Система регулирования скорости вращения ротора турбины

Союз Советских Социалистических Республик( 111 РР 01 3 м заявкиприсоединен 3) Приоритет Гасударственный номнт Совета Министров ССС по делам изобретений и открытий(71) Заявител ИСТЕМЛ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРЛЕг:, РОТОРА ТУРБИНЫ Изобретени относится к средствамулирования скорости врых турбин.тема регулирования скэа агрегата, содержащаяскорости вращения, срави исполнительный органвращения вырабатываето время как задатчи в матического ре я ротора паров Известна сисдатнива -ти вращения ва чик и задатчик юший усилительДатчик скороститотный сигнал, в а ия или ыполнение системы тре введения весьма сложнь Такоеходим остраз овател не оеобеи частоты в напряжение чав частоту, что усложняет конструк-жает точность. жени цию и сн Извеса также система регулирования с щения ротора турбины, содержащая с выходным сигналом по напряжечник питания задатчика, два частот а скорости вращения, фильтр, усиэлектрогидравлический преобразэодключенный к сервомотору, выявиавления вращения и переключатель 1, Эта система обеспечивает пере рости вразадатчикнию, истоных датчиклитель и ватель н нака 2 т на выходе сигнал в виде наплы тока.- щ ЙЕ"Де-. ".: 3 мещение сервэмэтэрг регулирующи клгигнэ.судовой турбины при этклэнении чгстэ ь, нгвыходе датчика скэрости или при эк; в .энении напряжения на выхэде згдгтчикг,Недэстаткэм этэй системы така е яв; - .Иется сравнительно сложная кэнстрскцияз-згнеобходимэсти преэбргзэвгния часто-.эгэсигнала в сигнал по напряжению перед подачей его в суммирующий усилитель.Кроме тэгэ, вэзникают дополнительныепогрешности, обусловленные нелинейнэс=ыси нестабильностью характеристик и 1 еэргзэвателей, ухудшаются динами:.еские хг гктеристики системы из-за знг 1 И 1 тельнэ: ".Иеэпи -онности пре образ эвателей,Для упрощения сэнслрукпии и- и ен-сдинамических характеристик в пред,".ггаемойсистеме между задатчиком и фильтре; включены ключевой элемент и интегратор, вы -ход которого подключен также к первомувходу блока начального значения, кэ второму входу которогэ через переключате;.ь знака,соединенный с логическими выхэдгми выявителя направления вращения, подключен источник питания задатчика, а с выходом частэтного датчика связан формирователь периодов, выход которого соединен с управляющими входами блока начального значения и ключевого элемента,ЬНа фиг. 1 представлена схема описываемой системы; на фт, 2 - диаграммы, поясняющие принцип действия системы и изменение сигналов на выходе ее элементов в функ ции времениСистема автоматического регулированияугловой схорости вращения ротора турбины содержит задатчик 1 с источником питания 2 интегратор 3 блох 4 начального значе 35ния, 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, электрогидрав.лический преобразователь 18, сервомотор 19 с датчиком положения 20 и клапан 21, управляющий подачей пара в турбину 11,Работа системы в установившемся режиме (фиг. 2).30В нечетные периоды сигнала частотного датчика 12 формирователь 14 воздействует на блок 4 начального значения тах, что он переводит интегратор 3 в режим записи напряжения начальных условий, и на его вы ходе устанавливается напряжение - /о (кривая 22), Знак напряжения начальных условий зависит эт направления вращения турбины 11, которое определяется логической схемой, входящей в состав выявителя 8 на 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 тур 45 бина, напряжение одного или другого частотного датчиха является опережающим, и на выходах 9 или 10 выявителя направления вращения возникает единичный логический сигнал, управляющий переключателем знака 7 на 30 пряжения начальных условий. В периоды записи начальных условий формирователь 14 размыкает хлючевой элемент 15, и сигнал интегратора 3 не проходит на вход фильтра16.В четные периоды (ТТ), (ЗТТ) ит.д, сигнала частотного датчика интегратор3 работает в режиме интегрирования сигнв- ив ла О, йиапряжеиие иа его выходе изменяется по закону:О= и +О тигде Т, - постоянная интегрировании интегратора 3,- текущее время,Ош - сигнал заданной угловой скорости,О с - сигнал положения сервом отора,причем обычно Ц (Оса О =ОЮ - ОссПринципиально обратная связь по положению сервомотора может отсутствовать (прицс, =0 имеем астатичесхий регулятор).Для простоты будем рассматривать этотслучай,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, действующегона входе фильтра, определяется выражением:Ыср дф, цис 2.