Устройство для управления мощностью турбины Советский патент 1989 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к теплоэнер гетике и может быть использовано при управлении тух бинами по сигналам энергосистемной автоматики.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при управлении мощность о турбины по командам датчиков энергЬсистемной автоматики и повышение помехозащищенности.

На фиг. 1 приведен а схема устройства; на фиг о 2 - схема иерархического блока элементов памяти; на фиг о 3 - схема блока управле1шя.

Устройство для управления мощностью турбины (фиг. 1) содержит блок 1 формирователя аналоговых сигналов, иерархический блок 2 элементов памяти, к входам которого и к элементу ИЛИ 3 подключены датчики энергосистемной автоматики (не показаны) , Выходной сигнал элемента ИЛИ 3 подключен к одному из входов блока 4 управления, а остальные входы блока соединены с выходами иерархического блока 2 элементов памяти и пульта опративного управления турбиной (не показан) . Устройство содержит также первый переключатель 5, информационные входы которого подключены к выходам блока формирования аналоговых сигналов, а управляющие входы - к выходам иерархического блока 2 элементов памяти, первьм 6 и второй 7 за-- поминания, управляющие входы которых вместе.с управляющим входом второго переключателя 8 подключены к выходам блока 4 управления.

Выходы блоков 6 и 7 запоминания соединены с информационными входами третьего переключателя 9, управляющий вход которого также подключен к блоку 4 зпп1равления. Выход переключателя 9 соединен с одним из информа- ционньк входов переключателя 8, на другой информационный вход которого подключен сигнал, пропорциональный максимальной мощности, от блока 1. Выходы переключателя 5 и 8 подключены к входам вычитателя 10, выход которого подключен к одному из входов вьивителя 11 максимального сигнала, а на другой вход выявителя 11 подключен сигнала от блока 1, пропорлщо- нальный нижнему уровню мощности регулировочного диапазона. Выход выявителя 11 максимального сигнала подключен к одному из входов выявителя 12 минимального сигнала, на остал0

5

0

0

ные входы которого поступают сигналы от датчиков ограничительных сигналов (не показаны). Выход выявителя 12 минимального сигнала подключен на один из входов ограничителя 13, на другой вход которого подключен выход формирователя 14 заданной мощности. Выход ограничителя 13 подключен к информационным входам блоков 6 и 7 запоминания .

Иерархический блок 2 элементов памяти (фиг. 2) содержит четыре логические схемы ИЛИ 15-18, элементы 19-22 памяти, каждый из которых состоит из фильтра 23, инвертора 24, логической схемы И-НЕ 25 и триггера 26 (фиг. 2, показана конструкция только одного из элементов памяти). При одновременном постх плении команд от датчиков энергосистемной автоматики приоритет имеет команда, стоящая на более высокой ступени иерархии. На самой высокой ступени находит- 5 ся команда, требующая наибольщую разгрузку, на более низких ступенях расположены команды в порядке, убывания величины разгрузки. Сигнал от соответствующего датчика энергосистемной автоматики в каждом элементе памяти подается на вход взведения триггера. Выход каждой схемы ИЛИ подключен к входу логической схемы И-НЕ и к входу установки триггера в исходное состояние, выхож которого подключен к соответствующему управляющему входу переключателя 5, а также к входам всех схем ИЛИ, выходы которых подключены к элементам памяти блока 2 для команд энергосистемной автоматики, нaxoдящ xcя на более низких ступенях иерархии.

На входы всех четьрех схем ИЛИ 15-18 также поступает от блока 4 управления сигнал уста новки всех триггеров в исходное состояние. Блок 4 управления (фиг. 3) содержит кипп-реле 27, логические схемы И-НЕ 28-30, а также инверторы 31-33.

Команды с выходов иерархического блока 2 элементов памяти через логическую схему И-НЕ 28 и инвертор 31 поступают на управляющий вход блока 6 запоминания и на управляющий вход переключателя 9.

Команды с выхода элемента ИЛИ 3 через кипп-реле 27 поступают на уп- равляю1тщй вход блока 7 запоминания и на один из логической схе5

0

5

0

5

мы И-НЕ 29, на другой вход которой поступает команда от пульта оперативного управления. Выходной сигнал логической схемы И-НЕ 29 через ин- ветор 32 подается на установку триггеров всех элементов памяти блока 2 в исходное состояние.

Входы логической схемы И-ИЕ 30 подключены к выходу инвертора 31 и выходу кипп-реле 27. Выходной сигнал логической схемы И-НЕ 30 через инвертор 33 подается на управляющий вход переключателя 8.

Устройство работает следуюпщм образом.

