CS230741B1 - Zapojení hydraulické regulace turbín - Google Patents

Description

Vynález ae týká zapojení hydraulická regulace zejména velkých parních turbín s přihříváním páry i a regulovanými odběry páry a jeho návaznosti na systém nadřazených elektronických regulací.

Dosud známá systémy hydraulických regulací turbín, spolupracujících s nadřazeným elektronickým systémem regulace, používají několik systémů zapojení. Nejjednoduěěí systém bývá řeěen tak, že regulační ventily turbíny jsou ovládány uzavřenou hydraulickou regulační smyčkou, tvořenou snímačem otáček, vlastním regulátorem a servomotory ventilů. Do této hydraulická regulační smyčky vstupuje signál ručního zadávání žádané hodnoty otáček nebo výkonu, nebo i signál z elektronických regulací otáček a výkonu prostřednictvím elektromechanického, tzv. pomalého převodníku, měnícího zadanou hodnotu vlastního hydraulického regulátoru.

Statická a dynamické vlastnosti takové regulace jsou pak určeny vlastnostmi hydraulická regulační smyčky. V těchto systémech není využito předností elektronické regulace, která je preciznějěí než hydraulická.

Jiné dosud známá zapojení regulace turbín používá pro zvýšení provozní bezpečnosti a pro zlepBení dynamických vlastností tohoto systému paralelního spojení hydraulické a elektronické regulace prostřednictvím tzv. přeřezoveče, kterým je možné zapojit do regulačního procesu hydraulickou nebo elektronickou regulaci, nebo i obě pracující regulace současně. Jsou-li tyto regulace oddSleny, bývá pro zajiStSní přechodu z jedné na druhou bez velkých změn regulovaná veličiny vytvořen ježtS systém sledování, který vleče odřezanou regulaci ze regulací ve funkci. U paralelně pracujících regulací bývá obvykle vlečena hydraulická regulace 8 malým odstupem ned pracovním pásmem regulace elektronické; to znamená, že tato hydraulická regulace pak do regulačního pocihodu nezasahuje, ale pouze zajišluje záskok v případš náhlého výpadku elektroniky. Nevýhodou takového systému je složitost a to, že oba převodníky musí být neustále ve funkci. Porucha jednoho z nich pak způsobí výpadek regulace turbíny:

U výše uvedených systémů je tedy hydraulická regulace stále v činnosti - sl už v regulačním procesu, nebo ve funkci sledování. Dojde-li u turbíny, pracující na výkonu v tzv. tvrdé síti, ke změně frekvence eítš, pak je prostřednictvím hydraulického snímače otáček posouváno nastavení regulátoru.

Dosáhne-li odchylka frekvence vyšší hodnoty, může dojít k vyčerpání pracovního rozsahu pomalého převodníku, ke ztrétš funkce sledování, a v důsledku toho i k výpadku elektronické regulace.

Jsou také známy systémy čistš elektrohydreulické regulace, kdy je turbína řízena pouze elektronickým systémem prostřednictvím rychlých převodníků a hydraulická regulace je potlačena nebo zcela chybí. Takový systém klade podstatně vyšší nároky na řešení elektronického systému vícenásobným zajištěním snímačů, přenoeových tras 1 vlastních regulátorů a výkonových prvků.

Přesto v případě selhání nebo výpadku napájení elektroniky dochází u těchto systémů k odstaveni stroje - turbíny. Podobné problémy jsou s regulací tlaku v regulovaných odběrech páry. Koncepce zbývajících částí hydraulického regulačního systému bývá různorodá a bývá volena tak, aby odpovídala svými vlastnostmi řešení výše popsané základní hydraulická a elektronické části regulace turbín.

Cílem zapojení hydraulická regulace turbín podle vynálezu je podstatně omezit uvedené nedostatky a zvýšit spolehlivost regulace turbín jednak vytvořením nového systému zapojení především pomalého a rychlého převodníku, které by zajistilo nepřetržitou funkci regulace i v případě poruchy jednoho z nich, a pak v případě výpadku napájení elektroniky nedojde.k náhlé změně regulované veličiny, jednak oddělením elektrohydraulického systému regulace od hydraulického regulátoru otáček a výkonu, který pak bude sloužit bu3 jako nouzový regulátor otáček a výkžnu, nebo jako ochrana proti nedovolenému vzrůstu otáček v případě selhání funkce elektronického regulátoru turbogenerátoru ze sítě.

