СИСТЕМА ПРОТИВОРАЗГОННОЙ ЗАЩИТЫ ГИДРОТУРБИНЫ

Изобретение относится к области регулирования гидротурбин и может быть использовано в системах их противоразгонной защиты.

Известны системы противоразгонной защиты гидротурбины с аварийным золотником, связанным с сервомотором направляющего аппарата для обеспечения его закрытия при отказе в работе регулятора частоты вращения и разгоне гидротурбины во время сброса нагрузки. Для предотвращения ложного срабатывания в систему защиты вводят схему блокировки включения аварийного золотника, от выполнения которой зависит надежность работы системы защиты. Из таких известных систем противоразгонной защиты наиболее близкой к настоящему изобретению является система, содержащая аварийный золотник с управляющим соленоидом, подключенным к цепи последовательно с нормально открытым контактом, датчик частоты вращения с подключенным к нему блоком реле, уставка срабатывания первого из которых соответствует контрольному повышению частоты вращения при разгоне гидротурбины, а уставка срабатывания второго - предельно допустимому повышению частоты вращения в аварийных условиях, и микропереключатель положения главного золотника направляющего аппарата с нормально открытым контактом. Система содержит также промежуточное реле с катушкой, включенной в цепь последовательно с контактом микропереключателя положения главного золотника и нормально открытым контактом первого реле частоты вращения, и с контактами, один из которых - нормально открытый - подключен параллельно контакту микропереключателя, а второй - нормально закрытый - связан со вторым реле частоты вращения [1]. В этой известной системе блокировка включения аварийного золотника обеспечивается с помощью реле времени, вводящего корректировку работы системы защиты с учетом времени переходных процессов при разгоне гидротурбины и регулируемом снижении частоты вращения. Однако реле времени усложняет систему противоразгонной защиты, не позволяет обеспечить четкость настройки момента ее срабатывания и тем самым снижает надежность работы указанной известной системы противоразгонной защиты.

В основу изобретения поставлена задача создания такой системы противоразгонной защиты гидротурбины с контролем за частотой вращения и работой главного золотника сервомотора направляющего аппарата, которая была бы выполнена как сочетание реле частоты вращения с коммутационным реле, обеспечивающее дискретность переключений и высокую надежность работы.

Эта задача решается в системе противоразгонной защиты гидротурбины с переключателем положения главного золотника и с управляющим соленоидом аварийного золотника, которая содержит подключенный к датчику частоты вращения блок реле, уставка срабатывания первого из которых соответствует контрольному повышению частоты вращения, а уставка срабатывания второго - предельно допустимой частоте вращения в аварийных условиях, нормально открытый контакт в цепи соленоида аварийного золотника, промежуточное реле с катушкой, включенной в цепь последовательно с контактом микропереключателя и нормально открытым контактом первого реле частоты вращения, и с контактами - нормально открытым, подключенным параллельно контакту микропереключателя, и нормально закрытым, связанным со вторым реле частоты вращения, при этом эта система, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, содержит также исполнительное реле, катушка которого включена последовательно в цепь с нормально открытым контактом второго реле частоты вращения и нормально закрытым контактом промежуточного реле, а контакт выполнен в качестве нормально открытого контакта в цепи соленоида аварийного золотника.

При таком решении, если регулятор частоты работает нормально и при сбросе нагрузки главный золотник направляющего аппарата смещается в сторону его закрытия, срабатывает первое реле частоты вращения и замыкается контакт микропереключателя положения главного золотника, что приводит к включению промежуточного реле и размыканию его контакта в цепи исполнительного реле. Это позволяет предотвратить ложное срабатывание аварийного золотника даже при увеличении частоты вращения выше уставки срабатывания второго реле частоты вращения. Однако, если во время сброса нагрузки не происходит смещение главного золотника в сторону закрытия направляющего аппарата, контакт промежуточного реле в цепи исполнительного реле остается в нормально замкнутом положении и при повышении частоты вращения гидротурбины до уставки срабатывания второго реле происходит незамедлительное срабатывание исполнительного реле и включение аварийного золотника. Таким образом, работа системы противоразгонной защиты обеспечивается только коммутационными элементами, что делает эту систему более простой по сравнению с ближайшим аналогом и повышает надежность.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его реализации, иллюстрируемого прилагаемым чертежом, на котором изображена структурная схема системы противоразгонной защиты гидротурбины.