При поступлении дискретных команд от датчиков энергосистемной автоматики, требующих аварийной ра- грузки с максимальным быстродействием, необходимо .сформировать соответствующий уровень ограничения, обеспечивающий разгрузку турбины и препят- ствуюпщй увеличению мощности турбины.

Величина ограничения определяется как разность между заданным с учетом действующих ограничений значением мощности в момент поступления сигнала от энергосистемной автоматики и величиной, на которую необходимо снизить мощность по заданию энергосистемной автоматики.

На выход переключателя 5 может проходить только один из уровней при поступлении соответствующей команды от датчиков энергосистемной автоматики. После установки всех триггеров элементов памяти блока 2 в исходное состояние и отсутствии команд от датчиков энергосистемной автоматики ни один из триггеров не взводится и на выходе переключателя 5 формируется сигнал нулевого упровня.

На выход переключателя 8 и через вычитатель 10 и также выявитель 11 максимального сигнала на вход выявителя 12 минимального сигнала проходит от блока 1 сигнал, пропорциональный максимальной мощности, что эквивалентно отсутствию требований по разгрузке турбины от энергосистемной автоматики.

В случае поступления одной из кратковременных импульсных команд, требующих разгрузки турбины на определенную величину, например на 50% номинальной мощности, кипп-реле 27

10

15

20

ет кратковременный импульс, длительность которого меньше длительности команды от датчиков энергосистемной автоматики, на управляющий вход блока 7 запоминания, отслеживающего до поступления этого импульса выходной сигнал ограничителя 13, фиксируя заданное с учетом действующих ограничений значение мощности турбины в мо мент поступления команды от датчика энергосистемной автоматики. Импульс кипп-реле 27 через логическую схему И-НЕ 29 и инвертор 32 подается на установку всех триггеров элементов памяти блока 2 в исходное со стояние, а также через логическую схему 30 и инвертор 33 на переключа тель 8, устанавливая его в положени обеспечивающее подключение на вход вычитателя 10 выходного сигнала блока 7 запоминания.

На выходе вычитателя 10 формируе ся уровень ограничения, соответству 25 ющий разности выходных сигналов бло ка 7 запоминания и переключателя 5. Учитывая то, что при наличии сигнал от кипп-реле 27 блока 4 управления все триггеры блока 2 находятся в 30 исходном состоянии, выходной сигнал переключателя 5 равен нулю. Выходно сигнал вычитателя 10, равный выходному сигналу блока 7 запоминания, прошедшему через выявитель 11 макси мального сигнала, при условии, что заданное с учетом действующих ограничителей значение мощности в момен поступления команды вьше нижней гра ншцг регулировочного диапазона, поступает на выявитель 12 минимальног сигнала. Если одновременно с командой от датчиков энергосистемной авт матики на выявитель 12 не изменилис сигналы от датчиков ограничительных сигналов, то выходной сигнал ограни чителя 13 не изменится.

Триггер элемента памяти блока 2, несмотря на поступление команды от датчиков энергосистемной автоматики взводится только по завершении импульсного сигнала с выхода кипп-реле 27 блока 4 управления, который устанавливает все триггеры в исходное состояние, и препятствует прохо дению через логическую схему И-НЕ элемента памяти сигнала на взведени триггера.

После взведения триггера элемент

35 :,

40

45

50

55

блока 4 управления по переднему фронту сигнала от элемента ИЛИ 3 формиру- памяти, удерживающего все триггеры

5

0

ет кратковременный импульс, длительность которого меньше длительности команды от датчиков энергосистемной автоматики, на управляющий вход блока 7 запоминания, отслеживающего до поступления этого импульса выходной сигнал ограничителя 13, фиксируя заданное с учетом действующих ограничений значение мощности турбины в момент поступления команды от датчика энергосистемной автоматики. Импульс кипп-реле 27 через логическую схему И-НЕ 29 и инвертор 32 подается на установку всех триггеров элементов памяти блока 2 в исходное состояние, а также через логическую схему 30 и инвертор 33 на переключатель 8, устанавливая его в положение, обеспечивающее подключение на вход вычитателя 10 выходного сигнала блока 7 запоминания.

На выходе вычитателя 10 формируется уровень ограничения, соответству- 5 ющий разности выходных сигналов блока 7 запоминания и переключателя 5. Учитывая то, что при наличии сигнала от кипп-реле 27 блока 4 управления все триггеры блока 2 находятся в 0 исходном состоянии, выходной сигнал переключателя 5 равен нулю. Выходной сигнал вычитателя 10, равный выходному сигналу блока 7 запоминания, прошедшему через выявитель 11 максимального сигнала, при условии, что заданное с учетом действующих ограничителей значение мощности в момент поступления команды вьше нижней гра- ншцг регулировочного диапазона, поступает на выявитель 12 минимального сигнала. Если одновременно с командой от датчиков энергосистемной автоматики на выявитель 12 не изменились сигналы от датчиков ограничительных сигналов, то выходной сигнал ограничителя 13 не изменится.

