При виготовленні турбіни всі її частини ретельно балансують. Усувається найменша невідповідність ваг окремих частин ротора. Але однією балансуванням небезпека вібрацій не усунути. Весь ротор в цілому і окремі його частини можуть здійснювати коливання. Їх частота залежить від маси і пружності коливається деталі. Коливання можуть виникнути під впливом окремих поштовхів, але при цьому вони швидко припиняються, загасають. Погано виходить, коли частота цих поштовхів збігається з власною частотою коливань. Тоді навіть найслабші поштовхи будуть діяти в такт і можуть розгойдати ротор до дуже великих і небезпечних вібрацій.

Та швидкість обертання турбіни, яка збігається з власною частотою коливань ротора або його частин, називається критичною, резонансною. Зусилля конструкторів потужних турбін завжди спрямовані на те, щоб піти від цього збігу частот, піти від резонансу, уникнути його.

Не можна довільно вибирати швидкість обертання турбіни.

Щоб виробити змінний струм з частотою 50 гц, ротор турбогенератора повинен робити 50 оборотів в секунду, якщо він двополюсний, або 25 обертів, якщо він четирехполюсний (більшого числа полюсів тепер в турбогенераторах не роблять).

Перш, бувало, з’єднували парову турбіну з генератором за допомогою зубчастої передачі (редуктора). Швидкість обертання турбіни можна було брати відмінною ■ від швидкості генератора. Будувалися турбіни на 80 і на 100 оборотів в секунду. Але тепер вал турбіни та генератора завжди з’єднують жорстко, безпосередньо. Тому турбіна може робити або 3000 або 1500 обертів на хвилину.

Раз швидкість обертання ротора турбіни жорстко задана, то щоб піти від резонансу змінюють власні частоти коливань ротора так, щоб жодна з цих власних частот не збіглася з робочою швидкістю обертання ротора.

Відхід від резонансу

З резонансом доводиться рахуватися у всіх областях електротехніки. Теорія електротехніки пронизана вченням про резонанс. Не раз буде обговорюватися це явище в наступних розділах.

Радіозв’язок заснована на резонансі приймача і передавача.

При обстрілі атомних ядер електронами та іонами ці заряджені частинки розганяються до величезних швидкостей окремими поштовхами електричних сил. Ці поштовхи узгоджені. Рух іонів і електронів відбувається в резонанс з електричними силами.

У багатьох випадках всі зусилля інженерів спрямовані до того, щоб знайти резонанс, забезпечити його. Але будівельники парових турбін всіма силами прагнуть піти від резонансу.

Коли наприкінці минулого століття вперше почали будувати швидкохідні турбіни, то в них застосовувалися ротори, що мали частоту власних коливань нижчу, ніж робоча швидкість обертання турбіни. Їх називали турбінами з гнучким валом. При пуску таких турбін доводилося швидко проходити через критичну швидкість, критичну частоту, щоб турбіна не встигла розкачатися.

В даний час часто будують турбіни, у яких частота власних, резонансних коливань ротора вище її максимальної швидкості обертання. Це – турбіни з жорстким валом.

Але ні в якому разі не можна працювати на швидкості, що збігається з власною резонансною частотою ротора. У першому наближенні власну частоту коливань ротора визначають, як частоту коливань маятника, маса якого дорівнює масі ротора, а довжина – прогину ротора під його власною вагою. Так як ротор виконується з міцної сталі, прогин його дуже малий – долі міліметра – і власна частота висока. Щоб відвести власну частоту коливань від необхідної швидкості обертання, доводиться іноді міняти масу і розміри ротора.

Легко піти від резонансу, коли тільки одна частота є резонансною. Але одну резонансну частоту має тільки така проста конструкція, як маятник. У ротора турбіни може бути багато резонансних частот. Між ними треба розташувати робочу частоту.

У правильно розрахованої і добре виготовленої турбіні вібрації абсолютно невідчутні.

Дати навантаження!

