Георгиев Л.А. Експлоатация на Водносиловите системи (болг. яз.)
Подождите немного. Документ загружается.
устройства, познати
под
общото
наименование
сервомотори.
При-
мер
за
електрически изпълнителен механизъм
е
електродвигателят
на
помпата
за
резервното автоматично смазване
на
генератора (фиг. 103,
5),
а
ва
хидравличен
сервомотор
—
автоматичният регулатор
на
оборотите
на
турбината (фиг.
113)
и
автоматично действуващите затворни орга-
ни
(фиг.
109 и
110).
Изпълнителните механизми
се
включват
в
автоматичното управле-
ние
на
работните процеси
посредством
помощни
устройства
—
клапа-
ни,
разпределителни
шибъри,
вентили
и пр.
Голямо разпространение
при
хидравличните сервомотори
са
получили буталните разпределител-
ни
шибъри (фиг.
114)
и
соленоидните клапани.
Чрез
тях се
регулира
достъпът
на
напорно масло
в
сервомстора.
При
соленоидните
клапани
това
се
постига чрез
движещ
се в
соленоид метален
сърдечник,
кой-
то
отваря
или
затваря клапана
за
напорното масло
при
пропускане
на
ток
в
уреда
под
команда
от
релето.
27.
АВТОМАТИЗАЦИЯ
НА
ХИДРОТЕХНИЧЕСКИТЕ
СЪОРЪЖЕНИЯ
ПРИ
ВОДНОСИЛОВИТЕ
СИСТЕМИ
Тъй
като автоматизацията
е
отделна обширна
област
в
техническите
науки,
която
не е от
компетентността
на
водостроителя-хидроенерге-
тик,
тук ще
бъде
разгледано само
принципно
автоматизирането
на
основните
работни процеси
при
хидротехническите съоръжения
и
хид-
равличните
машини
във
водносиловите системи.
Първата
степен
на
автоматизация
—
телесигнализацията
и
телеиз-
мерването
е
широко разпространена
при
съвременните водни електри-
чески
централи.
По
този
път се
контролира
наличният
работен
пад
като разлика
между
водните
нива.
Тази
величина
се
измерва чрез
ди-
станционен
водочет,
работещ
най-често
на
принципа
на
плувака
(т.
11,
фиг. 53). Котите
на
водните нива
се
предават
до
командното табло
на
централата
по
електрически път, като
се
отчитат
върху
скгла
или
се
регистрират
върху
книжна
лента (фиг. 107).
Положението
на
затворните органи
по
пътя
на
водата
също
се
следи
от
централата
Най-често
се
маркират крайните положения,
ка-
то се
използуват подходящи
светлинни
сигнали.
Те се
включват
в
действие
от
прикрепени
към
подвижната част
ка
затворния
орган кон-
такти, които затварят електрическата
верига
на
сигналната
инсталация
при
отворено
и
затворено положение.
По-сложно
е
дистанционното предаване
на
междинните положе-
ния
на
затворния орган,
В
повечето случаи тази задача
се
решава
по
електросъпротивителния
принцип,
като
към
подвижния затварящ еле-
мент
се
прикрепи
по
подходящ
начин
потенциометър.
По
този
начин
негс
вото
съпротивление
ще се
изменя
в
зависимост
от
положението
на
свързания
с
него елемент. Измервайки напрежението
в
електри-
ческата верига
на
потенциометъра чрез
уред,
монтиран
на
командно-
то
табло
и
тариран
подходящо, може
да
с^
следи
за
движението
на
затворния орган.
При
по-модерните изпълнения промените
в
напреже-
141
нието
се
трансформират
в
по-прегледна образна форма, даваща
поло-
жението
на
затворния орган заедно
със
скала
за
отчитане (фиг.
108).
На
аналогичен
принцип
е
изградена
телесигнализацията
за
поло-
жението
на
подвижните язове
при
нисконапорни
водни електрически
централи,
водохващания, преливници
с
клапи
и пр.
