CS196805B1

CS196805B1 - Revolution and output control circuitry for birotary hydraulic turbines

Info

Publication number: CS196805B1
Application number: CS776345A
Authority: CS
Inventors: Jiri Lamac; Risa Zoubek
Original assignee: Jiri Lamac; Risa Zoubek
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1980-04-30

Description

Autor vynálezu Lamač Jiří ing., CSc. a Zoubek Ríša, PrahaAuthor of the invention Lamač Jiří ing., CSc. and Zoubek Ríša, Prague

ZAPOJENÍ REGULÁTORU PRO REGULACI OTÁČEK A VÝKONU REVERZNÍ VOBNÍ TURBINYCONNECTION OF THE REGULATOR FOR REGULATION OF SPEED AND POWER OF REVERSE VOB TURBINE

Vynález se týká zapojení regulátoru pro regulaci otáček a výkonu reverzní vodní turbiny.The invention relates to a controller for controlling the speed and power of a reverse water turbine.

Známe' hydraulické a elektrohydraulické regulátory otáček a výkonu revers» · * nich vodních turbin neumožňují časové optimální zatížení stroje v turbinové· i čerpadlovém režimu. Zatěžování atroje se provádí regulátorem otáček. Vlivem značné integrační časové konstanty dochází při zatěžování ke zbytečně dlouhým časům, řádově v minutách. V některých případech se dlouhá zatěžovací časy snižují tím, že se na určitou dobu sníží časová konstanta regulátoru otáček, aby zatěžování i odlehčování probíhalo rychleji, řadově několik sekund. Ve všech případech musí obsluha ručně řídit příslušný ovládací prvek, takže ee nemůže věnovat jiná- práci na dozorně, nemůže provést manipulaci s dalším strojem a podobně. Tyto nedostatky do určité míry odstranili regulátory výkonu. Nedostatkem regulátorů výkonu je, že pracují pomalu - řádově v sekundách až desítkách sekund - vzhledem k problémům stability uzavřeného regulačního obvodu e potrubím turbíny β velkým časem náběhu vody.Known hydraulic and electrohydraulic speed and power reversers for water turbines do not allow optimum time loading of the machine in both turbine and pump mode. The load is loaded by the speed controller. Due to the considerable integration time constant, unnecessarily long times occur, in the order of minutes. In some cases, the long load times are reduced by reducing the time constant of the speed controller for a certain amount of time, so that both loading and unloading occur faster, in the order of several seconds. In all cases, the operator must manually control the corresponding control so that he cannot devote any other work to the control room, cannot manipulate another machine, and so on. To some extent, these deficiencies have been corrected by power controllers. The drawbacks of the power controllers are that they operate slowly - in the order of seconds to tens of seconds - due to the stability problems of the closed control circuit e through the turbine piping β with a large water rise time.

