным характеристикам парораспределительных органов ЧНД и ЧВД, является конструктивной характеристикой турбины. В левой части содержится отношение передаточных чисел от регулятора скорости к сервомоторам регулирующих органов ЧВД и ЧНД. Для создания статически автономной системы регулирования ее конструктор или наладчик должны так выбрать передаточные числа, чтобы обеспечить выполнение условия (9.5).
Аналогично достигается статическая автономность регулирования электрической нагрузки. При изменении на малую величину ДGa тепловой нагрузки перемещение регулятора давления Дг2 должно переставить регулирующие органы ЧВД и ЧНД так, чтобы было выполнено условие (9.2), т. е., где       и ДД^2 — изменения мощностей соответственно ЧВД и ЧНД турбины.
Из последнего соотношения аналогично предыдущему получим второе условие статической автономности: которым должен определяться выбор передаточных отношений от регулятора давления к регулирующим органам ЧВД и ЧНД.
Аналогично решается вопрос о выборе передаточных чисел для других типов теплофикационных агрегатов. В случае многоступенчатого подогрева сетевой воды условия автономности (9.1) и (9.2) эквивалентны следующим соотношениям: где AN,- — изменение мощности /-го отсека турбины при изменении тепловой нагрузки на величину AQa; AQ, — изменение количества теплоты, отдаваемой греющим паром сетевой воде в /-м подогревателе при изменении электрической нагрузки на величину А N.
Требуемые для выполнения условий перемещения поршней главных сервомоторов и соответствующие им расходы пара отсеками турбины могут быть найдены из тепловых расчетов турбоустановки при различных режимах ее работы. При этом, определяя мощности отсеков и количество теплоты, получаемой сетевой водой в различных подогревателях, необходимо учитывать изменение перепада энтальпий и внутреннего к. п. д. ступеней, особенно значительное для ЧНД и отсека турбины, расположенного между теплофикационными отборами. Определив по характеристикам регулирующих органов перемещения поршней сервомоторов, можно найти необходимые для этого передаточные числа к ним от регуляторов.
Принципиально так же решается задача и при использовании конденсатора в качестве подогревателя сетевой или подпиточной воды с переходом на режим теплофикационного противодавления (ухудшенного вакуума в конденсаторе). Следует иметь в виду, что современные мощные теплофикационные турбины предназначены для работы с одноступенчатым, двухступенчатым и трехступенчатым подогревом сетевой воды. При каждом из этих режимов требуются свои передаточные числа от регуляторов к сервомоторам, необходимые для достижения статической автономности. Поэтому система регулирования, спроектированная как автономная с выполнением условий (9.8), например, для двухступенчатого подогрева сетевой воды, без использования специальных средств окажется статически неавтономной при отключении одного из теплофикационных отборов или при переводе турбины на ухудшенный вакуум. Эти нарушения могут быть устранены либо сведены к минимуму применением специальных приспособлений, позволяющих менять передаточные отношения в системе регулирования, или использованием ПИ-регуляторов, осуществляющих регулирование без остаточной неравномерности.
Если теплофикационный блок работает при скользящем начальном давлении пара, то необходимое для выполнения условий (9.8) или (9.6) изменение расхода пара и мощности ЧВД производится не за счет перемещения регулирующих клапанов, а посредством соответствующего изменения давления пара перед турбиной. Это может быть достигнуто управляющим воздействием на задатчик регулятора, поддерживающего давление свежего пара (главного регулятора котла или регулятора «до себя»). Аналогичными способами может быть обеспечена автономность регулирования агрегатов атомных ТЭЦ.