Устройство программного управления нагревом роторов турбоагрегатов при разгонно-циклических испытаниях

 

Использование: управление индукционным нагревом при разгонно-циклических испытаниях роторов. Сущность изобретения: устройство содержит второй блок умножения 18 и третий интегратор 19. Кроме того, оно содержит задатчик 14 темпа снижения выходного сигнала, задатчик 9 максимального уровня выходного сигнала и шесть ключей 7,8,20-23. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г у - Л, v ,.1

l lll", (л)

О О 1»» »

» " . .3 (21) 4896450/06 (22) 25.12.90 (46) 23.09.92; Бюл, ¹ 35 (71) Самарский политехнический институт им. В,В.Куйбьышева (72) И.В.Ерохин, B.È.Êoòåíåâ, Л,Я.Макаровский, А.Г.Подгузов и 3.Я.Рапопорт (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1288523, кл. G 01 M 13/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1502974, кл. G 01 М 15/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ РОТОРОВ ТУРБО„„. („„1763930 A1

АГРЕГАТОВ ПРИ РАЗГОННО-ЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ (57) Использование: управление индукционным нагревом при разгонно-циклических испытаниях роторов. Сущность изобретения: устройство содержит второй блок умножения 18 и третий интегратор 19. Кроме того, оно содержит задатчик 14 темпа снижения выходного сигнала, задатчик 9 максимального уровня выходного сигнала и шесть ключей 7,8,20-23. 2 ил.

1763930

Изобретение относится к области управления индукционным нагревом и может быть использовано в стендах разгонно-циклических испытаний роторов в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известно устройство программного управления нагревом роторов турбоагрегатов при разгонно-циклических испытаниях по авт. свидетельству N 1288523, кл. G 01 М

13/00, 15/00, выданному А.А.Базарову, А.И,Данилушкину, Л.Я.Макаровскому, Э.Я.Рапопорту, И.А.Скоробогатову, И.Г.Сипухину, В,Д.Кохановскому. Устройство содержит интегратор с задатчиком его начального напряжения и последовательно соединенные задатчик минимальной температуры, сумматор и задатчик скорости нагрева и охлаждения.

Для повышения точности задания программы управления устройство дополнительно содержит задатчик начального момента снижения температуры, задатчик установки времени цикла, два блока сравнения и управляемый ключ. Выход интегратора соединен с входом ключа и обоих блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения соединен с задатчиком начального момента снижения температуры, а его выход — с вторым входом сумматора, второй вход второго элемента сравнения соединен с задатчиком установки времени цикла, его выход — с управляющим входом ключа, а выход ключа соединен с входом интегратора. Существенным недостатком устройства является то, что оно позволяет задавать только программы управления с одинаковыми темпами изменения температуры на участках подъема и снижения температуры.

Это объясняется тем, что транзистор, включаемый в цепь перезаряда емкости интегратора, входящего в состав задатчика скорости нагрева и охлаждения, работает при неизменном по величине токе коллектора, устанавливаемого заданным током эмиттера. Однако при разгонно-циклических испытаниях часто необходимо реализовать программы при существенно отличающихся темпах нарастания и снижения температуры. Кроме того, существенный недостаток устройства заключается в ограниченной точности задания скорости нагрева и охлаждения, что объясняется влиянием на заданный темп нагрева начального тока коллектора и токов диодного моста, зависящими от температуры среды.

Известно устройство программного управления нагревом роторов турбоагрегатов при разгонно-циклических испытаниях по авт, свидетельству N 115500229 7744,, кКл, 6 01 М

20

35 нагрева связано с максимальной температу40

15/00, выданное А.А.Базарову, А.И.Данилушкину, В.Д.Кохановскому, Л.Я.Макаровскому, Э.Я.Рапопорту, И.Г.Сипухину. Это устройство принято авторами за прототип, поскольку оно наиболее близко к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту, Для расширения функциональных возможностей путем управления скоростью нагрева и охлаждения роторов турбоагрегатов, первый блок сравнения выполнен с двумя выходами, а задатчик скорости нагрева и охлаждения выполнен в виде последовательно соединенных релейного элемента, блока умножения и второго интегратора, последовательно соединенных масштабирующего усилителя и второго сумматора, а также задатчика температурного режима, подключенного к второму входу второго сумматора, выход которого подключен к второму входу блока умножения, выход первого сумматора подключен к первому входу релейного элемента, второй выход которого подключен к выходу второго интегратора, второй выход первого блока сравнения подключен к входу масштабирующего усилителя . Недостатком устройства является то, что задаваемые темпы подъема и снижения температуры связаны между собой, а это не позволяет задавать программы с высокой точностью при существенно отличающихся темпах нарастания и снижения температуры. Другой существенный недостаток устройства состоит в том, что в устройстве время цикла рой нагрева. Это также не позволяет задавать с высокой точностью и рограммы и ри существенно отличающихся темпах нарастания и снижения температуры. Для устранения этих существенных недостатков при реализации программ и ри существенно отличающихся темпах нарастания и снижения температуры целесообразно иметь раздельное управление как по темпам изменения температуры, так и по абсолютным максимальным и минимальным ее значениям.

Целью изобретения является повышение точности задания программы нагрева при существенно отличающихся темпах нарастания и снижения выходного сигнала.

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство программного управления нагревом роторов турбоагрегатов при разгонно-циклических испытаниях содержащее включенные последовательно задатчик начального напряжения, первый интегратор с ключом сброса, первый блок сравнения с подключенным к его второму входу задатчика начала снижения выходного сигнала сумматор, релейный элемент, второй exog

1763930

30

40

55 которого соединен с выходом устройства, первый блок умножения, вторым входом соединенный с задатчиком темпа нарастания выходного сигнала, задэтчик времени цикла и второй блок сравнения, задатчики соответственно максимального и минимального уровней выходного сигнала, второй интегратор, выходы первого интегратора и задатчика времени цикла подключены к входам второго блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу ключа сброса, выхода которого соединены с входом и выходом первого интегратора, дополнительно введены второй блок умножения, третий интегратор, задатчик темпа снижения выходного сигнала и шесть ключей, управляющие входы которых подключены к выходу первого блока сравнения, второй и третий входы сумматора через первый и второй ключи соответственно соединены с задатчиками максимального и минимального уровней выходного сигнала, входы второго блока умножения соединены с задатчиком темпа снижения выходного сигнала и входом первого блока умножения, выходы первого и второго блоков умножения через третий и четвертый ключи соединены с входами соответственно второго и третьего интеграторов, выходы которых подключены соответственно к неподвижному замыкающему и неподвижно размыкающему контактам шестого ключа, а входы установки начальных условий второго и третьего интеграторов подсоединены к неподвижным соответственно размыкающему и замыкающему контактам пятого ключа, подвижный контакт каждого соединен с выходом сумматора, а подвижный контакт шестого ключа является выходом устройства.

Перечисленные существенные призна ки заявленной совокупности представляют решения известные в технике и используемые по прямому назначению с достижением присущего им результата и обнаружением для них свойств, Однако проявлением неразрывности связи перечисленных выше известных признаков с признаками заявленной совокупности является. появление у последней нового свойства, отличного от свойств проявляемых известными признаками. Указанное свойство устройства заключается в повышении точности задания программы при существенно отличающихся темпах нарастания и снижения выходного сигнала.

На фиг. 1 представлена блочная схема устройства программного управления нагревом роторов турбоагрегатов при разгонно-циклических испытаниях; на фиг. 2— диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство программного управления нагревом роторов турбоагрегатов (фиг.1) содержит включенные последовательно задатчик 1 начального напряжения,. первый интегратор 2 с ключом 3 сброса, первый блок 4 сравнения с подключенным к его второму входу задатчиком 5 начала снижения выходного сигнала, сумматор 6, релейный элемент 11, второй вход которого соединен с выходом устройства, первый блок 12 умножения, вторым входом соединенный с задатчиком 13 темпа нарастания выходного сигнала, задатчик 16 времени цикла и второй блок 17 сравнения, а также задатчики 9 и 10 соответственно максимал ьного и минимального уровней выходного сигнала, второй интегратор 15. Выходы первого интегратора 2 и задэтчика 16 времени цикла подсоединены к входам второго блока 17 сравнения, выход которого подключен к управляющему входу ключа сброса 3, выходы которого соединены с входом и выходом первого интегратора 2.

