Устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок Советский патент 1982 года по МПК G05D7/00 

дом в аварийных ситуациях требуется все время иметь достаточно запас по перепаду давления на дроссельном клапане, что неэкономично и вызывает быстрый выход клапана из строя (так как величина перепада должна достигать нескольких десятков атмосфер ). ,

Наиболее.близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления расходом питательной воды, содержащее насос с переменным числом оборотов, снабгженный регулируемым приводом, два датчика давления, регулятор перепада давления, регулирующий клапан, два усилителя, два блока сигнала и задатчик расхода.

В этом устройстве для управления расходом питательной воды выбирают специальным образом линейную зависимость между оборотами и расходом вмагистрали, для выполнения которой на насосе требуется поддерживать заданный перепад давления, причем задание формируется ло линейной зависимости -в функции от заданного расхода.

В целях получения хороших акустических характеристик и повышения экономичности эксплуатации линейную зависимость между оборотами и расходом подбирают таким образом, что на регулируещем клапане во всем диапазоне работы поддерживается небольшой перепад давления. Этот перепад давления необходим только для компенсадии малых возмущений со стороны парогенератора, и не предназначен для точного поддержания расхода в магистрали при отключении одной или нескольких секций парогенератора {так I как даже полное открытие регулирующего клапана не может компенсировать отключение одного парогенератора ) {2

Поддерживание на регулировочном клапане постоянного большого перепада давления экономически невыгодно и вызывает его быстрый износ.

Цель изобретения - повышение, точности поддержания расхода питательной воды в аварийных режимах, связанных с отключением одного или нескольких парогенераторов (.котлов ).

Поставленная цель достигается тем что в устройство для управления расходом питательной воды паропронзводящих установок, содержащее последовательно расположенные в магистрали первый датчик давления, насос с регулируемым приводом, второй датчик давления и регулирующий клапан, а также регулятор перепада давления и блок опорных сигналов, первы и второй выходы которого подключены к первым входам соответствующих усилителей, при этом вторые входы усилителей соединены друг с другом

и с выходом задатчика расхода, вйходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к первому и второму .входам регулятора перепада давления, выходом связанного с входом регулирующего клапана, введены третий усилитель, датчик положения штока клапана, два элемента задержки, два компаратора и два коммутатора, причем выход первого компаратора подключен через первый элемент задержки к первым входам первого и второго коммутаторов, а выход второго компаратора 1через второй элемент задержки - к вторым входам первого и второго коммутаторов, третий вход первого коммутатора соединен с третьим выходом блока опорных сигналов, четвертый выход которого подключен к первому входу первого усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход через третий усилитель - с третьим входом регулятора перепада давления, выход второго усилителя подключен к первому входу второго сумматора, выходом связанного с регулируемым приводом, выход третьего усилителя подключен к третьему входу второго коммутатора, выходом соединенного . С вторым входом второго сумматора, второй вход третьего усилителя подключен к выходу первого сумматора, а входы компараторов соединены с выходом датчика положения штока клапана.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - даны графики, характеризующие работу устройства.

Схема состоит из насоса 1, регулируемого привода 2 насоса, датчико 3 и 4 давления, регулирующего клапана 5, регулятора б перепада давлени третьего усилителя 7, первого 8 и врого 9 усилителей,блока 10 опорных сигналов, задатчика 11 расхода, сумматоров 12 и 13, коммутаторов 14 и 15, компараторов 16 и 17, датчика 1 положения штока регулирующего клапана, парогенераторов 19, элементов 2 я 21 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Для выполнения линейной зависимости между оборотами вала насоса и расходом питательной воды следующего вида

(1)

