Основы синтеза адаптивной САУ активной мощности гидроагрегатов ГЭС с поворотно-лопастной турбиной, страница 8

На рис. 12 штриховыми линиями изображены частные статические характеристики: «зависимость активной мощности от величины открытия НА при фиксированных (разных) значениях угла разворота лопастей РК» (получены методом наименьших квадратов по экспериментальным данным). Рабочая статическая характеристика, созданная при реализации штатной КЗ, проходит вблизи точек максимума этих частных статических характеристик.

Рис. 12. Проекция статической характеристики ГА № 18 на координатную плоскость «активная мощность - открытие направляющего аппарата»

Рис. 13. Проекция статической характеристики ГА № 18 на координатную плоскость

«угол разворота лопастей РК турбины - открытие НА»

(комбинаторные зависимости ГА № 18, реализованные при натурных энергетических испытаниях)

Из рисунков 12 и 13 видно, что в процессе энергетических испытаний при реализации штатной КЗ и при отключенном комбинаторе (при ручном управлении) были созданы режимы с одинаковыми значениями открытия НА, но с разными углами разворота лопастей РК. При разных комбинациях этих переменных, созданных при ручном управлении с отключенным комбинатором, были получены разные значения активной мощности. При этом были созданы режимы (в диапазоне изменения открытия НА 45¸95%), в которых штатные датчики САУ ГА зафиксировали увеличение  активной мощности на 9¸11 МВт (сплошные черные линии с треугольными символами).

Эти режимы (с максимальными значениями мощности) получены при увеличении углов установки лопастей  на 4¸8 градусов по сравнению с их значениями, реализованными в штатной комбинаторной зависимости ГА № 18 (рис. 13).

2.3. Выводы и рекомендации

В результате анализа характеристик ГА № 9, полученных обработкой результатов натурных энергетических испытаний и приведенных на рис. 1 и рис. 1¸5 Приложения, сделаны следующие выводы:

1. Из рисунков 2, 3 и 4 видно, что статическая характеристика гидроагрегата -  многоэкстремальная поверхность достаточно сложной формы. Она имеет максимумы в сечениях плоскостями, параллельными координатным плоскости «активная мощность - угол разворота лопастей», и в сечениях плоскостями, параллельными координатным плоскости «активная мощность - открытие НА» (штриховые линии на графиках рис. 3 и 4).

2. Оптимальная рабочая характеристика гидроагрегата, реализующего максимально возможную мощность (сплошные красные линии на рис. 3 и 4), проходит через точки максимума частных статических характеристик: «зависимость активной мощности от величины угла разворота лопастей РК при фиксированных открытиях НА». Следовательно, оптимальную рабочую характеристику ГА можно определить варьированием угла разворота лопастей РК при каждом фиксированном значении открытия НА и действующем напоре (это соответствует теории поворотно-лопастных турбин [1, стр. 119] и реализовано в адаптивном способе управления [2]).

3. В процессе натурных энергетических испытаний ГА № 9 с помощью ручного управления были реализованы режимы, близкие к оптимальной КЗ. Эти режимы были получены при углах разворота лопастей, которые отличаются от углов разворота лопастей штатной КЗ на 4¸5 градусов при одинаковых значениях открытия НА (рис. 10, сплошная линия с треугольными символами).

В этих режимах (в диапазоне изменения открытия НА 45¸85%) штатные датчики САУ ГА зафиксировали увеличение  активной мощности на 8¸14 МВт (рис. 3, сплошная линия с треугольными символами) при одновременном снижении уровня вибрации по сравнению со штатным режимом работы:

- математическое ожидание вертикальной вибрации крышки турбины уменьшилось на 18¸30% (рис. 6);

- математическое ожидание биения вала в окрестности генераторного подшипника снизилось на 5¸9% (рис.7);

- математическое ожидание вертикальной вибрации диска подпятника снизилось на 4¸6% (рис. 8).

4. Рабочая характеристика ГА № 9, реализующего штатную КЗ, (сплошные синие линии с символами в виде окружностей на рис. 3 и 4) проходит через точки локальных максимумов многомерной статической характеристики ГА. Эту рабочую характеристику можно получить варьированием открытия НА при фиксированных углах разворота лопастей РК (это и было реализовано при ручном управлении ГА в ходе натурных энергетических испытаний). При этом ГА № 9, реализующий штатную КЗ, в диапазоне изменения открытия НА 45¸85% имеет суммарные потери мощности, превышающие на  12¸18 МВт потери мощности ГА с оптимальной КЗ (рис. 3).