Триггер элемента памяти блока 2, несмотря на поступление команды от датчиков энергосистемной автоматики, взводится только по завершении импульсного сигнала с выхода кипп-реле 27 блока 4 управления, который устанавливает все триггеры в исходное состояние, и препятствует прохождению через логическую схему И-НЕ элемента памяти сигнала на взведение триггера.

После взведения триггера элемента

5 :,

0

45

50

55

памяти, удерживающего все триггеры

1449668

нижестоящих по иерархии разгрузки элементов памяти в исходное состоянии, на один из входов вычитателя 10 поступает от блока 1 через переклю- чатель 5 сигнал,- пропоргщоналыаШ 50% разгрузке турбины. Блок 6 запоми- 1нания, ранее находившийся в режиме |слежения по сигналу, формируемому |логической схемой 28 и инвертором 31, ю фиксирует заданное с учетом ограничений значение мощности в момент взведения триггера, переключатель 9 устаналивается в положение, обеспе- ,

1чивающее подключение через переключа- 15 формируется нулевой сигнал, таль 8 (удерживаемый в установившем- «а выход переключателя 8 и через выобеспечивающий разгрузку турбины с максимальным быстродействием до уровня, определяемого данным сигналом.

Снятие ограничений, установленных по командам от датчиков энергосистемной автоматики, осуществляется путем нажатия кнопки на пульте оперативного управления турбиной.

При этом по сигналу, формируемому логи теской схемой И-НЕ 29 и инвертором 32, все триггеры элемента памяти блока 2 устанавливаются в исходное состояние, на вькоде переключа30

35

ся ранее при действии импульсного сигнала кипп-реле 27 положении сигналом, iпоступающим от триггера через логи- |ческую схему И-НЕ, инвертор, логи- 20 Iческую схему 30 и инвертор 33 блока 4 t управления) на второй вход вычитате- ля 10 выходного сигнала блока 6 запо- I минания.

I Блок 7 запоминания переводится в I режим слежения.

I На выходе вычитателя 10 формирует- t ся уровень ограничения, равный раз- i. ности между сигналом блока 6 запоминания и сигналом блока 1, пропорцио- нальным 50% разгрузке турбины.

еформированньш таким образом уро- вень ограничения поступает через выявитель 11, при условии, что уровень ограничения вьше уровня нижней гра- ; ницы регулировочного диапазона, на вход выявителя 12 минимального сигнала, на остальные входы которого подключены датчики ограничительных сигналов. ).. Если .сигнал с выхода вычитателя 1U

имеет менее высокий уровень, чем уровень нижней границы регулировочного диапазона, то последний поступает с выявителя 11 на вход выявителя 12.

Выбранный минимальный уровень ограничения с выхода выявителя 12 поступает на вход ограничителя 13, на второй вход которого поступает сигнал с выхода формирователя Н задан-- ной мощности. Если сигнал формирователя 14 не превьшшет уровня ограничения, поступающего с вькода выявителя 12 мишшального сигнала, то он поступает на регулятор мощности в качитатель 10 и выявитель 11 на вход выявителя 12 проходит от блока 1 сиг нал, пропорциональный максимальной мощности, что эквивалентно отсутстви ограничений. При одновременном поступлении кратковременных импульсных сигналов от датчиков энергосистемной автоматики кипп-реле 27 блока 4 уп- 25 равления формирует по переднему фрон ту первого из сигналов от элемента ИЛИ 3 кратковременный импульс, который через логическую схему И-НЕ 29 и инвертор 32 подается на установку всех триггеров блока 2 в исходное состояние. Одновременными считаются 11мпульсные команды, у которых задний фронт первой команды перекрывает по времени передний фронт второй команды, а задний фронт второй команды перекрывает по времени передний фрон третьей команды и т.д. По сигналу от кипп-реле 27 блока 4 блок 7 запоминания, отслеживавший значение выходного сигнала ограничителя 13, фиксирует выходной сигнал в момент поступления команды.

Переключатель 8 устанавливается в положении, обеспечивающем подключение на вход вычитателя 10 выхсд40

45

ного сигнала блока 7 запоминания,

честве уставки. Если сигнал формиро- вателя 14 больше уровня ограниченияj на регулятор мощности в качестве уставки поступает сигнал ограничения.

