Динамика регулирования при наборе нагрузки

Анализ полученной структурной схемы позволяет выявить физическую картину влияния регенеративного подогревателя на процесс изменения мощности турбины. Допустим, что регулирующие клапаны турбины, работавшей в установившемся режиме, в некоторый момент времени перемещены в сторону открытия на величину jх. Увеличение расхода пара быстро повысит мощность отсека турбины, расположенного до камеры отбора. Как следует из структурной схемы, общая мощность турбины возрастает при этом на величину vji. Прирост же мощности отсека, расположенного после камеры отбора, будет происходить лишь по мере изменения давления па в ней. Не учитывая влияния регенерации, мы полагаем, что давление па и мощность ЧНД возрастают по закону, определяемому переходной характеристикой апериодического звена W. Однако такой подход завышает приемистость турбины по сравнению с действительной. Как следует из структурной схемы, возрастание величины па приводит к появлению на выходе обратной связи, включающей звенья 1 и а, отрицательного сигнала, ослабляющего сигнал, приложенный к звену W. Физическая природа этого обусловлена тем, что с повышением давления в камере отбора возрастает массовая доля пара, уходящего в подогреватель.
В исходном стационарном режиме параметры пара, конденсата и корпуса подогревателя находились в термическом равновесии, вследствие чего отсутствовала конденсация на стенках корпуса и поверхности конденсата, находящегося в нижней части подогревателя. Увеличенный приток пара в подогреватель после открытия клапанов турбины несколько повышает давление в нем. Связанное с этим повышение температуры насыщения нарушает термическое равновесие, что вызывает конденсацию пара на стенках корпуса и границе раздела фаз. Одновременно вследствие увеличения температурного напора между паром и металлом поверхностей теплообмена усиливается конденсация на трубках подогревателя. Усиленная конденсация, отражаемая на структурной схеме положительной обратной связью с передаточной функцией, равной 1, препятствует повышению давления в подогревателе. Отмеченная положительная обратная связь образует в структурной схеме замкнутый контур, передаточная функция которого стремится к бесконечности. Это означает, что без учета других факторов практически весь дополнительный расход пара, прошедшего клапаны турбины, шел бы в подогреватель, а давление в камере отбора, расход и мощность ЧНД оставались бы по существу неизменными. Этот эффект несколько ослабляется
тем, что с ростом расхода увеличивается гидравлическое сопротивление паропровода, соединяющего подогреватель с камерой отбора. Отмеченное явление отражает отрицательная обратная связь с кинематическим звеном k'. Однако гидравлическое сопротивление паропровода и значение коэффициента передачи k' выбирают обычно возможно меньшими, вследствие чего их влияние на процесс регулирования турбины несущественно.
Звено W на структурной схеме характеризует процесс повышения давления в подогревателе при увеличении притока пара Я Как следует из уравнения и рис. 2.7, б, с увеличением расхода пара ga давление в подогревателе за несколько секунд повышается лишь на определенную часть статического прироста. Отрицательная обратная связь, в которую входит звено Щ, отражает тот факт, что с повышением давления я„ в подогревателе уменьшается расход пара ga, что приводит к повышению давления в камере отбора и мощности ЧНД на некоторую часть статического прироста. Дальнейший процесс, определяемый вторым слагаемым в уравнении (5.17), обусловлен тем, что по мере прогрева металла корпуса и поверхностей теплообмена, а также скапливающегося в подогревателе конденсата уменьшается конденсация пара на трубках и прекращается на стенках корпуса и границе раздела фаз. По мере развития этого процесса, длительность которого измеряется минутами, давление па в подогревателе, па в камере отбора и мощность ЧНД турбины медленно достигают новых равновесных значений.
Таким образом, система регенерации оказывает неблагоприятное влияние на приемистость турбоустановки. Запас устойчивости контура регулирования мощности или частоты вращения под влиянием системы регенерации несколько увеличивается, так как отражающее ее влияние эквивалентное звено Wu на структурной схеме включено в отрицательную обратную связь. Однако при рассмотрении регулирования турбины как составного элемента регулирования перетоков мощности по межсистемным связям, когда устойчивость параллельной работы объединенной энергосистемы определяется приемистостью агрегатов, влияние системы регенерации неблагоприятно.