Система регулирования скорости вращения ротора турбины

 

ОП ИСАНИЕ „, ИЗОБРЕТЕН ИЯ1

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено09.07.74 (21) 2041076/06 с. присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (511 х4

v Q1 т 17,/: 0

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 05.02.77.Бюллетень № D (..13) .; (45) Дата опубликования описания17.03.77

М. Н. Глазов, Л, П. Леонтьева, .""1. Х. Сгхгртэа. Р„В.: эбэ;Те и В. П. Федэрэв (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВР:"1 1Ег - =, РОТОРА ТУРБИНЫ

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования скорости вращения ротора паровых турбин.

Известна система регулирования czopocти вращения вала агрегата, содержащая датчик и задатчик скорости вращения, сравнивающий усилитель и исполнительный орган (1), Датчик скорости вращения вырабатывает частотный сигнал, в то время как задатчик имеет на выходе сигнал в виде напряжения или силы тока, TazDe выполнение системы требует необходимости введения весьма сложных преобразователей частоты в напряжение или чапряжения в частоту, что усложняет конструк- )5 пию и снижает точность.

Известна также система регулирования czoрости вращения ротора турбины, содержаща задатчик с выходным сигналом по напряжению, источник питания задатчика, два частот-2О нык датчика скорости вращения, фильтр, усилитель и электрогидравлический преобразователь, подключенный к сервомотору, выявитель направления вращения и переключатель знака (2). Эта система обеспечивает пере- 25 мещение сервэмэтэрг регулирующ1.. клг1.-иэ: судовой турб-IkIbI при этклэнении частD -! нг выхэде датчика скэрэсти или при э-.-:-,; †.энении напряжения на выхэде згдгтчикг.

Недэстаткэм этэй системы также я=; —.яется сравнительно сложная кэнструкш:я .;з-зг необходимэсти преэбргзэвгния часто-.. :.э":; сигнала в сигнал по напряжению -сред подачей его в суммирующий усилитель.

Кроме тэгэ, вэзникают дэпэлнт1тель1=ые погрешности, обусловленные:-:елина.:.!нэс=ьк и нестабильностью характер,còèõ иреэ=. àçэвателей, ухудшаются пинг ми Те<.кие хг..;-:ктеристики системы из-за значительно ".нерп

DBHDcTH пре образ эвателей.

Для упрощения кэнструкшш и у;.учшен1.я динамических характеристик в пред."ггаемой системе между задатчиком и фильтре..; ок/1г чены ключевой элемент и интегратор, вы— ход которогD подключен также к первэму входу блока начального значения, кэ второму входу котэрогэ через переключате;.ь знака, соединенный с логическими выхэдгм.: вь явителя направления вращения, подключен источник питания задатчика, а с выходом час545753 тэтного датчика связан формирователь периодов, выход которого соединен с управляющими входами блока начального значения и ключевого элемента.

На фиг. 1 представлена схема описываемой системы; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие принцип действия системы и изменение сигналов на выходе ее элементов в функ. ции времени С

Система автоматического регулирования угловой схорости вращения ротора турбины содержит задатчик 1 с источником питания

2 интегратор 3 блох 4 начального значеР Э

l5 ния, вход 5- которого подключен к выходу интегратора, а вход 6 — к переключателю знака 7, выявитель 8 направления вращения с лэгичесхими выходами 9 (передний хэд ) и 10 (задний ход), турбину 11, ротор которой связан с частотными датчиками 12, 13, формирователь 14 периодов частотногэ датчика, ключевой элемент 15, фильтр 16, усилитель рассогласования 17, электрогидравлический пре эбраз о ватель 1 8, серв ом от ор

19 с датчиком положения 20 и клапан 21, управляющий подачей пара в турбину 11.

Работа системы в установившемся режиме (фиг. 2).

В нечетные периоды сигнала частотного датчика 12 формирователь 14 воздействует на блок 4 начального значения тах, чтэ он переводит интегратор 3 в режим записи напряжения начальных условий, и íà его вы- Зб ходе устанавливается напряжение - (Io (кривая 22). Знак напряжения начальных условий зависит эт направления вращения турбины 11, кэторое определяется логической схемой, входящей в состав выявителя 8 на- 40 правления вращения. Выявление направления вращения осуществляется путем анализа фазовых сдвигэв сигналов, формируемых частотными датчиками 12 и 13. В зависимости от того, в каком направлении вращается ту 45 бина, напряжение одного или другого частотного датчика является опережающим, и на выходах 9 или 10 выявителя направления вращения возникает единичный логический сигнал, управляющий переключателем знака 7 на30 пряжения начальных условий. В периоды записи начальных условий формирователь 14 размыкает хлючевой элемент 15, и сигнал интегратора 3 не проходит на вход фильтра

16.

В четные периоды (Т-2Т), (3Т-4Т) и т.д. сигнала частотного датчика интегратор

3 работает в режиме интегрирования сигна- у ла U, Кнапряжеиие на его выходе изменяется по закону: о

1 и где Т, — постоянная интегрировании интегратора 3, — текущее время, Ll-Uc с

Принципиально обратная связь по положению сервомотора может отсутствовать (при

U =0 имеем астатичесхий регулятор).

