Система регулирования турбины

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК,еьеа а ОтеСКОМУ СтзРтДЛаСТВУ Союз СоввтсиихСоциалистическихРеспублик(51)М, Кл. Р 01 Р 17/24 тееударетееееые квинтет СССР ае делам иаебретеекл к открытке(71) Заявител 54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБИНЬ Изобретение относится к теплоэнер- Этот усилитель управляет электрогид.гетике и может быть использовано в равлическим блоком, обеспечивающим электрогидравлических системах регу- перемещение исполнительного сервомолирования частоты вращения .турбин, тора в направлении устранения сигнав том числе судовых. ла рассогласования 13.ЮмНаиболее близкой к предлагаемой Недостатком известнои системы слепо технической сущности и достигае-, дует считать несколько пониженную намому результату является система ре- дежность и недостаточно высокое кагулирования турбины, содержащая элект- чество динамических характеристик. рогидравлический блок связанный с Для контроля работоспособности усили 110сервомотором маневрового золотника,. теля необходимо вводить контроль, датчики частоты вращения ротора и по- выявляющий отказы по наличию остаточложения маневрового золотника и за-, ного рассогласования в,системе. Одна- датчик частоты вращения, подключен- ко такой контроль требует значитель ные к усилителям рассогласования ка" ных времейных задержек, необходимых15нала управления, выходы которых под- . для устранения ложных срабатываний ключены к входу электрогидравлическо- устройств контроля в переходных прого блока, переключатель питания кана- цессах, когда на входе электрогидравлов и цепи сигнализации неисправнос- лического блока действует полезный ти. Усилитель рассогласования выде- ао управляющий сигнал. Длительность вреляет и усиливает сигнал, определяе" менной задержки в цепи контроля должмый разностью напряжений задатчика и на быть больше максимального времени датчиков регулируемой частоты враще .переходного процесса в системе. Пония и обратной связи по положению. :этому в ряде случаев за время обна"91845 30 ружения неисправности маневровый зо-" лотник успевает переместиться водно из крайних положений, что может при . вести к недопустимому разгону турбины и даже ее реверсу. Это снижает надежность системы автоматического регулирования и повышает опасность возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации судна.Другим существенным недостатком 30 известных систем регулирования является ухудшение их динамических характеристик, связанное с тем, что при больших рассогласованиях например во, время маневров) усилитель рассог ласования оказывается в режиме глубокого насыщения, Это приводит к возникновению значительного нелинейного запаздывания за счет накопления энергии в реактивных элементах самого уси-в лителя и входящих в него звеньев динамической коррекции, При высоком быстродействии рассматриваемых систем регулирования такое запаздывание приводит к существенному ухудшению каче ства переходных процессов (увеличению перерегулирования и числа коле- баний вокруг установившегося положения). Цель изобретения - повышение надежности и улучшение динамических характеристик системы.Для достижения поставленной цели в каждый канал управления введены35 усилитель управляющего сигнала, задатчик опорного сигнала, элемент нечувствительности, корректируещее звено с коэффициентом усиления, обратным коэффициенту усиления усилителя рассогласования, и пороговый элемент, и каждый усилитель управляющего сигнала включен между выходом усилителя рассогласования и входом электрогидравлического блока, элемент нечувст-.,",45 вительности - между выходом усилителя управляющего сигнала и входом усилителя рассогласования, задатчик опорного сигнала подключен к входам усилителя управляющего сигнала и порого 50 вого элемента непосредственно, а к входу усилителя рассогласования - через корректирующее звено, вход порогового элемента связан также с выходом усилителя рассогласования, а вы 55 ход его - с переключателем питания и цепями сигнализации неисправности.На чертеже приведена схема предлагаемой системы с двумя равноценными 2 фканалами управления, один из которых находится в резерве.