Устройство для автоматического регулирования паровой турбины при пуске

(51) М. Кл а Г 0 О 00 Государственный комитет Опубликовано 15.07.80. Бюллетень %26Дата опубликования описания 25.07.80оо делам нзобретеннй н отхрмтнй(72) Авторы изобретения А. Ш, Лейзерович и А. Д. Меламед Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф. Э. Дзержинского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ ПРИ ПУСКЕ1Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к переходным, преимущественно пусковым режимам паровых турбин тепловых и атомных электростанций и автоматизации управления ими.В ряде случаев при автоматизации пусков паровых турбин оказывается целесообразно использовать программы управления, построенные по временному принципу. Иногда такое решение оказывается вынужденным из-за отсутствия средств контроля эа текущим термонапряженным состоянием наи- О более термонапряженных критических элементов конструкции, например роторов. Известно устройство для автоматического регулирования турбины при пуске путем изменения регулируемого параметра увеличением уста вки исполнительного регулятора со скоростью, задаваемой во временной программе как функция текущего значения уставки исполнительного регулятора. Реализуемые этим устройством временные программы при непрерывном процессе повышения параметра могут быть приближены к теоретически оптимальным 11. 2Недостатком такого устройства является то, что в случаях вынужденных приостановок программы, например для переключений в тепловой схеме или подключения вспомогательного оборудования, последую. щее повышение параметра по той же программе, что и до приостановки процесса, оказывается неоптимально, поскольку при этом не учитывается прогрев критических элементов и снижение нестационарных температурных напряжений в них во время приостановки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для автоматического регулирования паровой турбины при пуске, содержащее программный задатчик скорости изменения регулируемого параметра, подсоединенный через ключ приостановки программы и интегратор к одному из входов регулятора, к другому входу которого подсоединен датчик регулируемого параметра, а к выходу - исполнительный орган, последовательно соединенные залатчик добавочной скорости изменения параметра, пер. вый размыкатель, связанный с ключом приостановки программы, динамический преобразователь и второй размыкатель с коммутируюгцим блоком, причем выход интегратора подключен к входу задатчика добавочной скорости. Это устройство обеспечивает улучшение процесса пуска после вынужденных приостановок выполнения программы из-за наложения на программную скорость добавочной скорости, снижающейся во времени по экспоненциальной зависимости, при этом начальная величина добавочной скорости после завершения приостановки программы увеличивается также по экспоненциальной зависимости от длительности приостановки 2).Недостатком этого устройства является неполное использование возможностей ускорения пуска после завершения приостановки, поскольку скорость изменения регулируемого. параметра после возобновления процесса его повышения заведомо ниже предельно допустимой.Целью изобретения является ускорение процесса пуска после вынужденных остановок.Цель достигается тем, что в устройстводополнительно введены задатчик предельной скорости изменения параметра и логический блок, соединенный входами с динамическим преобразователем и интегратором,а выходом - с коммутирующим блоком, причем второй размыкатель включен междупрограммным задатчиком и ключом приостановки программы и соединен своим входом с задатчиком предельной скорости, а вход динамического преобразователя дополнительно связан с выходом интегратора. Кроме того, динамический преобразователь, включающий последовательно соединенные и охваченные отрицательной обратной связью сумматор и интегратор, дополнительно содержит паралпельно включенные 5 10 зт 10 30 3 третий и четвертый размыкатель, установленные между сумматором и интегратором и связанные соответственно с вторым раэмыкателем и ключом приостановки программы. Динамический преобразователь может быть выполнен также в виде последовательно включенных апериодического звена, сумматора, пятого размыкателя, связан-у ного с ключом приостановки программы, и элемента памяти, причем вход этого сумматора связан с выходами задатчика добавочной скорости и интегратора.