Система регулирования турбоагрегата Советский патент 1985 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в многорежим ны}с системах управления паровыми турбинами.

Известны системы регулирования турбоагрегата, содержащие датчики параметров турбины, подключенные через операционные преобразователи к многоканальному коммутатору, соединенному с выходным вычислителем, и шифратор управления режимами, выход которого подключен к управ ляющим входам коммутатора, а входы - к выходам многоканального блока сравнения, связанного своими входами с задатчиком уставок и с выходами операционных преобразователей 1 Недостатком этих систем является формирование дифференциальных составляющих сигнала регулирования больщим числом формирователей, что усложняет конструкцию, так как увеличивается число связей между коммутатором и выходным вычислителем, ухудщается однородность структуры, затрудняется применение стабильного адаптируемого формирователя дифференциальной составляющей сигнала регулирования.

Наиболее близкой к предлагаемой является система регулирования турбоагрегата, содержащая датчики параметров работы турбины, подключенные через операционные преобразователи и .коммутатор к выходному вычислителю, снабженному входом дифференциальной составляющей и связанному с электрогидравлическим преобразо-вателем, многорежимный интегратор, подключенный многорежимным входом к выходному вычислителю, управляющими входами - через пролдежуточный вычислитель к выходам коммутатора, кодоуправляющими входами - к выходу щифратора, связанному с кодоуправляющими входами коммутатора и входами операционных преобразователей, входы и выходы которых связаны с первыми входами блока сравнения, подключенного вторыми входами к выходам задатчика уставок, выходами - к входам щифратора, а третьим входом - к выходу многорежнмного интегратора и к входу выходного вычислителя, соединенного с выходами датчиков положения отсечных золотников и Сервомоторов 2.

Недостатки известной системы - несколько сложная конструкция и пониженная стабильность регулирования из-за формирования дифференциальных составляющих сигнала регулирования большим числом элементов (отдельно для каждого вида сигнала рассогласования).

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение стабильности регулирования.

Для достижения поставленной цели система регулирования турбоагрегата, содержащая датчики параметров работы турбины, подключенные через операционные преобразователи и коммутатор к выходному вычислителю, снабженному входом дифференциальной составляющей и связанному с электрогидравлическим преобразователем, многорежимный интегратор, подключенный межрежимным входом к выходному вычислителю, управляющими входами - через промежуточный вычислитель к выходам коммутатора, кодоуправляющими входами - к выходу шифратора, связанному с кодоуправляющимн входами коммутатора и входами операционных преобразователей, входы и выходы которых связаны с первыми входами блока сравнения, подключенного вторыми входами к выходам задатчика уставок, выходами - к входам щифратора, а третьим входом - к выходу многорежимного интегратора и к входу выходного вычислителя, соединенного с выходами

0 датчиков положения отсечных золотников и сервомоторов, снабжена дополнительным вычислителем с прямым и инверсным входами и дополнительным многорежимным интегратором с входами выбора направления интегрирования, управления скоростью интегрирования, задания постоянной времени и выбора режима работы, причем дополнительный многорежимный интегратор соединен входом выбора направления интегрирования с входом дифференциальной

0 составляющей выходного вычислителя и с выходом дополнительного вычислителя, инверсный вход которого соединен с выходом дополнительного многорежимного интегратора соединенного входом управления скоростью интегрирования с прямым

5 входом дополнительного вычислителя и с выходом коммутатора, подключенного входами к входам задания постоянной времени и выбора режима работы.

На фиг. 1 приведена схема системы регу0 лирования турбоагрегата; на фиг. 2 - пример практического выполнения многорежимного интегратора; на фиг. 3 - пример практического выполнения операционного преобразователя на основе многорежимного интегратора; на фиг. 4 - циклограмма фор5 мирЬвания дифференциальной составляющей сигнала регулирования.