Uvedené nedostatky stávajících regulátorů prodlužují dobu zatěžování strojů nebo časově omezují činnost obsluhy. To je na závadu zejména u velkých etrojů, najíždějících a výkonem do elektrického systému v okamžiku kritického nedostatku vyráběného výkonu..These shortcomings of the existing controllers increase the loading time of the machines or limit the operation of the operator. This is especially a problem with large equipment that drives into and out of the electrical system at a time of critical power shortage.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení regulačního systému reverzní vodní turbiny podle vynálezu, které sestává z regulátorů, potenciometrů, servomotoru a převodníku. Jeho podstata spočívá v tom, že běžce potenciometrů žádané hodnoty vstupního signálu regulátoru otáček jsou spojeny přes kontakty se čtvrtým vstupem druhého regulátoru. Třetí vstup druhého regulátoru je spojen s běžcem potenciometrů žádaného výkonu. Druhý vstup druhého regulátoru je spo jen se vstupem dálkového ovládání. Výstup převodníku výkonu je spojen s prvním vstupem druhého regulátoru. Výstup druhého regulátoru je spojen se vstupem servomotoru. Servomotor je mechanicky spojen e běžcem potenciometrů zatěžování. Běžec potenciometrů zatěžování je spojen se Šestým vstupem druhého regulátoru a se vstupem prvního regulátoru. Výstup prvního regulátoru je spojen s pátým vstupem druhého regulátoru a s prvním kontaktem přepínače. Přepínací kontakt přepínače je spojen se vstupem třetího regulátoru. Druhý kontakt přepínače je spojen a výstupem omezovače. Vetupy omezovače jsou spojeny přes spínací kontakty a odpovídajícími potenciometry žádaného otevření v čerpadlovém režimu.These drawbacks are overcome by the connection of the reverse water turbine control system according to the invention, which consists of controllers, potentiometers, a servomotor and a converter. Its essence is that the sliders of the potentiometer setpoints of the speed controller input signal are connected via contacts to the fourth input of the second controller. The third input of the second controller is connected to the runner of the setpoint potentiometers. The second input of the second controller is only connected to the remote control input. The output of the power converter is connected to the first input of the second controller. The output of the second controller is connected to the input of the actuator. The actuator is mechanically connected to the slider of the load potentiometers. The load potentiometer slider is connected to the Sixth input of the second controller and the input of the first controller. The output of the first controller is connected to the fifth input of the second controller and to the first switch contact. The changeover contact of the switch is connected to the input of the third controller. The second switch contact is connected to the output of the limiter. The limiter valves are connected via make contacts and corresponding potentiometers of the desired opening in pump mode.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že po sepnutí výkonového vypínače generátoru spojeného s reversní turbinou se automaticky přestaví maximální dovolenou rychlostí regulační orgán do žádané polohy. Přestavení provádí zvláštní regulační obvod, který je v činnosti pouze po dobu přestavování regulačního orgánu na požadovanou hodnotu. Dále pracuje regulační systém podle pravidel regulace otáček. Další výhodou je okamžité zatížení stroje po přifézování maximální možnou rychlostí danou technologickým zařízením. Toto zatěžování i odlehčování se děje zcela automaticky bez zásahu lidské obsluhy, takže obsluha se může věnovat jiné práci, např. obsluhovat jiné zařízení.An advantage of the arrangement according to the invention is that after switching on the power switch of the generator connected to the reverse turbine, the regulator automatically moves to the desired position at maximum speed. The adjustment is performed by a special control circuit, which is only active during the adjustment of the regulator to the required value. Furthermore, the control system operates according to the speed control rules. Another advantage is the immediate loading of the machine after stoking with the maximum possible speed given by the technological equipment. This loading and unloading takes place completely automatically without human intervention, so the operator can do other work, such as operating other equipment.

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn v blokovém schématu na připojeném výkrese.An example of a circuit according to the invention is shown in the block diagram of the attached drawing.

Hlavní bloky zapojení je možno charakterizovat takto: První regulátor 1 je tvořen sumátorem, obvodem zpětné vazby, omezovačem signálu a zesilovačem výkonu. Slouží k regulaci otáček na volnoběhu nebo při práci do izolované zátěže. Druhý regulátor sestává z řídicího členu, integračního členu, komparátoru žádané a skutečné hodnoty. Slouží k regulaci velikosti výstupního signálu žádaného otevření turbiny.The main wiring blocks can be characterized as follows: The first controller 1 consists of a summator, a feedback circuit, a signal limiter, and a power amplifier. It is used to regulate the idle speed or when working in an isolated load. The second controller consists of a control element, an integrator element, a reference and actual value comparator. It is used to control the size of the output signal of the desired opening of the turbine.

Třetí regulátor 18 sestává ze zesilovače odchylky, zesilovače výkonu, a generátoru pomocného kmitočtu. Slouží k ovládání elektrohydraulického převodníku a tím k ovládání lopat rozváděcího kola turbiny.The third regulator 18 consists of a deviation amplifier, a power amplifier, and an auxiliary frequency generator. It is used to control the electrohydraulic converter and thus to control the turbine guide wheel blades.

Převodník 5 výkonu sestává z oddělovacích transformátorů napětí a proudu, násobícího členu a zesilovače výkonu. Slouží ke snímání hodnoty elektrického činného výkonu trojfázové soustavy napětí.The power converter 5 consists of a voltage and current isolation transformer, a multiplier and a power amplifier. It is used for sensing the electrical active power of a three-phase voltage system.