Фиг. 107. Дистанционно измерване
на
водните
нива
и
пада
на
водна електри-
ческа
централа
/ и 2
--
цифроно
регистриране
на
котата
на
горното
и
долното водно ниво
; 3, 4
—-
от-
читане
на
положението
на
горното
и
долното
водно пиво върху
скала
; 5 —
графично
ре-
гистриране
на
положението
на
нивата
и
пада
Н
като
разлика
от тях
Фиг. 108.
Телесигнализация
за
положението
на
затвориите
органи
Задръстването
на
решетките
с
плаващи материали
или
ледена
каша
води
при
водните електрически централи
до
загуба
на
електро-
енергия,
а в
някои случаи
и до
омачкване
на
напорните
тръбопроводи
вследствие
на
вакуум.
По
тази
причина
се
предвижда сигнализация
и
за
състоянието
на
решетките. Телеизмервателната
уредба
е
изградена
на
принципа
на
дистанционния водочет, като
се
регистрират водните
нива
пред
и
след решетката. Прекрачването
на
приетите
за
допустими
хидравлични
загуби,
равни
на
разликата между
двете
водни
нива,
се
сигнализира
в
централата.
Телеуправлението
на
хидротехническите съоръжения засега
се
прилага
при
работата
на
затворните органи
и при
подвижните язове.
Както
е
известно, затворните органи
се
подразделят
на
работни
и ре-
142
зервни.
Чрез
първите
се
осъществява
оперативното регулиране
на
воде
ните
количества, докато вторите
се
използуват
рядко
—
приаварийнит-
случаи
и
ремонт.
С
оглед
на
тези функции
е
целесъобразно
да се
въведе
телеуправление само
при
работните
затворни
органи. Такива
се
срещат
при
основните изпускатели
на
изравнителите
и
водохрани-
Фиг.
109. Телеуправление
на
савак
--
кинематична
схема
на
повдигателната
лебедка
-
електродвигател
; 2 —
еластична
муфа
; 3, 4 —
спи-
рачки
;
5 —
центробежен
ре*
гулатор
;
6'
—
диференциал
;
7 —
указател
за
положението
на
савака
; 8 —
лентова
спи-
рачка
; 9 --
електромагнит;
10
—
команлоапарат
; 11
--
ръчно задвижване
лищата,
при
водовземните съоръжения,
в
началото
на
напорните тръ-
бопроводи
и
пред турбините.
Телеуправлението
на
затворните
органи
от
савачен
тип
може
да
се
осъществи чрез дистанционно командуван електродвигател, който
задвижва повдигателната
лебедка
(фиг. 109). Използуват
се
също
теле-
управляеми
саваци, работещи
на
хидравличен
принцип
(фиг. 110). Под-
ходящо вграденият сервомотор повдига савака
при
включване
на
помпа,
която подава чрез разпределителен вентил напорно масло
от
долната
страна
на
буталото
му. При
достигане
до
горно крайно положение
помпата
се
изключва
от
самия савак. Чрез обратен
клапан
се
задържа
маслото
в
сервомотора
и по
този
начин
се
осигурява отвореното поло-
жение.
Савакът
се
спуска
под
влиянието
на
собственото
си
тегло, като
се
задействува чрез електромагнитно
реле
разпределителният вентил
така,
че
маслото
от
сервомотора
да
изтече обратно
в
резервоара.
На
аналогичен
принцип
работят телеуправляемите тръбни шибъри.
За
илюстрация
се
дава
подобен хидравлично задвижван
цилиндричен
шибър, който
се
монтира
пред
турбини (фиг.
111).
Водните количества, преминаващи през сифонен
преливник,
могат
да се
командуват чрез телеуправляем
вентил
1
,
регулиращ достъпа
на
въздух
в
сифона (фиг.
112).
Подобно съоръжение може
да се
изпол-
зува
много удобно като затворен орган
без
движещи
се
части
при
водо-
вземания,
напорни
тръбопроводи,
облекчителни съоръжения
и пр.
