Определение допустимой зоны нечувствительности по ускорению изучалось в режиме сброса различных нагрузок при отключении. Введение зоны нечувствительности исключает вмешательство дифференциатора в нормальных режимах работы и значительно ослабляет его действие, приводящее к снижению момента турбины в режиме синхронных качаний. Если под действием только системы регулирования скорости мощность турбины в этом режиме снижается на 11%, а при введении сигнала ускорения — на 77%, то введение зоны нечувствительности по ускорению, соответствующей 40% сброса мощности, позволяет получить установившееся значение снижения момента турбины равным 20%, при кратковременном провале нагрузки — 35%. Режим синхронных качаний можно избежать, если сигнал ускорения подавать, как это выполнено в регуляторе [6], через контакт реле частоты (РЧ), установка которого заведомо больше возможных отклонений частоты при синхронных качаниях; однако это приводит к увеличению оборотов в аварийных режимах. 100%ный сброс нагрузки при установке частоты, равной 51 Гц. и зоне нечувствительности по ускорению, составляющей 50% сброса мощности, приводит к превышению скорости на 8%.
Использование надежных высокоточных частотных датчиков скорости вращения турбины позволяет применять устройство для обработки частотно-импульсных сигналов. Основным преимуществом рассматриваемой системы БРФ и БД является работа с сигналами в импульсной форме, что определяет простоту их настройки, надежность, стабильность, быстродействие, точность и помехозащищенность.
Для выработки сигнала, пропорционального ускорению ротора турбины, разработано частотно-импульсное дифференцирующее устройство, удовлетворяющее требованиям, предъявляемым к устройствам защиты турбины от превышения частоты вращения. Малое потребление позволяет использовать малогабаритные, простые по конструкции датчики скорости. Такой датчик скорости представляет собой жестко связанное с валом турбины зубчатое колесо и неподвижный индуктивный датчик, выходным сигналом которого является переменное электрическое напряжение с частотой, пропорциональной частоте вращения ротора. Принцип действия дифференцирующего устройства основан на охвате безынерционного звена с большим коэффициентом усиления К и интегрирующей отрицательной обратной связью с постоянной времени Т. Передаточная функция элементов в этом случае равна точной функции идеального дифференцирующего звена.
В состав частотно-импульсного дифференцирующего устройства (ЧИДУ) входят: вычитающее частотно-импульсное устройство ВУ; преобразователь частоты в напряжение ПЧН; интегратор И; преобразователь напряжения в частоту ПНЧ.
На один из входов устройства В У подается входная последовательность импульсов с частотой следования ( а на другой — последовательность импульсов от преобразователя ПНЧ с частотой следования /2* Устройство ВУ представляет собой импульсный частотный дискриминатор, принцип работы которого основан на определении ситуации, при которой в промежуток времени между следованием двух импульсов, поступающих на одни его вход от преобразователя ПНЧ, на другой вход поступит более одного импульса входной последовательности. Входная и выходная частотные последовательности связаны выражением.
При этом пара импульсов последовательности может быть произвольно расположена в интервале времени между импульсами последовательности /2, что обеспечивает повышенную помехозащищенность ЧИДУ. Так, модуляция входной последовательности импульсов, обусловленная, например, неравномерностью нарезки зубьев или колебаниями вала, не приводит к ложной работе устройства.
С выхода ЧИДУ в систему регулирования поступают импульсы калиброванной длительности т и амплитуды Е, следующие с частотой /8. Значения частот ±, /2 и /з составляют тысячи и сотни Гц, так что во всем диапазоне работы в отношении выходного сигнала ЧИДУ система регулирования проявляет свойство низкочастотного фильтра. Это позволяет применить аппарат исследования линейных непрерывных систем и получить выражение, описывающее работу ЧИДУ. Частота /3(р) определяется выражением.
Выходной сигнал ЧИДУ поступает на управляющую обмотку магнитного усилителя БРФ через контакты реле РЧ, входящего в блок БД. Такое включение позволяет электрически развязать цепи управления электромеханического преобразователя (ЭМП) по каналу БД и БРФ и использовать магнитный усилитель в качестве оконечного усилителя мощности. Реле РЧ служит для введения зоны нечувствительности по скорости. Принцип действия реле частоты основан на сравнении длительности импульса входной частоты вращения с импульсом калиброванной длительности. В БД предусмотрена возможность изменения уставок по частоте 50—52 Гц и по ускорению 0—0,5 в относительных единицах.
