Регулятор скорости вращения гидравлической турбины.

Задачей регулятора является поддержание постоянной скорости вращения гидротурбины. Эту задачу выполняет центробежный регулятор (рис. 4), состоящий из муфты 1, грузиков 2, пружины 3, рычаг АВС и иглы форсунки 5.

Датчиком измерения скорости вращения турбины Iизм являются грузики 2 регулятора, задатчиком скорости Iзад - пружина 3. Сравнение заданной скорости Iзадc измеренной Iизм происходит при взаимодействии сил Fц и Fп, где:

- Fц – центробежная сила, действующая на грузики при их вращении;

- Fп – сила пружины. Fц=m×ω²×R (m-масса грузика, ω-угловая скорость вращения грузиков, R- радиус, расстояние грузиков от оси регулятора).

Исполнительным устройством являются рычаг АВС и игла форсунки 5.

Вода поступает на форсунку, подача воды регулируется иглой форсунки 5. Движением иглы управляет рычаг АВС. В свою очередь движением рычага управляет центробежный регулятор скорости вращения. Передача скорости вращения гидротурбины центробежному регулятору осуществляется через конические шестерни.

Рис 4. Регулятор скорости вращения ковшовой гидротурбины прямого действия. 1 – муфта, 2 – грузики, 3 – пружина, 4 – рычаг АВС, 5 – игла форсунки, 6 – ковшовая турбина, 7 – конические шестерни

ω4

вода

А

В

С С

7

генератор

Рассмотрим процесс регулирования на простейшем центробежном регуляторе ковшовой гидротурбины показанный на рис. 4.

Вращаясь, турбина приводит в движение центробежный регулятор через систему валов и конических шестерён. Центробежный регулятор через рычаг АВС действует на иглу 5 форсунки, которая управляет потоком воды на гидротурбину.

Центробежная сила Fц откидывает грузики 2 в стороны, но пружина 3 силой Fпудерживает их на определённом расстоянии от центра вращения, если скорость вращения гидротурбины не меняется, то Fп=Fц.

Если нагрузка на валу турбины увеличится, то скорость вращения турбины уменьшится, тогда соответственно уменьшатся обороты центробежного регулятора и тогда Fц<Fп и под действием пружины 3 грузики 2 приблизятся к оси вращения и давя на муфту 1 опустят конец А рычага 4. В свою очередь конец С рычага АВС наоборот поднимется и подаст иглу 5 форсунки вверх. Это приведёт к увеличению подачи воды на лопатки турбины и тогда скорость вращения турбины будет увеличиваться до тех пор, пока пружина и центробежная сила, действующая на грузики не уравновесятся, т.е. Fп=Fц.

При уменьшении нагрузки на валу турбины обороты турбины увеличатся, обороты центробежного регулятора также увеличатся и грузики, преодолевая сопротивление пружины, приподнимут конец А рычага, тогда конец С рычага наоборот опустится и подаст иглу форсунки вниз. При этом игла ограничит подачу воды на турбину и скорость вращения её уменьшится до заданного значения.