Устройство для управления турбодетандером Советский патент 1985 года по МПК F01D17/24 F01K7/24 

Изобретение -относится к управлению турбодетандерами, в частности приводящими в действие генераторы Для энергоснабжения газоперекачивающих станций.

Известно устройство для управления паровой турбиной, которое может быть использовано для управления турбодетандером, содержащее первый задатчик, датчик частоты вращения, первый и второй сумматоры, последовательно соединенные первое инерционное звено и третий сумматор, а также последовательно соединенные четвертый сумматор и нелинейное звено 1.

Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности управления турбодетандером.

Цель изобретения - повышение точности регулирования турбодетандером.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее первый задатчик, датчик частоты вращения, первый и второй сумматоры, а также последовательно соединенные первое инерционное звено и третий сумматор, а также последовательно соединенные четвертый сумматор и нелинейное звено, содержит датчик мощности, интегратор, второе и третье инерционные звенья, второй задатчик и блок умножения, подключенный входами к нелинейному звену и первому сумматору, а выходом - к второму сумматору, причем первый задатчик подключен ,к третьему сумматору непосредственно, а к четвертому - через второе инерционное звено, датчик частоты вращения подключен к второму и третьему сумматорам непосредственно, а к четвертому сумматору - через третье инерционное звено, датчик мощности подключен к первому инерционному звену, первому и четвертому сумматорам, интегратор, включен между третьим и вторым сумматорами, а второй задатчик подключен к первому сумматору.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый задатчик 1, датчик 2 частоты вращения, первый 3 и второй 4 сумматоры, первое инерционное звено 5, третий б и четвертый 7 сумматоры, звено 8, датчик 9 мощности, интегратор 10, второе нелинейное инерционное звено 11, третье инерционное звено 12, второй задатчик 13 и блок 14 умножения.

Устройство работает следующим образом.

При увеличении нагрузки генератора датчик 9 мощности через четвертый сумматор 7 воздействует на нелинейное звено 8 типа «нечувствительность к малому входному сигналу и, если это увеличение больще зоны нечувствительности, через блок 14 умножения и второй сумматор 4 - на привод регулирующих клапанов с целью увеличения расхода рабочего тела в турбодетандер. Передаточное отношение по этому каналу между датчиком 9 и приводом выбирается обычно меньще единицы по условиям

устойчивости параллельной работы. Поэтому мощность турбодетандера возврастает меньще, чем нагрузка генератора. Вследствие этого начинает падать частота, что по сигналу датчика 2 как непосредственно, так и через интегратор 10 доводит значение

сигнала, поступающего на привод до необходимой величины. При этом начальный статизм частоты может быть сколь угодно малым. Однако по правилам технической эксплуатации энергосистем (ПТЭ) статизм

частоты вращения должен составлять 3,5-5% для равномерного распределения нагрузки при параллельной работе многих генераторов.

По мере пропускания сигнала датчика 9

первым инерционным звеном 5 интегратор 10 устанавливает частоту в соответствии с изменивщейся нагрузкой, а выходной сигнал четвертого сумматора 7 уменьщается до нуля по мере пропускания сигнала датчика 2 третьим инерционным звеном 12.

При постоянной нагрузке устройство срабатывэет аналогично в случае изменения сигнала задатчика 1. В этом процессе участвует второе инерционное звено 11.

Наличие инерционных звеньев 5, 11

и 12 позволяет устройству выполнять операции по набору нагрузки в необходимой очередности: при появлении дополнительной нагрузки она берется турбодетандером с малым статизмом, однако-в конце переходного процесса устанавливается заданный статизм регулирования частоты. Наличие в статике на выходе четвертого сумматора 7 нулевого сигнала позволяет установить на его выходе нелинейное звено 8 с нечувствительностью к малому входному сигналу.

При работе генератора параллельно с другим наличие нелинейного звена 8 избавляет турбодетандер от частых изменений режима работы под действием небольщих изменений мощности, которые всегда существуют в энергосистеме и на которые

турбодетандер не должен реагировать вследствие своей малой мощности по сравнению с мощностью энергосистемы.

При работе турбодетандера в условиях нерасчетных параметров рабочего тела

отклонения этих параметров приводить как к уменьщению, так и к увеличению мощности турбодетандера при том же открытии клапанов. В последнем случае возрастает передаточное отношение между изменением мощности турбодетандера и изменением выходного сигнала датчика 9 по каналу, проходящему к второму сумматору 4 через четвертый сумматор 7. При параллельной работе генератора это явление может

привести к неустойчивости и увеличивает чувствительность к флуктуациям мощности.

Для устранения указанного влияния изменения параметров в устройстве предусмотрены второй задатчик 13, первый сумматор 3 и блок 14 умножения. При увеличении мощности возврастает сигнал датчика 9, подключенный к первому сумматору 3 со знаком минус. Таким образом, выходной сигнал первого сумматора 3, пропорциональный разности между постоянным сигналом второго задатчика 13 и переменным сигналом датчика 9, уменьшается по мере увеличения мощности. Будучи заведенным на второй вход блока 14 умножения, сигнал первого сумматора 3 служит коэффициентом усиления между выходом нелинейного звена 8 и вторым сумматором 4.

Таким образом, по мере роста мощности тур бодетан дер а передаточное отношение между датчиком 9 и приводо.м по каналу

через четвертый сумматор 7 уменьшается и при предельной мощности может достигать сколь угодно малого значения, а на холостом ходу приближаться к единице. Это уменьшает чувствительность несущего большую мощность турбодетандера к изменениям нагрузки, прошедшим через нелинейное звено 8, и, вместе с тем, не снижает эффективности ограничения частоты вращения при внезапном большом или полном разгружении генератора и при внезапном нагружении генератора, несущего малую нагрузку.

Таким образом, введение в устройство датчика мощности, интегратора, второго с и третьего инерционных звеньев, второго за датчика и блока умножения позволяет повысить точность регулирования турбодетандера на переходных режимах и его экономичность путем повышения КПД и средней мощности.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОДЕТАНДЕРОМ, содержащее первый задатчик, датчик частоты вращения, первый и второй сумматоры, последовательно соединенные первое инерционное звено и третий сумматор, а также последователь i h: i i но соединенные четвертый сумматор и нелинейное звено, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, регулирования турбодетандером, оно содержит датчик мощности, интегратор, второе и третье инерционные звенья, второй задатчик и блок умножения, подключенный входами к нелинейному звену и первому сумматору, а выходом - к второму сумматору, причем первый задатчик подключен к третьему сумматору непосредственно, а к четвертому - через второе инерционное звено, датчик частоты вращения подключен к второму и третьему сумматорам непосредственно, а к четвертому сумматору - через третье инерционное звено, датчик мощности подключен к первому инерционному звену, первому и i четвертому сумматорам, интегратор включен между третьим и вторым сумматорами, (Л а второй задатчик подключен к первому сумматору.