При правильном построении и реализации временной программы изменения регу лируемого параметра нестациоиарные температурные напряжения и разности температур в критическом элементе конструкции, лимитирующие скорость переходных процессов, поддерживаются на уровне, близком к предельно допустимому, В случае приостановки программы с поддерживанием постоянного значения регулируемого параметра нестациоиарные температурные на 4пряжения и разности температур сннж;котсяпо закону, близкому к экспоненцнальному,с постоянной времени прогрева критическо.го элемента. Это дает основания при возобновлении переходного процесса осуществитьизменение регулируемого параметра с предельной скоростью на величинуЬР=А(1 - еТ),где Т - постоянная времени прогрева критического элемента,Ю - длительность приостанова программы,А - предельная величина допустимогоизменения параметра, при которойизменение условий прогрева критического элемента вызывает предельно допустимое изменение показателя его состояния, Величина Ав общем случае является функциейнескольких переменных: значениярегулируемого параметра, другихпараметров работы объекта, уровнятемператур металла критическогоэлемента и т. д, Для ряда случаеввеличина А может быть определенакак нелинейная функция регулируемого параметра.При быстром, с предельной скоростьюповышении параметра на величину ЛР разности температур в критическом элементеконструкции достигают своего предельнодопустимого значения и при дальнейшемповышении параметра программным задатчиком поддерживаются на этом уровне. Темсамым достигается ускорение процесса пуска после вынужденных остановок программы,На фиг. 1 и 2 показаны принципиальные схемы двух возможных модификаций устройства.Паровая турбинаоснащена программным задатчиком 2 скорости изменения регулируемого параметра, подсоединенным через ключ приостановки программы 3 и интегратор 4 к одному иэ входов регулятора 5, к другому входу которого подключен датчик 6 регулируемого параметра, например нагрузки турбины. К выходу регулятора 5 подключен исполнительный орган 7, например механизм управления регулирующими клапана ми турбины. Прогр ам мный задатчик 2 в приведенных схемах выполнен в виде функционального (преимущественно линейного) преобразователя сигнала навыходе интегратора 4, являющегося задатчиком исполнительного регулятора 5, Устройство содержит также последовательно включенные задатчик 8, связанный с ключам 3, первый размыкатель 9, динамический преобразователь 10 и второй размыкатель 11 с коммутирующим блоком 12, В схему дополнительно введены задатчик предельной скорости изменения регулируемого параметра 13 и логический блок 4, соединенный входами с выходами динами 748021ческого преобразователя 10 и интеграто. ра 4, а выходом -- с коммутируюгцим блоком 12 второго размыкателя 11. Кроме того, динамический преобразователь 1 О дополнительно связан с выходом интегратора 4. В предлагаемом устройстве элемент 8 является задатчиком величины А и в приведенных схемах выполнен в виде функционального (преимущественно линейного) преобразователя сигнала на выходе интегратора 4. Второй размыкатель 11 выполняет функции переключателя задатчиков 2 и 13, программной и предельной скоростей нагружения соответственно и включен передключом 3 приостановки программы.В варианте схемы, представленной на фиг. 1, динамический преобразователь 1015 содержит последовательно соединенные и охваченные отрицательной обратной связью сумматор 15 интегратор 16, между которыми параллельно установлены третий и четвертый размыкатели 17 и 18, связанные с вторым размыкателем (переключателем) то 11 и ключом 3 соответственно, В варианте схемы, представленном на фиг. 2, динамический преобразователь 10 выполнен в виде . последовательно включенных апериодического звена 9, сумматора 20, связанного с ключом 3 пятого размцкателя 21, и элемени та памяти 22, причем вход сумматора 21 дополнительно подключен к выходам задатчика 8 и интегратора 4.В схеме фиг. 1 динамический преобразователь 10 содержит также связанный с зо ключом 3 переключатель 23 настройки интегратора 16,Устройство работает следующим образом. При выполнении программы ключ 3 замкнут и ко входу интегратора 4 вторым размыкателем (переключателем) 1 подключен программный задатчик 2. При этом размыкателем 9 задатчик 8 отключен от входа динамического преобразователя О и в схеме фиг. 2 размыкателем 21 элемент памяти 22 отключен от сумматора 20. В схеме фиг, 1 вход интегратора 16 отключается от выхода сумматора5 размыкателем 11 при замкнутом положении ключа 3 и раз мыкателем 17 при положении переключателя 11, замкнутом на задатчик 13. В результате сигнал на входе логического элемента 14 с выхода динамического преобразователя 10 оказывается меньше увеличивающегося сигнала с выхода интегратора 4, являющегося задатчиком регулятора 5, осуществляющего