Шеф-монтер ставить на підлогу свій стетоскоп: «Можна включати генератор», – говорить він. Старший машиніст натискає кнопку командного апарату – «Увага, готово». Це означає, що на щиті управління запалився такий же сигнал. Включення генератора повинен виробляти черговий електротехнік на щиті управління. Він знаходиться на значній відстані (зазвичай кілька десятків метрів) від машинного залу. На головному щиті не чути гулу турбін, звідси не видно, що твориться в машинному залі. Вимірювальні прилади та світлові сигнали пов’язують людей на щиті і в залі.

Просто відразу включити генератор не можна. Треба так підігнати його швидкість, щоб його напруга точно збіглося з напругою на збірних шинах. Цей процес називається синхронізацією. Він буде детально розібраний в наступному розділі. Поки досить сказати, що черговий електротехнік має у себе на щиті синхроноскоп і може впливати зі щита на регулятор турбіни для зміни її швидкості обертання.

Погляди всіх присутніх у турбіни спрямовані на ватметр: він повинен показати, що генератор включений, що він прийняв навантаження. Але в цей момент всі присутні у турбіни-тільки пасивні глядачі. Управління агрегатом – в руках чергового електротехніка на головному щиті. Стрілка синхроноскопа повільно рухається по циферблату. Ось стрілка підходить до середнього положення. Черговий електротехнік натискає кнопку включення масляного вимикача. На головному щиті управління панує тиша. Тут не чути, як десь у далекій камері спрацьовує потужний привід високовольтного вимикача. Стрілка синхроноскопа завмирає в нейтральному положенні. Генератор включений плавно, без поштовху.

Але ті, хто стоять у турбіни, не бачать синхроноскопа, не чують спрацьовування приводу вимикача. Перед ними спалахує переданий по Командоапарат сигнал «генератор включений». Здригається стрілка ваттметра. Навантаження повільно збільшують. Шеф-монтер знову уважно прослуховує турбіну. Стрілка ваттметра неухильно рухається вправо. Чверть, половина, повна. Генератор прийняв повне навантаження.

Директор станції дістає полтинник, новенький полтинник, спеціально для цього випадку приготований, і ставить його на ребро на горизонтальній площадці на передньому підшипнику турбіни. Монета залишається стояти. Вібрацій немає. Турбіна видає рівний мірний неголосний гул. Точно величезна кішка підігнув лапи, заплющила очі і муркоче на сонці.

Важко уявити собі, що там, всередині сталевого корпусу турбіни, швидше звуку летять струмені пари, і ротор турбіни з тисячами лопаток, укріплених на ньому, і ротор генератора здійснюють 50 об / сек – 3000 об / хв.

4- 25. Власні потреби

Електростанція не тільки виробляє електроенергію, але вона ж є одним з її споживачів.

Електродвигуни обертають насоси для подачі живильної води в котли. Електродвигуни приводять в дію і млини для розмелювання вугілля, і вентилятори, що подають повітря в топку, і димососи … І ще безліч потужних електродвигунів працює на електростанції. Їх загальне споживання досягає декількох тисяч кіловат.

Витрата на все це самообслуговування електричної станції, на її власні потреби, як прийнято говорити, залежить від якості застосовуваного палива. При малозольних висококалорійному паливі на власні потреби може йти менше 5%. А в електростанціях, які працюють на сланцях, на власні потреби іноді йде до 17% від усієї виробленої електроенергії.

Всі лінії власних потреб робляться е найбільшою надійністю, з найбільшим запасом. Електростанцію часто називають ^ серцем промисловості ». Збірні шини власних нул ^ д подібні артеріях, які живлять серце.

Коли електростанція не справляється з навантаженням, окремі споживачі відключаються від мережі. При аваріях іноді доводиться відключати найважливіших споживачів, від’єднувати найвідповідальніші лінії електропередачі. Але ні в якому разі не можна торкатися власних потреб електростанції. Відключаться власні потреби – і зупиниться вся електростанція. Категорично забороняється підключати яких би то не було споживачів до шин власних потреб електростанції.

Найбільш відповідальні електродвигуни на електростанції зазвичай дублюються паровими. Наприклад, для подачі живильної води в котли крім електронасосів є ще резервні парові турбонасоси.

Джерело: Електрика працює Г.І.Бабат 1950-600M