CS195643B1 - Zapojení pro automatické nastavování optimálních parametrů páry v počáteční fázi prohřívání tlakových nádob - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro automatické nastavování optimálních parametrů v počáteční fázi prohřevu tlakových nádob, zejména parních turbinových skříní.

Parní turbinové skříně, parovody a jiná silnostěnná tepelně energetická zařízení nebo jejich příslušenství, která pracují v oblasti vyšších, popřípadě vysokých teplot a tlaků, se do provozního stavu uvádějí řízeným přívodem přehřáté páry. V počáteční fázi prohřívání se prakticky vždy jedná o ohřev přehřátou párou, která při styku s vnitřním povrchem stěn tlakové nádoby kondenzuje a intenzívně jej ohřívá. Tato první fáze je nejchoulostivější zejména z tohoto důvodu, že při nízjcých tlacích odpovídá malé změně tlaku velká změna teploty sy tos ti'páry , takže u uvedených silnostěnných tlakových nádob snadno vznikají vysoká vnitřní pnutí.

Pro následující zvýšení teploty stěn tlakové nádoby je v další fázi prohřívání nutno zvýšit také parametry prohřívací páry. Regulovaným škrcením tlaku přiváděné vstupní páry je potom možno přesně, rychle a s požadovaným průběhem dosáhnout provozní teplotu prohřátí stěn tlakové nádoby. Závislost regulovaného tlaku p prohřívací páry na počáteční teplotě T_o prohřívaného zařízení, na dovoleném časovém teplotním gradientu k a na čase t je obecně dána funkcí p'= f/T₀, k, t,/.

Pro dané zařízení, které má být uvedeno do provozu, je počáteční teplota T_o proměnný parametr, který jednoznačně určuje počáteční tlak p₀ prohřívací páry v počáteční fázi prohřevu. Platí, tedy závislost daná funkcí

P - g/T₀/.

Poslední uvedená funkce má pro všechna prohřívaná tepelně energetická zařízení stejný tvar a nezávisí na typu prohřívané tlakové nádoby. V další fází prohřevu dochází k póstupnému zvyšování regulovaného tlaku<p prohřívací páry, který je dán časovým teplotním gradientem k a časem t. Tato závislost je různá pro tlakové nádoby s odlíi nýmí dovolenými časovými teplotními gradienty k a závisí na teplotních poměrech v tlakové nádobě.v počáteční fázi prohřevu.

U parních turbinových skříní, které^-jsou častým typem prohřívaných tlakových nádob, je z hlediska možnosti překročení dovolených teplotních rozdílů nejkritičtějším místem spojovací příruba v prostoru za regulačním stupněm. Snímací čidla se proto, zpravidla umistují do těchto míst. Vzhledem k tomu, že rozdí.l teplot mezi vnitřní a vněj· ší částí příruby nesmí během prohřevu překročit pevně stanovenou hodnotu, nesmí se teplota turbinové skříně zvyšovat rychleji, než činí jistá kritická strmost nárůstu, ' daná dovoleným časovým teplotním gradientem k. Pro realizaci ohřevu v nejkratším možném čase je nutno dodržet lineární nárůst teploty skříně právě tímto dovoleným časovým teplotním gradientem k.

Dosud známá zapojení pro automatické nastavování optimálních parametrů páry v počáteční fázi prohřevu výše uvedenou funkci

Po = g/T₀/ bud řeží. značně komplikovaně, nebo ji neřeší přesně. Jako příklad lze uvést dosud používané zapojení pro automatickou regulaci prohřívání parních turbin, které je důležitou součástí zařízení k automatickému spouštění protitlakých parních turbin.

Podobně jako u ostatních používaných zapojení, také zde jsou teplotní snímací Čidlo a tlakové snímací - pid lo umí.stěny v turbinové skříni, zatímco vlastní vstupní a vyhodnocovací obvody jsou umístěny ve zvláštních elektronických vanách v rozvaděči. Na ukazateli ručkového měřidla, které je napojeno na výstup uvedeného teplotního snímacího čidla, je stavitelně upevněn terčík, sloužící k ovládání dvou fotoelektrických snímačů, jejichž výstupy jsou připojeny na první zesilovač. V každé ze dvou výstupních větví uvedeného prvního zesilovače, napojených-na první vstup a na druhý vstup logického obvodu, jsou sériově zapojeny relé s mechanickými kontakty a odrušovací vstupni«filtr.