Система регулирования турбоагрегата содержит турбоагрегат 1, группу датчиков 2, группу операционных преобразователей

Q 3, коммутатор 4, выходной вычислитель 5, электрогидравлический преобразователь 6 с датчиками 7 положения отсечных золотников и датчиками 8 положения сервомоторов, многорежимный интегратор 9 с меж., режимным входом 10 и управляющими входами 11 и 12 и кодоуправляющими входами 13 и 14, промежуточный вычислитель 15, шифратор 16, блок 17 сравнения, задатчик 18 уставок, дополнительный вычислитель

19, дополнительный многорежимный интегратор 20 с входом 21 выбора направления интегрирования, входом 22 управления скоростью интегрирования, кодовым входом 23 задания постоянной времени и кодовым входом 24 выбора режима работы.

Кроме того, на фиг. 1 обозначены шинь

25сигналов измеренных параметров, шины

26пропорциональных сортавляющих сигналов регулирования, шина 27 интегральной составляющей сигнала регулирования, шина 28 дифференциальной составляющей сигнала регулирования, шина 29 выхода дополнительного многорежимного интегратора, прямой вход 30 и инверсный вход 31 дополнительного вычислителя 19, кодоуправляюшие входы 32 коммутатора 4.

Многорежимный интегратор 9 (фиг. 2) с межрежимным входом 10, управляющим входом 11 выбора направления интегрирования, управляющим входом 12 управления скоростью интегрирования, кодоуправляющим входом 13 задания постоянной времени и кодоуправляющим входом 14 выбора режима работы может содержать двухпозиционные нуль-органы 33 и 34, преобразователи 35 и 36 параметра (например, напряжения) в частоту, кодоуправляемйй делитель 37 частоты, кодоуправляемый многовыходной переключатель (мультиплексор) 38, реверсивный двоичный счетчик 39, цифроаналоговый преобразователь 40 и потенциометр 41. Аналогично выполнение дополнительного многорежимного интегратора 20.

Операционный преобразователь 3 (фиг. 3) может содержать многорежимный интегратор, аналогичный интегратору 9, сумматоры 42 и 43, масщтабные усилители 44 и потенциометр 45.

На фиг. 4 изображены циклограмма изменения сигнала ДХ пропорциональной составляющей сигнала регулирования, циклограмма изменения сигнала А реакции выхода дополнительного многорежимного интегратора 20 замкнутой в кольцо системы (дополнительный многорежимный интегратор 20 - дополнительный вычислитель 19, фиг. 1) на сигнал АХ, а также циклограмма изменения сигнала D - дифференциальной составляющей сигнала регулирования.

Система автоматического регулирования турбоагрегата работает следующим образом.

Пусть вначале все влияния возмущения скомпенсированы, и система длительное время находится в установившемся режиме. Это значит, что для выбранного шифратором 16 (фиг. 1) режима регулирования разность между программной и измеряемой величинами выбранного параметра, т.е. пропорциональная соста1вляющая сигналарассогласования, АХ 0. На инверсном входе 31 дополнительного вычислителя 19 в этом случае тоже должен быть нулевой

сигнал. В противном случае выходной сигнал дополнительнрго вычислителя 19 D .ДХ - А вызывает режим интегрирования дополнительного многорежимного интегратора 20 до тех пор, пока не получится Д X -А 0. Направление интегрирования задается знаком сигнала D. Учитывая, что система находится в установившемся режиме длительное время, ДХ 0. Поэтому достигается также ЛХ -А 0, т.е. А 0. Если теперь возникает скачкообразное постоянной величины внешнее возмущение, вызывающее появление ДХФО (фиг. 4) в момент tj, на выходе дополнительного вычислителя J9 появляется сигнал АХФО. Этот сигнал поступает на вход выходного вычислителя 5, и система стремится.скомпенсировать возмущение, т.е. свести ДХ к нулю. Если ресурсов турбоагрегата недостаточно для компенсации внешнего возмущения, например, в таком реальном случае, как режим поддержания частоты сети (внешние возмущения в нагрузке сети могут быть столь велики, чтб ресурсов паровой мощности отдельной электростанции моисет быть недостаточно), при скачкообразном и постоянном по величине характере внешнего возмущения изменение сигнала ЛХ соответствует показанному на фиг. 4 прямоугольнику, начинаясь в момент tj и заканчиваясь в момент t, когда возмущение АХ исчезает. В таких условиях в момент ti сигнал О ДХ k максимален. Постоянная величина ЛХ, поступая на вход 22 дополнительного многорежимного интегратора 20, вызывает на выходе преобразователя 36 напряжения в частоту (фиг. 2) постоянную величину частоты.

