Система регулирования турбины Советский патент 1979 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при регулировании турбин.

Известны системы регулирования турбин, содержащие датчики, подключенные к регулятору, и промежуточный преобразователь вход которого подключен к выходу регулятора, а выход - к исполнительному органу 1.

В этих системах в регуляторе имеется возможность непрерывного поддержания заданного коэффициента усиления. Однако эти системы не предус.матривают средств для выбора режима работы при использовании датчиков нескольких параметров в процессе регулирования и не учитывают изменений производных этих параметров. В результате качество процесса регулирования оказывается недостаточно высоки.м.

Известна также система регулирования турбины, содержап|ая датчики, подключенные через операционные преобразователи к регулятору, и электрогидравлический преобразователь, вход которого через су.мматор подсоединен к выходам регулятора, а выход - к исполнительному органу 2.

В этой системе наличие операционных усилителей позволяет учесть из.менения производных регулируемых параметров при выработке воздействия на размыкатель, установленный в канале регулятора.

Недостатком системы является невоаможность автоматического выбора режима работы при использовании нескольких параметров, что снижает качества процесса регулирования.

Цель изобретения - повышение качества процесса регулирования путем автоматизации выбора режима работы.

Для этого регулятор выполнен в виде многоканального усилителя с цифровыми элементами изменения коэффициентов усиления в каждом из каналов, избирательного блока типа «дешифратор-шифратор, многоканального блока сравнения и задатчика уставок, входы блока сравнения подключены к выходам операционных преобразователей

и к задатчику уставок, выходы блока сравнения - к входам избирательного блока, выходы которого подсоединены к цифровым элементам изменения коэффициентов усиления, вход каждого из каналов усилителя подключен к выходу соответствующего операционного -преобразователя, а выходы усилителя - к сумматору. На чертеже представлена схема системы регулирования турбины. Схема включает датчики 1-5, которые вырабатывают информацию об основных параметрах, определяющих состояние турбины (например, датчики скорости, электрической мощности, давления, положения отсечного золотника и главного сервомотора); операционные преобразователи 6-10, вырабатывающие сигналы рассогласования А Л (разности между текущими и заданными значениями параметров), а также сигналы, пропорциональные их модификациям, например пропорциональной D|(p)-AAj; дифференциальной J)2(p)AAj; интегральной з(р)АА и других C,(p) задатчик 11 уставок допустимых рассогласований, определяющих выбор режима работы замкнутой системы регулирования. Кроме того, схема содержит многоканальный блок 12 сравнения, состоящий из а анализаторов (по числу выходов задатчика уставок), осуществляющий сравнение сигналов, пропорциональных текущим значениям параметров и их модификациям, с заданными уставками, и формирующий на каждом из своих выходов сигнал одного уровня при превыщении текущим значением параметра заданной уставки и сигнал другого уровня, когда текущее значение меньще уставки; избирательный блок 13 типа «дешифратор-щифратор с ft-входами (по числу выходов блока сравнения) и к-выходами, обеспечивающими образование управляющего кода, и многоканальный усилитель 14 с цифровыми элементами 15 изменения коэффициентов усиления по каждому из m каналов. Для изменения коэффициента усиления многоканального усилителя по каждому из гаканалов выделяется - разрядов выходного к-разрядного кода блока 13. Система содержит, кроме того, сумматор 16, который суммирует сигналы, пропорциональные рассогласованиям и их линейным модификациям, а также электрогидравлический преобразователь 17, преобразующий электрический управляющий сигнал в гидравлический, подаваемый на исполнительный орган. Система работает следующим образом. Датчики 1-5 выдают инфор гацию об объекте. При действии на объект возмущений или при изменении задающих воздейстВИЙ возникают рассогласования, что сопровождается появлением на выходах операционных преобразователей 6-10 сигналов DI(P)UXJ; р2(р) )з(р)АХ, которые одновременно и непрерывно поступают на блок сравнения 12 и на многоканальный усилитель 14. Выходной п-разрядный код избирательного блока 13 формируется в блоке сравнения 12 в зависимости от соотнощения сигналов )(р)А и сигналов уставок, поступающих от задатчика 11. В зависимости от значения параметров, определяющих состояние турбоагрегата, например скорости вращения вала турбины, электрической мощности генератора, давления пара перед турбиной, выбирается требуемый режим работы системы регулирования, в котором процесс управления протекает с оптимальными динамическими характеристиками. Режим регулирования выбирается многоканальным усилителем 14, который управляется выходным управляющим кодом избирательного блока 13, формируемым по сигналам, непрерывно поступающим с выходов блока 12. Так, в режиме поддержания частоты заданные динамические характеристики обеспечивают закон вида., Z Kt,n An + ,- дп -f л:адо + /. AJ(( где Ап, Aft, АсУ, Ajt - расслогласования по скорости и ускорению вращения вала турбины, по положению отсечного золотника и сервомотора соответственно; - управляющий сигнал на выходе сумматора 16; Кип , , оптимальные для данного режима величины, реализуемые путем выбора коэффициентов передачи по соответствующим входам. Данный закон регулирования формируется следующим образом. Режим поддержания частоты характеризуется вполне определенным диапазоном изменения параметров энергоустановки, например числом оборотов вала турбины, элект рической мощностью генератора, давлением пара перед турбиной. Если обороты вала турбины отличаются от номинальных более, чем на определенную величину (на выходе анализатора скорости вырабатывается единичный сигнал), а электрическая мощность генератора не равна нулю (нулевой выходной сигнал анализатора мощности) и давление пара перед турбиной выще заданного значения (нулевой выходной сигнал анализатора давления), независимо от того, в каком режиме работает система регулирования, на всех выходах избирательного блока 13 вырабатывается такой управляющий код, что усилитель 14 соответственно не пропускает на сумматор 16 сигналы, которые не используются для управления в режиме поддержания частоты. Переход на регулирование в режиме сброса нагрузки и перевод турбины на холостые обороты-происходит при превыщении частоты вращения вала турбины сверх номинальных на заданную величину (единичный сигнал на выходе анализатора скорости) и отключении генератора от сети (единичный входной сигнал анализатора мощности). При этом выходной управляющий код блока 13 формируется таким, что многоканальный

