Еще десять–пятнадцать лет назад модернизация систем автоматического регулирования турбин (САР) в основном рассматривалась как задача повышения надежности и ремонтопригодности оборудования. Сегодня Системный оператор предъявляет к генерирующему оборудованию существенно более жесткие требования по участию в первичном регулировании частоты. И здесь именно динамика САР становится определяющим фактором.

Это во многом объясняет, почему отрасль постепенно уходит от классических кулачковых распределительных устройств (КРУ) и сложных механогидравлических схем в сторону электрогидравлических САР с электронным регулятором скорости и электромеханическими преобразователями (ЭМП) прямого действия.

Почему механогидравлические САР перестали устраивать энергосистему

Классические системы регулирования с КРУ десятилетиями оставались стандартным решением для турбин ЛМЗ и другого оборудования советского периода. Система была понятной в эксплуатации, достаточно надежной и хорошо приспособленной к условиям энергосистемы того времени. Но у таких схем есть фундаментальная особенность — большое количество промежуточных механических и гидравлических узлов.

В эксплуатации это неизбежно приводит к износу профиля кулаков, появлению люфтов, изменению характеристик открытия регулирующих клапанов, ухудшению линейности нагрузочной характеристики, росту нечувствительности системы регулирования.

Добавляются и типовые механические дефекты:

В результате меняются реальные характеристики системы регулирования, ухудшается качество поддержания нагрузки и снижается точность реакции турбины на изменение частоты сети.

Что изменилось в требованиях к САР

Ключевой параметр современных систем регулирования — нечувствительность по частоте вращения. Именно этот показатель определяет, насколько быстро и точно турбина реагирует на отклонения частоты в энергосистеме.

Действующие требования закреплены в ГОСТ Р 55890 и стандартах Системного оператора, регламентирующих участие генерирующего оборудования в первичном регулировании частоты.

Сегодня обязательным является участие энергоблоков в общем первичном регулировании частоты (ОПРЧ). Для ряда станций дополнительно предъявляются требования по нормированному первичному регулированию (НПРЧ), где требования к динамике САР еще жестче.

Современная система регулирования должна обеспечивать:

Механогидравлические схемы с КРУ объективно ограничены по этим возможностям.

Проблема здесь не в надежности самой механики. Многие КРУ работают десятилетиями. Ограничение в другом — механическая система объективно имеет большую нечувствительность и худшую динамику по сравнению с современными электрогидравлическими САР.

Почему отрасль пришла к ЭМП

Первые проекты модернизации турбин ЛМЗ с использованием электромеханических преобразователей появились еще в конце 1990-х — начале 2000-х годов. Тогда такие решения активно применяли зарубежные компании, в частности CCC (Compressor Controls Corporation) и Emerson.

В тот период на отечественных турбинах использовались электрогидравлические преобразователи-сумматоры (ЭГП-С). Для своего времени это была достаточно надежная система, но конструктивно она оставалась сложной:

При этом сама архитектура ЭГП-С сохраняла дополнительную нечувствительность системы регулирования.

Переход на ЭМП прямого действия позволил существенно упростить схему:

Но главное — уменьшить нечувствительность системы по частоте вращения. Это стало ключевой причиной перехода на современные электрогидравлические системы регулирования.

Что представляет собой современная САР

На практике модернизация означает переход от механогидравлического регулятора скорости к электронной системе управления.

В модернизированной САР:

Например, при модернизации турбин типа ПТ-60, Т-180/210-130 и других кулачковые распределительные устройства демонтируются полностью, а управление регулирующими клапанами ЦВД переводится на индивидуальные сервомоторы с ЭМП.

Одновременно уменьшается количество гидравлических узлов системы регулирования, что напрямую влияет на снижение нечувствительности САР по частоте вращения.

Характерно, что для модернизированной системы заявляемая нечувствительность по частоте составляет не хуже 0,04% против 0,15% у существующих механогидравлических схем.

Для эксплуатации это означает не только соответствие требованиям СО ЕЭС, но и более стабильную работу турбины в переменных режимах.

Почему полностью отказаться от гидравлики все равно не получится

Даже современные САР турбин остаются электрогидравлическими.

Гидравлика по-прежнему необходима как исполнительная часть системы — именно масло обеспечивает требуемые усилия и быстродействие сервомоторов.

Изменился другой принцип: гидравлика перестает выполнять сложные функции логики и регулирования. Эти задачи переходят в электронную часть системы.

---