Электрогидравлические регуляторы предназначены для автоматического регулирования скорости и управления гидравлическими турбинами.
Основными особенностями выпускаемых в настоящее время электрогидравлических регуляторов являются следующие:
регулятор имеет независимые каналы регулирования частоты вращения и мощности гидротурбины, что позволяет получать большое быстродействие при реализации управляющих воздействий на изменение мощности;
вместо гидравлического сервомотора применяется электрический интегрирующий усилитель, не имеющий зоны нечувствительности;
имеется устройство настройки зоны нечувствительности, позволяющее уменьшить износ системы регулирования при работе регулятора в электросистемах;
имеется следящее устройство механизма изменения мощности агрегата, устраняющее изменение мощности агрегата в момент перевода из режима группового в режим индивидуального регулирования;
имеется устройство автоматической подготовки частоты вращения, ускоряющее процесс синхронизации агрегата;
электрические цепи регулятора выполнены на высоконадежных и стандартных транзисторных усилителях и других элементах, имеющих стабильные характеристики;
в регуляторах применены современные приборы узкопрофильного типа, удобные для наблюдения за параметрами и режимом работы системы регулирования и имеющие контакты для использования в цепях сигнализации и управления;
блочно-модульное исполнение панели электрооборудования с применением типовых субблоков, различные средства передовой технологии, обеспечивают высокую надежность, удобство эксплуатации и современный эстетический вид регулятора.
Стандартное оборудование регулятора может быть легко дополнено механизмами при особых требованиях заказчика.
Регулятор состоит из панели электрооборудования (электрическая часть регулятора носит условное название РИТМ - регулятор интегральный транзисторный модульный) и гидромеханической колонки управления, расположенных отдельно. Раздельное расположение упрощает сборку гидравлического оборудования и обеспечивает легкий доступ к электрическим цепям.
Панель РИТМ полностью выполняет все функции по формированию регулирующего воздействия в виде электрического сигнала.
Гидромеханическая колонка выполняет функцию следящей системы, преобразующей электрический сигнал регулирования в механическое перемещение.
Конструкция панели РИТМ.
Конструктивно панель РИТМ выполнена в виде типовой двухсекционной стойки. Каждая секция панели допускает возможность установки пяти блоков с электрооборудованием и клеммных рядов для подключения внешнего кабеля. Внешний кабель подводится через специальное отверстие в днище панели.
Рядом с клеммными рядами, расположенными в нижней части панели, установлены автомат зашиты тахогенератора от перегрузок, автотрансформатор для подгонки напряжения тахогенератора, а также механизмы изменения частоты и мощности с электродвигателями для дистанционного управления. Лицевые стенки блоков, образующие основную (верхнюю) часть фасада панели, оборудованы сигнальными лампами, контрольными гнездами для возможности подключения измерительных приборов и ручками специальной конструкции. Исключение составляют два блока с указателями, в лицевых стенках которых установлены только приборы, показывающие режим работы регулятора.
Под блоками с указателями расположены две накладки, на одной из которых закреплен ключ управления механизмами изменения частоты и мощности, а на другой может быть установлен ключ управления ограничителем открытия турбин.
Нижняя часть фасада панели образована съемными листами из тонколистовой стали с жалюзи для естественной вентиляции. Тыльная часть панели закрыта одностворчатыми дверьми, за которыми расположены жгуты проводов междублочных соединений и все органы настройки регулятора.
Блоки снабжены штепсельными разъемами, обеспечивающими надежные электрические соединения, и невыпадающими винтами для жесткой фиксации блоков на своих местах. Внутри блоков имеется необходимое количество штепсельных разъемов и специальных направляющих для установки субблоков с электрическими элементами, соединенными между собой печатным монтажом.
На лицевой стороне панели электрооборудования расположены контрольно-измерительные приборы (указатели) следующих величин:
скорости вращения агрегата (электротахометр );
величины открытия направляющего аппарата турбины;
положения ограничителя открытия направляющего аппарата;
давления масла в системе регулирования;
величины сигнала индивидуального регулирования;
величины сигнала группового регулирования.
