Влияние паровых объемов на динамику регулирования мощных паровых турбин

Повышение параметров пара и стремление к улучшению маневренных свойств вызывают необходимость выноса регулирующих клапанов с ЦВД турбин. Это увеличивает паровой объем между клапанами и соплами первой ступени. Значительными объемами обладают трубопроводы и подогреватели системы регенеративного подогрева питательной воды. Наконец, большие паровые объемы содержатся в системе промперегрева пара. При высоких параметрах пара все эти объемы служат значительными аккумуляторами энергии и оказывают сильное влияние на процесс регулирования.
Наиболее существенными промежуточными емкостями в современных мощных турбинах являются система промперегрева пара и перепускные трубы между цилиндрами.
Из уравнений (2.4) и (2.8), записанных в линейном приближении без учета системы регенерации и отклонений температуры промперегрева пара, найдем относительное изменение мощности турбины, где лг и я„ —относительные изменения давления пара соответственно перед соплами первой ступени и в промежуточном объеме; v =NJN —коэффициент мощности; N и Nx —мощности соответственно всей турбины и ее отсека от первой ступени до исследуемого промежуточного объема.
Процессы в промежуточном объеме могут быть описаны уравнением (2.14), которое после преобразования Лапласа примет вид, где Рп = Tns + 1; Тп —динамическая постоянная объема.
Величину пх выразим из уравнения (2.11): где Рг = 7\s + 1; М яо —относительные изменения положения регулирующих клапанов и давления свежего пара.
Перемещение регулирующих клапанов турбины в системе регулирования мощности найдем из уравнения, где Ж и Яад —относительные изменения мощности турбины и ее заданного значения, причем К = К + ф', ^рм — передаточная функция РМ (для П-регулятора №рм = ШШ ^мут — передаточная функция МУТ, равная для асинхронного двигателя ЦРМУХ = 1/(7мут$); Гмут—Динамическая постоянная.
Из приведенных уравнений найдем уравнения объекта и регулирующего устройства (турбинного регулятора) при п0 = 0:
где Wo6=X/P1; = WW^mvt/Q —соответственно передаточные функции туроины как регулируемого объекта и турбинного регулятора.
Для сравнения рассмотрим эталонную турбину той же мощности, что исследуемая, но без промежуточного объема. Ее передаточная функция равна WU Щ \IP\- Следовательно, передаточные функции исследуемой и эталонной турбин как регулируемых объектов связаны между собой соотношением W — WX. При этом передаточную функцию разомкнутой АСР мощности турбины с промежуточным объемом можно записать в виде.
Последнему соотношению соответствует одноконтурная структурная схема (рис. 5.1, а), включающая звенья Wp и совокупность которых представляет собой разомкнутую схему АСР мощности эталонной турбины с передаточной функцией Wa == = U7pWo6- Последовательно включенное эквивалентное звено X отражает влияние промежуточного объема. Передаточная функция этого звена, определяемая соотношением (5.6), может быть преобразована к виду X = (vTns + \)/(Tns + 1). Таким образом, звено X можно рассматривать как составное из апериодического и дифференцирующего звеньев. Такой тип эквивалентных звеньев, часто встречающийся в исследованиях регулирования паровых турбин, назван АД звеном. АФХ такого звена при различных значениях v представляют собой семейство полуокружностей, проходящих через точки (1, ДО) и (v, ДО). Лучи, проведенные из точки (1, ДО) под углом а к отрицательному направлению вещественной оси, являются геометрическим местом точек ctg а Щ = 7> = const. Для построения АФХ системы необходимо перемножить векторы W* = №р№об и X. Перемножение выполним графическим способом, описанным в п. 1.2.