Устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 27.02.81 (21) 3251674/18-24 И 1 М.Кп. С 05 Р 7/00 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088.8) Опубликовано ЗОЯ 982, Бюллетень Мо 36 Дата опубликования описания 300982- л тв Я(72) Авторы изобретения Г.Г. Гребенюк, В.В. Котляров и С,М. НикиШОвОрдена Ленина институт проблем управления 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ ПАРОПРОИЗВОДЯЩИХУСТАНОВОК Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в качестве регулятора расхода питательной воды парознергетических установок.Известно устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок, содержащее насос, работающий с постоянным числом оборотов, регулятор перепада давления, питательный и дроссельный клапаны, эадатчик режимов,Регулятор перепрда давления поддерживает заданный перепад на питательном клапане, воздействуя на положение штока дроссельного клапа-на. Изменение расхода осуществляет- . ся изменением положения штока питательного клапана, Для получения информации о расходе питательной воды (из-за отсутствия в таких системах точных датчиков расхода ) профилируют питательный клапан таким образом, что положение штока связано с расходом линейной зависимостью. Объектом управления для таких систем является один или несколько парогенераторов котлов ) 13При эксплуатации паропроизводящей установки возможны аварийные ситуации, связанные с необходимостьюотключения одного или несколькихпарогенераторов или котловнапример, разрушение трубок в одной изсекций ). Следует учитывать также,что колебания по расходу питательной воды не должны превышать длякаждой установки определенной, заданной в технических условиях, величины.После отключения парогенераторасопротивление сети возрастает (таккак уменьшается гидравлический диаметр ).Для того, чтобы сохранить заданную величину расхода требуется иметьдостаточный перепад давления надроссельном клапане. Тогда, приналичии такой аварийной ситуации,расход в сети начнет уменьшатьсяиз-эа возрастания сопротивления),уменьшится перепад давления на питательном клапане и регулятор перепада давления будет открывать дрос. сельный клапан до тех пор, йока невосстановится первоначальный (за данный ) расход в магистрали.Таким образом, для сохранения линейной зависимости между положениемштока питательного клапана и расхо 962866дом в аварийных ситуациях требуется все время иметь достаточно запас по перепаду давления на дроссельном клапане, что неэкономично и вызывает быстрый выход клапана из строя так как величина перепада должна достигать нескольких десятков атмосфер ).Наиболее. близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления расходом питательной воды, содержащее насос с переменным числом оборотов, снаб. - женный регулируемым приводом, два датчика давления, регулятор перепада давления, регулирующий клапан, два усилителя, два блока опорного сигнала и задатчик расхода.В этом устройстве для управления расходом питательной воды выбирают специальным образом линейную зависимость между оборотами и расходом вмагистрали, для выполнения которой на насосе требуется поддерживать заданный перепад давления, причем задание Формируется ло линейной зависимости в функции от заданного расхода.В целях получения хороших акустических характеристик и повышения экономичности эксплуатации линейную зависимость между оборотами и расходом подбирают таким образом, что на регулируещемклапане во всем диапазоне работы поддерживается небольшой перепад давления. Этот перепад давления необходим только для ком пенсации малых возмущений со стороны парогенератора и не предназначен для точного поддержания расхода в магистрали при отключении одной или нескольких секций парогенератора (так 40 ( как даже полное открытие регулирующего клапана не может компенсировать, отключение одного парогенератора ) 2,Поддерживание на регулировочном клапане постоянного большого перепа да давления экономически невыгодно и вызывает его быстрый износ.Цель изобретения - повышение точности поддержания расхода питательной воды в аварийных режимах, связанных с отключением одного или нескольких парогенераторов котлов ).Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок, содержащее последовательно расположенные в магистрали первый датчик давления, насос с регулируемым приводом, второй датчик давления и регулирующий клапан, а также регулятор перепада дав ления и блок опорных сигналов, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответствующих усилителей, при этом вторые входы усилителей соединены друг с другом 65 и с выходом задатчика расхода, вйходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к первому и второму, входам регулятора перепада давления, выходом связанного с входом регулирующего клапана, введены третий усилитель, датчик положения штока клапана, два элемента задержки, два компаратора и два коммутатора, причем выход первого компаратора подключен через первый элемент задержки к первым входам первого и второго коммутаторов, а выход второго компаратора через второй элемент задержки - квторым входам первого и второго коммутатОров, третий вход первого коммутатора соединен с третьим выходом блока опорных сигналов, четвертый выход которого подключен к первому входу первого усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход через. третий усилитель - с третьим входом регулятора перепада давления, выход второго усилителя подключен к первому входу второго сумматора, выходом связанного с регулируемым приводом, выход третьего усилителя подключен к третьему входу второго коммутатора, выходом соединенного с вторым входом второго сумматора, второй вход третьего усилителя подключен к выходу первого сумматора, а входы компараторов соединены с выходом датчика положения штока клапана.На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - даны графики, характеризующие работу устройства.Схема состоит из насоса 1, Регулируемого привода 2 насоса, датчиков3 и 4 давления, регулирующего клапана 5, регулятора б перепада давления, третьего усилителя 7, первого 8 и второго 9 усилителей, блока 10 опорных сигналов, эадатчика 11 расхода, сумматоров 12 и 13, коммутаторов 14 и 15, компараторов 16 и 17, датчика 18 положения штока регулирующего клапана, парогенераторов 19, элементов 20 и 21 задержки.Устройство работает следующим образом.Для выполнения линейной зависимости между оборотами вала насоса и расходом питательной воды следующего вида Я - а - Ьп, (1)где Я - расход питательной воды;и - обороты вала насоса;а, Ь - коэффициенты, методика выбора которых описана в 2.требуется поддерживатьдавление на выходе насоса в соответствии с Формулой ния одного илн нескольких парогенераторов (котла) сопротивление сети резко возрастает.На фиг. 3 новая характеристика сети имеет обозначение Нс . Теперь для того, чтобы получить заданное значение напора клапан должен открываться. Так как из условий экономичности и улучшения акустических характеристик перепад давлений на нем (а значит и сопротивление) выбран небольшим, даже полностью открытый клапан, не может понизить значение сопротивления сети до нужной величины, из-за чего не будет соблюдаться требуемая линейная зависимость (1)Представляется целесообразным при наличии аварийной ситуации произвести перестройку заданной напорной характеристики (например, Н. ). Это можно сделать следующим образом.Рассмотрию выражение (4), (5), (6) и (7) . Из них видно, что если в выражении (4) изменить коэффициент а (т. е. задать новую линейную зависимость между оборотами и расходом питательной воды)1 аю(2) 2- 1 или Нз Р 1- РКп + К 1, (3) где Р 1 - давление на выходе насоса;Р - давление на входе насоса; Н 3 - заданная напорная харак- теристика А 4 ВЬ+сдК = Ва + 2 СаЬ - 25Ь С 2 1 АВЬ + сЬК 1 = Са - аУЬ 1 где А, В, С - коэффициенты уравнения, аппроксимирующего напорную характеристику насоса(2)Иэ выражения (1) получаем формулу 1 аи: ЯЬ Ь(4) где а - значение измененного коэффициентафа по Формулам (5), (6), (7), получим новые значения заданной напорной характеристики и коэффициентов. Н: К Я - К 4, (9)В + 2, , А + ВЬ СЬЬ Ь А + ВЬ + СЬ К = аС 4 1В А, ВЬЬ 2- 2 С ф 2Ь Ь Таким образом, при наличии аварийной ситуации необходимо производить перестройку характеристик (4) и (5).Например, произведено отключение одной или нескольких секций парогенератора иэ-за чего повышается сопротивление сети (фиг. 3). Регулирующий клапан, компенсируя это возмущение, полностью открывается. В компараторе 16 сравнивается фактическое положение штока канала с уставкой (например, значением положения штока при полностью открытом клапане). При достижении фактическим положением где Ц - задание по расходу питательЗОной воды.Подставив.(4) и (3) получаем3ьН, -К 6 К (йА ЕЪ СЬАфЬЬ СЬ 8 . А+ЕЬСЬ 12К дб С" - - -2 С+2 У (1Ь Ь /Таким образом, для того, чтобысоблюдалась линейная зависимостьвида (1) требуется подать на приводнасоса сигнал, сформулированный поформуле (4), а задание по перепадудавления в виде (5).30Вид зависимости (4) показан наФиг. 