Na výstup z logického obvodu je připojen první vstup čítače; výstup z čítače je připojen jednak na číslicově analogový převodník, a jednak na dekodér s vícekanálovým výstupem, ^vřazený ve zpětnovazební větvi. Za dekodérem se uvedená zpětnovazební větev člení do tří paralelních propojů.

První propoj spojuje první výstup dekodéru se třetím vstupem logického obvodu. Ve .druhém propojí, spojujícím druhý výstup dekodéru se čtvrtým vstupem logického obvodu, je vřazený první klopný obvod.

Podobně ve třetím propojí, spojujícím třetí výstup dekodéru s pátým vstupem logického obvodu, je vřazen druhý klopný obvod. Výstup číslicově analogového převodníku je spojen s prvním vstupem invertoru, na jehož druhý vstup je připojeno tlakové snímací čidlo. Na výstup z invertoru je napojena řídicí větev sé sériově zařazeným druhým zesilovačem, regulátorem, ovládacím obvodem a akčním členem. Povelová větev, spojující povelový obvod s druhým vstupem· uvedeného regulátoru, je připojena i na oba klopné obvody, na šestý vstup logického obvodu a na druhý vstup čítače. K sedmému vstupu logického obvodu je připojena časová základna.

Vstupní informace z teplotního snímacího čidla se v ručkovém měřidle převádí na výchylku terčíku, který ve dvou nastavených polohách vybuzuje fotoelektrické snímače. Výstupní signály z těchto fotoelektrických snímačů, odpovídající dvěma teplotním stavům turbinové skříně,, se po zesílení vedou příslušnou výstupní větví do logického obv-odu a do dalších obvodů a částí uvedeného zapoj ení.

Popisované zapojení pro automatickou regulaci prohřívání je schopno celou počá-‘ teční fázi vyhodnotit bud jako studený stav, nebo jako částečně prohřátý stav. Uvedeným dvěma teplotním stavům odpovídá automatické nastavení dvou pevných hodnot tlaku prohřívací páry na začátku prohřívání. Počáteční parametry páry jsou tedy voleny pevně pro dvě teplotní pásma, v každém pásmu potom pro nejnižší teplotu. V horních oblastech těchto teplotních pásem jsou počáteční parametry prohřívací páry neekonomicky nízké. K vlastnímu prohřevu dochází potom s časovým zpožděním, které může činit až 50 Z celkové doby prohřevu. Během této neefektivní prodlevy dochází navíc k tepelným ztrátám.

Jiné známé zapojení pro automatickou regulaci prohřevu, jehož popis je v čs. patentu Č. 136 787, má teplotní snímací čidlo napojeno na-servosystém. Také navazující část zapojení podlečs. patentu č. 136 787, která slouží k vyhodnocení počáteční teploty Τθ, je odlišná od příslušné vyhodnocovací části prvého popsaného zapojení zejména v tom, že obsahuje srovnávací obvod výstupního napětí uvedeného servosystému a napětovou programovanou hodnotu z druhé řady krokového volíce. Zapojení podle čs. patentu č. 1 36 787 -má však s ohledem na velký počet mechanických kontaktů poměrně nízkou životnost a spolehlivost a vyžaduje proto náročnější a častější údržbu.

