Для обеспечения автоматического регулирования обратную связь от сервомоторов направляющего аппарата выполняют электрической: применяют два вращающихся трансформатора, один из которых обеспечивает работу гидромеханической следящей системы, а другой (в регуляторах с панелью ЭГР-2И) является датчиком бесконтактного командоаппарата. Вращающиеся трансформаторы размещены в специальном механизме обратных связей. В последних модификациях регуляторов этот механизм вынесен из гидромеханической колонки и установлен вблизи сервомоторов, что позволяет сократить длину передачи между ними и исключить влияние упругости передачи на действие обратных связей при автоматическом регулировании.
Механизм обратных связей выпускают в двух вариантах: совмещенным с контактным командоаппаратом 31 и без командоаппарата. Контактный командоаппарат, если он не совмещен с механизмом обратных связей, устанавливают на трассе тросовой передачи обратной связи недалеко от гидромеханической колонки. Командоаппарат содержит 12 микропереключателей, контролирующих положение направляющего аппарата (положение нулевого открытия, холостого хода и др.). Настройка включения микропереключателей осуществляется регулировкой положения кулачков. Механизм обратных связей соединен кабелями с панелями общестанционной автоматики и панелью электрооборудования регулятора. Кабель от вращающихся трансформаторов должен быть экранирован.
Система управления направляющим аппаратом с индивидуальными сервомоторами. Все регуляторы, кроме ЭГР-2И-10-7 и ЭГР-2И1-10-8, осуществляют управление сервомоторами направляющего аппарата с регулирующим кольцом. Регуляторы ЭГР-2И-10-7 (для гидротурбин Саяно-Шушенской ГЭС) и ЭРГ-2И1-10-8 (для насос-турбин Загорской ГАЭС) обеспечивают управление направляющим аппаратом с индивидуальными сервомоторами.
Рис. IX. 9. Гидромеханическая схема колонки управления ЭГРК-200-6:
1 — манометр; 2 — МЭИ; 3 — балансный прибор; 4 — дистанционный датчик положения МОО; 5 — дистанционные датчики положения лопастей РК и НА; 6 — указатель положения НА и МОО; 7 — электротахометр; 8 — сигнальные лампы стопора; 9 — указатель положения лопастей РК; 10 — ключ МИЧ—МИМ; 11 — механизм обратной связи по напору; 12 — МОО; 13 — соленоид и механизм разворота лопастей РК; 14 — маховик ручного управления; 15 — соленоид и механизм фиксатора; 16 — соленоид и механизм холостого хода; 17 — соленоид остановки;
Лопатки направляющего аппарата приводятся в действие двадцатью прямоосными сервомоторами, расположенными радиально относительно оси турбины и закрепленными в специальной опоре, которая установлена на крышке турбины. Шток каждого сервомотора соединен с направляющей лопаткой с помощью рычага. Каждый сервомотор управляется своим золотником. Золотники размещены с внутренней стороны опоры непосредственно на сервомоторах.
С помощью рычагов каждый золотник соединен, с одной стороны, с синхронизирующей кинематической передачей, а с другой — с передачей обратной связи своего сервомотора.
Синхронизирующая передача представляет собою кольцевой многозвенник в виде тяг, расположенный с наружной стороны опоры сервомоторов и прикрепленный к ней с помощью рычагов. Многозвенник вместе с рычагами смещается от действия промежуточного сервомотора, который является выходным звеном электрогидравлического регулятора.
В целях повышения чувствительности системы управления каждый золотник снабжен гидроусилителем, состоящим из гидравлически связанных вспомогательного сервомотора, выполненного за одно целое с золотником управления, и побудительного золотника. Игла последнего и тело золотника управления соединены рычагом, который обеспечивает обратную связь между вспомогательным сервомотором и побудительным золотником. Иглы побудительных золотников выполнены дифференциальными: диаметр нижней тарелки иглы меньше, чем диаметр верхней части ее тела. Постоянное давление масла, подаваемого в полость между иглой и тарелкой, создает силу, прижимающую иглу побудительного золотника к рычагу обратной связи. Эти в одну сторону направленные силы от побудительных золотников обеспечивают силовое замыкание всех рычажных передач и исключают влияние имеющихся в сочленениях зазоров на работу системы.
Каждый золотник соединен трубопроводами диаметром 40 мм с напорным и сливными масляными коллекторами диаметром 200 мм. Масляные коллекторы укреплены в верхней части опоры пяты гидрогенератора и связаны трубопроводами с маслонапорной установкой. Напорные трубы, подводящие масло к золотникам управления, снабжены вентилями.
Функциональная схема регулирования гидротурбины Саяно-Шушенской ГЭС (рис. IX.10) состоит из ЭГР с выходным промежуточным сервомотором ПС и параллельных следящих элементов индивидуального привода лопаток направляющего аппарата, включающих побудительный золотник ПЗ, вспомогательный сервомотор ВС, золотник управления ЗУ, индивидуальные сервомоторы лопаток ИС1 или ИС2 и соответствующие жесткие передачи обратных связей ОС1 и ОС2.