повышение параметра (нагрузки) турбины 1. Вынужденный приостанов программы осуществляется путем размцкания ключа 3 по команде оператора или автоматизированной системы логического управления (на схемах не показана). При этом задатчик 8 размыкателем 9 подключается к входу динамического преобразоИ 40 4 50 55 вателя 10. Внутри самого динамического преобразователя 10 размыкатель 18 соединяет выход сумматора 15 со входом интегратора 16 в схеме фиг, 1 или размыкатель 21 соединяет выход сумматора 20 с элементом памяти 22 в схеме фиг. 2. В ре. зультате сигнал на выходе динамического преобразователя 10 возрастает по экспоненциальному закону от уровня параметра в момент остановки программы на величину э Р. Так как этот сигнал на выходе преобразователя 10 больше постоянного (при разомкнутом ключе 3) сигнала на выходе интегратора 4, логический преобразователь 14 через коммутирующее устройство 2 переключает второй размыкатель 11 на задатчик3 предельной скорости повышения параметра. При замыкании ключа 3 (повторном включении программы) за счет размыкания соответствующих размыкателей 9, 18 и 21 между выходом задатчика 8 и входом преобразователя 10, а также внутри самого преобразователя 10 сигнал на выходе преобразователя О остается неизменным (запоминается) на уровне, существовавшем в момент замыкания ключа 3, Это обеспечи-. вает повышение параметра с предельной скоростью, задаваемой задатчиком 13, до уровня на выходе преобразоВателя 10, При достижении этого уровня логический элемент 4 через коммутирующее устройство 12 снова воздействует на переключатель 11, подключая к интегратору 4 задатчик 2. В схеме фиг. 1 при этом интегратор 16 ключом 17 подключается к выходу сумматора 15 и сигнал .на выходе интегратора 16 отслеживает текущее значение параметра с некоторым запаздыванием относительно изменения задания на выходе интегратора 4, что обеспечивается изменением параметров настройки преобразователя 10 с помощью переключателя 23.Изобретение находит применение в автоматизированных системах управления паровых турбин при отсутствии средств контроля за текущим термонапряженным состоянием критических элементов конструкции и необходимости в связи с этим исполь. зовать чисто временные программы. формула изобретения1. Устройство для автоматического регулирования паровой турбины при пуске, содержащее программный задатчик скорости изменения регулируемого параметра, подсоединенный через ключ приостановки программы и интегратор к одному из входов регулятора, к другому входу которого подсоединен датчик регулируемого параметра, а к выходу - исполнительный орган, последовательно соединенные задатчик добавочной скорости изменения параметра, первый размыкатель, связанный с ключом прноста 7480217новки программы, динамический преобразователь и второй размыкатель с коммутирующим блоком, причем выход интегратора подключен к входу эадатчика добавочной скорости, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса пуска после вынужденных остановок программы, в устройство дополнительно введены задатчик предельной скорости изменения параметра и логический блок, соединенный входами с динамическим преобразователем и интегратором, а выходом - с коммутирующим блоком, при чем второй раз мыкатель включен между программным задатчиком и ключом приостановки программы и соединен своим входом с задатчиком предельной скорости, а вход динамического преобразователя до 15 полнительно связан с выходом интегратора.2. Устройство по и, 1, Ьтличающееся тем, что динамический преобразователь, включающий последовательно соединенные 8и охваченные отрицательной обратной связью сумматор и интегратор, дополнительно содержит параллельно включенные третий и четвертый размыкатели, установленные между сумматором и интегратором и связанные соответственно с вторым размыкателем и ключом приостановки программы.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что динамический преобразователь выполнен в виде последовательно включенных аппериодического звена, сумматора, пятого размыкателя, связанного с ключом приостановки программы, и элемента памяти, причем вход этого сумматора связан с выходами задатчика добавочной скорости и интегратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР613131, кл. Р 01 0 19/02, 1976,2. Авторское свидетельство СССР по заявке2634311, кл. Р 01 Р 19/02, 26.06.8.инка 4/5ная, 4 едактор Ю. Петрушкоаказ 4348/8ЦНИИПИпо113035, МФилиал ППП Составитель А. КаТехред К. ШуфрнТираж 583Государственного комлам нзобретеннй н отква, Ж - 35, РаушскаПатента, г. Ужгород,ашнн конКорректор В.Подписноентета СССРкрытнйнаб., д.л Проект