Značnou část nevýhod uvedenýéh známých zapojení odstraňuje zapojení pro automatické nastavování optimálních parametrů páry v počáteční fázi prohřívání tlakových nádob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první indikační člen ke snímání teploty páry je připojen na první vstup komparačního členu prvního zpětnovazebního okruhu, tvořeného kruhovým propojem, obsahujícím spojení výstupu tohoto komparačního členu s prvním vstupem programovacího členu a spojení prvního výstupu tohoto programovacího členu s druhým vstupem komparačního členu, přičemž programovací člen je současně částí druhého zpětnovazebního okruhu, tvořeného kruhovým propojem obsahujícím spojení druhého výstupu programovacího členu s prvním vstupem koincidenčního členu, dále spojení prvního výstupu tohoto koincidenčního členu s druhým vstupem programovacího členu, a dále spojení druhého výstupu koincidenčního členu s třetím vstupem programovacího členu, kde na čtvrtý vstup programovacího členu je připojena časová základna, na pátý vstup programovacího členu je připojen první výstup povelového členu, na šestý vstup programovacího členu je připojen druhý výstup povelového členu, kde třetí výstup programovacího členu je připojen na vstup exponenciálního převodníku, a kde třetí výstup povelového členu je připojen na druhý vstup koincidenčního členu, zatímco druhý indikační člen ke snímání tlaku páry v tlakové nádobě je připojen na první vstup výkonového členu, na jehož druhý vstup je napojen výstup exponenciálního převodníku, a jehož třetí vstup je propojen se čtvrtým výstupem povelového Členu.

Na první vstup prvního sumačního invertoru, který je spolu se sériově řazeným úrovňovým spínačem součástí komparačního Členu, je napojen výstup prvního riapětového zesilovače, který je spolu se sériově řazeným teplotním čidlem součástí prvního indikačního členu, zatímco na druhý vstup prvního sumačního invertoru je připojen výstup číslicově analogového převodníku, který je spolu ae sériově řazenými logickým obvodem a čítačem součástí programovacího členu, přičemž výstup úrovňového spínače je propojen se vstupem logického obvodu._>

Výstup číslicově analogového' převodníku, který je spolu se sériově řazeným logickým obvodem a čítačem součástí programovacího členu, je propojen se vstupem exponenciálního převodníku, přičemž výstup zmíněného exponenciálního převodníku je připojen na druhý vstup druhého sumačního invertoru, který je součástí výkonového členu, sestávajícího dále zé sériově řazených druhého napětového zesilovače, regulátoru, ovládacího obvodu a akčního obvodu.

Zapojení podle vynálezu umožňuje výrazně zkrátit dobu prohřevu tlakové nádoby, a tím i ušetřit palivo. Vzhledem ke srovnatelným stávajícím zapojením je také levnější a spolehlivější.

Na přiloženém výkrese je nakreslen příklad provedení zapojení pro automatické nastavování optimálních parametrů páry v počáteční fázi prohřívání tlakových nádob podle vynálezu.

Ve znázorněném blokovém’schématu toto zapojení sestává z vyhodnocovací části, tvořené dvěma zpětnovazebními okruhy a výstupním exponenciálním převodníkem 10, dále sestává z ovládací částitvořené vzájemně propojenými povelovým členem 17 a řídicím členem 22, přičemž tento povelový člen 1 7 je současně napojen na vyhodnocovací část,, a dále sestává ze vstupní části, tvořené třemi samostatnými jednotkami, a to časovou základnou 18, připojenou na vyhodnocovací část, dále prvním indikačním členem 19·,. připojeným tak.é na uvedenou vyhodnocovací, část, a dále druhým indikačním členem 20, připojeným na řídící .člen 22 , ovládací části. První zpětnovazební okruh tvoří kruhový propoj, který obsahuje spojení výstupu komparačního členu 21 s prvním vstupem £ programovacího členu 23 a spojení prvního výstupu £ tohoto programovacího členu 23 s druhým vstupem b uvedeného komparačního Členu 2 1 . Podobně druhý zpětnovazební okruh tvoří kruhový propoj, který obsahuje spojení druhého výstupu j. programovacího členu 23 s prvním vstupem 2 koincidenČního členu 24, dále spojení prvního výstupu n tohoto koincidenČního Členu 24 s druhým vstupem 2 programovacího členu 23, a dále spojení druhého výstupu o koincidenČního členu 24 se třetím vstupm £ programovacího čjenu 23.

Jak je patrné z vyobrazení, programovací člen 23 je současně částí jak prvního zpětnovazebního okruhu, tak druhého zpětnovazebního okruhu. Třetí výstup k programovacího členu 23 je spojen se vstupem exponenciálního převodníku 10. U ovládací části.je první výstup £ povelového členu 17 spojen s pátým vstupem £ programovacího členu 23, druhý výstup £ povelového členu 17 je připojen na šestý vstup h programovacího členu 23.» třetí výstup £ povelového členu 17 je spojen s druhým vstupem M koincidenČního členu 24 a čtvrtý výstup £ povelového členu 17 je napojen na třetí vstup x výkonového členu 22.