Система противоразгонной защиты содержит работающие от сети переменного тока датчик частоты вращения 1 и подключенный к нему блок реле, в который входит первое реле 2 и второе реле 3, чувствительные к повышению частоты вращения гидротурбины. Уставка срабатывания первого реле 2 соответствует некоторому промежуточному контрольному повышению частоты вращения, например 111% от номинального значения, а при снижении частоты вращения до 110% это реле переходит в исходное состояние. Уставка срабатывания второго реле 3 соответствует предельно допустимой частоте вращения в аварийных условиях, когда не происходит смещения главного золотника на закрытие направляющего аппарата. Эта уставка срабатывания может составлять, в частности, 115% от номинального значения частоты вращения, а возвращение второго реле 3 в исходное состояние может быть установлено при более низком значении, в частности 111% от номинального значения. Другая часть системы противоразгонной защиты работает от сети постоянного тока и содержит управляющий соленоид 4 аварийного золотника 5, микропереключатель положения главного золотника 6 сервомотора направляющего аппарата с нормально открытым контактом 7, промежуточное реле и исполнительное реле соленоида 4, включенные в несколько цепей последовательно соединенных элементов.

Одну из цепей составляют соленоид 4 и включенный последовательно с ним нормально открытый контакт 8 исполнительного реле, катушка 9 которого включена в цепь последовательно с нормально открытым контактом 10 второго реле частоты вращения 3 и с нормально замкнутым контактом 11 промежуточного реле. Катушка 12 промежуточного реле включена в цепь последовательно с нормально открытым контактом 13 первого реле 2 частоты вращения и с нормально открытым контактом 7 микропереключателя положения главного золотника 6. При этом параллельно контакту 7 подключен нормально открытый контакт-повторитель 14 промежуточного реле.

Работа описанной системы происходит следующим образом.

При нейтральном среднем положении главного золотника 6 или его смещениях в сторону открытия направляющего аппарата, что соответствует нормальной работе регулятора частоты вращения гидротурбины, контакт 7 микропереключателя положения главного золотника разомкнут и катушка 12 промежуточного реле обесточена. При этом обесточена и катушка 9 исполнительного реле, т.к. частота вращения гидротурбины меньше уставки срабатывания второго реле 3 и ее контакт 8 в цепи соленоида 4 разомкнут.

При сбросе нагрузки частота вращения гидротурбины повышается и главный золотник 6 при нормально работающем регуляторе частоты вращения смещается в сторону закрытия направляющего аппарата, осуществляя перевод положения микропереключателя и замыкание его контакта 7. При увеличении частоты вращения до 111% от номинального значения срабатывает первое реле 2 частоты вращения и подключается к сети катушка 12 промежуточного реле. При этом замыкается контакт-повторитель 14, а контакт 11 в цепи катушки 9 исполнительного реле размыкается, в результате чего остается разомкнутым контакт 8 в цепи соленоида 4, исключая приведение в действие аварийного золотника 5 при повышении частоты вращения до 115% от номинального значения и более. После окончания сброса нагрузки и отработки положения направляющего аппарата происходит снижение частоты вращения. Время этого переходного процесса определяется инерционностью гидроагрегата. При снижении частоты вращения до 110% от номинального значения первое реле 2 частоты вращения переходит в исходное состояние и его контакт 13 открывается, обесточивая катушку 12 промежуточного реле. Несмотря на то, что контакт 11 этого реле переходит в замкнутое состояние, исполнительное реле не сможет включиться, т.к. в цепи его катушки 9 контакт 10 второго реле частоты вращения будет разомкнут. Таким образом, система противоразгонной защиты при снижении частоты вращения ниже 110% от номинального значения приходит в исходное состояние и не препятствует нормальной работе регулятора частоты вращения в автоматическом режиме.

Если в период сброса нагрузки происходит нарушение работы регулятора частоты вращения и не осуществляется закрытие направляющего аппарата, микропереключатель положения главного золотника 6 не меняет своего положения и его контакт 7 остается разомкнутым, а цепь катушки 12 промежуточного реле обесточенной. Вместе с тем контакт 11 этого реле находится в нормальном, замкнутом состоянии, подготавливая срабатывание исполнительного реле. Когда частота вращения достигнет значения 115% от номинального, включается второе реле 3 частоты вращения, замыкая контакт 10 и подключая к цепи питания катушку 9 исполнительного реле. При этом происходит замыкание контакта 8 исполнительного реле и включение соленоида 4, осуществляющего привод аварийного золотника 5, который выполняет закрытие направляющего аппарата.

Таким образом, описанная система позволяет надежно блокировать ложное срабатывание аварийного золотника 5, но при аварийном положении, сопровождающемся увеличением частоты вращения до 115% от номинальной, эта система защищает от дальнейшего неконтролируемого разгона гидротурбины.

Источник информации
1. Авт.св. СССР N 1218749, F 03 B 15/18, 1994 г.