Гидромеханическая колонка управления предназначена для преобразования электрических сигналов, поступающих от панели электрооборудования, в поступательные перемещения сервомоторов регулирующих органов, а также для осуществления ручного управления гидротурбиной.
В зависимости от работоспособности сервомоторов регулирующих органов турбины главные золотники гидромеханических колонок управления (как ЭГР, так и ЭГРК) имеют различные типоразмеры. Блоки золотников диаметрами 100 и 150 мм крепят к колонке снизу. Блоки золотников диаметрами 200 и 250 мм устанавливают на специальной фундаментной раме под колонкой управления и соединяют с ней соответствующими тягами и маслопроводами.
Главные распределительные золотники гидромеханической колонки управления связаны трубопроводами с МНУ и сервомоторами регулирующих органов турбины.
Гидромеханическая колонка управления электрическими кабелями соединена с панелью электрооборудования. Кабели к колонке управления подводят снизу.
С помощью тросовых передач гидромеханическая колонка соединена с сервомоторами направляющего аппарата и рабочего колеса, что обеспечивает механическую обратную связь при ручном управлении, а также в режимах пуска и остановки. Для автоматического регулирования обратная связь выполнена электрической.
Гидромеханическая колонка управления обеспечивает нормальную работу системы регулирования при номинальном давлении масла 2,5 и 4,0 МПа.
Рис. IX.5. Колонка управления ЭГР
В системах регулирования гидротурбин Саяно-Шушенской ГЭС и насос-турбин Загорской ГАЭС, где лопатки направляющего аппарата управляются с помощью индивидуальных сервомоторов, принято давление масла 6,3 МПа. Для этих агрегатов созданы специальные регуляторы ЭГР-2И-10-7 и ЭГР-2И1-10-8.
Гидромеханическая колонка управления ЭГР. Конструктивно колонка управления ЭГР (рис. IX.5) представляет собой металлический шкаф с одной дверью в задней стенке.
На лицевой стенке расположены следующие контрольно-измерительные приборы и указатели: главный указатель 2, показывающий открытие направляющего аппарата и положение механизма ограничения открытия; электротахометр 1, показывающий частоту вращения турбины; балансный прибор 5, показывающий величину и направление управляющего тока в катушке магнитоэлектрического преобразователя и позволяющий сбалансировать сигнал обратной связи от направляющего аппарата с сигналом управления для обеспечения перевода режимов работы регулятора из ручного в автоматический и обратно без толчка направляющего аппарата; сигнальные лампы 3, показывающие положение стопора направляющего аппарата. На лицевой стенке находятся также маховичок 7 МОО и ключ 6 МИЧ—МИМ.
Внутри колонки управлений расположены следующие механизмы и устройства: ЭГП, преобразующий электрические сигналы управления в поступательное перемещение выходного поршня гидроусилителя; механизм ограничения открытия с контактным устройством, осуществляющим автоматический пуск, остановку и ручное управление турбиной; механизм автоматического ограничения максимального открытия направляющего аппарата при повышенных напорах на ГЭС; контактное устройство цепи противоразгонной защиты, обеспечивающее контроль исправности регулятора по отсутствию смещения главного золотника из среднего положения при повышении частоты вращения гидротурбины; масляный фильтр с системой маслопроводов; манометр 13, показывающий давление масла, подводимого к гидроусилителю; указатель напора 12] рукоятка переключения регулятора с автоматического управления на ручное; контактное устройство контроля обрыва троса 9 обратной связи от направляющего аппарата; клеммник 10. В последних модификациях ЭГР на боковой стенке колонки управления установлен телефон 4 для оперативной связи с пультом управления и другими абонентами ГЭС. Для переноса колонки управления краном и установки ее на фундамент на станине предусмотрены два рым-болта 8. Для заземления колонки предусмотрен специальный болт 11.
Гидромеханическая схема колонки управления ЭГР-100-5 представлена на рис. IX.6.
