Микропроцессорная электрогидравлическая система регулирования с минимизированной зоной нечувствительности частоты вращения паровой или газовой турбины
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах регулирования мощных паровых и газовых турбин с применением средств вычислительной техники. Система регулирования состоит из управляющей части в виде микропроцессорного контроллера, промежуточной части в виде электромеханического преобразователя и гидравлической исполнительной части с сервомоторами и промежуточным золотником. Для уменьшения зоны нечувствительности гидравлической части в управляющей части системы регулирования согласно изобретению предусмотрены два контура формирования сигнала коррекции общего задания частоты вращения и мощности турбины. В первом контуре сигнал небаланса заданного и текущего значений суммарного перемещения на выходе сервомоторов перед подачей во второй контур пропускают через ПИ преобразователь. Во втором контуре производится такая же операция в отношении сигнала небаланса заданного и текущего значений перемещения промежуточного золотника. Такое выполнение системы позволит повысить качество регулирования микропроцессорной электрогидравлической системы паровой или газовой турбины за счет уменьшения зоны нечувствительности сервомоторов гидравлической части системы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах регулирования мощных паровых и газовых турбин с применением средств вычислительной техники (ВТ).
В последнее время в автоматических системах управления (включая регулирование) различными технологическими объектами широкое распространение получило использование средств ВТ. При этом управляющее воздействие, вырабатываемое средствами ВТ, реализуется с помощью электромеханических преобразователей (ЭМП). Применительно к исполнительным органам клапанов мощных паровых турбин перестановочные усилия ЭМП оказываются недостаточными. В связи с этим более рациональным решением явилось создание гибридных микропроцессорно-электрогидравлических систем регулирования турбин с использованием ВТ для выработки электрического сигнала управляющего воздействия, передаваемого через ЭМП в гидравлическую систему перемещения регулирующих клапанов, оборудованную штатными сервомоторами и промежуточными золотниками.
Известна принимаемая в качестве прототипа изобретения микропроцессорная электрогидравлическая система регулирования паровой или газовой турбины, содержащая управляющую микропроцессорную часть в виде микропроцессорного контроллера с формирователем общего задания на основании заданий по частоте вращения и мощности турбины и с соответствующими обратными связями, электромеханическую промежуточную часть в виде подключенного к выходу микропроцессорного контроллера электромеханического преобразователя и гидравлическую исполнительную часть в виде промежуточного золотника и сервомоторов с датчиками перемещения на выходе сервомоторов [1].
Недостатком системы [1] является низкое качество регулирования из-за наличия у сервомоторов и промежуточных золотников существенной зоны нечувствительности.
Одним из достигаемых результатов изобретения является повышение качества регулирования микропроцессорной электрогидравлической системы регулирования паровой или газовой турбины за счет уменьшения зоны нечувствительности сервомоторов гидравлической части системы.
Указанный результат обеспечивается тем, что в микропроцессорной электрогидравлической системе регулирования паровой или газовой турбины, содержащей управляющую микропроцессорную часть в виде микропроцессорного контроллера с формирователем общего задания на основании заданий по частоте вращения и мощности турбины и с соответствующими обратными связями, электромеханическую промежуточную часть в виде подключенного к выходу микропроцессорного контроллера электромеханического преобразователя и гидравлическую исполнительную часть в виде промежуточного золотника и сервомоторов с датчиками перемещения на выходе сервомоторов, согласно изобретению микропроцессорная часть системы дополнительно содержит последовательно включенный с формирователем общего задания второй формирователь общего задания и контур формирования сигнала коррекции общего задания, уменьшающей зону нечувствительности сервомоторов, причем контур формирования сигнала коррекции общего задания включает в себя функциональный преобразователь сигнала общего задания от первого формирователя в сигнал, пропорциональный заданному суммарному перемещению на выходе сервомоторов, соответствующему общему заданию мощности и частоты, сумматор сигналов от датчиков перемещения на выходе сервомоторов, элемент сравнения сигналов заданного и действительного суммарного перемещения на выходе сервомоторов и ПИ преобразователь выходного сигнала указанного элемента сравнения в сигнал коррекции общего задания, для чего второй формирователь общего задания имеет дополнительный вход, к которому подключен выход указанного ПИ преобразователя.