В состав системы регулирования турбины входят задатчик 1 частоты вращения, основной канал управления 2, электрогидравлический блок 3, сервомотор 4 маневрового золотника с датчиком 5 положения маневрового золотника, гидравлический усилитель 6 и турбина 7 с датчиком частоты вращения 8. Основной канал управления 2 содержит усилитель 9 рассогласования, осуществляющий сравнение сигналов задатчика 1, датчика частоты вращения 8 и датчика 5 положения маневрового золотника. Наряду с выявлением и усилением сигнала рассогласования усилитель 9 обеспечивает также устойчи.- вость и требуемое качество переходных процессов в системе как в режиме автоматического регулирования, так и в следящем режиме (при отключенном дат. чике частоты вращения 8 и единичной обратной связи по положению маневрового золотника). С этой целью усилитель 9 имеет соответствующие корректирующие цепи.В канал управления 2, кроме указанных звеньев, введены усилитель 10 управляющего сигнала, элемент 11 нечувствительности, задатчик 12 опорного сигнала, пороговый элемент 13 и корректирующее звено 14 с коэффициентом усиления обратным коэффициенту усиления усилителя 9 рассогласования. Входы усилителя 10 управляющего сигнала и порогового элемента 13 подключены к выходу усилителя 9 рассогласования и задатчику 12 опорного сигнала. Вы ход усилителя 10 подключен к электро- гидравлическому блоку 3 и через эле.мент 11 нечувствительности.- к дополнительному входу усилителя 9 рассогласования, К другому дополнительному входу усилителя 9 рассогласования подключено корректирующее звено 14. Выходы усилителя 9 рассогласования и задатчика 12 опорного сигнала подключены одновременно к пороговому элементу 13, выход которого соединен с цепями 15 сигнализации неисправности и переключателем 16 питания каналов. Включение в работу резервного канала управления 17, имеющего структуру, аналогичную каналу управления 2, осуществляется с помощью переключателя 16, который переключает питание От на резервный канал по сигналу на выходе порогового элемента 13 ос52 8свидетельствующий о неисправности основного канала управления. Этот сигнал используется как для индикации отказа, так и для ввода резервного канала. С этой целью выходной сигнал порогового элемента 13 подается на переключатель 16, который переключает питание с основного канала иа резервный, При этом выходной сигнал резервного канала 17 через электро- гидравлический блок 3 воздействует на сервомотор маневрового золотника, обеспечивая обработку рассогласования.Аналогичным образом происходит выявление неисправности канала 2 и при возникновении отказов в других его звеньях, например в усилителе 10. Действительно, при отказе этого усилителя и появления рассогласования в системе нарушается действие цепи нелинейной обратной связи, охватывающей усилитель 9 рассогласования с выхода элемента 11. Поэтому усилитель 9 переходит в режим насыщения и его выходное напряжение отличается от опорного напряжения 0 на величину, превышающую порог срабатывания элемента 13. Это приводит к возникновению на выходе порогового элемента 13 напряжения, свидетельствующего об отказе основного канала управления, после чего происходит переход на резервный канал подобно тому, как это происходит при отказе усилителя 9 рассогласования.Таким образом, отказы основногоканала управления нарушают примерноеравенство сигналов на выходах усили"теля 9 рассогласования и эадатчик 12,поскольку разрывается цепь обратнойсвязи через элеме.: 11 и выходное напряжение усилителя 9, не может автоматически подстраиваться под опорныйсигнал. 9184согласования д И = Ц- ЦЬ - Б ком 1пенсируется напряжением нелинейнойобратной связи, формируемым элементом11 нечувствительности (напряжение Ц 4,автоматически подбирается так, чтобы 5выполнялось приближенно равенство1.1У),Таким образом, в переходном процессе, как и в установившемся режиме,разность напряжений У; и Ц близка кснулю, а потому пороговый элемент 13остается в выключенном состоянии, исигнал на его выходе отсутствует,Отсюда следует, что усилитель 9рассогласования как и усилитель 10, 15независимо от величины рассогласования в системе, остаются в линейнойзоне, Выходное напряжение усилителя9 0 У, а напряжение на выходеусилителя 10 примерно равно половине 20зоны нечувствительности элемента 11.