Устройство для автоматического регулирования паровой турбины при пуске Советский патент 1980 года по МПК F01D19/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к переходным, преимущественно пусковым режимам паровых турбин тепловых и атомных электростанций и автоматизации управления ими. В ряде случаев при автоматизации пусков паровых турбин оказывается целесообразно использовать программы управления, построенные по временному принципу. Иногда такое решение оказывается вынужденным из-за отсутствия средств контроля за текущим термонапряженным состоянием майболее термонапряженных «критических элементов конструкции, например роторов. Известно устройство для автоматического регулирования турбины при пуске путем изменения регулируемого параметра увеличением . уставки исполнительного регулятора со скоростью, задаваемой во временной программе как функция текущего значения уставки исполнительного регулятора. Реализуемые этим устройством временные программы при непрерывном процессе повышения параметра могут быть приближены к теоретически оптимальным 1. Недостатком такого устройства является то, что в случаях вынужденных приостановок программы, иапример для переключений в тепловой схеме или подключения вспомогательного оборудования, последующее повышение параметра по той же программе, что и до приостановки процесса, оказывается неоптимально, поскольку при этом не учитывается прогрев «критичрских элементов и снижение иестационарных температурных напряжений в них во время приостановки. Наибол.ее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для автоматического регулирования паровой турбины при пуске, содержащее программный задатчик скорости изменения регулируемого параметра, подсоединенный через ключ приостановки программы и интегратор к одному из входов регулятора, к другому входу которого подсоединен датчик регулируемого.параметра, а к выходу - исполнительный орган, последовательно соединенные задатчик добавочной скорости изменения параметра, первый размыкатель, связанный с ключом приостановки программы, динамический преобразователь и второй размыкатель с коммутирующим блоком, причем выход интегратора подключен к входу задатчика добавочной скорости. Это устройство обеспечивает улучшение процесса пуска после вынужденных приостановок выполнения программы из-за наложения на программную скорость добавочной скорости, снижающейся во времени по экспоненциальной зависимости, при этом начальная величина добавочной скорости после завершения приостановки программы увеличивается также по экспоненциальной зависимости от длительности приостановки 2. Недостатком этого устройства является неполное использование возможностей ускорения пуска после завершения приостановки, поскольку скорость изменения регулируемого, параметра после возобновления процесса его повышения заведомо ниже предельно допустимой. Целью изобретения является ускорение процесса пуска после вынужденных остановок. Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены задатчик предельной скорости изменения параметра и логическии блок, соединенный входами с динамическим преобразователем н интегратором, а выходом - с коммутирующим блоком, причем второй размыкатель включен между программным задатчиком и ключом приостановки программы и соедин ен своим входом с задатчиком предельной скорости, а вход динамического преобразователя дополнительно связан с выходом интегратора. Кроме того, динамический преобразователь, включающий последовательно соединенные и охваченные отрицательной обратной связью сумматор и интегратор, дополнительно содержит параллельно включенные третий и четвертый размыкатель, установленные между сумматором и интегратором и связанные соответственно с вторым размыкателем и ключом приостановки программы. Динамический преобразователь может быть выполнен также в виде последовательно включенных апериодического звена, сумматора, пятого размыкателя, связанного с ключом приостановки программы, и элемента памяти, причем вход этого сумматора связан с выходами задатчика добавочной скорости и интегратора. При правильном построении и реализации временной программы изменения регулируемого параметра нестационарные температурные напряжения и разности температур в «критическом элементе конструкции, лимитирующие скорость переходных процессов, поддерживаются на уровне, близком к предельно допустимому. В случае приостановки программы