усилитель пропускает на суммирующий усилитель пять сигналов, и в результате формируется закон вида Е Кй17-ДП+Кдя.А/ +Кбдб+Kju -t%em ,

гдеНигг сигнал, пропорциональный заданному значению мощности.

При единичном сигнале на выходе анализатора давления, что имеет место, когда давление пара перед турбиной станет меньше заданного, и нулевом сигнале с выхода анализатора скорости избирательный блок 13 вырабатывает управляющий код, в соответст ВИИ с которым многоканальный усилитель пропускает на суммирующий усилитель три сигнала.

В результате происходит автоматический переход на режим поддержания давления пара перед турбиной по статической характеристике, а закон регулирования приобретает вид,

Z ЛлрАРо + + , где А РО - рассогласование по давлению;

/САР- оптимальный для данного режима коэффициент.

Описанным способом автоматически выбирается режим работы и изменяется структура закона регулирования и в других случаях при соответствующем входном коде избирательного блока.

Выходной сигнал сумматора 16 во всех режимах работы системы регулирования поступает на преобразователь 17 и далее на исполнительный орган, содержащий отсечной золотник и сервомотор, перемещающий регулирующий клапан.

Таким образом, система обеспечивает одновременное или последовательное регулирование нескольких параметров энергоустановки и автоматический выбор режима работы системы регулирования путем выбора структуры и коэффициентов усиления закона управления в зависимости от текущего

состояния объекта регулирования турбин. Как показали результаты моделирования на аналоговых и цифровых моделирующих установках значительно улучшаются динамические характеристики процесса регулирования.

Формула изобретения

Система регулирования турбины, содержащая датчики, подключенные через операционные преобразователи к регулятору, и электрогидравлический преобразователь, вход которого через сумматор подключен к выходам регулятора, а выход - к исполнительному органу, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества процесса регулирования путем автоматизации выбора режима работы, регулятор выполнен в виде многоканального усилителя с цифровыми элементами изменения коэффициентов усиления в каждом из каналов, избирательного блока типа «дещифратор-шифратор, многоканального блока сравнения и задатчика уставок, выходы блока сравнения подключены к выходам операционных преобразователей и к задатчику уставок, выходы блока сравнения - к входам избирательного блока выходы которого подключены к цифровым элементам изменения коэффициентов усиления, вход каждого из каналов усилителя подключен к выходу соответствующего операционного преобразователя, а выходы усилителя - к сумматору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 315765, кл F 01 D 17/06, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 130350, кл. F 03 В 15/00, 1959.