Система регулирования частоты вращения судовой турбины

 

(964198

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

И ЗОБ PЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 14.04.81 (21) 3273181/25-06 (51)М. Кл. с присоединением заявки.%—

F 01 0 17/20

Гасударственный камитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 07.10.82 Бюллетень Юе 37

Il0 делам нэааретеиий н, аткрытнй (53) УДК 621.438.. 55 (088. 8) Дата опубликования описания 09 10 82 (72) Автор изобретения

М. Н. Глазов (7l) Заявитель (, )4) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ СУДОВОЧ ТУРБИНЫ

Изобретение относится к судовой энергетике и может быть использовано в системах автоматического регулирования частоты вращения судовой турбины.

Известна система регулирования частоты вращения судовой турбины, содержащая задатчик с источником питания, последовательно соединенные корректирующий блок, орган сравнения и привод клапанов переднего и заднего хода,, выход которого через датчик положения соединен с вторым входом органа сравнения, а также первый и второй датчики частоты вращения, подключенные выходами через индикатор направления вращения и переключатель знака к одному из входов корректирующего блока, и счетный триггер, подключенный входами к выходу первого датчика частоты вращения (1 j-.

Недостатки известной системы - ограниченный диапазон регулирования частоты вращения и низкое быстродействие.

2 цель изобретения — повышение точности, быстродействия системы и pac" ширение ее диапазона регулирования. I

Поставленная цель достигается тем, что система дополнительно содержит первый и второй преобразователи время-код, первый и второй блоки схем И, блок схем ИЛИ, блок пороговых эле" ментов, управляемый делитель напряжения, связанный с входом переключателя знака, генератор опорной частоты и множительный цицеро-аналоговый преобразователь, подключенный одним из входов к выходу задатчика, другими " к выходам блока схем ИЛИ, а выходом " к одному из входов корректирующего блока, причем выход задатчи" ка соединен с входами элемента сравнения и блока пороговых элементов, связанного выходами с входами делителя напряжения и первого и второго преобразователей, соединенных остальными входами с выходами генератора

3 96419 опорной частоты и соответственно с прямым и инверсным выходами счетного триггера, а выходами - с входами соответствующих блоков схем И, выходы которых подключены к входам блока элементов ИЛИ, а вторые входы соответственно - к инверсному и прямому выходам счетного триггера.

Каждый преобразователь время-код выполнен в виде последовательно со- 10 единенных мультивибратора, инвертора, схемы совпадения, делителя частоты и счетчика импульсов, причем вторые входы делителя и счетчика подключены к выходу мультивибратора.

В нечетные периоды частотного сигн. ла на выходе датчика 7 счетный триггер 11 устанавливается в положение, при котором на его прямом о выходе действует единичный (с = 1), а на инверсном cL - нулевой (cC= 0) логические сигналы. При этом в начале каждого нечетного периода при появлении

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы.

Система содержит задатчик 1 с ис- точником 2 питания, корректирующий блок 3, орган 4 сравнения, привод 5 клапанов переднего и заднего хода, датчик 6 положения, первый и второй датчики 7 и 8 частоты вращения, индикатор 9 направления вращения, переключатель 10 знака, счетный. триггер 11, первый и второй преобразователи 12 и 13 время-код, первый и второй блоки 14 и 15 схем И, блок 16 схем ИЛИ, блок 17 пороговых элементов, управляемый делитель 18 напряжения, генератор 19 опорной частоты и множительный цифро-аналоговый преобразователь 20.

Каждый из преобразователей 12 и 13 время-код выполнен в виде соответственно мультивибратора 21, 22, инвертора 23, 24, схемы 25, 26 совпадения, делителя 27, 28 частоты и счетчика 29, 30.импульсов.

На чертеже позицией 31 обозначена турбина.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии сигнал U на выходе задатчика 1 равен нулю, оба счетчика 29 и 30 находятся в нулевых положениях и выходное напряжение О о

45 множительного цифро-аналогового преобразователя 20 также равно нулю (О =О) .

