Система для автоматического ограничения мощности турбогенератора

Союз Советских Социалистических Республик(32) Приоритет -Опубликовано 15.07,74 осударственныи коьвтеСмета Иинистрее СССРво делам изобретенийи аткрытий 153) УДК 681.3(08 юллетень26 исанпя 27,0 Дата опубликования(71) Заявитель Всесоюзный ордтеплотехнический 54) СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ МОЩНОСТИ ТУРБОГЕН ЕРАТОРАия является повышение без снижения мощности 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 атор а.Применяемый в устройствах корректор по частоте для принятой схемы вынужденно выполняется медленнодействующим, что не обеспечивает полной компенсации действия регуа Трудового Красного Знамениучно-исследовательский институт, Э. Дзержинского лятора 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 пе справляется с компенсацией этой ошибки прп значительных сбросах мощности.Целью изобретенточности обработкитурбогенератора.Для достижения этого в дополнительнуюцепь обратной связи усилителя подключена схема форсировки сигнала, при этом в систему введены реле, через, контакты которых выход усилителя, датчик активной мощности турбоге нератора и датчик давления в трубопроводепромежуточного перегрева подключены к интегральному корректору, к пропорциональному корректору подключена интегрирующая обратная связь корректора.зо На чертеже приведена принципиальная3схема системы для автоматического ограничения мощности турбогенератора, где 1, 11 - группы входов, по которым осуществляется запуск системы; 111 - дополнительный вход от внешнего устройства; 1, 2 - контакты, через которые включаются группы 1 и 11 входов;3 - элементы задания уставки; 4 - диодная схема выделения максимального сигнала; 5 - усилитель; 6 - реле; 7 - емкость; 8 - интегральный медленнодействующий корректор;9 - пропорциональный быстродействующий корректор; 10 - схема форсировки сигнала;11 - 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 1 и 11 функциональных входов контактами 1 и 2 предполагается, что внешняя схема имеет блокировку, отключающую сигнал группы 11 - медленной разгрузки через синхронизатор - при необходимости осуществления разгрузки через электрогидравлический преобразователь - по сигналам группы 1 и включающую одновременно с сигналом группы 11 необходимый канал группы 1) .Контакты 1, ( = 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 исполнительногоблока синхронизатора 2 с электродвигателемпривода 13.Сигнал на выходе усилителя 5.формируется по соотношению Х - Х 11 -+ Хв - Х 9, где Х, = 1 - . У Знак ) Зтах -1 пп 1 ределяемого стабилитроном 26. Отключение элемента положительной обратной связи осуществляется реле времени 28, с уставкой в не 60сколько десятых долей секунды, которое подключено к выходу реле 24 и определяет длительность сигнала форсировки. Восстановление исходного положения контактов реле 24 при 65 где У - минпмальная из одновременно подключенных уставок; Х - сигнал датчи О ка 11 исполнительного блока; Х 8 - сигнал медленнодействующего корректора; Х, - сигнал быстродействующего корректора. К выходу усилителя 5 присоединены вход корректора Ы, вход схемы 10 форсировки сигнала, нуль-инди- Б катор 14, фиксирующий возникновение положительных сигналов, и электрогидравлический преобразователь 15, сигнал на выходе которого обеспечивает открывание устройства слива 16 из импульсной линии пропорционально 20 сигналу, поданному на его вход.Для дополнительного ввода сигналов отвнешних устройств предусмотрен дополнительный вход 111 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 11 на реле 19.От нуль-индикатора 14 сигнал подается кэлектродвигателю 13 в сторону уменьшения мощности. Цепь этого сигнала замыкается ре- ле времени 20 контакты которого зацунтированы контактами реле 19, что обеспечивает сборку этой цепи при срабатьвании реле 19.Реле 21 с зоной и выдержкой времени насрабатывание контролирует возникновение не соответствия входного и выходного сигналовусилителя, реле времени 22 контролирует длительность импульсных сигналов и реле времени 23 предупреждает длительную разгрузку через синхронизатор. Все реле защиты выпол няются с самоблокировкой, отключаемой вручную общей кнопкой К.Схема 10 форсировки сигнала запускаетсяпо сигналу на выходе усилителя от реле 24, имеющего зону срабатывания. Реле перекомБ 0 мутирует элемент положительной обратнойсвязи усилителя, подключая его к выходу усилителя через последовательно включенные резистор 25 и группу, состоящую из стабилитрона 26 и емкости 27. В результате сигнал на 55 выходе возрастает пропорционально увеличению коэффициента усиления усилителя 5 определяется сопротивлением резистора 25), а емкость заряжается до заданного уровня, оп 43632565 5водит к подключению через резистор 29 групны 26, 2 с изменением полярности подключения, что обеспечивает резкое уменьшение сигнала до уровня, определяемого элементами 26и 29, и дальнейшее снижение его по экспоненге, 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 о от номинальной вр, поступаегк быстродействующему усилителю 30, охваченному медленнодействующей интегрирующейобратной связью интегратора 31, которая отключается по сигналу от нуль-индикатора 14.