с поддерживанием постоянного значения регулируемого параме а нестационарные температурные напряжения и разности температур снижакзтся по закону, близкому к экспоненциальному, с постоянной времени прогрева «критического элемента. Это дает основания при возобновлении переходного процесса осуществить изменение регулируемого параметра с предельной- скоростью на величину др А(), где Т -постоянная времени прогрева критического элемента, t - длительность приостанова программы, А - предельная величина допустимого изменения параметра, при которой изменение условий прогрева «критического элемента вызывает предельно допустимое изменение показателя его состояния. Величина А в общем случае является функцией нескольких переменных: значения регулируемого параметра, других параметров работы объекта, уровня температур металла «критического элемента и т. д. Для ряда случаев величина А может быть определена как нелинейная функция регулируемого параметра. „ При быстром, с предельной скоростью повышёниТ па7амет на вёличинул Рраз„O TH температур в «критическом элементе конструкции достигают своего предельно допустимого значения н при дальнейшем повышении параметра программным задат o поддерживаются на этом уровне. Тем амым достигается ускорение процесса пуска после вынужденных остановок программы, ,, . , п показаны принципиальные . двух возможных модификации устроиства. Паровая турбина 1 оснащена программным задатчиком 2 скорости изменения регулируемого параметра, подсоединенным через ключ приостановки программы 3 и интегратор 4 к одному из входов регулятора 5, к другому входу которого подключен датчик 6 регулируемого параметра, например нагрузки турбины. К выходу регулятора 5 подключен исполнительный орган 7, например механизм управления регулируюшими клапанами турбины. Программный задатчик 2 в приведенных схемах выполнен в виде функционального (преимущественно линейного) преобразователя сигнала навыходе интегратора 4, являющегося задатчиком исполнительного регулятора 5. Устройство содержит также последователько включенные задатчик 8, связанный с ключом 3, первый размыкатель 9, динамический преобразователь 10 и второй размыкатель 11 с коммутирующим блоком 12. В схему дополнительно введены задатчик предельной скорости изменения регулируемого параметра 13 и логический блок 14, соединенный входами с выходами динамического преобразователя 10 и интегратора 4, а выходом - с коммутирующим блоком 12 второго размыкателя II. Кроме того, динамический преобразователь 10 дополнительно связан с выходом интегратора 4. В предлагаемом устройстве элемент 8 является задатчиком величины Айв приведенных схемах выполнен в виде функционального (преимущественно линейного) преобразователя сигнала на выходе ннтегратора 4. Второй размыкатель 11 выполняет функции переключателя задатчиков 2 и 13, программной и предельной скоростей нагружения соответственно и включен перед ключом 3 приостановки программы. В варианте схемы, представленной на фиг. 1, динамический преобразователь 10 содержит последовательно соединенные и охваченные отрицательной обратной связью сумматор 15 интегратор 16, между которыми параллельно установлены третий и четвертый размыкатели 17 и 18, связанные с вторым размыкателем (переключателем) 11 и ключом 3 соответственно. В варианте схемы, представленном на фиг. 2, динамический преобразователь 10 выполнен в виде последовательно включенных апериодического звена 19, сумматора 20, связанного с ключом 3 пятого размыкателя 21, и элемента памяти 22, причем вход сумматора 21 дополнительно подключен к выходам задатчика 8 и интегратора 4. В схеме фиг. 1 динамический преобразователь 10 содержит также связанный с ключом 3 переключатель 23 настройки интегратора 16. Устройство работает следующим обраПри выполнении программы ключ 3 замкнут и ко входу интегратора 4 вторым размыкателем (переключателем) 11 подключен программный задатчик 2. При этом размыкателем 9 задатчик 8 отключен от входа динамического преобразователя 10 и в схеме фиг. 2 размыкателем 21 элемент памяти 22 отключен от сумматора 20. В схеме фиг. 1 вход интегратора 16 отключается от выхода сумматора 15 размыкателем 1 при замкнутом положении ключа 3 и размыкателем 17 при положении переключателя И, замкнутом на задатчик 13. В результате сигнал на входе логического элемента 14 с выхода динамического преобразователя 10 оказывается меньше увеличивающегося сигнала с выхода интегратора 4, являющегося задатчиком регулятора 5, осуществляющего повышение параметра (нагрузки) турбины 1. Вынужденный приостанов программы осуществляется путем размыкания ключа 3 по команде оператора или автоматизированной системы логического управления (на схемах не показана). При .