Устройство для отработки заданногоположения регулирующего органа Советский патент 1976 года по МПК G05B11/12 G05B19/02 

1

Предлагаемое устройство предназначено для дистанционного автоматизированного управления по заданной программе мощностью различных газотурбинных и тепловых двигателей путем воздействия на их тонливорегулирующие органы. Оно также может использоваться в тех областях техники, где требуется программное управление по скорости отработки любого зараиее заданного положения механически управляемого объекта или органа.

Известно устройство для отработки заданного положения регулирующего органа, содержащее задающий и принимающий элементы, соединенные последовательно, усилитель и исполнительный двигатель. Вал двигателя связан с тахогенератором и принимающим элементом, выход которого подключен к первому элементу сравнения.

В известных следящих системах датчик электрически связан с приемником, выход приемника соединен с входом усилителя. При этом на выходе усилителя подключен исполнительный электродвигатель, с валом которого связан тахогенератор. Выход тахогенератора (в нротивофазе с выходом приемника) подсоединен на вход усилителя.

При изменении угла положения датчика на выходе приемника появляется сигнал рассогласования, который поступает на вход усилителя. Исполнительный двигатель унравляется усиленным напряжением сигнала и поворачивает приемник, стремясь свести сигнал рассогласования к нулю. Сигнал с выхода

тахогенератора, необходимый для демпфирования следящей системы, нодается на вход усилителя в противофазе с сигналом рассогласования. При использовании указанной дистанционной следящей системы изменение мощности, нанример, газотурбинного двигателя (ГТД) проводится оператором, который с помощью рукоятки управления управляет топливным насосом, осуществляя вручную всю требуемую для данного ГТД программу увеличения мощности.

Известные системы управления ГТД, включающие в себя дистанционные следящие системы унравления топливным насосом, не

обеснечивают автоматической отработки заданного положения рычага топливного насоса с разными скоростями по заранее заданной нрограмме.