Автоматическое управление турбиной осуществляется при установке рукоятки 14 в положение «Автомат» и отведенном вверх штоке механизма ограничения открытия 7 (МОО). Сигнал управления, сформированный в панели электрооборудования, поступает в магнитоэлектрический преобразователь 12 и преобразуется в механическое перемещение поршня гидроусилителя 13. Через рычажные передачи и промежуточный гидравлический усилитель это перемещение передается главному золотнику 17, управляющему сервомоторами направляющего аппарата и имеющему регулируемые упоры для ограничения скорости движения сервомоторов. Обратная связь от сервомоторов осуществляется через вращающиеся трансформаторы 21, роторы которых связаны тросовой передачей с направляющим аппаратом. МОО предназначен для ограничения заданного максимального значения открытия направляющего аппарата, осуществления пуска и остановки агрегата, а также для ручного управления. При ручном управлении рукоятка 14 должна быть установлена в положение «Ручное». При этом поршень гидроусилителя 13 находится в верхнем положении. При вращении маховика 8 шток МОО через рычажные передачи и побудительный золотник 16 воздействует- на главный золотник 17, вызывая перемещения сервомоторов направляющего аппарата. Обратная связь в этом случае осуществляется тросовой передачей, поворачивающей вал 19.
Ограничение открытия турбины в зависимости от напора производится кулачком механизма ограничения по напору 25, который поворачивается в положение, соответствующее действующему напору, электродвигателем или вручную маховичком. Электродвигатель получает сигналы управления от панели электрооборудования. Обратная связь по положению кулачка осуществляется потенциометром или сельсином 24.
Автоматический пуск турбины осуществляется механизмом ограничения открытия 7. При этом поршень гидроусилителя 13 под воздействием тока, поданного в катушку МЭП 12, должен подняться в верхнее положение. В момент подачи пускового сигнала включается электродвигатель МОО и своим штоком освобождает через рычажные передачи побудительный золотник 16. При достижении штоком МОО положения, соответствующего пусковому открытию, путевой переключатель отключает электродвигатель, направляющий аппарат открывается до пускового значения и агрегат начинает вращаться.
После синхронизации и включения агрегата в сеть вновь включается электродвигатель МОО, его шток 7 поднимается в положение, соответствующее максимальному разрешенному открытию направляющего аппарата.
Импульс на включение соленоида механизма остановки 11 при пуске подается одновременно с импульсом на включение МОО на открытие. При остановке или потере напряжения оперативного тока соленоид действует на закрытие направляющего аппарата.
Рис. IX.6. Гидромеханическая схема колонки управления ЭГР-100-5:
1 — манометр; 2 — балансный прибор; 3 — электротахометр; 4 — сигнальные лампы стопора; 5 — указатель положения НА и ограничителя с дистанционными датчиками; б — ключ МИЧ—МИМ; 7 — МОО; 8 — маховик ручного управления; 9 — вал ограничителей; 10 — механизм холостого хода с соленоидом; 11 — механизм остановки; 12 — МЭП; 13 — гидроусилитель ЭГП; 14 — рукоятка переключения управления (ручное Р — автоматическое А); 15 — фильтр; 16 — ПЗ; 17 — ГЗ; 18 — контакт цепи противоразгонной защиты; 19 — вал обратной связи; 20 — контакт сигнализации обрыва троса; 21 — вращающиеся трансформаторы; 22 — механизм обратных связей; 23 — контактный командоаппарат; 24 — механизм обратной связи по напору; 25 — механизм ограничения открытия по напору
Рис. IX.7. Колонки управления ЭГРК-150-4 и ЭГРК-150-5:
1 — маховик ручного управления; 2 — ключ МИЧ—МИМ; 3 — сигнальные лампы стопора; 4 — указатель положения лопастей РК; 5 — указатель открытия НА; 6 — балансный прибор; 7 — электротахометр; 8 — рым-болты для транспортировки; 9,10 — тросы (диаметром 5 мм) обратной связи НА и РК соответственно.