Другим достигаемым результатом изобретения является дополнительное повышение качества регулирования микропроцессорной электрогидравлической системы регулирования паровой или газовой турбины за счет уменьшения зоны нечувствительности промежуточного золотника гидравлической части системы.
Данный результат обеспечивается тем, что согласно изобретению микропроцессорная электрогидравлическая система регулирования дополнительно содержит датчик перемещения промежуточного золотника и второй контур формирования сигнала коррекции общего задания, уменьшающей зону нечувствительности промежуточного золотника, включающий последовательно соединенные второй элемент сравнения и второй ПИ преобразователь, причем один из входов второго элемента сравнения подключен к выходу второго формирователя общего задания, второй вход - к датчику перемещения промежуточного золотника, а выход второго элемента сравнения через второй ПИ преобразователь - ко входу электромеханического преобразователя.
На чертеже изображена принципиальная схема микропроцессорной электрогидравлической системы регулирования согласно изобретению.
Система регулирования не показанной на чертеже паровой или газовой турбины содержит микропроцессорную часть в виде микропроцессорного контроллера (МПК) 1, электромеханическую промежуточную часть в виде электромеханического преобразователя (ЭМП) 2 и подключенную к нему гидравлическую исполнительную часть (ГИЧ) 3. МПК 1 включает в себя первый формирователь (ФОЗ-1) 1.1 общего задания с подключенными к нему формирователем (ФНМ) 1.2 небаланса ΔN мощности и формирователем (ФНЧ) 1.3 небаланса Δω частоты, а также блок управления (БУЭМП) 1.4 электромеханическим преобразователем 2. При этом ΔN=Nз-Nт, а Δω=ωз-ωт, где Nз - заданное значение мощности, Nт - текущее значение мощности, ωз - заданное значение частоты, ωт - заданное значение частоты.
ГИЧ 3 включает в себя промежуточный золотник ПЗ с двумя ступенями усиления ПЗ-1 3.1 и ПЗ-2 3.2, установленными на гидравлической линии 3.3 подачи давления в не показанные на чертеже сервомоторы регулирующих клапанов турбины с датчиками перемещения на выходе сервомоторов. Дополнительно МПК 1 содержит последовательно включенный с ФОЗ-1 1.1 второй формирователь ФОЗ-2 1.5 общего задания и первый контур КФСК-1 1.6 формирования сигнала коррекции общего задания, уменьшающей зону нечувствительности сервомоторов, причем КФСК 1.6 общего задания включает в себя функциональный преобразователь ФПСОЗ 1.6.1 сигнала общего задания от первого ФОЗ 1.1 в сигнал, пропорциональный заданному суммарному перемещению на выходе сервомоторов, соответствующему общему заданию мощности N и частоты ω, сумматор 1.6.2 сигналов 1.6.3 от датчиков перемещения на выходе сервомоторов, первый элемент сравнения 1.6.4 сигналов заданного и действительного суммарного перемещения на выходе сервомоторов и первый ПИ преобразователь 1.6.5 выходного сигнала указанного первого элемента сравнения 1.6.4 в сигнал коррекции общего задания, для чего второй формирователь 1.5 общего задания ФОЗ-2 имеет дополнительный вход, к которому по линии 1.6.6 подключен выход указанного первого ПИ преобразователя 1.6.5.
Система регулирования согласно изобретению дополнительно содержит датчик ДП 3.4 перемещения промежуточного золотника ПЗ-2 3.2 второй ступени и второй контур КФСК-2 1.7 формирования сигнала коррекции общего задания, уменьшающей зону нечувствительности промежуточного золотника 3.1, 3.2. КФСК 1.7 включает в себя последовательно соединенные второй элемент сравнения 1.7.1 и второй ПИ преобразователь 1.7.2, причем один из входов второго элемента сравнения 1.7.1 подключен к выходу ФОЗ-2 1.5 общего задания, второй вход - к датчику 3,4 перемещения ПЗ-2 3.2, а выход второго элемента сравнения 1.7.1 через второй ПИ преобразователь 1.7.2 - ко входу БУЭМП 1.4.
Система регулирования согласно изобретению работает следующим образом.