За счет этого устраняется нелинейноединамическое запаздывание, возникающее в усилителях известных системрегулирования частоты вращения судавых турбин. Такое запаздывание, обусловленное имеющимися в усилителях реактивными элементами, например элементами динамических корректирующихцепей, вызывает значительные трудности в обеспечении устойчивости кполучению требуемого качества переходных процессов в таких быстродействующих системах автоматического регулирования, какими являются системы ре 35гулирования частоты вращения судовыхтурбин, В данной системе эффект нелинейного запаздывания канал управления полностью исключается, в результате чего повышается быстродействие40и улучшаются динамические характеристики системы,Далее рассматривается работа системы при отказе основного канаа управления 2.45Бсли отказ произошел в усилителерассогласования, то выходное напряжение Б этого усилителя принимает. произвольное значение, которое отличается от напряжения 0 на величину, пре"вышающую напряжение срабатывания порогового элемента 13. При надлежащемвыборе напряжения У вероятность того,что при отказе усилителя 9 его выходное напряжение будет близко к 0 пре"иебрежимо мала. Поэтому отказ усили"теля 9 рассогласования приводит ксрабатыванию порогового элемента 13,на выходе которого появляется сигнал,Выявление отказа канала в даннойсистеме происходит практически мгновенно, так как неисправность любогозвена канала нарушает действие ввееденной обратной связи, в результате .чего сразу же появляется разностныйсигнал О - Щ , вызывающий срабатывание порогового элемента 13. Этопозволяет осуществить автоматическийпереход на резервный канал за время,в течение которого частота вращениятурбины практически не успевает измениться,9184 формула изобретения Таким образом, отказ основногоканала не нарушает работу главного .турбозубчатого агрегата и соответственно не изменяет скорость хода судна,что существенно повышает надежностьработы системы управления и снижаетопасность возникновения аварийных ситуаций. 8 этом состоит главное преимущество предлагаемой системы автоматического регулирования частоты вращения ротора судовой турбины по сравнению с известными, в которых контрольисправности регулятора осуществляется по сигналах рассогласования и требует введение временных задержек,снижающих надежность контроля и безопасность работы турбины,Кроме того, введение нелинейнойобратной связи с выхода усилителяуправляющего сигнала через элементнечувствительности на вход усилителярассогласования предотвращает насыщение усилителей регулятора при больших рассоглавованиях в системе. Засчет этого устраняется эффект нелинейного запаздывания, ухудшающий динамические характеристики известныхсистем. Система регулирования турбины, содержащая электрогидравлический блок, связанный с сервомотором маневрового золотника; датчики частоты вращения ротора и положения маневро 52 10вого золотника и задатчик частотывращения, подключенные к усилителямрассогласования канала управления,выходы которых подключены к входуэлектрогидравлического блока, переключатель питания каналов и цепи сигнализации неисправности, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышениянадежности и улучшения динамическиххарактеристик системы, в каждый каналуправления введены усилитель управляющего сигнала, задатчик опорногосигнала, элемент нечувствительности,корректирующее звено с коэффициентомусиления, обратным коэффициенту усиления усилителя рассогласования, ипороговый элемент, и каждый усилительуправляющего сигнала включен междувыходом усилителя рассогласования ивходом электрогидравлического блока,элемент нечувствительности - междувыходом усилителя управляющего сигнала и входом усилителя рассогласования, задатчик опорного сигнала под ключен к входам усилителя управляющего сигнала и порогового элемента непосредственно, а к входу усилителярассогласования - через корректирую,щее звено, вход порогового элементасвязан также с выходом усилителя рассогласования, а выход его - с переключателем питания и цепями сигнализациинеисправности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР8 Я 3861, кл. Р 01 9 17/24, 1375.Составитель А. КалашниковКелемеа ТехоевЛ Пекарь Коррек ароши еда кто акаэ 2 одписное Го дела Моск 3ал П и 80/8 ВНИИПИ по 110 5537ного комитета СССРтений и открытийРазовская наб. д Тираж рстве изобрфП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4