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

. .. Изобрстевие относится к теплоэнергетике и может быт1 использовано при автоматизации бу довых паровых турбин. Извест{0 1 системы регулирования частоты вра щения турбины, содержащие частотные датчики, установлею Ые на валу турбины и подсоединен: ные вместе с задатчнком к усилителю рассогласования, выход которого через злектрогидравлический преобразователь подключен к исполнительному механизму 1.В этих (Системах необходимо введение пре; образователей частотного сигнала в напряжениечто снижает эффективность использова}тя частотных датчиков. Известна также система регулнрования частоты вращения турбины, содержащая частотные Датчики, установленные на валу турбинь и подсоединенные через выявитель направления вращения к цепи управления переключателя знака, триггер, вход которого подключен к одному из :(атчиков, интегрирующий усилитель с конденратором в цепи обратной связи усилитель расрогласования, подключенный через злектрогидравлический преобразователь к исполиите115ному j механизму, задатчик, ключевой элемент и источ- ник,опорного напряжения 2. В зтой системе , исключена необходамость преобразователя час-. Тотного сигнала в напряжение. i Указанная известная, система является ближайщей к данной по технической сущности и достигаемому результату; Недостатком известной системы следует считать трудность получения Повыщеийой точности п{ж использований цифрового задаттака или входнь1х сигналов от цифровой управляющей f yas/iKk. Цель данного Изобретения - повышение точ- . ности.,.;., ,. Для .дрстижевдя зтой цели в систему дополнительно введены элемент аналоговой памяти с ключом вь1бора режима работы и преобразователь код-проводимость, источник опорного напряжения подсоединен через переключатель анака к первому входу элемента памяти и к входу интегрирующего усилителя, второй вход: элемента памяти подключен к выходу интегри -дующего усилителя, выход этого элемента соеЩиакл с усилителем рассогласования, в цепь 36 обратной связи интегрирующего усилителя пяраллельно конденсатору подсоединен ключевой элемент, связанный управляющим входом о пер вым выходом триггера, другой выход которого подсоединен к входу ключа выбора режима и к управляющему входу задатчика, а преобразователь код-проводимость.включен в цепь подсоединения источника опорного напряжения к входу интегрирующего усилителя. На фиг, 1 представлена принципиальная схема системы; на фиг, 2 - временные диаграммы работы системы. Система содержит цифровой задатчик I, регулятор 2, турбину 3 и два частотных датчика 4 и 5 для выявления угловой скорости и направления вращения, связанных с валом турбины. Непосредственно регулятор включает в себя преобразователь 6 код-проводимость, выполненнь й, например, по схеме R-2R, с коммутирую1дими ключами,-подсоедшгенный к напряжения 7, интегрирующий усилитель 8, в цепь отрицательной обратной связи которого параллельно конденсатору 9 включен ключевой элемент 10, выполненный, например, на полевом транзисторе, элемент 11 аьталоговой памяти с двумя входами 12 и 13 на операционном усилителе 14, переключатель знака 15 на операщгонном усилителе 16 и ключе 17, триггер- 18, выявитель направления вращения 19, усилитель рассогласования 20, электрогидравлический преобразователь 21, гидравлическо усилительное устройство с. исполнительным механизмом 22, который управляет расходом пара, поступающего на турбину 3. Элемент 11 аналоговой памяти имеет ключ 23 выбора режима работы. Выход триггера 18 связан с управляющим входом ключевого элемента 10. Другой выход триггера подсоедт1ен к входу ключа 23 выбора режима и к управлягошему входу задагшка 1. Принцип действия системы поясняется временными диаграммами на фиг. 2, где язображены в зависимости от времени t частотный сигнал U4 на выходе датчика 4, напряжение UV на одном из выходов триггера и напряжения УЗ и U4 на входах 12 и 13 элемента И аналоговой .памяти для прямого и обратного вращения турбины. Работа системы в установившемся режиме происходит следующим образом. Пусть в fieчетные периоды частотного сигнала датчика 4, когда триггер 18 находится в состояшт, при котором ключевой элемент 0 разомкнут, а ключ 23 замкн т, из зидаэтнка 1 в преобразователь 6 код-проводимость поступает параллельный, код а, характеризующий заданную час тоту и Направление нращения турбины 3. В эти периоды частотного сигнала интегрирующий усилитель 8 ряб(кает в )ежн.ме интегрирования напряжения Uj источника 7 с постоянной интегрирования т , обратчо пропорциональной проводимости преобразователя 6, а следовательно и заданной частоте вращения (коду а). На выходе усилителя 8 формируется линейно-измен;яющееся напряжение, постунаюн(ее на вход 13 элемента 11 аналоговой памяти, который благодаря замкнутому ключу 23 работает в режиме слежения, выполняя фу71К1ЦО1 фильтра постоянных составлягопшх сигналов на его входах. В результате на емкости элемента аналоговой памяти, а значит и на его выходе устанавливается напряжение, пропорциональное среднему значению напряжений, действующих на входах 12 и 13. В четные периоды входного сигнала триггер 18 находится в противоположном состояш и, благодаря чему ключевой элемент 10 замыкается, ключ 23 размыкается и задатчик 1 устанавливает преобразователь код-проводимость в такое положение, при котором источник 7 напряжения Us от лючается от входа усилителя 8. Поэтолту конденсатор 9 разряжается, выходное напряжение усилителя 8 принимает нулевое значение. При этом элемент 11 аналоговой памяти работает в режиме хранения сигнала, установившегося на его емкости в конце предществуюидах