1961,
№11,
стр. 401,
143
Телеуправлението
на
подвижните
язови
конструкции
се
осъще-
ствява подобно
на
саваците. Това позволява
да се
синхронизира тях-
ното
задвижване
и
води
до
съществено увеличаване
на
маневреноспо-
собността
им.
Фиг.
110. Хидравлично
телеуправляем
савак
/ —
савак
;
//
—
маслена
помпа
; /// —
елек-
тродвигател
;
IV —
обратен
клапан,
който
не
допуска
изтичането
на
маслото
в
резервоа-
ра
7 ; V —
електрома!нит
; VI —
командо-
апарат,
изключващ
електродвигателя
/// при
горно
крайно отворено положение
на
самака
;
VII
—
контакти
на
ре/е
с
плунак
;
/
— ре-
зервоар
с мас ,о ; 2 —
разпределителен
вен-
тил
; 3 —
лост,
з;>дпижван
от
електромагни-
та V ; 4 —
бутален лост
; 5 —
камера
на
раз-
пределителния
вентил;
6 —
бутало
;
7 —
пру-
жина
;
#
—
цилиндър
на
сервомотора
; У
--
бутало
на
сервомотора
; 10 —
повдигателна
щанга
за
савака
; // —
конзола
; 12
-
лост
с
илувак
13 ; 14 —
лост, командуващ
контакт,
пача
част
на
релето
VII ; 15 —
въздушен
вен_
тил ; 16 -
камера
на
сервомоторния
цилин,
дър
; 17
маслена
пом
>а
за
ръчно
задвиж.
ване
на
савака
До
степен
на
пълна автоматизация
е
доведена защитата
на
напор"
ните
тръбопроводи
при
евентуално спукване.
За да се
предпази
машин-
ната
сграда
от
разрушителното действие
на
изтичащата
напорна
вода,
в
началото
на
тръбопровода
се
предвижда напълно автоматизиран
бързодействуващ
затворен орган, който спира
достъпа
на
вода
при
такива
аварийни
случаи. Най-често
за
случая
се
избира
бързодейству-
ваща
дроселклапа (фиг.
113),
която
се
затваря
под
действието
на па-
даща
тежест.
В
отворено положение тежестта
се
придържа
от
стома-
нена
кука, която
се
освобождава
в
авариен случай автоматически
от
реле, реагиращо
на
увеличаването
на
скоростта
или на
водното
количе-
ство вследствие
на
спукването.
Най-простото скоростно реле
за
случая представлява свободно
висяща
в
тръбопровода
плочка,
която
се
уравновесява
чрез пружина
144
Фиг.
111.
Схема
на
теле-
управляем
цилиндричен
шибър
/
—
бутало
на
шибъра
; 2 и
З
—
кямери
на
шибъра
; 4 -
разпределителен вентил,
за-
движван
от
соленоида
18 ; 5 —
сервомотор, задвижван
от те-
жестта
14, а
чрез
него механиз-
ма
за
управление
на
шибъра
22
;
6 —
винт
за
регулиране
скоростта
на
движение
на бу-
талото
/
на
шибъра
; 7 —
кла-
пан
за ре
улиране
движението
на
буталото
1
;
8 —
сервомо-
тор за
отваряне
на
обходния
'вентил
12 на
байпаса,
чрез
който
се
пълни
с
вода
тръбо-
проводът
след шибъра
; 9 —
'разпределителен
гентил
за на-
порно масло
към
сервомотора
#,
командуван
от
соленоида
19 ;
Ю
—
въздушен вентил
за
обез-
въздушаване
на
тръбопровода
при
пълненето
му с
водя;
11 —
диафрагми
; 13 —
напорно мас-
ло от
маслонапорното
устрой-
ство
;
15 —
ръчно управление
на
шибъра
;
16 —
изпускане
на
маслото
; 17 —
отвори
за
изпускане
на
водата
; 10 —
уред
за
измерване налягането
в
напорния
тръбопровод
; 2/ —
филтър
; 23 — от
напорния
тръбопровод
; 24 — към
спи-
ралната
камера
на
турбината
Фиг.
112.