Tohoto cíle je v podstatě dosaženo zapojením hydraulické regulace turbín podle vynálezu; jeho podstata spočívá v tom, že pro řízení polohy všech regulačních ventilů turbíny je použito jednoho společného signálu, tj. tlaku sekundárního oleje, centrálně vytvářeného soustavou převodníků a dalšími prvky hydraulické regulace, jako jsou regulátor otáček, omezovač a elektrický urychlovač, a to výběrem ze signálů na členu výběru minima.

Fodstata vynálezu spočívá dále v tom, že řídicí elektrický signál, vystupující z elektronických regulačních systémů, je na soustavu převodníků pro řízení otáček a výkonu veden přes součtový člen, kam je zaveden také signál skutečné polohy pomalého elektromechanického převodníku vo formě záporné zpětné vazby.

Tím je vytvořena odchylka Skutečné hodnoty výstupního signálu z pomalého převodníku od hodnoty řídicího elektrického signálu. Tato odchylka je vedena paralelně na vstupy převodníků této soustavy, takže řídí jek přestavování pomalého převodníku, tak i rychlý élektrohydreulický, korekční proporcionální převodník.

Podstatou zapojení podle vynálezu je také to, že další soustava pomalého a rychlého převodníku řídí přepouštěcí ventily, regulující tlak péry v regulovaném odběru tak, že výstup ze součtového členu těchto převodníků je připojen spolu s výstupem centrálního oddělovacího zesilovače řízeného sekundárním olejem k výběrovému členu minima, jehož výstup ovládá sledovače řídicího signálu servomotorů ventilů turbíny.

Pro dalěí regulované odběry páry je pro přeměnu elektrického signálu ne hydraulický použit pouze rychlý elektrohyďraulický převodník.

Pokrok dosažený zapojením hydraulické regulace turbín podle vynálezu spočívá zejména v tom, že daný systém zapojení soustavy rychlého a pomalého převodníku pro řízení otáček nebo výkonu turbíny zabezpečuje nepřeruěenou funkci elektrohydraulického systému i v případě poruchy jednoho z těchto převodníků.

Výhoda vynálezu tkví i v tom, že při výpadku napájení elektroniky zůstane společný řídicí signál z výstupu součtového členu obou převodníků, a to jak pro řízení otáček nebo výkonu, tak pro řízení tlaku páry v odběru, a to na hodnotě, dosažené těsně před výpadkem, Dalěí výhodou zapojení podle vynálezu je důsledné oddělení hydraulického regulátoru od elektrohydraulického systému tím, že je během normální funkce elektrohydraulického systému přeátaven nad pracovní oblast elektrohydraulické regulace otáček a výkonu, a nedochází tak ke vzájemnému ovlivňování hydraulického a elektrohydraulického regulátoru.

Nezanedbatelnou výhodou tohoto zapojení je také to, že celý systém lze stavebnicově ( rozěiřovat na regulátory pro turbíny bez přihřívání páry, s prihříváním páry, i pro. turbíny s jedním nebo více regulovanými odběry páry. Díky použitému centrálnímu systému řízení společným sekundárním olejem je zajištěno společné zavření věech parních ventilů v případě zásahu ochran. Výhodné je také použití sledovačů signálu, které zlepšují dynamiku přenosu signálu rozsáhlým potrubním systémem sekundárního oleje.

Příklad praktického zapojení hydraulické regulace turbín podle vynálezu je znázorněn ve formě blokového schématu na připojeném výkresu.

Zapojení je podle tohoto výkresu v podstatě tvořeno první soustavou £ převodníků pro řízení otáček a výkonu, hydraulickým regulátorem g otáček e výkonu, omezovačem 10 a elektrickým urychlovačem 11. kteréžto prvky jsou připojeny ne vstupy členu 6 výběru minima, a dále je tvořeno řídicím elektrohydreulickým převodníkem 14. druhou soustavou 19 převodní ků pro řízení tlaku péry v regulovaném odběru a dalěím řídicím elektrohydreulickým převodníkem 2Í, kteréžto prvky jsou připojeny každý ke svému výběrovému členu 16. 21. 26 minima.

Zapojení je dále tvořeno sledovači 12 signálu připojenými k servomotorům 13 regulačních ventilů turbiny a dále sledovači 1 5. 20. 25 sekundárního oleje připojenými k výstupu členu 6, výběru minima a ke vstupu svých výběrových Členů 16. 21 . 26 minima, které ‘ jsou dále spojeny se sledovači 17. 22. 27 signálu a přes ně se servomotory 18. 23. 28 záchytných a přepouštěcích ventilů.