2, а зависимости (5) вна фиг,З.(Н - заданная величина напора насоса н расходе (, Н 1 - величина напо 3ра, соответствующего характеристикесети).Из графиков (фиг, 2 и 3) видно,что Бля перехода от расхода Я - Ядо Я : 0 (от точки 1 до точки 2)необходимо снизить обороты до величины и и увеличить сопротивление , Ю1сети (т. е. перекрыть клапан) такимобразом, чтобы характеристика сетипрошла через точку 2.В случае аварийной ситуации,приведшей к необходимости отключештока заданного значения компаратор 16 выдает через элемент 20 задержки сигнал в коммутаторы 14 и 15.Коммутатор 14 подключает к усилителю 7 через.сумматор 10 дополнительный опорный сигнал величиныО бЬ Тогда на выходе усилителя 7 реалИзу-.ется зависимость (8)1 а а а 1 - 1 аи Ц -- -Ч в- -ь ь ь ь 1 ь ькоммутатор 15 подключает к входу регулируемого Привода насоса 2 добавочный усилитель 9, реализующий зависимостьН Н - (Кз -КЭ)Я + (К -К 4),В результате на входе регулируемогопривода насоса формируется, новоезадание (9) по напору.После ликвидации аварии, т. е. приновом включении ранее отключенныхсекций парогенератор (котла) клапанстанет закрываться, так как характеристика сети вернется к первоначальному значению Нс, а заданная характеристика Нэ останется той же, чтои при аварии.В компараторе 17 при закрытииклапана производится сравнение фактического положения штока с заданным(заданное положение можно получить,например по результатам испытаний).После достижейия штоком клапана заданного положения блок 17 сравнения.выдает через линию 21 задержки сигнал на коммутаторы 14 и 15, которыеотключают от сумматоров 12 и 13дополнительные сигналы,в результатечего усилители 7 и 8 ойять формируют первоначальные зависимости (4) и(5). Элементы 20 и 21 задержки необходимы, чтобы не было ложных срабатываний в динамических переходныхрежимах,Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит повысить точность поддержания расходапитательной воды паропроизводящихустановок в аварийных ситуациях,что существенно повысит их надеж-.ность и долговечность работы (так.как колебания по расходу питатель. ной воды не должны превышать длякаждой установки определенной,заданной в технических условиях,величины).Формула изобретения 5 1 О 15 20 25 30 торов, а выход второго компаратора через второй элемент задержки - квторым входам первого и второго коммутаторов, третий вход первого коммутатора соединен с третьим выходом блока опорного сигнала, четвертыйвыход которого подключен к первомувходу первого усилителя, второйвход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход через 40 третий усилитель - с третьим входом регулятора перепада давления,выход второго усилителя подключен к первому входу второго сумматора, выходом связанного с регулируемым приводом, выход третьего усилителя 45Г подключен к третьему входу второгокоммутатора, выходом соединенногос вторым входом второго сумматора,второй вход третьего усилителя подключен к выходу первого сумматора,а входы компараторов соединены,с выходом датчика положения штока клапана.источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Певзнер Б.М. Судовые центробежные и осевые насосы. Л., "Судостроение", 1964, с. 195, рис. 99 б.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2847861/24,кл. 6 05 0 7/00, 1979 (прототип). 55 60 Устройство для управления расходом питательной воды паропроиэводящих установок, содержащее последовательно расположенные в маги" страли первый датчик давления, насос с регулируемым приводом, второй датчик давления и регулирующий клапан, а также регулятор перепада давления и блок опорных сигналов, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответствующих усилителей, при этом вторые входы усилителей соединены друг с другом и с выходом задатчика расхода, выходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к первому и второму входам регулятора перепада давления, выходом связанного с входом регулирующего клапана, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности поддержания расхода питательной воды в аварийных режимах, оно содержит третий усилитель, датчик положения штока клапана, два элемента задержки, два компаратора и два коммутатора, причем выход первого компаратора подключен через первый элемент задержки к первым входам первого и второго коммута9 б 28 бб ель Л. ЦаллаговаМигунова Корректор С. Шекмар остав ехред В. Пилипе Реда Подписное 509/65 Тираж 914ВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д ак 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная