Система для автоматического ограничения мощности турбогенератора

 

(11) ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслу6лик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 07.06.71 (21) 1665775/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл. G 05Ь 11/01

G 05f 1/66

Государственный коките

Смета Иинистрвв CNP во делам изобретений

H 0TKPblTMH (32) Приоритет— (53) УДК 681.3(088.8) Опубликовано 15.07.74. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 27.02.75 (72) Авторы изобретения

Б. П. Мурганов и Ю. А. Немов

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф. Э. Дзержинского (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ

МОЩНОСТИ ТУРБОГЕН ЕРАТОРА

Изобретение относится к области автоматического регулирования турбомашин и средств противоаварийной автоматики.

Известны устройства для автоматического ограничения мощности турбогенератора, преимущественно в аварийных условиях, содержащие интегральный и пропорциональный корректоры, подключенные,к соответствующим входам усилителя, охваченного цепью обратной связи, состоящей из нуль-индикатора, реле, электродвигателя привода, исполнительного блока синхронизатора и датчика, причем выход усилителя через электрогидравлический преобразователь соединен с устройством слива жидкости из импульсной линии, датчик скорости вращения вала, подключенный ко входу пропорционального корректора, датчики активной мощности турбогенератора и давления в трубопроводе промежуточного перегрева.

Недостатками известных устройств являются: низкое качество переходного процесса при произвольных разгрузках агрегата, ложная работа корректора из-за медленного изменения мощности при его работе в режиме сравнения уставки с текущей мощностью турбогенер а тор а.

Применяемый в устройствах корректор по частоте для принятой схемы вынужденно выполняется медленнодействующим, что не обеспечивает полной компенсации действия регулятора скорости, вызванного изменением скорости вращения вала, и приводит к дополнительной погрешности.

Второй применяемый корректор по мощности генератора осуществляет устранение рассогласования только между сигналом от исполнительной части синхронизатора и мощностью в исходном режиме и между уставкой и мощностью в послеаварийном режиме и отключается в первый момент времени. В результате за счет несоответствия давления в линии промежуточного перегрева пара послеаварийному значению мощности, определяемому уставкой, корректор не справляется с компен15 сацией этой ошибки при значительных сбросах мощности.

Целью изобретения является повышение точности обработки без сниже ил мощности турбогенератора.

Для достижения этого в дополнительную цепь обратной связи усилителя подключена схема форсировки сигнала, при этом в систему введены реле, через, контакты которых выход усилителя, датчик активной мощности турбоге25 нератора и датчик давления в трубопроводе промежуточного перегрева подключены к интегральному корректору, к пропорциональному корректору подключена интегрирующая обратная связь корректора.

Зр На чертеже приведена принципиальная

436325

3 схема системы для автоматического ограничения мощности турбогенератора, где I, II— группы входов, по которым осуществляется запуск системы; III — дополнительный вход от внешнего устройства; 1, 2 — контакты, через которые включаются группы 1 и II входов;

3 — элементы задания уставки; 4 — диодная схема выделения максимального сигнала; 5— усилитель; 6 — реле; 7 — емкость; 8 — инте.гральный медленнодействующий корректор;

9 — пропорциональный быстродействующий корректор; 10 — схема форсировки сигнала;

ll — датчик положения исполнительного блока; 12 — исполнительный блок синхронизатора; 13 — электродвигатель привода; 14— нуль-индикатор; 15 — электрогидравлический преобразователь; 16 — устройство слива жидкости; 17, 18 — диоды; 19 — реле; 20 — реле времени; 21 — реле с зоной и,выдержкой времени на срабатывание; 22, 23 — реле времени;

24 — реле с зоной срабатывания; 25 — резистор; 26 — стабилитрон; 27 — емкость; 28 реле времени; 29 — резистор; 30 — быстродействующий усилитель; 31 — интегратор;

32 — сумматор; 33 — реле; 34 — эквивалент нечувствительности регулирования турбины;

35 — сумматор; 36, 37 — интеграторы отрицательного и положительного значения сигналов на выходе сумматора; 38 — интегратор;

39 — резистор; 40 — реле времени; 41 — датчик активной мощности турбогенератора; 42— датчик давления в трубопроводе промежуточного перегрева пара; 43 — датчик скорости вращения вала.

Система работает следующим образом.