První soustava £ převodníků sestává podle tohoto příkladu ze dvou převodníků pro řízení otáček β výkonu, dále sestává ze vstupního součtového Členu 3, z výstupního součtového členu 3. Jeden z řečených převodníků je pomalý elektromechanický převodník 3, druhý je rychlý elektrohydraulický korekční převodník £,.

hydraulický regulátor 8 otáček a výkonu je ovládán měničem £; omezovač 10 je přestavován pohonem 2 omezovače. Výstupní součtový člen 2> hydraulický regulátor 8 otáček a výkonu, omezovač 10 a elektrický urychlovač 11 jsou připojeny ke členu 6, výběru minima, jehož společný výstupní signál, tvořený tlakem sekundárního oleje, je rozveden k neznázorněným jednotlivým vysokotlakovým regulačním ventilům přes sledovač 12 signálu,. které řídí polohu jejich servomotorů 13.

Tlak p₂ sekundárního oleje, tedy společný výstupní signál, taká vstupuje do sledovsče 15 sekundárního oleje, který je ve funkci oddělovacího zesilovače a jeho výstup je spolu s výstupem z řídicího elektrohydraulického převodníku 14. určeného v tomto příkladě pro230741 vedení k regulaci tlaku v přihříváku, připojen k výběrovému členu 16 minima» Výstup tohoto výběrového členu 16 minima je zapojen opět přes sledovače · 17 signálu na servomotory 18 záchytných ventilů turbiny.

K ovládání přepouětěcích ventilů, regulujících tlak v odběru.páry, slouží druhá soustava 12 převodníků, v podstatě shodná s první soustavou 1 převodníků; její výstup je spojen s výběrovým členem 21 minima, kam je připojen také přívod sekundárního oleje o tlaku J2g, který je zpracován sledovačem 20 sekundárního oleje. Takto zpracovaný tlak j>2 sekundárního oleje řídí přes sledovač 22 signálu servomotor 23 přepouětěcího ventilu.

Dalěí, méně důležité regulované odběry páry, jsou v tomto příkladě provedení ovládány jednoduěeji pouze jedním, a to dalěím řídicím elektrohydraulickým převodníkem 24. a to přes výběrový člen 26 minima a přes sledovače 27 signálu prostřednictvím servomotorů 28 přepouětěcích ventilů. Do výběrového členu 26 minima vstupuje i v tomto případě výstupní signál ze sledovače 25 sekundárního oleje, na jehož vstupu je tlak Pg sekundárního Oleje.

Řídicí elektrický signál,w, otáček e výkonu, vytvářený systémem nezakreslené elektronické regulace, vstupuje do vstupního součtového členu £ ve kterém se od něj odečítá signál skutečná polohy pomalého elektromechanického převodníku 2« který je samoevorným mechanickým integračním členem.

Rozdíl obou signálů, tj. odchylka Aw skutečná polohy pomalého elektromechanického převodníku £ od žádané, řídí přestavování pomalého elektromechanického převodníku £ a je taká současně paralelně přivedena na vstup rychlého elektrohydraulického převodníku £, pracujícího jako proporcionální, dynamický rychlý prvek. Výsledný řídicí hydraulický signál první soustavy X převodníků je¹ vytvořen součtem výstupních signálů obou převodníků £, '£ ve výstupním součtovém členu 2·

Výhodou takového zapojení je to, že v případě poruchy pomalého elektromechanického převodníku 2 přebírá plně ovládací funkci rychlý elektrohydrauliclcý převodník A* Naopak v případě výpadku rychlého elektrohydraulického převodníku £ přebírá ovládací funkci v podstatě pomalý elektromechanický převodník 2· V případě výpadku napájení celé elektroniky zůstává výstupní signál z výstupního součtového členu 2 nehodnotě mechanicky samosvorně zablokovaného pomalého elektromechanického převodníku 2 zatímto rychlý elektrohydraulický převodník £ díky nulovému společnému signálu o hodnotě odchylky w skutečné polohy pomalého elektromechanického převodníku 2 ^od hodnota řídicího elektrického signálu do procesu nijak nezasahuje.

Nouzové regulování otáček a výkonu se děje prostřednictvím měniče £ a hydraulického regulátoru 8 otáček e výkonu, do kterého je zaveden hydraulický signál od neznázorněného snímače otáček, tvořený tlakem p, primárního oleje. Tento hydraulický regulátor 8 otáček a výkonu je za normální funkce elektrohydraulického systému přestaven nad pracovní pásmo, takže do regulačního procesu nijak nezasahuje.