Телеуправляем
въздушен
вентил
за
сифо-
нен
преливник
1
—
уплътнители
; 2 —
сгъс-
тен
въздух
!
,5
ММ/т-'
за за-
тваряне
на
вентила
; 3 —
въз-
дух
;
4 —
пружина
10
Експлоатация
на
водносиловите системи
145
при
нормалните скорости
на
водата.
При
спукване
натискът върху
плоч-
ката
се
увеличава
и тя
освобождава чрез лостова система падащата
тежест.
След
отстраняване
на
повредата
дроселклапата
се
отваря
чрез
сервомотор,
който издига
тежестта
до
закачането
й на
куката. Този
Фиг.
113.
Автоматична
защита
на
напорния
тръбопровод
при
спукване
1
—
напорен тръбопровод
; 2 —
рабо-
тен
затворен
орган—дрзселклапа
; 3 -
резервен затворен орган
;
4 —
тежест;
5 —
кука, задържаща тежестта
; 6 —
скоростно реле
—
плочка
; 7 —
лос-
това система, освобождаваща куката
5
и
тежестта
4 ;
6'
—
хидравличен
сер-
вомотор
за
отваряне
на
автоматичната
дроселклапа
; 9 —
баипас
; 10 —
вен-
тил за
изпускане
и
всмукване
на
въздух
тип
реле
има
недостатъка,
че
може
да
бъде
задействувано
и ог
носени
от
водата тела, ледени парчета
и пр. По
тази
причина
се
предпочита
описаното
в т. 26
скоростно реле, оформено като
вентури-тръба
или
термисторното
реле.
Измервателният елемент
при тях е
полупроводник,
който изменя
своето
съпротивление
в
зависимост
от
температурата
на
водата.
Монтираните
в
долния
и
горния край
на
тръбопровода
терми-
стори
показват
при
спукване
на
тръбата
различно съпротивление поради
различната
скорост
на
водата, което предизвиква освобождаването
на
тежестта
при
дроселклапата.
За
сигурност
бързодействуващият
затворен
орган
в
началото
на
тръбопровода може
да се
управлява
и
дистанционно
от
командното
помещение
на
машинната сграда.
Основният
автоматичен орган
при
водните електрически централи,
без
които работата
в
свързана
енергийна
система
е
немислима,
е
регула-
торът
на
оборотите
при
турбините. Както
е
известно, произвежданият
от
генератора
ток
трябва
да
притежава
честота,
равна
на
тази
в об-
щата мрежа, което изисква турбината
да
работи
с
точно определен
брой обороти. Това може
да се
постигне,
като
се
поддържа
равен-
ството между момента
на
задвижване
и
момента
на
товара
при
работ-
ното
колело, които
се
променят
с
колебанията
на
пада
и на
товара.
Всяко изменение
на
тези величини, което често пъти става много
бързо,
води
до
промяна
на
оборотите
и
оттам
на
честотата
на
електрическия
ток.
Но
тази причина
се
налага равновесието
между
двата
момента
да
бъде
непрекъснато възстановявано чрез регулиране притока
на
вода
в
турбината. Тази задача
се
изпълнява
от
регулатора
на
оборо-
тите, който въздействува непосредствено
върху
лопатките
на
насочва-
телния
апарат (фиг.
114).
Измервателният
орган
в
регулатора
на
оборотите
е
центробеж-
ният
регулатор, който
е
свързан
с
вала
на
турбогрупата
и
получава
146
въртеливо движение
от
него. Когато поради изменение
на
пада
или
на
мощността
се
наруши равновесното положение, оборотите
на
тур-
бината
се
променят. Това предизвиква реакция
в
центробежния
регу-
латор, муфата
на
който изменя положението
си.