Выходной сигнал вычитателя 10, равньй выходному сигналу блока 7 за„ поминания (выходной сигнал переключателя 5 равен нулю), через выявител 11, при условии, что заданное с учетом действующих ограничений значение мощности в момент поступления коман(- ды нише нижней границы регулировочного диапазона, поступает на выявитель 12 минимального сигнала.

Выходной сигнал ограничителя 13 при этом не изменяется.

8

обеспечивающий разгрузку турбины с максимальным быстродействием до уровня, определяемого данным сигналом.

Снятие ограничений, установленных по командам от датчиков энергосистемной автоматики, осуществляется путем нажатия кнопки на пульте оперативного управления турбиной.

При этом по сигналу, формируемому логи теской схемой И-НЕ 29 и инвертором 32, все триггеры элемента памяти блока 2 устанавливаются в исходное состояние, на вькоде переключа формируется нулевой сигнал, «а выход переключателя 8 и через вы

читатель 10 и выявитель 11 на вход выявителя 12 проходит от блока 1 сигнал, пропорциональный максимальной мощности, что эквивалентно отсутствию ограничений. При одновременном поступлении кратковременных импульсных сигналов от датчиков энергосистемной автоматики кипп-реле 27 блока 4 уп- равления формирует по переднему фронту первого из сигналов от элемента ИЛИ 3 кратковременный импульс, который через логическую схему И-НЕ 29 и инвертор 32 подается на установку всех триггеров блока 2 в исходное состояние. Одновременными считаются 11мпульсные команды, у которых задний фронт первой команды перекрывает по времени передний фронт второй команды, а задний фронт второй команды перекрывает по времени передний фронт третьей команды и т.д. По сигналу от кипп-реле 27 блока 4 блок 7 запоминания, отслеживавший значение выходного сигнала ограничителя 13, фиксирует выходной сигнал в момент поступления команды.

Переключатель 8 устанавливается в положении, обеспечивающем подключение на вход вычитателя 10 выхсд

ного сигнала блока 7 запоминания,

Выходной сигнал вычитателя 10, равньй выходному сигналу блока 7 запоминания (выходной сигнал переключателя 5 равен нулю), через выявитель 11, при условии, что заданное с учетом действующих ограничений значение мощности в момент поступления коман(- ды нише нижней границы регулировочного диапазона, поступает на выявитель 12 минимального сигнала.

Выходной сигнал ограничителя 13 при этом не изменяется.

7,

По зявершении импульса кипп-реле 27 взводится триггер элемента памяти на который поступает первая из команд, например на разгрузке турбины на номинальной мощности. Одновременно с взведением упомянутого триггера подтверждается удерживание всех триггеров элементов нижестоящих по иерархии разгрузки элементов памяти и запрещается прохождение команд на их взведение.

Если передний фронт второй команды отстает от переднего фронта первой команды по времени на величину, превышающую дпительность импульса кипп-реле 27, то процесс формирования сигнала ограничения на этом интервале ничем не отличается от описанного при поступлении только одной из команд.

В случае, когда вторая из команд находится на более низком иерархичес ком уровне, например разгрузка на 30 номинальной мощности,она не проходит на вз едение триггера своего элемента памяти, так как взведение триггера элемента памяти команды разгрузки на 40% номинальной мощности препятствует прохождению команды разгрузки на 30% номинальной мощности.

При поступлении второй или третьей команды, находящейся на более высоком иерархическом уровне, например разгрузка на 50% номинальной мощности, по ее переднему фронту взводится триггер элемента памяти разгрузки на 50% номинальной мощности, все триггеры нижестоящих элементов памяти устанавливаются в исходное состояние и уже никакие одновременно поступающие команды на разгрузку не реализуются.

После взведения триггера элемента памяти, реализующего запоминание команды разгрузки на 50% номинальной мощности, переключатель 5 подключает на вход вычитателя 10 сигнал от блока 1, пропорциональный 50% разгрузке, вместо сигнала, пропорционального 40% разгрузки. Если перед- 41ИЙ фронт второй или третьей и так далее команды отстает от переднего фронта первой команды во времени на величийу, меньшую длительности им- пупьса кипп-реле 27, то по заверще- нии этого импульса сразу реализуетс независимо от очередности команда, требующая наибольшей разгрузки.