Omezovač 17 sestává z integračního členu, obvodu zpětné vazby a omezovače signálu. Slouží k proporcionálnímu přenosu signálu s požadovaným časovým omezením nárůstu výstupního signálu. Běžce potenciometrů 2, 10. 11The limiter 17 consists of an integrator, a feedback circuit, and a signal limiter. It serves for proportional signal transmission with the required time limit of output signal increase. Potentiometer runners 2, 10. 11

- 3 196805 žádané hodnoty vstupního signálu regulátoru otáček jsou spojeny přes kontakty- 3 196805 Speed controller input signal setpoints are connected via contacts

12. 13. 14. 15 a se čtvrtým vstupem 44 druhého regulátoru 4· Třetí vstup 43 druhého regulátoru 4 je spojen s běžcem potenciometru 2 žádaného výkonu. Druhý vstup 42 druhého regulátoru £ je spojen se vstupem 6 dálkového ovládání. Výstup 51 převodníku 2 výkonu je spojen s prvním vstupem 41 druhého regulátoru 4. Výstup 47 druhého regulátoru £ je spojen s vstupem 31 servomotoru 2· Servomotor J je mechanicky spojen s běžcem potenciometru 2 zatěžování. Běžec potenciometru 2 zatěžování je spojen se šestým vstupem 46 druhého regulátoru 4 a se vstupem 25 prvního regulátoru 1. Výstup 26 prvního regulátoru 1 je spojen s pátým vstupem 42 druhého regulátoru 4 a s prvním kontaktem 27 přepínače 16. Přepínací kontakt 28 přepínače 16 je spojen se vstupem třetího regulátoru 18.12. The third input 43 of the second regulator 4 is connected to the runner of the desired power potentiometer 2. The second input 42 of the second controller 6 is connected to the input 6 of the remote control. The output 51 of the power converter 2 is connected to the first input 41 of the second regulator 4. The output 47 of the second regulator 6 is connected to the input 31 of the servomotor 2. The servomotor J is mechanically connected to the run of the load potentiometer 2. The slider of the load potentiometer 2 is connected to the sixth input 46 of the second regulator 4 and the input 25 of the first regulator 1. The output 26 of the first regulator 1 is connected to the fifth input 42 of the second regulator 4 and the first contact 27 of the switch 16. input of the third regulator 18.

Druhý kontakt 29 přepínače 16 je spojen s výstupem 73 .omezovače 17.The second contact 29 of the switch 16 is connected to the output 73 of the limiter 17.

Oba vstupy 21» 72 omezovače 16 jsou spojeny přes jim přiřazené spínací kontakty 12, 20 s odpovídajícími potenciometry 21. 22 žádaného otevření v čerpadlovém režimu. První vstup 71 omezovače 16 je spojen přes pátý kontakt 19 s prvním potenciometrem 21 otevření v čerpadlovém režimu.The two inputs 21, 72 of the limiter 16 are connected via their respective make contacts 12, 20 to the corresponding potentiometers 21, 22 of the desired opening in pump mode. The first input 71 of the limiter 16 is connected via the fifth contact 19 to the first open potentiometer 21 in pump mode.

Druhý vstup 72 omezovače 17 je spojen přes šestý kontakt 20 se druhým potenciometren 22 otevření v čerpadlovém režimu.The second input 72 of the restrictor 17 is connected via the sixth contact 20 to the second opening potentiometer 22 in pump mode.

Regulační systém pracuje takto:The control system works as follows:

