AT391564B

AT391564B - Regler mit begrenzungseinrichtung

Info

Publication number: AT391564B
Application number: AT272087A
Authority: AT
Original assignee: Gutehoffnungshuette Man
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1990-10-25
Also published as: DK164711B; DK164711C; SE464985B; NL193328C; SE8703833L; ATA272087A; DE3635037A1; NL8702069A; NL193328B; DK537287D0; DK537287A; DE3635037C2; YU184587A; SE8703833D0

Description

Nr. 391 564

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler zur Beeinflussung eines oder mehrerer Regelorgane in einer fluidführenden Leitung einer Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine, mit je einem Eingang zur Stellgrößenbegrenzung nach oben bzw. nach unten.

Bei der Regelung von Heizdampf- oder Prozeßdampfströmen steuern die Stellgrößen der Regler die Dampfströme durch die Turbine oder durch einen Teil der Turbine von kleinen bis großen Dampfmengen. Die dabei auftretenden thermischen Spannungen machen es erforderlich, die Stellgeschwindigkeit der Regelorgane wie Stellventile oder Stellklappen kontinuierlich, entsprechend eines Spannungsfreibetrages oder entsprechend einer aus einem Modell errechneten, zulässigen Stellgeschwindigkeit, zu begrenzen.

Es ist beispielsweise bekannt, die Stellgeschwindigkeit des Stellantriebs des Regelorgans direkt zu begrenzen. Nachteilig ist, daß die Stellgröße auch kleine Änderungen nur mit begrenzter Geschwindigkeit ausführen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler zu schaffen, mit dem im Kleinsignalbereich schnelle Änderungen der Stellgröße möglich sind, während im Großsignalbereich die vorgegebene Begrenzung der Stellgeschwindigkeit unverändert wirksam ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Reglereingang zur oberen Stellgrößenbegrenzung der um eine bestimmte Größe (Δ) erhöhte Ausgangswert eines gesteuerten nachlaufenden Integrators, welcher, wie an sich bekannt, mit seiner Ausgangsgröße seiner Eingangsgröße mit einer von außen eingebbaren Integrationsgeschwindigkeit folgt und welcher zwei Eingänge für die Steuergröße aufwärts und abwärts enthält, wobei die von außen zugeführten Steuergrößen die zulässige Integrationsgeschwindigkeit aufwärts und abwärts bestimmen, und dem Reglereingang zur unteren Stellgrößenbegrenzung der um eine bestimmte Größe (Δ) erniedrigte Ausgangswert des vorgenannten oder eines anderen gesteuerten, nachlaufenden Integrators aufgeschaltet sind. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können innerhalb eines - wählbaren oder von einer anderen Größe vorgebbaren - Bereichs um eine mittlere Stellgröße herum schnelle Änderungen der Stellgröße entsprechend einer optimalen Regeldynamik erfolgen. Über den festgelegten Bereich hinausgehende Stellgrößenänderungen laufen mit auf das zulässige Maß begrenzten Änderungsgeschwindigkeiten ab.

Begrenzungsschaltungen sind an sich bekannt und sind Stand der Technik. Das besondere an dieser Schaltung ist die Dynamisierung der Stellbereichsgrenzen in Abhängigkeit einer zulässigen Stellgeschwindigkeit. Diese Stellgeschwindigkeit wird nicht durch Führungsgrößen, Regelgrößen oder Regelparameter bestimmt, sondern kann aus anderen Prozeßgrößen oder der Materialbeanspruchung errechnet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 den Funktionsplan einer Regelung mit einem gesteuerten, nachlaufenden Integrator, und Fig. 2 den Funktionsplan einer Regelung mit zwei gesteuerten, nachlaufenden Integratoren.

Mit (1) ist ein Regler bezeichnet, dessen einer Eingang mit dem Signal (xj), das der Differenz der zu regelnden Größe, z. B. dem Dampfdurchfluß entspricht, beaufschlagt ist Das Ausgangssignal des Reglers (1) wird einerseits als Stellgrößensignal (y) über die Leitung (2) dem (nicht weiter gezeichneten) Antrieb eines Regelorgans, wie Regelventil, Regelklappe od. dgl. zugeführt und anderseits über die Leitung (3) unverzögert dem einen Eingang eines gesteuerten, nachlaufenden Integrators (4) zugeführt. Das Ausgangssignal des Integrators (4) wird über die Leitung (5) unverzögert dem ersten Eingang eines Addierglieds (6) zugeführt, dessen zweiten Eingang der von einem Block (12A) gelieferte Wert (+Δ) über die Leitung (7) unverzögert zugeführt ist. Der Ausgang des Summierglieds (6) ist über die Leitung (14) mit dem Eingang (EQ) zur Begrenzung der Stellgröße nach oben versehen. Das Ausgangssignal des Integrators (4) wird ferner über die Leitung (9) dem Positiveingang eines Addierglieds (10) zugeführt, dessen Negativeingang über die Leitung (11) mit dem Ausgang eines den Wert (-Δ) liefernden Blocks (12B) verbunden ist. Der Ausgang des Addierglieds (10) ist über die Leitung (13) mit dem Eingang (Eu) zur Begrenzung der Stellgröße nach unten versehen.

