Способ регулирования турбины Советский патент 1986 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации управления паровыми турбинами,

Цель изобретения - повышение надежности турбины путем сокращения длительности стабилизации частоты врашения.

На фиг. 1 представлена система для реализации предлагаемото способа; на фиг. 2 - графики переходных процессов стабилизации частоты вращения ротора.

Система для реализации способа (фиг. 1) содержит электрогидравлический преобразователь .1, выход которого подключен к входу золотника 2 сервомотора 3 регулирующих клапанов 4 турбины 5, генератор 6, связанный с сетью 7, а также режимный -регулятор 8, связанный , через первый 9 и второй 10 переключатели с входом электрогидравлического преобразователя 1. Система содержит также датчик 11 отключеггия генератора 6 от сети 7, датчик 12 частоты вращения ротора турбины 5 и блок 13 максимального сигнала, связанный через первый 9 и второй 10 переключатели с входом электрогидравлического преобразователя 1, причем датчик 11 подключен к управляющему входу первого переключателя 9. Кроме того, выход золотника 2 через пороговый элемент 14 связан с сервомотором 15 отсечных клапанов 16, расположенных за сепаратором-пароперегревателем 17 турбины 5. Система содержит пропорционально-интегральный регулятор 18, вход которого связан с датчиком 12 частоты вращения ротора, а выход через второй переключатель 10 связан с входом электрогидравлического преобразователя 1. Регулятор 18 содержит блок 19 формирования пропорциональной составляющей, и блок 20 формирования интегральной составляющей закона регулирования и сумматор 21, выход которого является выходом регулятора 18, а входы подключены к выходам блоков 19 и 20 формирования составляющих закона регулирования. В систему введены также за- датчик 22, формирующий начальное значение интегральной составляющей, пороговый элемент 23, формирующий на выходе управляющий сигнал, если входной сигнал не превышает пороговую величину, пороговый элемент 24, формирующий на выходе управляющий сигнал, если входной сигнал превыщает пороговую величину, счетчик 25 импульсов, формирующий на выходе управляющий сигнал, пропорциональный числу поступивших на вход управляющих импульсов, элемент 26 задержки входного управляющего сигнала на заданный интервал времени и выключатель 27, пропускающий на выход входной сигнал после поступления сигнала на управляющий вход. Выход

датчика 11 отключения генератора подключен непосредственно к управляющему входу счетчика 25 импульсов и через, элемент 26 задержки - к управляющему входу

выключателя 27, вход которого подключен к датчику 12 частоты, а выход - к входам блока формирования пропорциональной составляющей и порогового элемента 23 и к первому входу блока 20 формирования интегральной составляющей. Выход порогового элемента 23 подключен к управляющим входам второго переключателя 10 и блока 20 формирования интегральной составляющей и к входу счетчика 25 импульсов. Второй вход

блока 20 формирования интегральной составляющей подключен к задатчику 22, а третий вход подключен через пороговый элемент 24 к выходу счетчика 25 импульсов.

Способ осуществляется следующим образом.

До отключения генератора 6 от сети 7 к электрогидравлическому преобразователю 1 подключен через первьш 9 и второй 10 переключатели режимный регулятор 8, обеспечиваюишй регулирование состояния турбины 5 в соответствии с текущим режимом ее работы. При отключении генератора датчик 11, воздействуя на первый переключатель 9, отключает режимный регулятор 8 и подключает

блок 13 максимального сигнала к электрогидравлическому преобразователю 1, а также, воздействз я на управляющий вход счетчика 25 импульсов, сбрасывает показания счетчика на ноль. Одновременно от датчика 11 сигнал поступает на элемент 26 задержки, где задерживается на заданный интервал времени, например 1,5 с, достаточный для того, чтобы после отключения генератора от сети частота достигла величины, превышающей номинальный уровень, а затем поступает на управляющий вход выключателя 27, подключая датчик 12 частоты к пропорционально-интегральному регулятору 18 и пороговому элементу 23. Когда после первого (максимума) частота врашения ротора достигнет первый раз номинального уровня, пороговый элемент 23 сформирует передний фронт управляющего импульса, задний фронт которого формируется при превыще- нии номинального уровня частотой после ее

нахождения в области лежащей ниже номи- нального уровня.