При 0„= 0 на выходе блока i7 порого" вых элементов действует напряжение, при котором коэффициент К1, передачи делителя 18 напряжения равен нулю (К« = О) и независимо от состояния переключателя 10 знака напряжение питания U задатчика 1 не проходит на орган 4 сравнения и на корректирующий блок 3. Поскольку на обоих входах блока 3 действуют нулевые напряжения, то сигнал Uy на выходе этого блока

8 4 отсутствует (U = О), и суммарный задающий сигнал 0, привода 5 клапанов переднего и заднего хода равен нулю (U>= 0.1+О = О). В результате клапа3 ны переднего и заднего хода закрыты, напряжение 0g датчика 6 положения равно О (06 = U „ — — О) и турбина 31 неподвижна.

При наличии сигнала задания (О Ф

Ф О) привод 5 перемещается, обеспечивая подачу пара через клапан переднего или заднего хода в зависимости от знака 01 и вал турбины 31 вращается в соответствующем направлении.

Частота вращения вала о определяется положением привода 5, которое задается грубо по принципу следящего управления с помощью прямой подачи сигнала задания 0 на вход привода 5. .Точная. установка и автоматическое под держание заданной частоты в соответствии с заданием осуществляется по принципу регулирования по отклонению с помощью корректирующего сигнала, вырабатываемого корректирующим бло- . ком 3. Формирование сигнала отклонения частоты вращения от заданного значения осуществляется косвенным методом путем сравнения произведения сигнала задания U< и периода Т частотного сигнала на выходе датчика 7 с некоторой уставкой. Вычисление указанного произведения обеспечивает множительный цифро-аналоговый преобразователь 20. Первый сомножитель напряжение О - поступает на аналоговый вход преобразователя 20 непосредственно с задатчика 1, второй Т подается на дискретные входы преобразователя 20 в виде параллельного двоичного кода, вырабатываемого поочередно преобразователями 12 и 13 время-код, измеряющими нечетные и четные периоды частотного сигнала. Чередование периодов работы преобразователей 12 и 13время-код обеспечивает счетный триггер 11, который управляет схемами 25 и 26 совпадений на входах делителей 27 и 28 частоты и выходах счетчиков 29 и 30.

198 б

5 964 единичного сигнала на прямом выходе ждущий мультивибратор 21 формирует короткий импульс с длительностью пренебрежимо малой по сравнению с измеряемым периодом, с помощью которого про- S изводится сброс в нулевое положение делителя 27 частоты и счетчика 29. Во время действия импульса ждущего мультивибратора 21 инвертор 23 закрывает схему 25 совпадений, предотвращая 10 прохождение счетных импульсов на вход делителя 27 частоты. В нечетные периоды после окончания импульса ждущего мультивибратора 21 схема 25 совпадений пропускает импульсы гене- 1 ратора 19 опорной частоты на вход делителя 27 частоты и преобразователь 12 с первым счетчиком 29 работает в режиме измерения нечетных периодов. 4исло импульсов >», фиксируемое io счетчиком 29 в конце нечетных периодов определяется выражением 1 = k Х,Т, где Ко — частота импульсов генератора 19,>, -коэффициент деления делителя 27 (">с < 1 ), т.е. прямо пропор- 2S ционально периоду Т и обратно пропорционально регулируемой частоте м (ц>)= 1 ш — — — где 1соз- коэффициент пропорциональности вращения вала турбины 31.

Поскольку схемы И блока 14,подключенные к выходам первого счетчика 29, заблокированы нулевым сигналом cL c инверсного выхода триггера 11, счетчик 29 отключен от цифро-аналогового преобразователя 20. В то же время

3S нулевой сигнал d блокирует схему 26 совпадений.на входе делителя 28 частоты второго преобразователя 13 время-код, и счетчик 30 находится в режиме хранения. Параллельный двоичный код, зафиксированный в этом счетчике в предыдущий четный период, через блок 15 схем И, открытых единичным сигналом с> с прямого выхода счетного триггера 11, и через схемы ИЛИ

f блока 16 поступает на цифро-аналоговый преобразователь 20.

В четные периоды триггер 11 устанавливается в противоположное состоя ние (о = О, Ы = 1) . Единичный сигнал

d открывает схемы И блока 14 а схема 25 совпадений блокируется нулевым сигналом с . В результате в четные периоды преобразователь 12 со счетчиком 29 находится в режиме хранения

SS и код, зафиксированный в счетчике 29 в предыдущие нечетные периоды, через схемы И блока 14 и схемы ИЛИ блока 16 передается. на входы цифро-ана" логового преобразователя 20. В четные периоды второй преобразователь 13 время-код со счетчиком .30 работает в режиме измерения и выходы счетчика 30 отключены от цифро-аналогового преобразователя 20. 1>дуций мультивибратор 22 и инвертор 24 выполняет те же ,,функции, что и соответствующие элементы в первом преобразователе 12 время-код.