Тези движения
се
пре-
Фиг,
114. Регулатор
на
оборо-
тите
на
турбината
1 —
центробежен регулатор
;
2 — му-
фа ; 3 —
лост
за
механично
предава-
не
движението
на
муфата
; 4 —
раз-
пределителен
бутален
шибър;
5 — от-
веждане
на
маслото
;
6
—-
вкарване
на
напорно масло
; 7 —
бутало
на
серво-
мотора
; 8 —
работен
цилиндър
на
сервомотора
; 9 —
лостове,
предава-
щи
командите
върху
насочвателния
апарнт
на
турбината
10 ; 11 —
обрат-
на
връзка
;
12 --
отваряне
и 13
--
затваряне
на
насочвагелння
апарат
13
^
ход
дават посредством лостова система
върху
буталата
на
разпределителен
шибър, който пропуска
напорно
масло
от
едната
или от
другата
страна
на
буталото
на
сервомотора, задвижващ чрез лостове пръстена
на
насочвателния
апарат.
За да се
получи плавно регулиране
на
оборотите,
включва
се и
една обратна връзка, чрез която
се
измества постепенно
нагоре
или
надолу точката
на
въртене
на
лоста, командуващ разпре-
делителния
шибър. Маслото
под
налягане
се
доставя
от
маслонапорна
уредба,
в
която налягането
се
поддържа
автоматически
на
едно
и
също
ниво.
При
бързи
промени
на
товара
в
напорния тръбопровод
се
получава
хидравличен
удар,
който затруднява регулацията
на
турбината
и
налага
да се
удебеляват стените
на
тръбите. Когато
ударът
прекрачи опре-
делена
граница, стопански по-изгодно
е да се
въведе
автоматичен
регулатор
на
напора (халосен изпускател), който
се
свързва
непосредствено
със
спиралата
на
турбината (фиг.
115).
При
бързо
затваряне
на
насочвателния апарат
и
повишаване
на
напора
над
допу-
стимата граница, залегнала
при
оразмеряването
на
регулатора
на
обо-
ротите
и на
напорния
тръбопровод,
регулаторът
на
напора
се
отваря
и
пропуска
до 80% от
оразмерителното водно количество
на
турби-
ната направо
в
долния канал
на
водната електрическа централа.
След
10—30
з,
когато
вследствие
на
изтичането
на
водата
хидравличният
удар
е
достигнал
нормалния
си
размер,
регулаторът
на
напора посте-
пенно
се
затваря.
Водните електрически централи, работещи
в
основата
на
товарова-
та
диаграма, произвеждат най-гслямо количество енергия,
когато
изпол-
зуват
най-пълно наличните водни количества
и
пад.
Тъй
като
при
този
тип
централи
товарът
се
изменя много бавно,
върху
оборотите
на
тур-
147
бините
влияят преди всичко промените
на
пада.
От
друга
страна
оба-
че,
при
наличието
на
водоподпорни съоръжения увеличаването
на
вод-
ните количества предизвиква намаляване
на
пада
и
обратно.
В
такъв
Фиг.
115.
Регулатор
на
напора
към
Францис-турбина
с
вертикален
вал
/
—
спирала
на
турбината
; 2 —
смукателна
тръба
на
турбината
; 3 —
клапан
на
регулатора
; 4
гнездо
на
клапана
; 5 —
енергогасител
; 6 —
въздухопровод
; 7 —
отводяща
тръба
на
регулатора
';
8
тръби
за
подаване
на
въздух
; 9 —
амортисьор
; 10 —
направляващо устройство
на
амортисьора
; //
индикатор
за
положението
на
клапана
Фиг.
116.
Схема
на
водна елек-
трическа
централа
с
автоматично
поддържане
на
мошността
/
—
плавок
; 2 —
индукционен
преда-
вателен
урел
за
нивото
; 3 --
приема-
телен
уред
на
дистанционния
подочег
;
•/
връзка
на
дистанционния
водочет
с
рс\
улатора
на
оборотите
; 5 — об-
ра
тиа
връзка
на
регулат<
ра ; в —
раз-
пределителен
шибър
; 7 —
хидравли-
чен
сервомотор,
отварящ
и
?,.!
п
арящ
насочвателнпя
апарат
на
турбината
случай
оптималният
коефицент
на
полезно
действие
ще се
постигне
при
такова
съчетание
на
тези
два
елемента,
при
което
произведението
им,
определящо
мощността
на
турбогенераторите,
е
максимално.