Соленоид механизма холостого хода 10 в процессе пуска при достижении частоты вращения 50—80% от номинальной включается и закрывает направляющий аппарат до значения, несколько большего значения открытия холостого хода. Этот же соленоид срабатывает в момент отключения выключателя генератора (сброса нагрузки). Такая схема позволяет защитить агрегат от разгона при неисправностях автоматической части регулятора в периоды пуска и сброса нагрузки.
Гидромеханическая колонка управления ЭГРК. Конструктивно колонка управления ЭГРК (рис. IΧ.7 и IX.8) представляет собой металлический шкаф с тремя дверями со стороны двух боковых и задней стенок шкафа. На лицевой стороне колонки расположены такие же приборы и указатели, как и в колонке ЭГР. Дополнительно установлен только указатель лопастей рабочего колеса.
Рис. IX.8. Колонка управления ЭГРК-200-6:
1—10 — то же, что на рис. IX.7; 11 — телефон
Внутри колонок управления ЭГРК-100-4,ЭГРК-150-4, ЭГРК-150-5 и ЭГРК-200-6 кроме механизмов и приборов, установленных в колонке ЭГР, расположены следующие устройства.
- Комбинаторное устройство, служащее для установки лопастей рабочего колеса в зависимости от положения направляющего аппарата при различных напорах ГЭС, что обеспечивает работу поворотно-лопастной гидротурбины с оптимальным КПД. Комбинаторное устройство состоит из пространственного кулачка, профиль которого определяется комбинаторными зависимостями, полученными по результатам модельных испытаний турбины, механизма привода кулачка и механизма управления кулачком по напору.
- Механизм программного закрытия, работающий в период сброса нагрузки агрегатом и служащий для закрытия направляющего аппарата до определенного значения независимо от действия ЭГП, а также для разворота лопастей в этот период.
- Механизм автоматического разворота лопастей рабочего колеса, действующий при пусках и остановках турбины. В колонках ЭГРК-100-4 и ЭГРК-150-4 этот механизм выполнен гидравлическим, в колонках ЭГРК-150-5 и ЭГРК-200-6 — с применением соленоида.
- Механизм ручного управления лопастями рабочего колеса.
Главный золотник рабочего колеса· размещен в одном общеги корпусе с золотником направляющего аппарата.
На лицевой стороне панели колонок управления ЭГРК-200-6 и ЭГРК-150-5 установлен телефон.
Гидромеханическая схема колонки управления ЭГРК-200-6 представлена на рис. IX.9. Автоматическое и ручное управление направляющим аппаратом такое же, как в колонках ЭГР.
Лопасти рабочего колеса управляются комбинаторным устройством 22, кулачок 26 которого поворачивается через рычажную передачу от вала 30. Смещение ролика, опирающегося на кулачок, передается через систему рычажных передач и побудительный золотник 36 на главный золотник 37, управляющий сервомотором рабочего колеса. Обратная связь от сервомотора осуществляется механической тросовой передачей. Комбинаторная зависимость от напора корректируется смещением кулачка 26 вдоль его оси с помощью электрогидравлического привода механизма настройки регулятора по напору 22. Этот же механизм предотвращает перегрузку агрегата при повышенных напорах ГЭС, воздействуя клином 25 через вал ограничителей на главный золотник 39, ограничивая возможное открытие направляющего аппарата. Механизм настройки комбинатора по напору кроме автоматического привода снабжен ручным.
В колонке установлены следующие соленоиды с гидроусилителями: пуска 18, остановки 17, холостого хода 16, а также соленоид фиксатора 15, который фиксирует положение направляющего аппарата в случае неисправности электрической части регулятора или при снижении давления масла в системе регулирования до определенного значения.
Соленоид разворота лопастей 13 включается при остановке агрегата в момент полного закрытия направляющего аппарата, обеспечивая, таким образом, установку лопастей рабочего колеса на пусковой угол. Восстановление комбинаторной зависимости при пусках достигается отключением этого соленоида в момент, когда частота вращения становится равной 50 % от номинального значения.