Vazbu na hydraulický zabezpečovací systém a omezování maximálního dosažitelného otevření regulačních ventilů turbíny zajištuje podle tohoto příkladu provedení omezovač 10. ovládaný pohonem 2 omezovače. Elektrický signál náhlého uzavření regulačních ventilů turbíny zpracovává elektrický urychlovač 11.

Výstupní signály všech Uvedených prvků, tj. první soustavy £ převodníků, hydraulického regulátoru 8 otáček a výkonu, omezovače 10 a elektrického urychlovače 11 tvoří přirozeným výběrem na členu 6, výběru .minima společný řídicí signál - tlak P2 sekundárního oleje, který ovládá prostřednictvím sledovačů 12 signálu servomotory 13 regulačních ventilů, a dála zajištuje uzavření všech ostatních ovládaných ventilů turbíny bez ohledu na. jejich polohu určenou vlastními řídicími signály, a to v případech odstavení turbíny zásahem ochran.

Toho je dosaženo tím, že pro ovládání servomotorů 18 záchytných ventilů prostřednictvím sledovačů 1g signálu je použit signál vzniklý výběrem minima na výběrovém členu 16 minima ze signálu, který vychází od řídicího elektrohydraulického převodníku 14 ovládaného řídicím elektrickým signálem w₂ regulace tlaku v přihříváku a signálu, vzniklého ve aledovači i 5 sekundárního oleje z tlaku gg sekundárního oleje. Podobným způsobem jsou podle tohoto příkladu provádění řízeny servomotory 23 přepouětěcích ventilů, a to přes sledovaěe 22 signálu výběrem minima na výběrovém členu 21 minima ze signálů od eledovače 20 sekundárního oleje a od druhé soustavy 19 převodníků pro řízení tlaku páry v regulovaném odběru.

Tato druhá soustavě 19 převodníků je ovládána řídicím elektrickým signálem w^, vytvářeným neznázorněným elektronickým regulátorem tlaku páry v odběru. V tomto příkladě provedení je použit i zjednodušený způsob řízení méně důležitého odběru péry prostřednictvím servomotorů 28 přepouětěcích ventilů turbíny, e to elektrickým signálem w^, který ovládá dalěí elektrohydraulický převodník 24 p který je z něj veden na výběrový člen 26 minima, v němž je vytvořen výběrem minima z něj e ze signálů sledovaěe 25 sekundárního oleje ovládací signál, vstupující do sledovačů 27 signálu e z nich do sermotorů 28.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zapojení hydraulická: regulace turbín, sestávající alespoň z jedné soustavy převodníků, z hydraulického regulátoru, z omezovače, z urychlovače, z členu výběru minima, ze soustavy výběrových členů minima, ze soustavy sledovačů signálu a ze soustavy servomotorů, vyznačené tím, že ke vstupům členu (6) výběru minima je připojena první soustava (t) převodníků, hydraulický regulátor (8) spojený s měničem (7), omezovač (10) spojei^ a pohonem (9) a elektrický urychlovač (11), zatímco k výstupu členu (6) výběru minima jaou připojeny sledovaěe (15, 20, 25) sekundárního oleje a sledovač (12) signálu, dále spojený sa servomotorem (13) regulačních ventilů, a že přitom {Jsou sledovaěe (15, 20, 25). sekundárního oleje připojeny k výběrovým členům (16, 21, 26) minima, z nichž každý je dále připojen ke sledovači (17, 22, 27) signálu, která jsou opět dále spojeny se sobě přiřazenými servomotory (18, 23, 26) ventilů turbíny, a že současně jsou také k jednotlivým výběrovým členům (16, 21, 26) minima připojeny řídicí elektrohydreulický převodník (14), druhá soustava (19) převodníků' a dalěí řídicí elektrohydraulický převodník (24).

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačená tím, že první i druhá soustava (1, 19) převodníků má vstup pomalého elektromechanického převodníku (3) připojen k výstupu vstupního součtového členu (2), kdežto výstup tohoto pomalého elektromechanického převodníku (3) je připojen jednak ke vstupu výstupního součtového členu (5) a jednak ke vstupu vstupního součtového členu (2), kdežto rychlý elektrohydreulický převodník (4) je svým vstupem připojen k výstupu vstupního součtového členu (2) a svým výstupem ke vstupu výstupního součtového členu (5), který je svým výstupem připojen ke členu (6) výběru minima.