Промежуточный сервомотор снабжен датчиками обратных связей ОС, с помощью которых формируется сигнал жесткой обратной связи по положению поршня сервомотора при автоматическом регулировании. Электрические сигналы от этих датчиков поступают на панель электрооборудования. Тросовая передача от промежуточного сервомотора к гидромеханической колонке управления создает жесткую механическую обратную связь, обеспечивающую действие механизмов гидромеханической колонки при пуске, остановке и ручном управлении гидротурбиной, а также при ограничении открытия направляющего аппарата.
На рис. IX.11 показана схема управления индивидуальными сервомоторами. Перемещение поршня промежуточного сервомотора 1 через рычажную передачу 12 передается синхронизирующей передаче 9, которая, действуя через рычаги 11 и 13, смещает иглы побудительных золотников 2. При подаче постоянного давления масла в толкатели 10 создаются силы, действующие на золотники управления 3 и направленные в сторону открытия. В среднем положении игл побудительных золотников 2 эти силы уравновешены силами со стороны вспомогательных сервомоторов, полости которых образованы правыми тарелками золотников 3 и их корпусами.
Смещение игл вызывает изменение давления в полостях вспомогательных сервомоторов золотников 3, что приводит к нарушению равновесия сил, действующих на золотники, в результате чего последние смещаются. При этом золотники 3 через рычаги 13 возвращают иглы побудительных золотников 2 в среднее положение, компенсируя ранее поданный сигнал со стороны промежуточного сервомотора 1. Электрическая обратная связь по положению этого сервомотора обеспечивается вращающимся трансформатором 15.
18 — соленоид пуска; 19 — рукоятка переключения управления (ручное Р — автоматическое А); 20 — гидроусилитель ЭГП; 21 — соленоид и механизм программ
ного закрытия; 22 — механизм управления комбинатором; 23 — механизм управления лопастями РК; 24 — маховичок ручного управления лопастями РК; 25 — клин ограничения открытия по напору; 26 — кулачок комбинатора; 27 — контакт сигнализации обрыва троса; 28 — фильтр; 29 — контакт цепи противоразгонной защиты; 30 - вал обратных связей НА; 31 — контактный командоаппарат; 32 — механизм обратных связей; 33 — соленоид аварийного золотника; 34 — аварийный золотник; 35 — сервомотор НА с системой аварийного закрытия; 36 и 38 — ПЗ; 37 — ГЗ сервомотора РК; 39 — ГЗ сервомотора НА ( масляный трубопровод; — — — — тросовая связь)
Рис. IX. 10. Функциональная схема регулирования с применением индивидуальных сервомоторов:
X — относительное отклонение частоты; Υ — относительное отклонение хода сервомотора
Рис. IX.11. Схема управления индивидуальными сервомоторами направляющего аппарата
Изменение положения золотников управления 3 перераспределяет давление масла в полостях индивидуальных сервомоторов 4, в результате чего их поршни 5 смещаются и через рычаги 8 поворачивают лопатки 7 направляющего аппарата. Одновременно поршни 5 через рычажные передачи обратных связей 6, рычаги 11, 13 и побудительные золотники 2 возвращают золотники управления в среднее положение. Таким образом, индивидуальные сервомоторы 4 повторяют движение промежуточного сервомотора 1.
Для обеспечения одинаковых перемещений сервомоторов в кинематических передачах предусмотрены специальные регулировки. С помощью регулировок обратных связей индивидуальных сервомоторов можно устанавливать лопатки под одинаковым углом для заданного расчетного или максимального открытия и сохранять при этом плотное прилегание лопаток друг к другу при закрытом направляющем аппарате. Однако в этом случае в промежуточных положениях сервомоторы будут иметь неодинаковые открытия. Система управления позволяет открывать вручную каждую лопатку, что может быть необходимо в случае попадания посторонних предметов между лопатками. Для этой цели предусмотрен маховичок 14 с фиксатором.
Времена открытия и закрытия направляющего аппарата для обеспечения требуемых гарантий регулирования задаются специальными дросселями, установленными в промежуточном сервомоторе. Времена открытия и закрытия индивидуальных сервомоторов настраиваются на 20—30 % меньшими, чем для промежуточного сервомотора 1, что обеспечивает отсутствие запаздывания в движении индивидуальных сервомоторов. Допустимое динамическое отставание индивидуальных сервомоторов от промежуточного сервомотора 1 не более 8 % от полного хода сервомотора. Скорость движения индивидуальных сервомоторов определяется смещением золотника до упора и устанавливается с помощью специальных подкладных шайб.
Неисправности системы, связанные с рассогласованием положений сервомоторов, контролируются специальными бесконтактными датчиками, сигналы от которых поступают в систему общестанционной автоматики ГЭС.