этом задатчик 8 размыкателем 9 подключается к входу динамического преобразобателя 10. Внутри самого динамического преобразователя 10 размыкатель 18 соединяет выход сумматора 15 со входом интегратора 16 в схеме фиг. I или размыкатель 21 соединяет выход сумматора 20 с элементом памяти 22 в схеме фкг. 2. В результате сигнал на выходе динамического преобразователя 10 возрастает по экспоненциальному закону от уровня параметра в момент остановки программы на величину Л Р. Так как этот сигнал на выходе преобразователя 10 больше постоянного (при разомкнутом ключе 3) сигнала на выходе интегратора 4, логический преобразователь 14 через коммутирующее устройство 12 переключает вторО;й размыкатель 11 на задатчик 13 предельной скорости повышения параметра. При замыкании ключа 3 (повторном включении программы) за счет размыкания соответствующих размыкателей 9, 18 и 21 между выходом задатчика 8 и входом преобразователя 10, а также внутри самого преобразователя Ю сигнал на выходе преобразователя 10 остается неизменным (запоминается) на уровне, существовавшем в момент замыкания ключа 3. Это обеспечивает повышение параметра с предельной скоростью, задаваемой задатчиком 3, до уровня на выходе преобразователя 10. При достижении этого уровня логический элемент 14 через коммутирующее устройство 12. снова воздействует на переключатель И, подключая к интегратору 4 задатчик 2. В схеме .фиг. 1 при этом интегратор 16 ключом 17 подключается к выходу сумматора 15 и сигнал .на выходе интегратора 16 отслеживает текущее значение параметра с некоторым запаздыванием относительно изменения задания на выходе интегратора 4. что обеспечивается изменением параметров настройки преобразователя 10 с помощью переключателя 23. Изобретение находит применение в автоматизированных системах управления паровых турбин при отсутствии средств контроля за текущим термоналряженным соетоянием «критических элементов конструкции и необходимости в связи с этим использовать чисто временные программы. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического регулирования паровой турбины при пуске, содержащее программный задатчик скорости изменения регулируемого параметра, подсоединенный через ключ приостановки программы и интегратор к одному из входов регулятора, к другому входу которого подсоединен датчик регулируемого параметра. а к выходу - исполнительный орган, последовательно соединенные задатчик добавочной скорости изменения параметра, первый размыкатель, связанный с ключом приоста 7 новки программы, динамический преобразователь и второй размыкатель с коммутирующим блоком, причем выход интегратора подключен к входу задатчика добавочной скорости, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса пуска после вынужденных остановок программы, в устройство ДOJ полнительно введены задатчик предельной скорости изменения параметра и логический блок, соединенный входами с динамическим преобразователем и интегратором, а выходом - с коммутирующим блоком, причем второй размыкатель включен между программным задатчиком и ключом приостановки программы и соединен своим входом с задатчиком предельной скорости, а вход динамического преобразователя дополнительно связан с выходом интегратора. 2. Устройство по п. I, Отличающееся тем, что динамический преобразователь, включающий последовательно соединенные 748 и охваченные отрицательной обратной связью сумматор и интегратор, дополнительно содержит параллельно включенные третий и четвертый размыкатели, установленные между сумматором и интегратором и связанные соответственно с вторым размыкателем и ключом приостановки программы.3. Устройство по -п. 1, отличающееся тем, что динамический преобразователь выполнен в виде последовательно включенных аппериодического звена, сумматора, пятого размыкателя, связанного с ключом приостановки программы, и элемента памяти, причем вход этого сумматора связан с выходами задатчика добавочной скорости и интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 613131, кл. F01 D 19/02, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2634311, кл. F01 D 19/02, 26.06.78.