Устройство содержит также второй блок

18 умножения, третий интегратор 19, задатчик темпа 14 снижения выходного сигнала и ключи 7-8, управляющие входы которых подключены к выходу первого блока 4 сравнения. Второй и третий входы сумматора 6 через первый и второй ключи 7-8 соединены соответственно с задатчиками 9-10 максимального и минимального уровней выходного сигнала, Входы второго блока 18 умножения соединены с задатчиком 14 темпа снижения выходного сигнала и входом первого блока 12 умножения. Выходы первого 12 и второго 18 блоков умножения через третий 20 и четвертый 21 ключи соединены с входами соответственно второго 15 и третьего 19 интеграторов, выходы которых подключены соответственно к неподвижному замыкающему и неподвижному размыкающему контактам шестого ключа 23, а входы установки начальных условий второго и третьего интеграторов — к неподвижным соответственно размыкающему и замыкающему контактам пятого ключа 22, подвижный контакт которого соединен с выходом сумматора 6. Подвижный контакт шестого ключа 23 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом, Время полного цикла изменения выходного сигнала устройства задается с помощью напряжения задатчика 16. Скорость нарастания напряжения на выходе первого интегратора 2 устанавливается напряжени1763930

35

50

5182; ем задатчика 1. Напряжение на выходе первого интегратора 2 нарастает по линейному закону (фиг. 2а). Момент времени t1, при котором начинается снижение выходного сигнала устройства, устанавливается задатчиком 5, Максимальный и минимальный уровни выходного сигнала устройства регулируются задатчиками соответственно 9 и

10, а темпы нарастания и снижения — задатчиками 13 и 14. Для формирования времени цикла тц, выходное напряжение первого интегратора 2 сравнивается с напряжением задатчика 16 во втором блоке 17 сравнения.

В момент равенства этих напряжений на выходе блока 17 появляется импульс напряжения (фиг.2б). Ключ 3 замыкается (фиг. 2в), что приводит к интенсивному снижению напряжения на выходе первого интегратора 2 (фиг,2а). При достижении этим напряжением нулевого значения вновь срабатывает второй блок 17 сравнения (фиг. 2б), ключ 3 размыкается (фиг.2в) и цикл повторяется.

При равенстве напряжений первого интегратора 2 и задатчика 5 (момент времени т1 на фиг.2а) на выходе первого блока 4 сравнения устанавливается нулевое значение сигнала (фиг.2г), а в момент t ц — максимальное, На интервале времени с1 — О, когда напряжение на выходе блока 4 сравнения максимально, срабатывает первый ключ 7 и на выходе сумматора 6 устанавливается сигнал задатчика 9 максимального уровня (фиг. 2д). Соответственно на интервале t ц — t1, когда сигнал на выходе блока

4 сравнения равен нулю, с помощью ключа

8 на выходе сумматора 6 устанавливается сигнал задатчика 10 минимального уровня, С появлением на выходе сумматора 6 максимального уровня сигнала на интервале 1- 0 на выходе релейного элемента 11 также устанавливается максимальный уровень сигнала (фиг.2е), который, будучи умноженным на сигнал задатчика 13 в первом блоке 12 умножения, поступает через замкнутый в это время третий ключ 20 на вход второго интегратора 15, Напряжение на выходе интегратора 15 начинает нарастать по линейному закону (фиг.2г) и через шестой ключ 23 поступает на второй вход релейного элемента 11, В момент равенства напряжений на входах релейного элемента 11 его выходной сигнал (фиг.2е), а также сигнал на входе второго интегратора 15 становятся равными нулю, а на выходе интегратора сохраняется достигнутый уровень сигнала (фиг.2и).