96688

В случае повторного поступления любой из команд от датчиков энергосистемной автоматики после снятия сигналов с входа элемента ИЛИ 3 вновь запускается кипп-реле 27 блока 4 управления, все триггеры элементов памяти блока 2 устанавливаются в исходное положение. Далее процесс форQ мирования ограничения ничем не отличается от описанного при поступлении одной или нескольких одновременно поступающих команд. Повышение помехозащищенности в предлагаемом устрой5 стве достигается не только за счет установки фильтров на входах элементов памяти блока 2, но и в результате введения запрета на взведение триггеров элементов памяти на время

Q действия импульсного сигнала, формируемого кипп-реле 27. образом, любая помеха, длительность которой меньще длительности импульса кипп- реле 27, не может взвести триггер

5 любого из элементов памяти блока 2, а следовательно, не приведет к несанкционированному ограни 1ению мощности турбины.

30 Формула изобретения

Устройство для управления мощностью турбины, содержащее формирователь заданной мощности, подключен- ньй к входу ограничителя вместе с выявителем минимального сигнала, соединенным своими входами с датчиками ограничительных сигналов, вычита- тель, один из входов которого подключен к выходу первого переключателя, имеющего управляющие и информационные входы, последние из которых соединены с выходами блока формирования аналоговых сигналов, а другой вход вычитания подключен к выходу второго переключателя, имеющего управляющие и информа:уюнные входы, причем один из информационных входов соединен с выходом формирователя аналоговых сигналов, первый блок запоминания с управляющим и информационным входами, элемент ИЛИ, подключенный своими входами к датчикам энергосистемной автоматики, и пульт оперативного управления, отличающееся тем, что, с целью расиирения функ- циональньсх возможностей при управлении мощностью турбины по командам датчиков энергосистемной автоматики и повьапения помехозащищенности, в

35

45

50

55

ч

устройство введены второй блок запо- 1(шнания и третий переключатель, каж- ;(улй из которых имеет информационные И управляницие входы, иерархический |5лок элементов памяти, блок управления и выявитель максимального сигнала, причем иерархический блок элемен- гов памяти подключен сво1ши входами

гов памяти подключен сво1ши входами11чд-,..,«.,.--,„,,„,,

Гдя™„ка„ зДгоси..е„„о. а.о„а™- ,„ - f„ ГиГТиГиГ ГГ

чек к информационному входу второг переключателя, входы блока управле ния соединены с выходом элемента И с выходами иерархического блока эл ментов памяти и пульта оперативног управления, а выходы подключены к управляющим входам обоих блоков за поминания, второго и третьего пере

ки, а выходами - к управлякщим входам первого переключателя, информа- ционьме входы первого и второго блоков запоминания подключены к выходу . ограничителя, а выходы этих блоков - к информационным входам третьего переключателя, выход которого подклюэлементов памяти, один из входов выявителя максимального сигнала п ключен к выходу вычитателя, друго вход - к выходу формирователя ана 15 говых -сигналов, а выход соединен одним из входов выявителя минимал ного сигнала.

10

11чд-,..,«.,.--,„,,„,,

- f„ ГиГТиГиГ ГГ

чек к информационному входу второго переключателя, входы блока управления соединены с выходом элемента ИЛИ с выходами иерархического блока элементов памяти и пульта оперативного управления, а выходы подключены к управляющим входам обоих блоков запоминания, второго и третьего пере„ - f„ ГиГТиГиГ ГГ

элементов памяти, один из входов выявителя максимального сигнала подключен к выходу вычитателя, другой вход - к выходу формирователя анало- 15 говых -сигналов, а выход соединен с одним из входов выявителя минимального сигнала.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности управления мощностью турбины по командам датчиков энергосистемной автоматики и повысить помехозащищенность. Для управления мощностью турбины выходной сигнал ограничителя 13 формируется подачей на его входы сигнала заданной мощности от формирователя 14 и сигнала от выявителя 12 минимального сигнала, получающего информацию от- датчиков ограничительных сигналов и от выявителя 11 максимального из двух сигналов - от вьиитателя 10 и от блока 1 формирователя аналоговых сигналов и первого и второго блоков 6 и 7 запоминания, связанных с переключателями 8 и 9. Блок 4 управления получает воздействия от датчиков энергосистемной автоматики через элемент ИЛИ 3 и через иерархический блок 2 элементов памяти и при своем срабатывания воздействует на управ- ляюпще входы переключателей 8 и 9. Переключатель 5 пропускает только один из сигналов датчиков энергосистемной автоматики на вход вычитате- ля 10. Иерархический блок 2 элементов памяти организует формирование сигнала, управляющего мощностью турбины в соответствии с командами энергосистемной автоматики. Выходной сигнал блока 4 управления запрещает также прохождение импульсных помех через иерархический блок 2. 3 ил. С/) 4 СО о: О5 00

23

лМЧ

Фие.г