Запуск системы осуществляется от внешней схемы, не входящей в состав устройства, которая включает две группы I u II функциональных входов контактами 1 и 2 (предполагается, что внешняя схема имеет блокировку, отключающую сигнал группы II — медленной разгрузки через синхронизатор — при необходимости осуществления разгрузки через электрогидравлический преобразователь — по сигналам группы 1 и включающую одновременно с сигналом группы I I необходимый канал группы I) .

Контакты 1, (t = 1, 2 ...) подключают элементы 3 задания уставки в форме: 1 — У,-, где У, — заданная уставка послеаварийной мощности, через диодную схему 4 выделения максимального сигнала ко входу усилителя 5, параллельно которому подключены реле 6, используемое в защите и управлении, емкость

7, обеспечивающая уменьшение сигнала по экспоненте при отключении канала ограничения, а также вход корректора 8.

На вход усилителя 5 подключены своими выходами интегральный медленнодействующий 8 и пропорциональный быстродействующий 9 корректоры по технологическим параметрам и схема 10 форсировки сигнала, которые взаимно связаны между собой.

Ко входу усилителя, кроме того, присоединен датчик 11 положения исполнительного

4 блока синхронизатора !2 с электродвигателем привода 13.

Сигнал на выходе усилителя 5 .формируется по соотношению

Х вЂ” Х» — 1+ Хв — Х9,где Х, = 1 — У

Знаа авах . 1п!п ределяемого стабилитроном 26. Отключение элемента положительной обратной связи осуществляется реле времени 28, с уставкой в не60

„ сколько десятых долей секунды, которое подключено к выходу реле 24 и определяет длительность сигнала форсировки. Восстановление исходного положения контактов реле 24 при65 где У,, — минпмальная из одновременно подключенных уставок; Х» — сигнал датчика 11 исполнительного блока; Ха — сигнал медленнодействующего корректора; Х9 — сигнал быстродействующего корректора. К выходу усилителя 5 присоединены вход корректора Ы, вход схемы 10 форсировки сигнала, нуль-индиБ катор 14, фиксирующий возникновение положительных сигналов, и электрогидравлический преобразователь 15, сигнал на выходе которого обеспечивает открывание устройства слива 16 из импульсной линии пропорционально

2О сигналу, поданному на его вход.

Для дополнительного ввода сигналов от внешних устройств предусмотрен дополнительный вход III с диодом 17 и диодом 18 на выходе усилителя, исключающим прохождение сигналов к усилителю от этого входа. В цепи перед преобразователем 15 устанавливаются контакты реле 19, отсоединяющие усилитель от преобразователя при осуществлении медленной разгрузки через синхронизатор, т. е. при подаче сигнала к группе II на реле 19.

От нуль-индикатора 14 сигнал подается к электродвигателю 13 в сторону уменьшения мощности. Цепь этого сигнала замыкается ре,,- ле времени 20, .контакты которого зашунтированы контактами реле 19, что обеспечивает сборку этой цепи при срабатьвании реле 19.

Реле 21 с зоной и выдержкой времени на срабатывание контролирует возникновение не4О соответствия входного и выходного сигналов усилителя, реле времени 22 контролирует длительность импульсных сигналов и реле времени 23 предупреждает длительную разгрузку через синхронизатор. Все реле защиты выпол45 няются с самоблокировкой, отключаемой вручную общей кнопкой К.

Схема 10 форсировки сигнала запускается по сигналу на выходе усилителя от реле 24, имеющего зону срабатывания. Реле переком5о мутирует элемент .положительной обратной связи усилителя, подключая его к выходу усилителя через последовательно включенные резистор 25 и группу, состоящую из стабилитрона 26 и емкости 27. В результате сигнал на

5;, выходе возрастает пропорционально увеличению коэффициента усиления усилителя 5 (определяется сопротивлением резистора 25), а емкость заряжается до заданного уровня, on436325

5 водит к подключению через резистор 29 групны 26, 27 с изменением полярности подключения, что обеспечивает резкое уменьшение сигнала до уровня, определяемого элементами 26 и 29, и дальнейшее снижение его по экспоненIe, определяемой емкостью 27 и сопротивлением резистора 29.

Быстродействующий корректор 9 осуществляет компенсацию воздействия регулятора скорости, вызванного изменением скорости вращения вала турбогенератора. Входной сигнал, пропорциональный отклонению скорости вращения вала p) oI IIO IHII, bHI>H p)p, пОСтУпаег к быстродействующему усилителю 30, охваченному медленнодействующей интегрирующей обратной связью интегратора 31, которая отключается по сигналу от нуль-индикатора 14.