Указатели являются контрольно-измерительными приборами узкопрофильного типа с применением светового луча вместо стрелки. Если наблюдаемая величина превосходит заданную величину, цвет луча изменяется посредством цветового фильтра, расположенного за шкалой (он становится красным или синим). Это существенно облегчает наблюдение за показаниями приборов. При необходимости приборы снабжаются фоторезисторами, устанавливаемыми вместе со светофильтрами таким образом, что при отклонении за установленные пределы световой указатель освещает фото- резисторы. Это дает возможность с помощью внешних релейных устройств включать дополнительную сигнализацию или устройства автоматики.
Панель РИТМ содержит ряд дополнительных устройств, обеспечивающих выполнение различных операций по автоматическому управлению и защите турбины.
К дополнительным устройствам относятся: релейная автоматика, обеспечивающая действие пускоостанавливающих механизмов гидромеханической колонки, переключение панели в режим группового регулирования, переключение уставок корректирующих устройств при включении агрегата под нагрузку и при отключении от нагрузки, световую сигнализацию и др.;
электрические устройства для приведения в действие механизмов автоматической настройки кулачка комбинатора и специального ограничителя открытия по напору;
электрические устройства для зашиты агрегата от разгона и ряд других элементов.
Основные данные панели РИТМ
При необходимости пределы настройки параметров могут быть увеличены.
Постоянные величины:
коэффициент, характеризующий частотный диапазон действия ускорения К=0,1
зона нечувствительности по частоте на выходе
магнитоэлектрического преобразователя, % 0,01
Для нормальной работы регулятора требуются:
напряжение 110 В, частота 50 Гц, мощность 1 00 Вт от трехфазного тахогенератора, питающее частотно-чувствительный элемент, транзисторные усилители, механизмы изменения частоты и мощности и другие основные устройства регулятора;
напряжение 220 или 125 В от сети оперативного тока ГЭС, питающее цепи автоматики;
напряжение 220 В, 50 или 60 Гц, питающее элементы автоматической подгонки частоты, группового регулирования и другие вспомогательные устройства регулятора.
Гидромеханические колонки управления.
Гидромеханическая колонка управления предназначена для преобразования электрического сигнала, поступающего от панели электрооборудования, в поступательное перемещение сервомоторов регулирующих органов, а также для ручного управления гидротурбиной.
Фиг. 65. Колонка управления электрогидравлическим регулятором типа ЭГР:
1 - электротахометр; 2 - указатель открытия; 3 - клеммник; 4 - сигнальные лампы стопора; 5 - балансный прибор; 6 - ключ управления МИО (механизма изменения оборотов); 7 - маховик механизма; 8 - металлический шкаф
Фиг. 67. Схема гидромеханической колонки регулятора типа ЭГР:
1 - манометр; 2 - тахометр; 3 - балансный прибор; 4 - сигнальные лампы статора; 5 - указатель положения направляющего аппарата и ограничителя; 6 - ключ изменения скорости и нагрузки; 7 - ограничитель открытия направляющего аппарата; 8 - гидроусилитель; 9 - магнитоэлектрический преобразователь; 10 - механизм пуска и останова; 11 - механизм открытия холостого хода; 12 - вал ограничителя; 13 - механизм настройки по напору; 14 - механизм обратной связи настройки по напору; 15 -дроссель; 16 - фильтр масляный; 17 - побудительный золотник; 18 - вал выключателя; 19 - груз; 20 - главный золотник; 21 - контакт противоразгонной зашиты; 22 - контакт сигнализатора обрыва троса обратной связи; 23 - механизм обратной связи с командоаппаратом
Фиг. 68. Колонка управления электрогидравлическим регулятором типа ЭГРК:
1 - ввод кабеля; 2 - трос обратной связи рабочего колеса; 3 - указатель открытия направляющего аппарата и ограничителя; 4 - сигнальные лампы статора; 5 - указатель положения лопастей рабочего колеса; 6 - балансный прибор; 7 - электротехометр; 8 - ключ управления МИО и МИМ; 9 - трос обратной связи направляющего аппарата