Таким образом, счетчики 29 и 30 поочередно подключаются к дискретным . входам множительного цифро-аналогового преобразователя 20 и на выходе этого преобразователя вырабатывается напряжение, пропорциональное произведению U и Т,. т.е. UZo= М 1 М„=

1: ГОИ,Т, где Е о - коэффициент пропорциональности преобразователя 20, При этом знак напряжения 02 соответстО вует знаку напряжения задания 0„ . Напряжение 02 сравнивается на входе блока 3 с напряжением 0„п. Благодаря использованию переключателя 10 .знака, который управляется индикатором 9 направления вращения, знак напряжения

Ч определяется напряжением вращения вала и в установившемся режиме противоположен знаку 02а

В установившемся режиме И>о- U,> =0

1 >.>

>д oo „ = e > (Ik ol=") Оти сюда частота вращения u)=9 0f „ kuJ — U >

18 т.е. регулируемая частота прямо пропорциональна напряжению задания 0,>, причем коэффициент пропорциональности зависит от отношения коэффициентов передачи делителя частоть> и делителя напряжения 1с В.

При колебаниях напряжения питания UZ относительные изменения напряжений U u UZ одинаковы. Благодаря этому достигается компенсация погрешностей от нестабильности напряжения, питающего задатчик, то имеет важное практическое значение.

При отклонении частоты и> от задан ного значения ие>кду напряжениями 0 О и 0„ на входах блока 3 возникает рас >0 согласование. Это рассогласование усиливается блоком 3, который в соответствии с принятым в системе законом регулирования формирует на входе привода 5 управляющее воздействие.

Привод 5 производит и>менение хода па" ра через клапан переднего или заднего хода до тех пор, пока не будет

7 961119 устранено рассогласование на входе блока ), т.е. до выполнения равенства

01о U1о i при котором регулируемая частота принимает заданное значение.

Поскольку выявление отклонения частоты происходит в предлагаемой системе за минимально возможное время (эа один период сигнала частного датчика ) при прочих равных условиях данная система обладает предельно 10 высоким быстродействием. При этом система не требует низкочастотных усредняющих фильтров, что обеспечивает не только повышение быстродействия, но и существенное расширение диапазона регулирования частоты вращения.

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает широкий диапазон регулирования частоты вращения и обла- ?p дает повышенными точностью и быстродействием.

Формула изобретения

Система регулирования частоты вращения судовой турбины, содержащая задатчик с источником питания, последовательно соединенные корректирующий блок, орган сравнения и привод клапанов переднего и заднего хода„ выход которого через датчик положения соединен с вторым входом органа сравнения, а также первый и второй датчики частоты вращения, подключенные выходами через индикатор направления вращения и переключатель знака к одному из входов корректирующего блока, и счетный триггер, подключенный входа ми к выходу первого датчика частоты вращения, отличающаяся тем, что, с,целью повышения точности, быстродействия и расширения диапазона регулирования, она дополнительно содержит первый и второй преобразователи время-код, первый и второй блоки схем И, блок схем ИЛИ, блок пороговых элементов, управляемый делитель напряжения, связанный с входом переключателя знака, генератор опорной частоты и множительный цифро-аналоговый преобразователь, подключенный одним иэ входов к выходу задатчика, другими — к выходам блока схем

ИЛИ, а выходом — к одному из входов корректирующего блока, причем выход задатчика соединен с входами элемента сравнения и блока пороговых элементов, связанного выходами с входами делителя напряжения и первого и второго преобразователей, соединенных остальными входами с выходами генератора опорной частоты и соответственно с прямым и инверсным выходами счетного триггера, а выходами - c входами соответствующих блоков схем И, выходы которых подключены к входам блока элементов ИЛИ, а вторые входы соответственно к инверсному.и прямому выходам счетного триггера.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый преобразователь время-код выполнен в виде последовательно соединенных мультивибратора, инвертора, схемы совпадения, делителя частоты и счетчика импульсов,, причем вторые входы делителя и счетчика подключены к выходу мультивибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 691582, кл. F 01 D 17/20, 1978.