9.2 Регулирование

9.2.1 Гидромашина должна иметь систему автоматического управления (САУ), включающую электрогидравлический регулятор (ЭГР), маслонапорную установку (МНУ), панели автоматики МНУ, предтурбинного затвора (при его наличии) и турбины, противоразгонные устройства.

САУ обеспечивает автоматическую работу гидроагрегата в различных режимах: при регулировании частоты, мощности, водотока и в режиме синхронного компенсатора, а также позволяет осуществлять групповое регулирование агрегатами.

САУ, в случае необходимости, должна позволять вести ограничение максимальной и минимальной мощности в зависимости от напора и уровня нижнего бьефа.

9.2.2 В качестве основного противоразгонного устройства, в дополнение к системе регулирования гидравлической турбины, следует предусматривать закрытие направляющего аппарата от золотника аварийного закрытия.

В технически обоснованных случаях направляющий аппарат может снабжаться устройством программного закрытия.

В дополнение к золотнику аварийного закрытия при соответствующем обосновании могут быть использованы другие средства противоразгонной защиты: предтурбинные затворы или быстродействующие аварийно ремонтные затворы на водоприемнике.

При наличии нескольких видов противоразгонных защит их действие должно быть селективным.

9.2.3 Регулятор для поворотно-лопастных гидротурбин должен иметь комбинаторное устройство, а также устройство, обеспечивающее функции программного управления регулирующими органами при нормальных и аварийных сбросах нагрузки.

9.2.4 Система управления должна обеспечивать:

а) автоматический пуск одного из гидроагрегатов электростанции в условиях отсутствия напряжения переменного тока в системе собственных нужд электростанции и наличия давления в МНУ;

б) автоматическую остановку, пуск и повторную остановку гидроагрегата при отсутствии напряжения переменного тока в системе собственных нужд электростанции и при уровне и давлении масла в котле МНУ, соответствующих уставке включения рабочего насоса.

9.2.5 Типоразмер маслонапорной установки гидроагрегата должен выбираться для случая неработающих насосов и начального давления в аккумуляторе, соответствующего уставке включения основного насоса, из условия обеспечения выполнения не менее 2,5 полных ходов сервомоторов направляющего аппарата и 2,0 полных ходов сервомотора рабочего колеса и, при необходимости, полного хода сервомотора предтурбинного затвора.

При наличии в гидроагрегате встроенного цилиндрического затвора, включенного оперативно в схему управления гидроагрегатом, МНУ должна обеспечивать также закрытие затвора после остановки агрегата.

При этом должен сохраняться запас давления и объем масла, достаточный для аварийной остановки агрегата.

9.2.6 Типоразмер маслонапорной установки, обслуживающей отдельную группу предтурбинных затворов, ведущих аварийные функции, должен выбираться из условия закрытия всех обслуживаемых затворов и обеспечения цикла «открытие-закрытие» одного из затворов.

9.2.7 Выбор режимов регулирования гидравлической машины должен производиться на основании расчетов и анализа переходных процессов с учетом конкретных условий работы электростанции, характеристик ее оборудования и системы водопроводящих сооружений электростанции.

При этом подлежат учету все виды переходных гидромеханических процессов: плановые, внеплановые, внезапные, аварийные и чрезвычайно аварийные.

9.2.8 В результате расчетов и анализа неустановившихся режимов выявляются:

- реально возможные, вероятные, наиболее неблагоприятные нагрузки, их сочетание и другие показатели, которые необходимо учитывать при проектировании сооружений и оборудования, а также эксплуатационные характеристики электростанции;

- возможности улучшения динамических показателей за счет оптимизации режимов регулирования и состава энергетических сооружений и оборудования.

При этом вычисляются:

- для станционных напорных водоводов: значения наибольших давлений с учетом гидравлического удара, распределение давлений по длине, значения наименьшего давления, участки возможных повышенных пульсаций давления, в том числе и с учетом сейсмического воздействия;

- для гидроагрегатов: увеличение частоты вращения при сбросах нагрузки, изменение направления, частоты вращения для насосов турбин при отключении агрегата от сети в насосном режиме (режим потери привода), изменение моментов и осевых сил, развиваемых гидромашиной, а также давлений в проточном тракте, особенно за рабочим колесом.

9.2.9 Основными показателями, определяющими условия регулирования, являются:

а) постоянная инерции (времени) напорных водоводов :

Tw=Q₀/gH₀x∑L_k/F_k,с…………………………(9)

где:

Q₀– расход установившегося режима, м³/с

H₀– напор установившегося режима, м

g – ускорение свободного падения, м/с²

L_k– длина участка проточного тракта, м

F_k– площадь сечения участка проточного тракта, м²

k – обозначение участков проточного тракта.

При значениях >2 с система считается высокоинерционной и необходимы более детальный анализ и расчеты по выбору мероприятий, обеспечивающих соблюдение гарантий регулирования.

При >35 с следует рассматривать необходимость применения уравнительных резервуаров на напорной деривации.

б) постоянная инерции гидроагрегата :

T_a=2,74xmDa²/P_sx(n/100)²,с…………………………(10)

где:

mD²– маховой момент гидроагрегата, тм²

P_s– полная мощность гидрогенератора, кВА

n–номинальная частота вращения гидроагрегата, об/мин.

При значениях менее 5 с агрегат считается "легким" и требуется анализ условий устойчивости системы регулирования.

в) повышенные пульсации давления в напорных водоводах. Период жгутовых пульсаций за рабочим колесом не должен совпадать с периодом упругих колебаний напорных водоводов;

г) в целях обеспечения устойчивости технологически изолированных энегосистем, обеспечить быстродействие регулирования частоты и мощности таких энергосистем.

9.2.10 При расчете переходных процессов рекомендуется принимать максимальное повышение частоты вращения гидроагрегатов до 160% от номинальной и повышение давления на средней линии входного сечения спиральной камеры до 140% максимального напора. В особых случаях, подтвержденных технико-экономическим расчетом, могут быть заданы большие значения.

В любом случае эти параметры согласовываются с предприятиями-разработчиками гидравлической и электрической машины.

9.2.11 Максимальное относительное повышение давления в спиральной камере при сбросе номинальной нагрузки и исправной работе системы регулирования не нормируется и должно быть выбрано путем технико-экономического сопоставления вариантов:

а) использование гидромашины повышенной прочности;

б) применение программного управления закрытием направляющего аппарата;

в) применение холостых выпусков;

г) использование гидрогенератора с увеличенным маховым моментом;

д) применение уравнительных резервуаров.

9.2.12 При питании нескольких гидромашин от одного водовода максимальные повышение давления и заброс частоты вращения определяются для условия отключения всех гидроагрегатов.

9.2.13 Значения повышения давления в спиральной камере гидравлической машины и повышение частоты вращения гидроагрегата (гарантии регулирования) принимаются по данным завода-разработчика гидромашины или по согласованию с ним.