Передний фронт управляющего импульса порогового элемента 23, воздействуя на второй переключатель 10 отключает сигнал первого переключателя 9 (т.е. отюпочает блок 13 максимального сигнала) и подключает выход пропорционально-интегрального регулятора 18 к электрогидравлическому преобра

зователю 1, а также, воздействуя на управляющий вход блока 20 интегральной составляющей, включает блок 20 и, следовательно пропорционально-интегральный регулятор 18 в работу. При этом начальное значение ин- тегральной составляющей закона регулирования равно заданному задатчиком 22, на котором предварительно задают значение выходного сигнала, выбрав его по условию непре выщения при втором максимуме порогового уровня частоты, например, с помощью матемтического моделирования переходного процесса стабилизации частоты на номинальном уровне с помощью пропорционально-интегралного регулятора.

Кроме того, передний фронт управляющего импульса порогового элемента 23 фиксирует счетчик 25. Пороговое значение порогового элемента 24 задают соответствующее двум управляющим импульсам, поэтому пос- ле первого управляющего импульса пороговый элемент 24 не формирует на третий вход блока 20 интегральной составляющей сигнал на обнуление начального значения. Когда под воздействием регулятора 18 золотник 2 сервомотора 3 регулирующих клапанов 4 достигает положения выще порогового значения порогового элемента 14, отсечные клапаны 16 открываются и выходящий из сепаратора-пароперегревателя 17 пар вызывает второй заброс частоты. Однако, максимальная величина частоты при втором забросе не превыщает заданного порогового уровня, например 104% номинальной частоты, так как на блоке 20 регулятора 18 уже сформировано соответствующее значение интегральной составляющей закона регулирования. После достижения золотнк- ком 2 сервомотора регулирующих клапанов положения ниже порогового значения порогового элемента 14 отсечные клапаны 16 закрываются и частота снижается под воздействием тормозящего момента на роторе.

Когда частота достигнет номинального уроня сверху, пороговый элемент 23 сформирует передний фронт очередного управляющего импульса, счетчик 25 зафиксирует этот импульс, а пороговый элемент 24 подаст на блок 20 сигнал на обнуление начального значения интегральной составляющей закона. В результате после незначительного снижения частота вращения ротора снова возрастет, так как отсечные клапаны откроются. Однако ос авщийся к этому времени пар перед отсечными клапанами уже не может

привести к значительному забросу и отсечные клапаны больще не закрываются. При каждом последующем достижении номиналь

5

p 5

п 5

5

0

5

ного уровня частотой сверху начальное значение интегральной составляющей закона будет формироваться равным нулю, что минимизирует отклонение частоты ниже номинального уровня.

На фиг. 2 представлены полученные для математической модели турбины графики переходного процесса стабилизации частоты вращения ротора с помощью пропорционально- интегрального регулятора. Кривая А соответствует известному способу, когда пропорционально-интегральный регулятор включают в работу при дост жении первого максимума частоты вращения. Кривая Б соответствует случаю, когда переходят на стабилизацию по пропорционально-интегральному закону при первом достижении номинального уровня частоты после первого максимума. Кривая В получена, когда дополнительно к предыдущему при первом достижении номинального уровня сверху формируют начальную величину интегральной составляющей закона (2,5 единицы неравномерности).

Кривая Г соответствует предложенному способу регулирования турбины, когда дополнительно при достижении номинального уров- ня частоты сверху в последующем формируют начальное значение интегральной составляющей закона, равным нулю, и иллюстрируют сокращение длительности стабилизации частоты на номинальном уровне по сравнению с известным способом (на 30 с или на 30%). При этом минимизировано отклонение частоты ниже номинального уровня, а при вторичных максимумах частота не превыщает порогового уровня частоты, составляющего 104% номинальной частоты и выбранного по критерию надежности (долговечности) функционирования турбины при повыщенной частоте. Отсечные клапаны после перехода на- регулирование по пропорционально-интегральному закону переключаются лищь один раз, что отвечает требованию минимизации числа переключений отсечных клапанов с целью повыщения надежности турбоагрегатов.

Предлагаемый способ оптимизирует процесс стабилизации частоты, так как позволяет усилить влияние интегральной составляющей закона регулирования и исключить вредное влияние накапливания величины интегральной составляющей при естественном торможении ротора турбины, приводящее к ненужному снижению частоты ниже номинального уровня. Кроме того, изменяя (увеличивая) начальное значение интегральной составляющей после первого максимума, можно изменить (уменьщить) вто|1)ой максимум частоты за счет изменения (увеличения) третьего максимума, т.е. перераспределить

чиергию оставигегося в турбине после первого зякрытия отсечных клапанов рабочего

пара между последующими максимумами так, что уровень ттих максимумов снизится.

W

т

х

50

Л- S- В У /

I О .// /

. /

N:: j

ЯЮ вренй,с

Редактор А. Козориэ Заказ 765/45

Составитель А. Калашников

Техред А. Бабине1(Корректор Е. Рошко

Тираж 501Подписное

ВРШИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ГШП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4