Фиг. 69. Схема гидромеханической колонки электрогидравлического регулятора типа ЭГРК:
1 - главный золотник направляющего аппарата; 2 - вспомогательный сервомотор; 3 - побудительный золотник; 4 - грязесборник; 5 - фильтр масляный; 6 - дроссель; 7 - механизм обратной связи; 8 - магнитоэлектрический преобразователь; 9 - микропереключатель; 10 - указатель положения направляющего аппарата и ограничителя; 11 - потенциометр ограничителя; 12 - сигнальные лампы стопора; 13 - указатель положения ограничителя направляющего аппарата; 14 - ключ МИО; 15 - гидроусилитель с электромагнитом; 16 -электротахометр; 17 - микропереключатель; 18 - указатель положения рабочего колеса; 19 - механизм ограничения открытия; 20 - механизм управления лопастями; 21 - золотник автоматики разворота лопастей; 22 - комбинатор; 23 - механизм обратной связи по напору; 24 - груз; 25 - механизм управления кулачком комбинатора; 26 - побудительный золотник; 27 - главный золотник рабочего колеса
Фиг. 70. Схема электрогидравлической колонки регулятора типа ЭГРК:
1 - распределительный механизм направляющего аппарата; 2 - фильтр масляный; 3 - датчик давления; 4 - переключатель регулятора "ручное-автомат"; 5 - манометр; 6 - гидроусилитель; 7 - механизм ограничения закрытия; 8 - тахометр; 9 - балансный прибор; 10 - указатель положения направляющего аппарата и ограничителя; 11 - потенциометр ограничителя; 12 - сигнальные лампы стопора направляющего аппарата и ротора ограничителя; 13 - указатель положения лопастей рабочего колеса; 14 - ключ изменения скорости и нагрузки; 15 - выключатель ограничителя; 16 - механизм ручного ограничения; 17 - вал ограничителя; 18 - механизм холостого хода; 19 - механизм пуска и останова; 20 - указатель напора; 21 - ручное управление лопастями; 22 - механизм разворота лопастей; 23 - механизм автоматической настройки по напору; 24 - кулачок комбинатора; 25 - потенциометр положения направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса
Колонка уплотнения по своему назначению изготовляется в двух исполнениях:
без комбинатора для гидротурбин с одним регулирующим органом и обозначается шифром ЭГР; с комбинатором для гидротурбин с двумя регулирующими органами и обозначается шифром ЭГРК.
Гидромеханические колонки изготовляются с различными типами и размерами главных золотников (диаметром 100, 150, 200 и 250 мм). Золотники диаметром 100 и 150мм крепятся снизу к колонке. Золотники диаметром 200 и 250 мм устанавливаются под колонкой управления на специальной фундаментной раме. С помощью тросовой передачи гидромеханическая колонка соединяется с сервомоторами регулирующих органов, что обеспечивает обратную связь при ручном управлении. Для осуществления автоматического управления электрическая обратная связь берется от вращающихся трансформаторов, связанных с сервомотором направляющего аппарата.
Гидромеханическая часть регулятора обеспечивает управление гидротурбинами при давлении масла, равном 25 или 40 кгс/см2.
Оперативное напряжение тока 220 или 125 В.
Гидромеханическая колонка управления типа ЭГР (фиг. 65, 66, 67).
Колонка управления представляет собой металлический шкаф с одной дверью в задней стенке. На лицевой стенке шкафа расположены следующие контрольноизмерительные приборы и указатели:
главный указатель, показывающий открытие направляющего аппарата и положение механизма ограничения открытия. (Для дистанционных показаний указатель снабжен соответствующими потенциометрами);
тахометр, показывающий скорость вращения турбины;
балансный прибор, показывающий величину и направление управляющего тока в катушке магнитоэлектрического преобразователя;
сигнальные лампы, показывающие положение стопора направляющего аппарата.