нЦ ТоЕсли частота сигнала датчика 11/Т удовлетворяетт равенству= //2 ТО / О этоцщвидно из фиг. 2, напряжение О р, а следовательно, и постоянная составляющая напряжения, выделяемого на выходе фильтраравны нулю (кривая 23). Таким образом,каждому значению сигнала О о соответствует определенная частота , прикоторой сигнал рассогласования на входеусилителя 17 отсутствует, При этом.перепаддавления на выходе электрогидравлическогэпреобразователя 18 равен нулю, и сервомтор 19 находится в неподвижном состоянии,В результате обеспечивается постоянныйрасход цара, поступающего на турбину 11,при котором достигается заданная скоростьвращения. Поскольку частота 1 прямопропорциональна скорости вращения, междунапряжением задания ц а и установившимся значением скорости вращения существуетлинейная зависимость. Благодаря наличиюсвязи переключателя знаха 7 с источникомпитания 2 задатчика 1 нестабильность источниха питании не приводит к погрешностирегулирования, твк как изменения напряженийзадания Ци начальных условий 0 происоходят в одну и ту же сторону и взаимнокомпенсируются,При отхлонении скорости вращения (частоты) от заданного значения изменяется пвриод Т, и среднее значение напряжения на входефильтра 16 отличается от нули. На фиг. 2хривыми 24 и 25 показаны временные диаграммы для положительного ( Т Т )5и отрицательного ( Т ) Т ) приращений скорости врвшения,Квк видно из этих диаграмм, в зависимости от знака приращения скорости изменяется полярность постоянной составляющей сигнала на входе фильтра 16, В результате на выходе усилителя рассогласованияия 17 возниквет напряжение того или иного знака, под действием хоторого элехтрогидравлический преобразователь 18 управляет перемещением сервомотора 19, Направ- Я ление перемещения сервомотора определяется знаком приращения схорости, благодаря чему достигается надлежащее изменение расхода пара, поступающего в турбину, В конечном счете сервомотор 19 устанавливается в та- б кое положение, при котором расход пара обеспечивает заданную скорость вращения, и система приходит в установившееся состояние характеризуемое кривыми 22 и 23 (фиг,2)ЖАналогичным образом работает система и при другом знаке сигнала задания цщ когда направление вращения турбины изменяется на противоположное, В этом случае квх отмечалось выше, напряжение начальных ф 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 Ов на входе усилителя формируется напряжение рассогласования постоянного тока, полярность которого зависит от знвха сигнала задания, направления вращения тд бины и знака отклонения скорости от установившегося значения, Напряжение рассогласования изменяется в зависимости от величины отклонения схорости, причем, как и в любой системе автоматического регулирования, работающей по принципу 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 системаи при наличии обратной связи по положениюсервомотора ( О Ф О ),Следовательно, данны система не требует предварительного преобразования частотного сигнала в сигнал по напряжению до суммирования с сигналом звдатчика, что упрощает конструкцию системы и улучшает ее динамические характеристики.Формула изобретенияСистема регулирования скорости вращения ротора турбины, содержащая задатчик с выходным сигналом по напряжению, снабженный источником питания, и двв частотных датчика скорости врашения, подключенные через фильтр, усилитель и электрогидравлический преобразователь к сервомотору с датчиком положения, выявитель направления вращения с логическими выходами и переключатель знака, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения динамических характеристик, между задатчиком и фильтром включены ключевой элемент и интегратор, выход которого подключен твхже к первому входу блока начального значения, ко второму входу которого через переключатель знака, соединенный с логическими выходами выявителя направления вращения, подключен источник питания задатчикв, а с выходом частотного датчика связан формирователь периодов, выход которого соединен с управляющими 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 СССРМ 421735, М.Кл. 701 Э 17/20, 1972.Составитель А. Калашникэ ед М. Левицкая Корректор 1 едякто Шей Зорина оказ ТиРаж 699 твенного комитета делам изобретений ква, Ж, Раушс в СССР я наб., д илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,248/3НИИПИ Государспо113035, Мос Подписнвета Миниоткрытий