В момент t1 напряжение на выходе первого блока 4 сравнения становится равным нулю, переключаются ключи 7,8,20,21,22,23 и начинается формирование программы снижения выходного сигнала устройства (фиг.2к). Напряжение с выхода релейного элемента (фиг.2е) перемножается с напряжением задатчика 14 вторым блоком 18 умножения и через замкнутый четвертый ключ

21 поступает на вход третьего интегратора

19. Напряжение на выходе интегратора 19 начинает снижаться по линейному закону и через ключ 23 поступает на второй вход релейного элемента 11. Когда напряжения на входах релейного элемента 11 станут равными, сигнал на его выходе и на входе третьего интегратора 19 будет равен нулю, а на выходе интегратора 19 будет сохраняться достигнутый уровень сигнала (фиг.2к) до конца цикла. В результате на выходе устройства за цикл будет сформирована программа изменения выходного сигнала, представленная на фиг. 2л.

B целом на фиг.2 приведены временные диаграммы изменения состояния блоков и сигналов на их выходах, где а — сигнал на выходе первого интегратора 2; б — сигнал на выходе второго блока 17 сравнения; в — состояние ключа 3 сброса ("1" — разомкнут, "0" - замкнут); г — сигнал на выходе первого блока 4 сравнения; д — сигнал на выходе первого сумматора

6; е — сигнал на выходе релейного элемента 11; ж — сигнал на выходе первого блока 12 умножения; з — сигнал на выходе второго блока 18 умножения; и — сигнал на выходе второго интегратора 15; к — сигнал на выходе третьего интегратора 19; л — сигнал на выходе устройства.

Задание программы с существенно отличающимися темпами нарастания и снижения выходного сигнала осуществляется за счет интеграторов 15 и 19 разными и независимыми значениями постоянных времени интегрирования, чем обеспечивается достижение поставленной цели. Длительная точность работы устройства характеризуется тема, что время одного цикла изменяется за смену не более чем на 10 сек при длительности одного цикла с ц = 4 мин. Устройство программного управления нагревом роторов турбоагрегатов построено на серийных элементах системы управления с переменной структурой СУПС: задатчики 1,9,10,13,14,16 — элемент Ф

1763930

БББи о

Agf3

О>

БРА, 2 интегратор 2,15,19 — элемент Ф 5192;

-блок сравнения 4,17 — элемент Ф 5174; сумматор 6 — элемент Ф 5173; блок умножения 12,18 — 5195; 5 ключи 3,7,8,20-23 — 5218; релейный элемент — Ф 5206.

Формула изобретения

Устройство программного управления нагревом роторов турбоагрегатов при раз- 10 гонно-циклических испытаниях, содержащее включенные последовательно задатчик начального напряжения, первый интегратор с ключом сброса, первый блок сравнения с пдключенным к его второму входу 15 задатчиком начала снижения выходного сигнала, сумматор, релейный элемент, второй вход которого соединен с выходом устройства, первый блок умножения, второй вход которого соединен с задатчиком темпа 20 нарастания выходного сигнала, задатчик времени цикла, связанный с вторым блоком сравнения, а также задатчик минимального уровня выходного сигнала, второй интегратор, при этом выход первого интег- 25 ратора подключен к входу второго блока сравнения, выход которого соединен с входом первого интегратора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности задания программы при разных темпах нарастания и снижения выходного сигнала, оно содержит задатчик максимального уровня выходного сигнала, второй блок умножения, третий интегратор, задатчик темпа снижения выходного сигнала и шесть ключей с подвижным контактом и с замыкающими и размыкающими контактами, управляющие входы которых соединены с выходом первого блока сравнения, второй и третий входы сумматора через первый и второй ключи соответственно соединены с задатчиком максимального и минимального уровня выходного сигнала, входы второго блока умножения соединены с задатчиком темпа снижения выходного сигнала и выходом релейного элемента, выходы первого и второго блоков умножения через третий и четвертый ключи соединены соответственно с входами второго и третьего интеграторов, выходы которых подключены к замыкающему и размыкающему контактам шестого ключа, а входы второго и третьего интеграторов подключены к размыкающему и замыкающему контактам пятого ключа, подвижный контакт которого соединен с выходом сумматора,