První ze tří samostatných jednotek vstupní části zapojení je časová základna 18, jejíž výstup je spojen se čtvrtým vstupem f programovacího členu 23 vyhodnocovací č^ásti. Druhou samostatnou jednotkou výstupní částí je první indikační člen 22» jehož výstup je napojen na první vstup £ komparačního členu 21 a její třetí samostatnou jednotkou je druhý indikační člen £0, jehož výstup je připojen na první vstup u výkonového členu 22 ovládací části.

Komparační člen 21 sestává z prvního sumačního invertoru 2 sériově propojeného s úrovňovým spínačem 2» programovací člen 23 9'estává ze sériově řazeného logického oKvodu 2, jehož výstup je spojen s prvním vstupem čítače j6, a dále z číslicově analogového převodníku 7, jehož vstup je spojen 8 výstupem tohoto čítače 2* Koincidenční člen 24 sestává z dekodéru 2 ^a pamětového obvodu 9. Přitom výstup úrovňového spínače 4 je připojen na první vstup logického obvodu 5 x a výstup z číslicově analogového převodníku 7. je propojen jednak s druhým vstupem prvního sumačního invertoru 2» a jednak se vstupem exponenci álního ' převodníku 10. Na druhý vstup logického obvodu 2 je připojen první výstup dekodéru 2 a třetí vstup logického obvodu 2 3^e napojen na výstup pamětového obvodu 9..

’

Druhý výstup dekodéru 2 í^e spojen s prvním vstupem pamětového obvodu 2· Vstup dekodéru 2 je napojený na spoj výstupu citace 6 se vstupem číslicově analogového převodníku 7.. První výstup povelového členu 17 ovládací části je spojen, s pátým vstupem logického obvodu 2» druhý výstup povelového>členu 17 je napojen na druhý vstup čítače 2 ^a třetT výstup povelového členu 17 je propojen s druhým vstup.em pamětového obvodu 2· Výkonový člen 22 sestává ze sériově řazených druhého sumačního invertoru 12, druhého napětového zesilovače 2?.» jehož výstup je spoj/βη s prvním vstupem regulátoru 22» dále z ovládacího obvodu 15 , svým vstupem připojeného na výstup regulátoru 14, a dále z akčního obvodu 16,

Na první vstup druhého sumačního invertoru 12 je připojen výstup z druhého indikačního členu 20, na druhý vstup druhého sumačního invertoru 12 je připojen výstup exponenciálního převodníku 10. Druhý vstup regulátoru 22 P°tom je připojen na čtvrtý výstup povelového členu 17.

Časová základna 18 vstupní částí zapojení je svým výstupem připojena na čtvrtý vstup logického obvodu 5.· První indikační člen 19 vstupní části sestává z teplotního čidla 2» které je svým výstupem připojeno na vstup prvního napětového zesilovače £, a z tohoto prvního napětového zesilovače 2, jehož výstup je spojen s prvním vstupem' sumačního invertoru 2· Druhý indikační člen 20 této vstupní části sestává z tlakového čidla 21» které je svým výstupem připojeno na vstup odporového vysílače 25 a z tohoto odporového vysílače 25 , jehož výstup je spojen s prvním vstupem druhého sumačního invertoru 12♦

Programovací člen 23 pracuje jako. zdroj časově proměnného napětí. Při vyšších počátečních .teplotách T_o prohřívané skříně komparační člen 2»1 vyhodnocuje v prvním zpětnovazebním okruhu rozdíl mezí napětím na prvním výstupu programovacího členu 23_ a napětím, které dává indikační člen 19.

Při určité předem stanovené hodnotě uvedeného rozdílu napětí mění úrovňový spínač 2 logickou úroveň svého výstupního napětí Z jednoho ze dvou možných stavů do druhého, a tím blokuje další změnu napětí na všech třech výstupech programovacího členu 23.

Při nižších počátečních teplotách £₀ je výstupní napětí na všech třech výstupech programovacího členu 23 blokováno koincidenčním členem 24 ve druhém zpětnovazebním okruhu.