Unter dem vorerwähnten gesteuerten, nachlaufenden Integrator (4) ist ein Gerät oder eine Schaltungsanordnung zu verstehen, dessen bzw. deren Ausgangsgrößen seiner Eingangsgröße mit einer von aunen vorgebbaren Geschwindigkeit folgt. Der Integrator (4) weist zwei weitere Eingänge für die Steuergröße (zulässiger Transient aufwärts) (xwj) und für die Steuergröße (zulässiger Transient abwärts) (xW2) auf, wobei die von außen zugeführten Steuergrößen (xwj) und (xw2) die zulässige Integrationsgeschwindigkeit (Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangsgröße) aufwärts bzw. abwärts bestimmen. - Der Aufbau eines gesteuerten, nachlaufenden Integrators (4) ist an sich im Zusammenhang mit einer von außen zugeführten Steuergröße (xw) aus der DE-OS 35 00 482 bekannt.

Man kann auch mehrere gesteuerte, nachlaufende Integratoren anwenden; beispielsweise kann - wie Fig. 2 zeigt - das Addierglied (10) auch mit dem Ausgang eines gesonderten, d. h. vom Integrator (4) unabhängigen, Integrators (4') verbunden sein. In diesem Fall ist jeder Integrator mit den zwei Steuergrößen (xwj), (xW2) beaufschlagt

Die dem Signal des Integrators (4) hinzuaddierte Größe (Δ) und die vom Signal des Integrators subtrahierte Größe (Δ) bestimmt sich je nach Regelaufgabe so, daß spontane Stellgrößenänderungen des Reglers um den Wert (Δ) von der Regelstrecke oder von den von der Regelgröße unmittelbar beeinflußten Parametern toleriert werden können. -2-

Claims

Nr. 391 564 Bei Dampfturbinenregelungen wird die Größe (Δ) z. B. so ermittelt, daß von einem Beharrungszustand aus Stellgrößenänderungen < (Δ) noch nicht zu einer thermischen Überbeanspruchung der Dampfturbinengehäuse führen. Sollen aufgrund von Sollwert- oder Reglergrößenänderungen größere Stellgrößenänderungen durchgeführt werden, so kann die Stellgröße um den Wert (Δ) spontan verändert werden, während anschließende, weitere Änderungen nur noch so schnell durchlaufen werden können, daß an der Spannungsgrenze entlang gefahren wird. Die Werte (+Δ) und (-Δ) können auch bei entsprechenden Anwendungsfällen veränderliche, vorgebbare Parameter sein; sie können auch über eine mathematische Funktion mit den zulässigen Stellgrößenänderungsgeschwindigkeiten verknüpft sein. Der erfindungsgemäße Vorschlag ist auch bei der Regelung der Leistung einer Strömungsmaschine anwendbar, falls eine Begrenzung der Arbeitsmittel-Massenstromänderung gewünscht wird. Ein anderer Anwendungsfall wäre die Pumpgrenzenregelung von Verdichtern, wo es zu Schwierigkeiten kommt, wenn die Grenzregelung eingreift. Mit der vorgeschlagenen Schaltung könnte schon vor Erreichen der Grenzkurve auf begrenzte Stellgeschwindigkeit übergegangen werden, so daß das Eingreifen des Grenzreglers sanfter erfolgen kann. Die erfindungsgemäße Reglerfortbildung wirkt wie folgt: Im ausgeglichenen Zustand sind die Stellgröße des Reglers (1) und die Ausgangsgröße des Integrators (4) bzw. die Ausgangsgrößen der Integratoren (4,4’) gleich groß, so daß die Stellgröße bei raschen Schwankungen (Änderungen) der Regelgröße oder der Führungsgröße entsprechend der gewünschten Dynamik des Reglers folgen kann bis die - auf den Ausgang des/der Integratoren (4, 4') bezogenen - Grenzwerte (+Δ) oder (-Δ) erreicht sind. Der Ausgang des Integrators bzw. der Integratoren folgt der Reglerstellgröße mit zulässiger Geschwindigkeit und nimmt dabei einen Mittelwert der Stellgröße an und begrenzt bei Stellgrößenänderungen, die über Größen (±Δ) hinausreichen würden, die Stellgeschwindigkeit auf die im Integrator verarbeitete zulässige Änderungsgeschwindigkeit bzw. auf die in den Integratoren verarbeiteten zulässigen Änderungsgeschwindigkeiten. PATENTANSPRÜCHE 1. Regler zur Beeinflussung eines oder mehrerer Regelorgane in einer fluidführenden Leitung einer Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine, mit je einem Eingang zur Stellgrößenbegrenzung nach oben bzw. nach unten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reglereingang zur oberen Stellgrößenbegrenzung der um eine bestimmte Größe (Δ) erhöhte Ausgangswert eines gesteuerten nachlaufenden Integrators (4), welcher, wie an sich bekannt, mit seiner Ausgangsgröße seiner Eingangsgröße mit einer von außen eingebbaren Integrationsgeschwindigkeit folgt und welcher zwei Eingänge für die Steuergröße aufwärts und abwärts enthält, wobei die von außen zugeführten Steuergrößen die zulässige Integrationsgeschwindigkeit aufwärts und abwärts bestimmen, und dem Reglereingang zur unteren Stellgrößenbegrenzung der um eine bestimmte Größe (Δ) erniedrigte Ausgangswert des vorgenannten (4) oder eines anderen gesteuerten, nachlaufenden Integrators (4') aufgeschaltet sind.
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Größe (Δ) 10 % des Ausgangswertes des bzw. der gesteuerten, nachlaufenden Integratoren beträgt Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3-