Q - а - Ьп,

расход питательной воды; обороты вала насоса коэффициенты, методика выбора которых описана .требуется поддерживать давление на выходе нзсоса в соответствии с фор мулой РО г I К. п 4 К Р - Р К, (3) где Pj - давление на выходе насос Р, - давление на входе насоса Н, - заданная напорная характеристикаА ВЬ сЬ К Ва 2СаЬ - 2 А ВЬ сЬ KI а - bV где А, В, С - коэффициенты уравне НИН, аппроксимирующего напорную харак теристику насоса 2 Из выражения (1) получаем форму лу п -. Q 1 - i , . b b гДе Q - задание по расходу питат ной воды. Подставив (4) и (3) получаем ., I - .Г4. t .. 4 а«-«) л- ъъ+сь H,v e04iCab-ll-MBb4Cb-« г ; , А вЬ4СЪ kj- (Bd-lCba-l А46Ъ4СЪ в. «., А+еЪ4.сь). V-c,(c ъ ь г Таким образом, для того, чтобы соблюдалась линейная зависимость вида (1) требуется подать на привод насоса сигнал, сформулированный по формуле (4), а задание по перепаду давления в виде (5). Вид зависимости (4) показан на фиг. 2, а зависимости (5) - на фиг (Н.- заданная величина напора насоса при расходе Q, Hj - величина нап ра, соответствующего характеристике сети). Из графиков (фиг,. 2 и 3) видно, что для перехода от расхода Q - QI до Q г Qi (от точки 1 до точки 2) необходимо снизить обороты до величины п, и увеличить соп ютивленне сети (т. е. перекрыть клапан) таким образом, чтобы характеристика сети прошла через точку 2. В случае аварийной ситуации, приведшей к необходимости отключеания одного или нескольких парогенераторов (котла) сопротивление сети резко возрастает. На фиг. 3 новая характеристика сети имеет обозначение Н. Теперь для того, чтобы получить заданное значение напора клапан должен открываться. Так как из условий экономичности и улучшения акустических характеристик перепад давлений на нем (а значит и сопротивление) выбран небольшим, даже полностью откралтый , не может понизить значениесопротивления сети до нужной величины, из-за чего не будет соблюдаться требуемая линейная зависимость (1) . Представляется целесообразным при наличии аварийной ситуации произвести перестройку заданной напорной характеристики (например, H.J ). Это можно сделать следующим образом. Рассмотрим выражение (4), (5), (6) и (7). Из них видно, что если в выражении (4) изменить коэффициент а (т. е. задать новую линейную зависимость между оборотами и расходом питательной воды) Q-- - - . b b где а - зна.чение измененного коэффициента по формулам (5), С6), (7), получим новые значения заданной напорной характеристики и коэффициентов. Ч . (9) Нз Кз Q - к. + Bb+Cb ;(10) Л1 4- 2с - 2, I . if,, А Bb + Cb (4 - а С - В ,„ А t ВЬ сЬ - - iU t Z - .---. Таким образом, при наличии аварийной ситуации необходимо производить перестройку характеристик (4) и (5). Например, произведено отключение одной или нескольких секций парогенератора из-за чего повышается сопротивление сети (фиг. 3). Регулирующий клапан, компенсируя это возмущение, полностью открывается.. В компараторе 16 сравнивается фактическое положение штока канала с уставкой (например, значением положения штока при полностью открытом клапане). При достижении фактическим положением штока заданного значения компаратор 16 выдает через элемент 20 задержки сигнал в коммутаторы 14 и 15. Коммутатор 14 подключает к усилителю 7 через сумматор 10 дополнительЛный отпорный сигнал величины Ъ Ъ Тогда на выходе усилителя 7 рёализ ется зависимость (8) ..а , а al 1 Ql-i п Q J b b коммутатор 15 подключает к входу регулируемого рривода насоса 2 добавочный усилитель 9, реализующий зависимость Нз - Нз скэ -Кз)д + (К4 -К4). в результате на входе регулируемог привода насоса формируется, новое задание (9) по напору. , Н1 к Q 4 к После ликвидации аварии, т. е. при новом включении ранее отключенных секций парогенератор (котла) клап станет закрываться, так как характ ристика сети вернется к первоначал ному значению Н., а заданная харак теристика Hj останется той же, что и при аварии. В компараторе 17 при закрытии клапана производится сравнение фак тического положения штока с заданн (заданное положение можно получить например, по результатам испытаний) После достижения штоком клапана заданного положения блок 17 сравнения выдает через линию 21 задержки сигт нал на коммутаторы 14 и 15, которые отключают от сумматоров 12 и 13 дополнительные сигналы,в результате чего усилители 7 и 8 опять формируют первоначальные зависимости (4) и (5). Элементы 20 и 21 задержки необходики, чтобы не было ложных срабатываний в динамических переходных режимах. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит повысить точность поддержания расхода питательной воды паропроизводящих установок в аварийных ситуациях, что существенно повысит их надеж-. ность и долговечность работы (так как колебания по расходу питательной воды не должны превышать для каждой установки определенной, заданной в технических условиях, величины). Формула изобретения Устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок, содержащее последовательно расположенные в магистрали первый датчик давления, насос с регулируемым приводом, второй датчик давления и регулирующий клапан , а также регулятор перепада дйвления и блок опорных сигналов/ первый и второй выходы которого подключены к первым входам Соответствующих усилителей, при этом вторяле входы -усилителей соединены друг с другом и с выходом задатчика расхода, выходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к первому и второму входам регулятора перепада давления, выходом связанного с входом регулирующего клапана, отличающеес я тем, что, с црлью повышения точности поддержания расхода питательной воды в аварийных режимах, оно содержит третий усилитель, датчик положения штока клапана, два элемента задержки, два компаратора и два коммутатора, причем выход первого компаратора подключен через первый элемент задержки к первым входам первого и второго коммутаторов, а выход второго компаратора, через второй элемент задержки - к вторым входам первого и второго коммутаторов, третий вход первого ком- ; мутатора соединен с третьим выходом блока опорного сигнала, четвертый выход которого подключен к первому входу первого усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход через третий усилитель - с третьим входом регулятора перепада давления, выход второго усилителя подключен к первому входу второго сумматора, выходом связанного с регулируемым приводом, выход третьего усилителя подключен к третьему входу второго коммутатора, выходом соединенного с вторым входом второго сумматора, второй вход третьего усилителя подключен к вьисоду первого сумматора, а входы компараторов соединены,с выходом датчика положения штока клапана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Певзнер Б.М. Судовые центробежные и осевые насосы. Л., Судостроение, 1964, с. 195, рис. 996. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2847861/24, кл. G 05 D 7/00, 1979 (прототип).