Сигнал коррекции формируется из суммы отрицательного значения сигнала на выходе усилителя 30 и сигнала обратной связи за элементом 3!. В результате обеспечивается полная коррекция влияния изменения скорости вращения вала в исходном режиме, когда сигнал за усилителем 5 отсутствует. При работе же системы корректируется только снижение скорости вращения, т.е. предупреждается увеличение мощности, что обеспечивается диодом перед сумматором 32. Положительное значение сигнала перед сумматором (рост скорости) фиксируется реле 33, сигнал которого используется для отключения в этом режиме корректора 8. На выходе корректора установлен элемент 34 — эквивалент нечувствительности регулирования турбины.

Медленнодействующий корректор 8 используется для устранения рассогласований, для чего на его входной сумматор 35подключаются, кроме сигналов от элементов системы, сигналы от датчиков активной мощности генератора Р„и давления в трубопроводе промежуточного перегрева о.

Сигнал от сумматора 35 поступает к интеграторам отрицательного 36 и положительного 37 значения сигналов на выходе сумматора, которые управляют интегратором 38 с постоянной времени Т = 15 — 40 сек, охваченного подлючаемой отрицательной обратной связью, коэффициент которой определяется элементом

39, например резистором. На выходе корректора установлен элемент, с помощью которого можно изменять коэффициент усиления корректора (не показан).

Сигнал на выходе сумматора 35 в исходном режиме формируется по соотношению

Є— 1 — Х = Є— Х» (см. стр. 5, 7 что обеспечивает устранение несоответствия между Р„и Х», т.е. между сигналами, пропорциональными мощности генератора и турбины.

В момент срабатывания нормально замкнутый контакт нуль-индикатора отсоединяет,выход усилителя 5 от корректора, а реле с зоной срабатывания (используется реле 24), подключенное к выходу усилителя, производит отключение сигнала активной мощности генератора

P „, включает отрицательную обратную связь интегратора 38 с резистором 39 и подключает сигнал, пропорциональный давлению о. В результате сигнал на выходе корректора определяется соотношением: Х,, + р — 1 = о — У,, где

Х. — сигнал за диодом 4, со статизмом, заlI даваемым резистором 39, величина которого выбирается тем меньше, чем больше мощность части турбины за промежуточным перегревателем турбоустановки.

Спустя заданное время действия схемы форсировки реле времени 40 подключает к сумматору 35 сигнал, пропорциональный мощности -eHepaiopa Р,, отключает сигнал по давлению о. и отключает резистор 39 отрицательной обратной связи.

В результате корректор устраняет несоответствие по соотношению:

20 Մ— 1+ Р„= Р,— У;.

Далее, если сигнал ограничения не исчезает, корректор продолжает работать в этом режиме благодаря тому, что от корректора отсоединяется выход усилителя 5 (контактами реле 6).

Для предупреждения ложного срабатывания корректора в случае осуществления разгрузки через синхронизатор реле 19 отключает выход сумматора от интеграторов 36, 37 в том

З0 случае, если сработало реле 24, что обеспечивает компенсацию сигнала ошибки корректором только после достижения сигналом на выходе усилителя значений, определяемых зоной срабатывания реле 24.

Для предупреждения ложного срабатывания корректора при повышении скорости вращения вала реле 33, установленное в корректоре 9, своими контактами отключает интегратор 36, действующий на уменьшение сигнала

40 корректора в случае работы системы, фиксируемой Hó;Ih-индикатором. Такая блокировка обеспечивает нормальную работу корректора при появлении сигнала с реле 33, если не производится резгрузка турбогенератора.

4ь При осуществлении быстрой разгрузчики турбогенератора до величины уставки внешняя схема контактами 1 включает один из каналов первой группы, что при мощности турбины, большей величины уставки У;, опреде50 ляемой подключенным элементом задания

3, обеспечивает разгрузку турбины на разность:

Х1 — 1 — Х =Р,— 1 — (! — У; = — У; через электрогидравлический преобразователь

15. За счет срабатывания реле 24, если сигнал на выходе усилителя 5 больше заданного, подается форсированный сигнал с амплитудой (Є— У; ) К, где К) 1 (К вЂ” коэффициент усиления). Его форсирующая часть исчезает через время, определяемое реле, времени 28, и дальнейшее уменьшение до значения Є— Уi происходит по экспоненте, определяемой резистором 29 и емкостью 27. Спустя заданное время реле 20 включает цепь синхронизатора

436325

55 в сторону уменьшения мощности и осуществляется замещение сигнала на выходе усилителя 5 сигналом датчика положения синхронизатора. В случае подключения во время работы системы другого элемента задания с меньшей уставкой по мощности,происходHT замена уставок без подачи форсированного сигнала.