48
Това може
да се
постигне, като централите
о
г
описания
тип се
снаб-
дят с
автоматично поддържане
на
максималната възможна мощност
на
агрегатите (фиг.
116).
За
целта
се
използува дистанционен
водочет,
Фиг.
117. Водна електрическа централа
с
високо налягане
и
автоматично
поддържане
на
мощността
1 —
регулатор
на
оборотите;
2 —
лост
за
командуване игления вентил
на
Пелтон-турбината
3
;
4 —
приемателен
уред
на
дистанционния
водочет
и
командно
устройство,
въздействуващо
върху
регулатора
на
оборотите
който
действува
върху
регулатора
на
оборотите. Когато през турбините
се
пропускат водни количества, по-големи
от
наличните
в
реката, водното
ниво
при яза
започва
да
спада. Това
изменение
на
водния стоеж
се
предава дистанционно чрез водочета
върху
регулатора
на
оборотите,
който намалява
дебита
за
турбините, докато
се
установи максимална-
та
възможна мощност
при
новото
водно
количество.
Автоматиката
за
поддържане
на
мощността заема малко място
и
се
монтира
при
самия регулатор
на
оборотите (фиг.
117).
149
ЕКСПЛОАТАЦИЯ
НА
ХИДРОТЕХНИЧЕСКИТЕ
СЪОРЪЖЕНИЯ
ПРИ
ВОДНОСИЛОВИТЕ
СИСТЕМИ
ГЛАВА
VII
ВОДОХЗАЩАНИЯ
И
УТАЙНИЦИ
Това
са
съоръжения
към
водните електрически централи,
на
които
се
възлагат
следните
основни
задачи:
1)
отбиване
или
вземане
на
определено
водно
количество
и
насоч-
ването
му
през водопровеждащите съоръжения
към
централата
при
възможно най-малки хидравлични
загуби;
2)
предпазване
на
водопровеждащите съоръжения
и на
турбината
от
наноси,
лед и
плаващи
тела.
В
зависимост
от
конструктивното оформяване
на
съоръжението
тези задачи могат
да се
изпълняват
от
обикновени
водохващания,
ре-
шетъчни
водохващания, водохващания
с
подвижни язове,
водовзема-
ния
и
утайници.
28.
ОБИКНОВЕНИ
ВОДОХВАЩАНИЯ
Обикновените водохващания (фиг.
118)
се
състоят
от
водоподпор-
но
съоръжение
с
масивна
преливаема
и
с'!подвижна
част
или
офор-
мено
изцяло като подвижен
яз, от е н е р г о г а с и т е л и от в х о д н о
съоръжение
с
праг
за
задържане
на
наносите
с
решетка
и
затво-
рни
органи.
При
това
изложение
се
приема,
че
предназначението
и
функциите
на
изброените основни елементи
са
известни.
Първата задача
на
водохващането
—
отбиване
на
определено вод-
но
количество
от
реката
в
деривацията
— се
постига чрез маневриране
със
затворните органи
при
входното
и
водоподпорното
съоръжение.
Така първите
се
държат
напълно отворени,
а
вторите
—
затворени,
ко-
гато
оттокът
в
реката
ф
р
е под
застроеното
водно
количество
на
цен-
тралата
ф
;5
,
т.
е.фр
^
<5
;]
.
По
този
начин
всичките води
от
реката
се
вкарват
в
деривацията.
Когато
водните количества
ф
р
са над
ф
3
»
т
-
е
-
^р>^з>
водите
за
централата могат
да се
заделят
по
различен
начин
в
зависимост
от
конструкцията
на
входното
съоръжение
и
наличието
на
постоянен
експлотационен персонал
при
водохващането.
При
липса
на
такъв
за-
творните органи
се
оставят непрекъснато
в
състоянието, както
при
случая
ф
р
^
ф
3
>
разгледан
по-горе.
Когато
оттокът
в
реката
надвиши
150