Целью этого этапа исследований было дальнейшее изучение характеристик пульсации золотников при исключении помех, неизбежно возникающих в условиях эксплуатации на электростанциях и препятствующих выделению в чистом виде интересующей нас составляющей пульсации. На стенде регулирования лаборатории паровых турбин ЛМЗ была создана специальная установка для испытаний ряда промежуточных гидроусилителей, конструктивно отличных, но имеющих одну принципиальную схему (рис. 1.1,б). Схема установки для испытаний представлена на рис. 3.11.
В процессе испытаний контролировалось объёмное содержание нерастворённого в масле воздуха перед всасывающим патрубком насоса. Оно не превышало 0,5%.
Рис. 3.11. Установка для определения пульсации золотников штатных гидроусилителей:
1 - насос, 2 - воздушный колпак, 3 - гидроусилитель, 4 - управляющий дроссель, 5 - маслобак, 6 - маслоотборник, 7 - датчик перемещений, 8 - индикатор, 9 - тензоусилитель, 10 - осциллограф, 11 - манометр, 12 - редукционный клапан
При необходимости пульсация напорного давления перед узлом могла быть снижена (путём установки на напорной линии воздушного колпака) до величины 2 кПа. Пульсация золотника, так же как и при испытаниях на электростанции, фиксировалась либо визуально по часовому индикатору, либо с помощью осциллографа и датчика перемещений. Но здесь в качестве датчика малых перемещений использовался более чувствительный датчик на базе тензобалочки (см. рис. 2.3), сигнал которого, усиленный в тензоусилителе, позволял уверенно регистрировать шлейфным осциллографом пульсации золотников в диапазоне 0,01...1 мм. Испытания проводились на турбинном масле марки 22. Напорное давление поддерживалось на уровне 2,0 МПа редукционным клапаном, температура масла 45...50 °C.
В качестве управляющего органа использовалось специальное дроссельное устройство золотникового типа с окнами постоянной ширины; при помощи его обычно производятся испытания гидроусилителей с проточными линиями на стендах регулирования ЛМЗ. Площадь открытия окон этого дросселя нанесена на специальной шкале. Цена деления 1 мм2.
На рис. 3.12 и 3.13 представлены элементы конструкции пяти типов гидроусилителей, там же приведены зависимости пульсации от хода золотника. Три из них (рис. 3.12) уже исследовались на электростанциях. В табл. 3.1 даны основные параметры этих устройств. Максимальная амплитуда пульсации для всех исследованных элементов соответствует большим открытиям дроссельных окон золотника.
Для всех пяти гидроусилителей пульсация (как и при испытаниях на электростанциях) плавно растёт по мере увеличения расхода масла через дроссельное окно, наибольшее значение амплитуды не превышает 0,2...0,25 мм.
Рис. 3.12. Конструкция гидроусилителей и зависимости амплитуды пульсации золотника от его перемещения при истечении жидкости внутрь полого золотника:
а), б) дроссельные окна в золотнике; в) дроссельные окна в буксе
Исключение составляет золотник дифференциатора (рис. 3.12, а), у которого пульсация в зоне больших открытий окна при положении примерно 26 мм от верхнего упора резко увеличивается от 0,3 до 1,0 мм, причём максимальные отклонения до 1 мм имеют характер срывов (бросков). Такой же характер носила пульсация дифференциатора систем регулирования турбин К-50-90, ПТ-60-90 (130), К-200-130 при испытаниях на электростанциях. Другие два гидроусилителя, также выполненные по схеме с впуском масла из буксы внутрь полого золотника: промежуточный золотник турбины К-200-130 (рис. 3.12,6) и суммирующий золотник № 1 турбин ПТ-60-90 (130) (рис. 3.12,в), не имеют зоны резкого скачкообразного роста пульсации золотника.
Рис. 3.13. Конструкция гидроусилителей и зависимости амплитуды пульсации золотника от его перемещения при истечении жидкости из золотника
Два гидроусилителя иного конструктивного исполнения (схема с впуском масла из золотника, рис. 3.13, а, б) так же как и золотник дифференциатора имеют некоторую узкую зону при больших открытиях окон, в которой рост амплитуды пульсации происходит скачкообразно. Однако максимальная величина этих пульсаций не превышает 0,2 мм, в то время как пульсация зоне пика дифференциатора достигала величины 1 мм.
При этом можно отметить, что скачкообразный рост пульсации, характерный для гидроусилителей различного конструктивного исполнения, может происходить при существенно отличных величинах открытия окон (3, 11 и 26 мм).
На рис. 3.14 представлены статистические характеристики процесса пульсации золотника сервомотора регулирующих клапанов агрегата ГТ-100 ЛМЗ (см. рис. 3.13,6). Плотность вероятности (рис. 3.14,а) также близка к нормальному закону распределения, а нормированная корреляционная функция (рис 3.14,6) может быть аппроксимирована выражением 
где а ≈ 30 с-1.
Таким образом, испытания пяти типов гидроусилителей, проведённые на специальном стенде лаборатории, дали результаты, весьма близкие к полученным на электростанциях, подтвердив этим, что единственным наиболее вероятным источником пульсаций, носящих случайный характер, являются дроссельные отверстия проточных линий.
Результаты выполненных исследований по определению величины и характера фактической пульсации золотников проточных гидроусилителей и поршней сервомоторов систем регулирования штатных паровых и газовых турбин на электростанциях и стендах завода позволили понять, что является источником этих пульсаций.
Рис. 3.14. Статистические характеристики пульсации золотника гидроусилителя (см. рис. 3.13,б):
а) плотность распределения вероятности, б) нормированная корреляционная функция
Испытания показали, что, несмотря на неизменное в момент замеров положение управляющего органа, малое содержание (или практическое отсутствие) нерастворённого воздуха в рабочей жидкости, малую величину пульсации давления перед узлом, золотники и поршни гидроусилителей с проточными линиями пульсируют.
Амплитуда этих пульсаций, как правило, плавно возрастает по мере открытия дроссельных окон и, следовательно, увеличения через них расхода рабочей жидкости, достигая, в зависимости от величины максимальных открытий окон, значений 0,1...0,25 мм для золотников и 1...2 мм для поршней сервомоторов регулирующих клапанов. Однако имеются некоторые диапазоны открытий, где эта пульсация может быть повышенной: у золотников 0,2... 1 мм, а у поршней сервомоторов 4... 5 мм.
Отмечены случаи, когда из-за повышенной пульсации отсечных золотников пульсация поршней сервомоторов достигала величины 25...40 мм, что препятствовало возможности эксплуатации агрегата.
Обработка многих осциллограмм процесса пульсации золотников и поршней сервомоторов и результаты последующих расчётов позволяют утверждать, что процесс этой пульсации близок, как правило, к стационарным эргодическим процессам с оценкой корреляционной функции, аппроксимируемой экспоненциально затухающей функцией вида
и нормальным законом плотности распределения вероятности.
Таким образом, результаты выполненных исследований на узлах штатных паровых и газовых турбин на электростанциях и на заводе подтвердили предположение о том, что источником описанных пульсаций ("шумов") является действие дроссельных устройств на поток жидкости в проточной линии гидроусилителя, вызывающее пульсацию давления и, как следствие этого, пульсацию золотников и поршней сервомоторов регулирующих органов.
Дальнейшее исследование источника пульсаций ("шумов") в системах регулирования было начато с изучения пульсаций давления на модели проточной линии, а затем продолжено на проточной линии реального гидроусилителя.
