Устройство для управления газотурбинной установкой

(ГОСПАТЕНТ СС САНИЕ Т ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ авидоМ вупми,- Л,:5,8. ена структурная схема ва; на фиг, 2 - пример ора совместно с огра - графики переходных ом устройстве и пропри моделировании ЭВМ,а фиг. 1 привед енного устройст зации интеграт елями, на фиг. 3 ссов в заявленн е, полученные ых устройств на заявл реали ничит проц тотип данн(71) Научно-производственное объединениепо исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Полэунова(56) Филиппов Л.Г., Фрейдзон И.РДвичу А., Дятку Э. Мини- и микро-ЭВравлении промышленными объектаМашиностроение, 1984, с, 161; рис,Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для регулирования различных параметров газотурбинной установки- температуры продуктов сгорания, частоты вращения силового вала турбины, давления воздуха за осевым компрессором.Цель изобретения - повышение надежности путем предотвращения перерегулирования основной регулируемой величиной заданного значения при наличии возмущений, воздействующих на исполнительный механизм.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКОЙ(57) Использование: область теплоэнергетики, Сущность изобретения: усилитель 1, дифференциатор 3 и интегратор 2 соединены параллельно, Первый блок сравнения 4 подключен к задатчику и датчику регулируемой величины. Выход исполнительного механизма 7 подключен к низкочастотному фильтру 9, соединенному со входами ограничителей нижнего и верхнего уровней 10 и 11, Блок определения знака 12 управляет положением переключателя, соединяющего выходы ограничителей с интегратором 2, 1 ил,Устройство для регулирования газотур- убинной установкой содержит параллельно соединенные между собой усилитель 1, интегратор 2 и дифференциатор 3, входы кото- а рых соединены с первым блоком сравнения 4, который формирует сигнал рассогласования между заданным от задатчика Зд и из- а меренным от датчика Д значениями (р основной регулируемой величины.При этом выходы усилителя 1, интегратора 2 и дифференциатора 3 подключены ко входу сумматора 5, выход которого соеди- ф нен с первым входом второго блока сравне ния 6, на второй вход которого подключен ОО выход исполнительного механизма 7,а выход блока сравнения 6 соединен со входом исполнительного механизма 7, имеющего ограничения по скорости перемещения регулирующего органа и его положению.Выход исполнительного механизма 7, представляющий собой сигнал, характеризующий положение регулирующего органа, подключен на вход обьекта регулирования 8, выход которого представляет собой сигнал основной регулируемой величины, а также на вход низкочастотного фильтра 9, выход которого подключен на вход ограничителя верхнего уровня 10 интегратора 2, который ограничивает наибольшее значение выходного сигнала интегратора на уровне своего входного сигнала, и на вход ограничителя нижнего уровня 11 интегратора 2, который ограничивает наименьшее значение выходного сигнала интегратора на уровне своего входного сигнала, Выход ограничителей 10 и 11 соединен со входом интегратора 2 через переключатель К, связанный с блоком определения знака 12 сигнала на входе интегратора 2. При положительном сигнале на входе интегратора 2 переключатель К коммутирует выход ограничителя 10 с интегратором 2, а при отрицательном выход ограничителя 11 со входом интегратора 2. В соответствии с алгоритмом функционирования ограничитель с нескоммутированным выходом не участвует в ограничении интегратора,Устройство может быть реализовано на стандартной аппаратуре или в виде программы на средствах вычислительной техники,Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. Рассмотрим случай, когда на выходе устройства сравнения 4 формируется ненулевой положительный сигнал, то есть основная регулируемая величина, поступающая с датчика Д меньше заданного значения, формируемого задатчиком Зд, В этом случае под воздействием сигнала, формируемого блоком формирования знака 12, переключатель К подключает к интегратору ограничитель 10, Предположим также, что под действием внешнего возмущения исполнительный механизм 7 не компенсирует сигнал, формируемый блоком сравнения 6, . или компенсирует его медленнее, чем это определяется динамическими свойствами исполнительного механизма 7 при отсутствии внешнего возмущения, В этом случае до тех пор пока выходной сигнал интегратора 2 меньшее выходного сигнала низкочастотного фильтра 9 ограничитель 10 не оказывает влияния на функционирование интегратора 2, однако как только величина выходного сигнала интегратора 2 достигает величины выходного сигнала низкочастотного