Сигнал коррекции формируется из суммы отрицательного значения сигнала на выходеусилителя 30 и сигнала обратной связи за элементом 31. В результате обеспечивается полная коррекция влияния изменения скоростивращения вала в исходном режиме, когда сигнал за усилителем 5 отсутствует. При работеже системы корректируется только снижениескорости вращения, т.е. предупреждается увеличение мощности, что обеспечивается диодомперед 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 установленэлемент 34 - эквивалент нечувствительностирегулирования турбины,Медленнодействующий корректор 8 используется для устранения рассогласований, длячего на его входной сумматор 35 подключаются, кроме сигналов от элементов системы, сигналы от датчиков активной мощности генератора Ри давления в трубопроводе промежуточного перегрева р.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, охваченногоподлючаемой отрицательной обратной связью,коэффициент которой определяется элементом39, например резистором. На выходе корректора установлен элемент, с помощью которогоможно изменять коэффициент усиления корректора (не показан).Сигнал на выходе сумматора 35 в исходном режиме формируется по соотношениюР - 1 - Хь = Р - Хп (см. стр. 5, 7),что обеспечивает устранение несоответствиямежду Ри 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 зонойсрабатывания (используется реле 24), подключенное к выходу усилителя, производит отключение сигнала активной мощности генератора 6Р , включает отрицательную обратную связь интегратора 38 с резистором 39 иподключает сигнал, пропорциональный давлению о. Врезчльтате сигнал на выходе корректора определяется соотношением: Х + р - 1 = о - У где Х - сигнал за диодом 4, со статизмом, задаваемым резистором 39, величина которого выбирается тем меньше, чем больше мощность части турбины за промежуточным перегревателем турбоустановки.Спустя заданное время действия схемыфорсировки реле времени 40 подключает ксумматору 35 сигнал, пропорциональный мощности генератора Р отключает сигнал подавлению о и отключает резистор 39 отрицательной обратной связи.В результате корректор устраняет несоответствие по соотношению:20 Х - 1+ Р= Р, - УДалее, 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 отключаетвьход сумматора от интеграторов 36, 37 в томЗ 0 случае, если сработало реле 24, что обеспечивает компенсацию сигнала ошибки корректором только после достижения сигналом на выходе усилителя значений, определяемых зонойсрабатывания реле 24.Для предупреждения ложного соабатывания корректора при повышении скорости вращения вала реле 33, установленное в корректоре 9, своими контактами отключает интегратор 36, действующий на уменьшение сигнала40 корректора в случае работы системы, фиксируемой ну;п.-индикатором. Такая блокировкаобеспечивает нормальную работу корректорапри появлении сигнала с реле 33, если не производится резгрузка турбогенератора.4 При осуществлении быстрой разгрузчикитурбогенератора до величины уставки внешняя схема контактами 1 включает один из каналов первой группы, что при мощности турбины, большей величины уставки У;, опреде 50 ляемой подключенным элементом задания3, обеспечивает разгрузку турбины на разность:Х 1 Х,=Р, 1 (1 Уг) = У,через электрогидравлический преобразователь15. За счет срабатывания реле 24, если сигнална выходе усилителя 5 больше заданного, подается форсированный сигнал с амплитудой(Р - У; ) К, где К) 1 (К - коэффициент усиления). Его форсирующая часть исчезает через время, определяемое реле, времени 28, и дальнейшее уменьшение до значения Р - У происходит по экспоненте, определяемой резистором 29 и емкостью 27. Спустя заданное время реле 20 включает цепь синхронизатораа 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, происходит 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 осуществлении 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 Рза 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 интегрирующей 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 Ри 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,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8Подача импульсных сигналов через диод 17 не приводит к каким-либо возмущениям элементов рассматриваемой системы, т.е. осуществляется совершенно независимое управление по этим сигналам.Различное сочетание сигналов, подаваемых на входы групп 1 и 11, 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 1).2. Резкий кратковременный сброс мощности на величину, пропорциональную уставке с последующим восстановлением мощности до величины, равной исходной (кратковременно вход группы 1),3, Аналогично п. 2 с последующей медленной разгрузкой до устаэки через синхронизатор (входы групп 1, 11).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 1).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 пропорциональный 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, отличаюи 1 аяся 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 подключены,к интегральному корректору, к пропорциональному корректору подключена интегрирующая обратная связь корректора.436325 Составитель И. ХазоваТехред 3, Тараненко Редактор Б, Нанкина Корректор Е. Рогайлина МОТ, Загорский цех Заказ 6375/13 Изд. М 1866 Тираж 760 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5