Для простоты будем рассматривать этот случай.

В четные периоды формирователь 14 уста-. навливает ключевой элемент 15 в замкнутое состояние, и на вход фильтра 16 поступает выходное напряжение интегратора 3.

Среднее значение напряжения, действующ гэ на входе фильтра, определяется выражением: (сР 2Т1 И 2. 4Тн

U Т о

Если частота сигнала датчика 5 )IT удовлетворяет равенству f = $ I/7 Q (ц, To,êàê видно из фиг. 2, напряжение U р а следовательно, и постоянная составляющая напряжения, выделяемого на выходе фильтра равны нулю (кривая 23). Таким образом, каждому значению сигнала U щ> соответствует определенная частота, при которой сигнал рассогласования на входе усилителя 17 отсутствует, При этом. перепад давления на выходе электрогидравлическогэ преобразователя 18 равен нулю, и сервом тор 19 находится в неподвижном состоянии.

В результате обеспечивается постоянный расход цара, поступающего на турбину 11, при котором достигается заданная скорость вращения. Поскольку частота f прямо пропорциональна скорости вращения, между напряжением задания U ш и установившимся значением скорости вращения существует линейная зависимость. Благодаря наличию связи переключателя знаха 7 с источником питания 2 задатчика 1 нестабильность источниха питании не приводит к погрешности регулирования, так как изменения напряжений задания Ц„и начальных условий U npoucо ходят в одну и ту же сторону и взаимно компенсируются.

При отхлонении скорости вращения (частоты ) от заданного значения изменяется пе риод Т, и среднее значение напряжении на входе фильтра 16 отличается от нуля. На фиг. 2 хривыми 24 и 25 показаны временные диаграммы для положительного (Т„< Т ) 848753

5 и отрипательногo (Т ) Т ) приращений скорости врашения.Как видно из этих диаграмм, в зависимости от знака прирашения схорости изменяется полярность постоянной составляюшей сигнала на входе фильтра 16. В результате на выходе усилителя рассогласования 17 возникает напряжение того или иного знака, под действием хоторого элехтрогидравлический преобразователь 18 управляет перемещением сервомотора 19. Направ- g ление перемещения сервомотора определяется знаком прирашения схорости, благодаря чему достигается надлежащее изменение расхода пара, поступакшего в турбину. В конечном счете сервомотор 19 устанавливается в та- 5 кое положение, при котором расход пара обеспечивает заданную скорость вращения, и система приходит в установившееся состояние характеризуемое кривыми 22 и 23 (фиг.2)

_#_

Аналогичным образом работает система и при другом знаке сигнала задания 0щ когда направление врашения турбины изменяется на противоположное. В этом случае ках отмечалось выше, напряжение начальных условий изменяет полярность, и временные диаграммы напряжения на входе фильтра в установившемся режиме имеют вид, показанный на фиг, 2 кривой 26.

Таким образом, при несоответствии скорости вращения ротора турбины сигналу задания Оиг на входе усилителя формируется напряжение рассогласования постоянного тока, полярность которого зависит от знаха сигнала задания, направления врашения тд бины и знака отклонения скорости DT установившегося значения. Напряжение рассогласования изменяется в зависимости от величины отклонения схорости, причем, как и в любой системе автоматического регулирования, работаюшей по принпипу отклонения, под действием сигнала рассогласования происходит изменение управляющего воздействия (подача пара на турбину), и система при ходит х установившемуся режиму, при котором отхлонение равно нулю.

Подобным же образом работает система и при наличии обратной связи по положению сервомотора (0 Ф 0 }.

Следовательно, данная система не требует предварительного преобразования частотного сигнала в сигнал по напряжению до суммирования с сигналом задатчика, что упрошает конструкцию системы и улучшает ее динамические характеристики.

Формула изобретения

Система регулирования скорости врашения ротора турбины, содержашая задатчик с выходным сигналом по напряжению, снабженный источником питания, и два частотных датчика скорости врашения, подключенные через фильтр, усилитель и электрогидравлический преобразователь к сервомотору с датчиком положения, выявитель направления врашения с логическими выходами и переключательзнака, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения динамических характеристик, между задатчиком и фильтром включены ключевой элемент и интегратор, выход которого подключен тахже к первому входу блока начального значения, ко второму входу которого через переключатель знака, соединенный с логическими выходами выявителя направления врашения, подключен источник питания задатчика, а с выходом частотного датчика связан формирователь периодов, выход которого соединен с управляюшими входами блока начального значения и ключевого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Г. 3, Богорад цифровые регуляторы и измерители скорости, Энергия, М-Л., 1966, с. 9-17.

2. Авторское свидетельство СССР

М 421735, М.Кл. F 01 Э 17/20, 1972.

Редактор И, Шейкин

Составитель A. Калашников

Техред М. Левицкая Корректор В. Зорина

Заказ 2 48/3 Тираж 599 П одписн эе

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и эткрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4