фильтра 9 ограничитель 10 начнет воздействовать на интегратор 2 таким образом, чтобы не допустить превышение выходным сигналом интегратора 2 выходного сигнала низкочастатного фильтра 9, а значит выходного сигнала исполнительного механизма 7, (Приэтом постоянная времени фильтра 9 определяется настройкой постояннойвремени ин 5 тегратора 2). В результате как приотсутствии, так и при наличии возмущенийв исполнительном механизме предлагаемоеустройство предотвращает перерегулирование основной регулируемой величиной10 заданного значения, что обеспечивает безаварийный режим работы агрегата, При отрицательном сигнале на выходе блокасравнения 4 переключатель К переключается, и выходной сигнал интегратора 2 будет15 ограничиваться ограничителем нижнегоуровня 11. Низкочастотный фильтр 9 служитдля фильтрации высокочастотных помех,возникающих в реальных исполнительныхмеханизмах, которые могут исказить работу20 предлагаемого устройства при отсутствиинизкочастотного фильтра Вышеуказанноеможно пояснить следующим примером.Предположим на выходе блока сравнения 4имеется положительный сигнал. В этом слу 25 чае к интегратору 2 подключен ограничитель 10. При отсутствии фильтра 9высокочастотное возмущение с выхода исполнительного механизма 7 приведет кмгновенному изменению выходной величи 30 ны интегратора 2 до минимального значения, имевшего место при случайной помехе,а восстановление выходного значения интегратора 2 будет происходить со скоростью, определяемой его постоянной35 времени. Это вызовет резкое уменьшениевыходного сигнала исполнительного механизма 7,Изображенный на фиг.2 совместно с ограничителями 10 и 11 интегратор 2 также40 работает в соответствии с алгоритмом, изложенным выше, То есть при достижениивыходным сигналом интегратора 2 выходного сигнала фильтра 9 усилитель "У" начинаетдействовать таким образом, что выходной45 сигнал интегратора 2 отслеживает выходной сигнал фильтра 9. Если же выходнойсигнал интегратора 2 не достиг величинывыходного сигнала фильтра 9, то диоды Д 1,Д 2 препятствуют тому, чтобы усилитель "У"50 влиял на работу интегратора 2. Таким образом, усилитель "У" совместно с диодом Д 1реализуют ограничитель 10 фиг. 1, а усилитель "У" совместно с диодом Д 2 реализуютограничитель 11 фиг. 1.55 Сопоставительный анализ переходныхпроцессов, полученных при моделированиикомпенсации управляющего воздействияпо частоте вращения ГТУ при увеличениипостоянной времени исполнительного механизма сверх запроектированной в 3 раза,показывает, что переходный процесс в устройстве - прототипе (кривая 1) приводит к 150 О, .перерегулированию и увеличению времени переходного процесса. Указанные недостатки отсутствуют в предлагаемом устройстве (кривая 2), в котором осуществляют фильтрацию сигнала вспомогательной переменной и ограничение отфильтрованным сигналом интегральной составляющей регулирующего воздействия по верхнему и нижнему уровням в зависимости отзнака интегрируемого сигнала.Таким образом, по сравнению с прототипом заявленное решение предотвращает перерегулирование основной регулируемой величиной заданного значения при наличии возмущений, воздействующих на регулирующий орган и, тем самым, позволяет повысить надежность работы газотурбинной установки. Формула изобретенияУстройство для управления газотурбинной установкой, содержащее параллельно соединенные между собой усилитель, интегратор и дифференциатор, входы которых соединены с первым блоком сравнения, подключенным к зэдатчику и датчику основной регулируемой величины, а выходы подключены к входу сумматора, выход которого со единен с первым входом второго блокасравнения, второй вход которого связан с выходом исполнительного механизма, а выход- с входом исполнительного механизма, соединенного с объектом управления, свя занным с датчиком регулируемой величины,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем предотвр - щения перерегулирования основной регулируемой величиной заданного значения 15 при наличии возмущений, воздействующихна исполнительный механизм, оно дополнительно содержит ограничители нижнего и верхнего уровней, блок определения знака, переключатель и низкочастотный фильтр, 20 соединенный с выходом исполнительногомеханизма и входами ограничителей верхнего и нижнего уровней, связанных попеременно с интегратором через переключатель, подключейный к блоку оп ределения знака, соединенному с выходомпервого блока сравнения.1816878Составитель Л.ТарасоваРедактор Г.Бельская Техред М,Моргентал Корректор Н".Милюкова Заказ 1712 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб, 4/боизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101