Po rozběhu stroje, přifázování k síťovému systému a zapnutí jednoho z pomocných relé předvolby, která nejsou na výkresu znázorněna se sepne první kontakt 12 něho druhý kontakt 13. či třetí kontakt 14 popřípadě čtvrtý kontakt 1£. Druhý regulátor 4, který reguluje otevření a výkon, nastaví hodnotu výstupního signálu na výstupu 26 prvního regulátoru 1 na požadovanou hodnotu nastavenou na jednom z potenciometrů £ - 11 žádané hodnoty vstupního signálu. Požadované dynamické chování zajišťuje pomocná vazba mezi běžcem potenciometru 2 zatěžování a druhým regulátorem 4» který reguluje otevření a výkon. Jakmile výstupní signál na výstupu 26 prvního regulátoru 1 dosáhne předvolené hodnoty nastavení na jednom z potenciometrů 8 až 11 žádané hodnoty výstupního signálu prvního regulátoru 1, tak se funkce druhého regulátoru 4 buď automaticky zablokuje, takže v činnosti zůstane první regulátor 1, který reguluje otáčky, nebo automaticky přejde do funkce regulátor výkonu podle žádané hodnoty nastavení dálkově na vstupu £ délkového ovládání, nebo se místně reguluje potenciometrem 2 žádaného výkonu. Při regulaci výkonu ee porovnává signál žádané hodnoty výkonu se signálem skutečné hodnoty výkonu získaným převodníkem 2 výkonu. Při čerpadlovém režimu ee přepne přepínačem 16. který přepíná druh provozu, vstup třetího regulátoru 18. který reguluje polohu rozváděcího kola, na výstup 73 omezovače 17. který omezuje rychlost zatěžování v čerpadlovém režimu. Na vstupy 71 a 72 omezovače 17 přicházejí vstupní signály z potenciometrů 21 a 22 otevření v čerpadlovém režimu. První potenciometr 21 otevření v čerpadlovém režimu umožňuje nastavení provozního otevření. Druhý potenciometr 22 otevření v čerpadlovém režimu slouží pro. nastavení otevření při brzdění v čerpadlovém režimu.After starting the machine, connecting to the network system and switching on one of the auxiliary preselection relays not shown in the drawing, the first contact 12 closes the second contact 13 or the third contact 14 or the fourth contact 16. The second regulator 4, which regulates the opening and power, sets the value of the output signal at the output 26 of the first regulator 1 to the desired value set at one of the input signal setpoint potentiometers 8-11. The required dynamic behavior is provided by an auxiliary coupling between the run of the load potentiometer 2 and the second regulator 4, which regulates the opening and power. As soon as the output signal at output 26 of the first controller 1 reaches a preset setting value at one of the potentiometers 8 to 11 of the output signal of the first controller 1, the function of the second controller 4 is either automatically locked, or it automatically enters the function of the power controller according to the setpoint remotely at the input of the remote control, or is controlled locally by the potentiometer 2 of the power setpoint. In power regulation, ee compares the power setpoint signal with the actual power setpoint obtained by the power converter 2. In pump mode, ee switches the input of the third regulator 18, which regulates the position of the guide wheel, to the output 73 of the restrictor 17, which limits the load speed in pump mode, by a switch 16 which switches the operating mode. Inputs 71 and 72 of the restrictor 17 receive input signals from the opening potentiometers 21 and 22 in pump mode. The first open potentiometer 21 in pump mode allows the operation open to be set. The second open potentiometer 22 in pump mode is for. setting of brake opening in pump mode.

- 4 Vynálezu ae využije u regulačních systémů reverzních vodních turbin.The invention will be utilized in reverse water turbine control systems.

Claims

Object of the invention

Reverse water turbine speed and power regulator wiring consisting of controllers, potentiometers, servomotor and transducer, characterized in that the sliders of the potentiometers (8,9,10,11) of the speed regulator output signal are connected via contacts (12). 13,14,15) with a fourth input (44) of the second regulator (4), the third input (43) of which is connected to the setpoint potentiometer (7) and the second input (42) of the second regulator (4) is connected to the input (6) a remote control, wherein the output (51) of the power converter (5) is connected to the first input (41) of the second controller (4) »whose output (47) is connected to the input (31) of the actuator (3)» connected to the slider of the load potentiometers (2), which slider is connected to the sixth input (46) of the second regulator (4) and the input (25) of the first regulator (1) whose output (26) is connected to the fifth input (45) of the second regulator (4) and a first contact (27) of the switch (16), whose changeover contact (28) is connected to the input of the third controller (18) and the second contact (29) of the switch (16) is connected to the output (73) of the limiter (17) whose inputs (71, 72) are connected via the make contacts (19, 20) to the corresponding potentiometers (21, 22) of the desired opening in pump mode.