От формирователей ФНМ 1.2 и ФНЧ 1.3 на входы первого формирователя ФОЗ-1 1.1 общего задания поступают сигналы соответственно ΔN и Δω небаланса заданных и текущих значений мощности и частоты вращения турбины. Результирующий сигнал общего задания поступает на один из входов второго формирователя ФОЗ-2 1.5 общего задания. К другому входу последнего по линии 1.6.6 подается сигнал коррекции общего задания, вырабатываемый в первом контуре КФСК-1 1.6. Корректирующий сигнал формируется из сигнала 1.1.1 общего задания путем его первичного преобразования с помощью функционального преобразователя 1.6.3 в сигнал, пропорциональный заданному суммарному перемещению на выходе сервомоторов регулирующих клапанов. Сформированный сигнал сравнивается в первом элементе сравнения 1.6.4 с суммарным сигналом от не показанных на чертеже датчиков действительного перемещения на выходе сервомоторов, после чего результирующий сигнал небаланса подается в первый ПИ преобразователь 1.6.5 для уменьшения зоны нечувствительности сервомоторов в результате продолжающейся коррекции интегрирующей частью ПИ преобразователя до исчезновения небаланса на его входе. Выработанный во втором формирователе ФОЗ-2 1.5 сигнал скорректированного общего задания поступает во второй контур КФСК-2 1.7 формирования коррекции общего задания, где он вначале сравнивается во втором элементе сравнения 1.7.1 с сигналом от датчика 3.4 перемещения ПЗ-2 3.2, а затем направляется во второй ПИ преобразователь 1.7.2 для уменьшения зоны нечувствительности указанного ПЗ. Окончательно скорректированный сигнал общего задания с выхода второго ПИ преобразователя 1.7.2 подается в БУЭМП 1.4 для выработки управляющего сигнала, подаваемого в ЭМП 2. Механическое перемещение от последнего по жесткой связи передается промежуточному золотнику ПЗ-1 3.1, управляющему положением золотника ПЗ-2 3.2, который в свою очередь управляет подачей гидравлической жидкости по линии 3.3 к сервомоторам регулирующих клапанов турбины.
Уменьшение зоны нечувствительности сервомоторов и промежуточного золотника позволяет существенно повысить качество регулирования микропроцессорной электрогидравлической системы регулирования мощных турбин.
Источник информации
1. Динамика регулирования турбин. - Калашников А.А., М., Энергоатомиздат, 1999, с.232-235, рис.6.3.
1. Микропроцессорная электрогидравлическая система регулирования паровой или газовой турбины, содержащая управляющую микропроцессорную часть в виде микропроцессорного контроллера с формирователем общего задания на основании заданий по частоте вращения и мощности турбины и с соответствующими обратными связями, электромеханическую промежуточную часть в виде подключенного к выходу микропроцессорного контроллера электромеханического преобразователя и гидравлическую исполнительную часть в виде промежуточного золотника и сервомоторов с датчиками перемещения на выходе сервомоторов, отличающаяся тем, что микропроцессорная часть системы дополнительно содержит последовательно включенный с формирователем общего задания второй формирователь общего задания и контур формирования сигнала коррекции общего задания, уменьшающей зону нечувствительности сервомоторов, причем контур формирования сигнала коррекции общего задания включает в себя функциональный преобразователь сигнала общего задания от первого формирователя в сигнал, пропорциональный заданному суммарному перемещению на выходе сервомоторов, соответствующему общему заданию мощности и частоты, сумматор сигналов от датчиков перемещения на выходе сервомоторов, элемент сравнения сигналов заданного и действительного суммарного перемещения на выходе сервомоторов и ПИ преобразователь выходного сигнала указанного элемента сравнения в сигнал коррекции общего задания, для чего второй формирователь общего задания имеет дополнительный вход, к которому подключен выход указанного ПИ преобразователя.
2. Микропроцессорная электрогидравлическая система регулирования по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик перемещения промежуточного золотника и второй контур формирования сигнала коррекции общего задания, уменьшающего зону нечувствительности промежуточного золотника, включающий последовательно соединенные второй элемент сравнения и второй ПИ преобразователь, причем один из входов второго элемента сравнения подключен к выходу второго формирователя общего задания, второй вход - к датчику перемещения промежуточного золотника, а выход второго элемента сравнения через второй ПИ преобразователь - ко входу электромеханического преобразователя.