Код управления делением частоты кодоуправляемого делителя,37 частоты задан шифратором 16 (фиг. 1) и является постоянным для данных режима регулирования и сигнала рассогласования ДХ. В этот же момент tj сигнал D с входа 21 дополнительного многорежимного интегратора 20 (фиг. 1) проходит через двухпозиционньш нуль-орган 34 (фиг. 2) и формирует сигнал суммирования-(при,). Код шифратора 16 (фиг. 1) выводит на выход мультиплексора 38 (фиг. 2) сигналы нуль-органа 34 и делителя 37. Реверсивный двоичный счетчик 39 начинает увеличивать код с постоянной скоростью. На выходе дополнительного многорежимного интегратора 20 (фиг. 1) начинает нарастать сигнал А (фиг. 4). По мере нарастания сигнала А линейно уменьшается сигнал D AX-A. К моменту ij достигается значение сигнала D -О, и реверсивный двбичный счетчик 39 останавливается вследствие исчезновения сигнала нуль-органа 34 (фиг. 2) при сигнале D 0 на входе 21. Аналогично промежутку времени tj. формируется дифференциальная составляющая D и в промежутке времени tg -t после спада АХ к нулю. Постоянная времени Т дифференциальной составляющей сигнала регулирования определяется постоянной времени интегратора 20 и вычисляется по формуле т К.1 - где KI - крутизна преобразования двоичного счетчика 39 и цифроаналогового преобразователя 40 (определяется приращением числа входных импульсов счетчика 39 на единицу приращения напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя K.j -крутизна преобразования напряжения в частоту последовательно соединенными преобразователем 36 и делителем 37. Высокая стабильность и линейность дифференциальной составляющей обеспечиваются высокой стабильностью интегратора. Улучшение качества регулирования путем адаптации сигнала D достигается за счет перестройки постоянной времени кодами шифратора 16, вырабатываемыми по анализу сигналов в блоке 17 сравнения. Таким образом построение формирователя дифференциальной составляющей сигнала регулирования на основе дополнительно введенных многорежимного интегратора и вычислителя позволяет сделать этот формирователь с высокой стабильностью постоянной времени и с перестройкой под требования выбранного режима, а также автоматически подстраиваемым под течение процесса отработки внещних возмущений, т.е. адаптируемым. Применение изобретения позволяет использовать один формирователь дифференциальной составляющей вместо нескольких, что упрощает связи коммутатора с входами выходного вычислителя. Кроме того, использование в формирователе дифференциальной составляющей сигнала регулирования в качестве основного элемента многорежимного интегратора, такого же, как в программной части операционных преобразователей и в формирователе интегральной составляющей, улучшает однородность структуры системы при расширении ее функциональной гибкости. Такая однородность структуры системы облегчает ее реализацию в виде однородной структуры на микропроцессорах.

СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОАГРЕГАТА, содержащая датчики параметров работы турбины, подключенные через операционные преобразователи и коммутатор к выходному вычислителю, снабженному входом дифференциальной составляющей и связанному с электрогидравлическим преобразователем, многорежимный интегратор, подключенный межрежимным входом к выходному вычислителю, управляющими входами - через промежуточный вычислитель к выходам коммутатора, кодоуправляющими входами - к выходу шифратора, связанному . с кодоуправляющими входа

26

25

26

26

25

Ю

// }

11

/S

т

/4 Й1

9

(го)

39

Фиг. 2