Манометр, показывающий давление масла, подводимого к гидроусилителю, и указатель напора расположены внутри колонки. На лицевую стенку колонки вынесен также маховичок механизма ограничения открытия и ключ механизма изменения частоты и мощности.
Внутри колонки управления располагаются следующие механизмы и устройства:
электрогидравлический преобразователь электрических сигналов управления в поступательные перемещения выходного поршня гидроусилителя электрогидравлического преобразователя:
механизм ограничения открытия, осуществляющий пусκ останов и ручное управление турбиной;
механизм настройки по напору, обеспечивающий автоматическое ограничение открытия направляющего аппарата при повышенных напорах на ГЭС;
контактное устройство противоразгонной зашиты;
масляный фильтр и система маслопроводов.
Для переключения регулятора с автоматического управления на ручное предусмотрен специальный кран с рукояткой, расположенный на электрогидравлическом преобразователе.
Регуляторы модификации типа ЭГР-5, кроме перечисленных элементов, снабжены группой соленоидов с гидроусилителями, при помощи которых обеспечивается автоматический пуск и останов турбины.
Гидромеханическая колонка управления типа ЭГРК (фиг. 68, 69, 70).
Колонка управления ЭГРК, как и колонка управления ЭГР, представляет собой металлический шкаф с тремя дверями.
На лицевой стороне колонки расположены контрольно-измерительные приборы и указатели: электротахометр, балансный прибор, указатель открытия направляющего аппарата и положения ограничителя, указатель положения лопастей рабочего колеса, ключ изменения скорости и нагрузки, сигнальные лампы положения стопора сервомотора направляющего аппарата, маховичок механизма ручного управления.
Внутри колонки расположены манометр, показывающий давление масла, подводимого к гидроусилителю; указатель напора, на который настроен кулачок комбинатора, и рукоятка переключения режимов работы "Ручное-автомат". Блок главных золотников направляющего аппарата и рабочего колеса расположен в едином корпусе, укрепленном снизу колонки регулятора.
Корпус золотников диаметром 200 и 250 мм устанавливается отдельно на специальной фундаментной раме под гидромеханической колонкой управления. Корпус соединен с колонкой соответствующими тягами и маслопроводами. По схеме пуска гидромеханическая колонка ЭГРК так же, как и ЭГР, выпускается в двух исполнениях: ЭГРК-4 - пуск и останов от механизма ограничения открытия; ЭГРК-5 - пуск и останов от специальных соленоидов.
Колонка управления типа ЭГРК, кроме механизмов, перечисленных для колонки управления ЭГР, содержит следующие элементы:
комбинаторное устройство, состоящее из пространственного кулачка с электрогидравлическим приводом, осуществляющим автоматическое перемещение кулачка в зависимости от напора на ГЭС;
систему рычажных передач комбинатора с гидроусилителем, преобразующую перемещение кулачкового ролика комбинатора в смешение главного золотника сервомотора рабочего колеса;
механизм программного закрытия, работающий в период сброса нагрузки с агрегата и осуществляющий закрытие направляющего аппарата до определенной величины вне зависимости от действия электрогидравлического преобразователя, а также осуществляющий разворот лопастей в этот период (механизм действует при повышении скорости вращения агрегата и отключается при достижении ее номинального значения);
механизм автоматического разворота лопа стей рабочего колеса при пусках и остановах турбины;
устройство, осуществляющее защиту гидроагрегата от перегрузки при повышенных напорах на ГЭС.
Регуляторы модификации ЭГРК-5, кроме перечисленных элементов, снабжаются соленоидами с гидроусилителями, при помощи которых обеспечивается автоматический пуск останов гидротурбины.