нечетных периодов сигнала частотного датчика. Среднее значение напряженпд, nocTynaionjero за период Т на вход 13 элемента 11 аналоговой памяти, определяется выряжеийемП . - период сигнала частотного датчиf - частота этого сигнала, т - постоянная интегрирования усилителя 8, определяемая произведением емкости конденсатора 9 и выходного сопротивления преобразователя 6, Гц - эквивалентная постоянная интегрирования. Знак напряжения, действующего на входе 12 элемента 11 аналоговой памяти, зависит от положения ключа 17 переключателя знака 15, которое в свою очередь определяется направлением вращения турбины 3. При разомкнутом ключе 17 переключатель знака 15, работает в режиме повторителя, обеспечивая УЗ 0;. Если же ключ 17 замкнут, то переключатель знака 15 работает как инвертор и УЗ -U;. Выявление направления вращения турбины осуществляется с помощью выявителя 19, который аналиэирует фазовый сдвиг сигналов частотных датчиков 4 и 5 и в зависимости от знака фазового сдвига 18, с:тедовательно, от направления вращения ро, юр турбины «мра 1итьгпзсг JHV ический сигнзп О иле 1 лля украв.чсния клк -1ом 17. В устанор( режиме напряж6 шя 1/4 и Uj.на входах элемента 11 аналоговой памяти равны по величийе и проШвоположны по . Поэтому сигнал рассогласования на выходе усилителя 20 отсутствует, перепад давления на выходе электрогидравлического преобразователя 21 равен нулю и сервомотор исполнительно го механизма 22 находится в неподвижном состоянин. Условие равенства нулю сигнала рассогласования при равных сопротивлениях на вх дах 12 и 13 имеет вид. ..Отсюда частота И угловая скоТ2tа, («рость со вращения турбины коэффициент пропорциональности). При постоянных k и т уц-ловая скорость (ча тота вращения) со определяется только кодом задания а и не зависит от напряжения Uj, бла годаря чему отпадает необходимость в применении высокостабильного опорного источника. При отклонении частоты вращения от заданного значения изменяется период Т, в течение ко торого происходит интегрирование напряжения Us, в результате чего изменяется напрях ение 1/4 5 и на выходе элемента 11 аналоговой памяти Появляется постоянная составляющая сигнала рассогласования, знак которого определяется знаком изменения частоты вращения. Приращение напряжения на выходе элемента 11 при изменении частоты Af определяется соотношением„ ., где Kg - коэффициент передачи элемента П. Напряжение Ли усиливается ус1шителем 20 рассогласования 20, в результате чего на выходе электрогидравл иеского преобразователя 21 возникает перепад давления, под действием которого происходит перемещение исполнительного механизма 22. Направление перемещения исполнительгюго сервомотора определяется знаком приращения Af, благодаря чему достигается надлежащее изменение расхода пара, посту пающего в турбину 3. В конечном счете исполнительный механизм 22 установится в такое Положение, при котором расход нара обеспечивает заданную угловую скорость, и система приходит в установивиюсся состояние подобно тому, как это происходит в любых системах автоматического регулирования, работающих по приншшу отклонения. Таким образом, в соответствии с заданным кодом а устанавливается определенная постоянная интегрирования т уси гителя 8 и регулятор автоматически подбирает нремя интегрировпния Т опорного нанряжчпгия Us, а следовател но, и частоту враиюния ротора турбины oj так, V чтобы сртднее значение интеграла опорного напряжения, поступающего на один вход элемента 11 аналоговой памяти, уравновешивало опорное напряжение, подключенное к другому входу этого элемента. Поскольку оба сигналя, сравниваемых на входах элемента аналоговой памяти, определяются одним и тем же опорным напряжением Us, исключается погренпгость от нестабильности этого напряжения. Благодаря этому обеспечивается повышение точности, отпадает необходимость в прецизионном источнике напряжения или в компенсирующих устройствах, в результате чего упрощается система регулирования в целом. Упрощение системы достигается также за счет исключения специальных устройств для записи начальных условий в интегрирующий усилитель. Формула изобретения Система регулирования частоты вращения турбины, содержащая частотные датчики, установленные на валу турбины и подсоединенные через выявитель направления вращения к цепи управления переключателя знака, триггер, вход которого подключен к одному иэ датчиков, интегрирующий усилитель с. конденсатором в 1КПН обратной связи, усилитель рассогласования, подключенный через злектрогидравлический преобразователь к исполнительному механизму, задатчик, ключевой элемент и источник опорного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, в систему дополнительно введены элемент аналоговой памяти с ключом выбора режима работы и преобразователь код-проводимость, источник опорного напряжения подсоединен через переключатель знака к первому входу элемента памяти и к входу интегрирующего усилителя, второй вход элемента памяти подключен к выходу интегрирую1цего усилителя, выход этого элемента соединен с усилителем рассогласования, в цепь обратной связи интегрирующего усилителя параллельно конденсатору подсоединен ключевой элемент, связанный управляющим входом с первым выходом триггера, другой выход которого гюдсоединен к входу ключа выбора режима и к управляющему хшнузаЙаТЩ а,™ образователь код-проводимость включен в цепь подсоединения источника опорного напряжения к входу интегрирующего усилителя. Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 421785, кл. F 01 D 17/20, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР N 545753, кл. F OI.D 17/20, 1974.

аг. i