V obou popsaných případech je v zablokovaném stavu programovacího členu 23 napětí na jeho třetím výstupu nositelem informace o teplotním stavu turbínové skříně. Napětí na výstupu exponenciálního převodníku 10 potom odpovídá optimálnímu tlaku prohřívací páry. Přitom druhý sumační člen 12 vyhodnocuje rozdíl mezi napětím na výstupu exponenciálního převodníku 10 a napětím na výstupu odporového vysílače 25 druhého indikačního členu 20. Výstupní napětí druhého sumačního invertoru 12 je po zesílení ve druhém napěťovém zesilovači 13 zpracováváno regulátorem 22» ovládacím obvodem 15 a akčním obvodem 22» který ovládá přívodní armaturu prohřívácí páry. Povelový člen 1 7 je v podstatě logický obvod, sloužící k blokování a spouštění klíčových částí zapojení. Časová základna 18 umožňuje činnost programovacího členu 23 v čase.

Zapojení podle vynálezu umožňuje výrazně zkrátit dobu prohřevu tl-akové nádoby, a tím i ušetřit palivo. Vzhledem ke srovnatelným stávajícím zapojením je také levnější a spolehlivěj ší.

PŘEDMĚT

Claims (2)

1. Zapojení pro automatické nastavování optimálních parametrů páry v počáteční fázi prohřívání tlakových nádob, obsahující indikační členy ke snímání teploty stěn. nádob a tlaku páry uzavřené v těchto nádobách, zejména v parních turbinových skříních, vyznačující se tím,'že pr.vní indikační člen /19/ ke snímání teploty páry je připojen na první vstup /a/ komparačního Členu /21/ prvního zpětnovazebního okruhu, tvořeného kruhovým propojem, obsahujícím spojení výstupu tohoto komparačního Členu /21/ s prvním vstupem /c/ programovacího členu /23/ a spojení prvního výstupu i i/ tohoto programovacího členu /23/ s druhým vstupem /b/ komparačního členu /21/, přičemž programovací člen /23/ je současně částí druhého zpětnovazebního okruhu, tvořeného kruhovým propojem, obsahujícím spojení druhého výstupu /j/ programovacího členu /23/ s prvním vstupem /1/ koíncidenčního členu /24/, dále spojení prvního výstupu /n/ koincidenČního členu /24/ s druhým vstupem /d/ programovacího členu /23/,· a dále spojení druhého výstupu /o/ koincidenČního členu /24/ s třetím vstupem /e/ progra-. movacího členu /23/, kde na čtvrtý vstup /f/ programovacího členu /23/ je připojena časová, základna /18/, na pátý vstup /g/ programovacího členu /23/ je připojen první výstup /p/- povelového členu /17/,· na Šestý vstup /h/ programovacího Členu /23/ je připojen druhý výstup /r/ povelového členu /17/, kde třetí výstup /k/ programovacího členu /23/ je připojen na vstup exponenciálního převodníku /10/, a kde třetí výstup /s/ povelového Členu /17/ je připojen na druhý vstup /m/ koincidenČního členu /24/, zatímco druhý indikační člen 720/ ke snímáV Y_: N Á L E Z U ní tlaku páry v tlakové nádobě je připojen na první vstup /u/ výkonového členu /22/, na jehož druhý vstup /v/ je napojen výstup exponenciálního převodníku /10/, a jehož třetí vstup /x/ je propojen se čtvrtým výstupem /t/ povelového členu /17/.

2. Zapojení pro automatické nastavování optimálních parametrů páry podle bodu 1, vyznačující se tím, že na první vstup první ho sumačního invertoru /3/, který je spolu se sériově řazeným úrovňovým spínačem /4/ součástí komparačního členu /21/, je napojen výstup prvního napětového zesilovače /2/, který je spolu se sériově řazeným teplotním čidlem /1/ součástí prvního indikačního členu /19/, zatímco na druhý vstup prvního sumačního invertoru /3/ je připojen výstup číslicově, analogového převodníku /7/, který je spolu se sériově řazenými logickým obvodem /5/ a čítačem /6/ součástí programovacího členu /23/, přičemž výstup úrovňového spínače /4/ je propojen se vstupem logického obvodu /5/.