После окончания замещения сигнала на выходе усилителя синхронизатором система продолжает контролировать заданный максимально допустимый уровень мощности, осуществляя замещение вновь возникшего сигнала через интервалы времени, определяемые реле

20. При исчезновении сигнала ограничения, если не.произошло замещения сигнала синхронизатором, система обеспечивает восстановление мощности до исходной. При осущест влении быстрой разгрузки медленнодействующий корректор 8, как указывалось, переключается последовательно в три перечисленные выше режима работы: сравнение сигналов синхронизатора и мощности, давления и уставки, мощности и уставки. Если же ограничение производится в,режиме контроля послеаварийного значения мощности, установившегося после работы, реле 24 не срабатывает и корректор работает постоянно в режиме сравнения уставки У с мощностью Р„за счет отключения контактами реле 6 сигнала от усилителя 5 на вход корректора, При работе системы корректор 9 нуль-индикатором переключается в режим коррекции текущего отрицательного изменения в благодаря отключению интегри рующей обратной связи с элементом 31. Если же происходит рост скорости вращения вала, то сигнал на выходе, корректора не изменяется, что обеспечивает снижение мощности за счет действия регулятора скорости. При этом реле 33 исключает возможность корректировки уменьшения мощности, производимого регулятором скорости со стороны корректора 8 за счет отключения интегратора 36.

При осуществелении системой медленной разгрузки действие схемы в основном аналогично. предыдущему. Отличие заключается в том, что реле 19 шунтирует реле 20, обеспечивая возможность немедленной разгрузки через синхронизатор при подключении элементов задания 3 . При этом до момента снижения сигнала на выходе усилителя до .величины уставки реле 24 корректор 8 отключается контактами реле 19, что исключает корректировку из-за несоответствия сигналов Р„ и У, вызванную медленным изменением мощности. Если сигнал на выходе усилителя превышает величину уставки реле 24, то запускается схема форсировки и обеспечивается ее работа аналогично рассмотренному выше.

l0

8

Подача импульсных сигналов через диод

17 не приводит к ка ким-либо возмущениям элементов рассматриваемой системы, т.е. осуществляется совершенно независимое управление по этим сигналам.

Различное сочетание сигналов, подаваемых на входы групп 1 и II, позволяет изменять мощность по следующим законам:

1. Резкий сброс мощности до заданного уровня с обеспечением оптимального качества переходного процесса независимо от величины производимого сброса мощности (вход группы I)

2. Резкий кратковременный сброс мощности на величину, пропорциональную уставке с последующим восстано влением мощности до величины, равной исходной (кратковременно вход группы I) .

3. Аналогично п. 2 с последующей медленной разгрузкой до устаэки через синхронизатор (входы групп I, II).

4. Резкий сброс мощности до заданного уровня с обеспечением оптимального качества переходного процесса и с восстановлением мощности до величины, большей уставки (вход группы 1 на заданное время t).

5. Медленная разгрузка и нагрузка агрегата с поддержанием заданного уровня мощности в режиме контроля послеаварийного значения (вход группы 1).

Предмет изобретения

Система для автоматического ограничения мощности турбогенератора, содержащая интегральный и пропо|рциональный корректоры, подключенные к соответствующим входам усилителя, охваченного цепью обратной связи состоящей из нуль-индикатора, реле, электродвигателя привода, иополнительного блока синхронизатора и датчика, причем выход усилителя через электрогидравлический преобразователь соединен с устройством слива жидкости из импульсной линии, датчик скорости вращения вала, подключенный ко входу пропорционального корректора, датчики активной мощности турбогенератора и давления в трубопроводе промежуточного перегрева, orëè÷àюи1аяся тем, что, с целью повышения точности отработки снижения мощности, в дополнительную цепь обратной связи усилителя подключена схема форсировки сигнала, при этом в систему введены реле, через контакты которых выход усилителя, датчик активной мощности турбогенератора и датчик давления в трубопроводе промежуточного перегрева под ключены,к интегральному корректору, к пропорциональному корректору подключена интегрирующая обратная связь корректора.

436325

Составитель И. Хазова

Техред 3. Тараненко

Редактор Б. Нанкина

Корректор Е. Рогайлина. МОТ, Загорский цех

Заказ 6375/13 Изд. М 1866 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5