Кроме того, прн ручном управлении ГТД

возможен чрезмерно форсированный вывод тур1бины на установленную мощность, приводящий к выходу турбины из строя и даже к аварии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей следящего устройства. 3 например обеспечение автоматизации уиравления топливорегулирующим органом газевой турбины (или другого теплового двигателя) по предварительно заданной программе скоростей отработки с фиксацией конечного5 задаиного положения. Для этого в следящее устройство введены соединенные последовательно реле и фазочувствительная пороговая схема, подключениая к выходу принимающего элемента, блокю программных напряжений, связанный с валом исполнительного двигателя, и второй элемент сравнения. Первый вход второго элемента сравнения подсоедииен к выходу блока программных напряжений, выход тахоге-15 иератора через размыкающий контакт реле- к входу первого элемента сравнения, а через замыкающий - к второму, входу второго элемеита сравнения. Вход усилителя через размыкающий контакт реле связан с выходом20 первого элемента сравнения, а через замыкающий - с выходом второго элемента сравнения. Функциональная схема предлагаемого устройства представлена иа фиг. 1, где 1-за-25 дающий элемент - датчик; 2 - принимающий элемент - приемник; 3 - тахогенератор; 4 - исполнительный двигатель; 5-усилитель; 6- фазочувствительная пороговая схема; 7- блок нрограммных напряжений; 8-реле;ЗО 9, 10 - элементы сравнения; ад; ап - углы поворота датчика и приемника. Устройство содержит датчик 1, механическн соединенный с рукояткой режимов работы, исполнительный двигатель 4, механиче-35 ски соединенный с приемником 2 и тахогенератором 3, и блок 7 программных напряжений. Кроме того, в состав устройства входят усилитель 5, фазочувствительная пороговая схема 6, реле 8 и элементы 9 и 10 сравнения.40 Датчик и приемник соединены электрически, а исполнительный двигатель, кроме того, связан механически с объектом управления (топливорегулирующим органом ГТД) и уп-45 равляет им. В качестве датчика и приемника могут быть использованы, например, СКВТ. С выходом приемника 2 соединен вход фазочувствительной пороговой схемы 6, на выходе которой включено реле 8. Выход тахо-50 генератора 3 через размыкающий контакт 11 этого реле подключен в противофазе на элементе 9 сравнения с выходом приемника 2. Выход элемента 9 сравнения через размыкающий контакт 12 соединен с входом усили-55 теля 5. Через замыкающий контакт 11 выход тахогенератора 3 подключен на один вход элемента 10 сравнения, а на второй вход этого элемента - выход блока 7. Выход элемента 10 сравнения через замыкающий кон-go такт 12 подсоединен на вход усилителя. В принципе работа предлагаемого устройства не зависит от того, с какого элемента- датчика I или приемника 2 - снимается напряжение сигнала и, следовательно, от под-65 4 ключения пороговой схемы 6 к датчику и.ти приемнику. Работает устройство следуюш,им образом, При согласованном положении элементов датчика 1 и приемника 2 напряжение сигиала иа выходе приемника равно нулю, следовательно, на в.ходе схемы 6 напряжение так;ке равно нулю и реле 8, подключенное к выходу схемы 6, обесточено. На входе усилителя напряжение практически также равно нулю, и двигатель 4 неподвижен. Напряжение на выходной обмотке неподвижного тахогенератора 3 отсутствует. При небольших углах рассогласования иапряжение сигнала меньше порога срабатывания схемы 6, поэтому предлагаемое устройство работает как обычная следящая система по положению с отрицательной обратной связью по скорости отработки, При больших углах рассогласования входное напряжение схемы 6 превышает пороговое напряжение и схема 6 в зависимости от величины и фазы входного напряжения вырабатывает напряжение, достаточное для срабатывания реле 8. Последнее контактами 11 и 12 переключает вход усилителя 5 с выхода элемента 9 сравнения, где действуют напряжения сигнала приемника и выходного напряжения тахогенератора 3, на выход элемента 10 сравнения, на входе которого действуют напряження блока 7 и напряжение тахогенератора 3. Таким образом, при больших рассогласованиях между датчиком и приемником предлагаемое устройство переключается в режим интегрирующего привода, входным сигналом которого становится выходное напрял ение блока 7 программных напряжений. При этом скорость отработки определяется величиной напряжения, которое в даниый момент выдает этот блок. В результате устройство отрабатывает заданное положение по заданиой программе до тех пор, пока рассогласование между датчиком 1 и приемником 2 не уменьшится до порогового значения, при котором схема 6 обесточит реле 8 и переведет устройство из режима интегрирующего привода в следящий режим. При этом достигается полная отработка оставшегося малого рассогласования между датчиком 1 и приемником 2 (следовательно, и объектом управления). Применительио к газовой турбине, таким образом, обеспечивается точная и плавная фиксация ее регулирующего органа в строго заданном положении. Блок 7 программных напряжений является источником сигналов в устройстве, работающем в режиме интегрирующего привода. Скорость отработки двигателя в этом режиме определяется величиной выходного (программного) напряжения блока 7. Данный блок, механически связанный с валом исполнительного двигателя, осуществляет переключение сигнальных напряжений в нужных точках. Положение этих точек определяется программой набора мощности, по которой должен управляться объект (или топливорегулирующий орган).

в качестве примера возможной реализации предлагаемоего устройства на фиг. 2 представлена принципиальная электрическая схема устройства с отраженными в ней механическими связями.

Схема включает в себя: задающий и принимающий элементы типа СКВТ, блок 7 программных напряжений, асинхронный тахогенератор 3 типа AT, асинхронный двигатель 4 типа АД, усилитель 5 мощности, фазочувствительную пороговую схему 6, электромагнитное реле 8, микровыключатели 13, 14 с кулачками, трансформатор 15, резисторы 16-19, фазосдвигающие конденсаторы 20 и 21.

Формула изобретения

Устройство для отработки заданного положения регулирующего органа, содержащее

задающий и принимающий элементы, соединенные последовательно, усилитель и исполнительный двигатель, вал которого связан с тахогенератором и принимающим элементом, выход которого соединен с первым элементом сравнения, отличающееся тем, что, с целью расщирения области применения, устройство содержит соединенные последовательно реле и фазочувствительную пороговую схему, связанную с выходом принимающего элемента, блок программных напряжений, связанный с валом исполнительного двигателя, второй элемент сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока

программных напряжений, выход тахогенератора через размыкающий контакт реле соединен с входом первого элемента сравнения, а через замыкающий - с вторым входом второго элемента сравнения, вход усилителя через размыкающий контакт реле связан с выходом первого элемента сравнения, а через замыкающий - с выходом второго элемента сравнения.

cda

J4

гч

. 7