CS244223B1

CS244223B1 - Two-system electrohydraulic converter

Info

Publication number: CS244223B1
Application number: CS849337A
Authority: CS
Inventors: Jan Tous; Josef Klemsa; Josef Bejvl
Original assignee: Jan Tous; Josef Klemsa; Josef Bejvl
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS933784A1

Abstract

Dvousystémový elektrohydraulický převodník je určen zejména pro řízení parních turbin. Lze jej použít jako spojovacího členu mezi řídicími elektronickými regulačními systémy a výkonovou hydraulickou částí elektrohydraulické regulace parní turbiny. Převodník sestává z ručního ovládání, integračního členu, přepínače, omezovače, měniče poloha- -síla, elektrodynamického převodníku, součtového členu, mechanicko-hydraulického převodníku, ukazovatele okamžité polohy, vysílače okamžité polohy a z vysílače koncových poloh. Výstupy integračního členu a ručního ovládání jsou připojeny každý ke svému pólu přepínače, jehož výstup je spojen s omezovačem, připojeným dále k vysílači okamžité polohy, ukazovateli okamžité polohy, vysílači koncových poloh a měniči poloha-síla. Výstup tohoto měniče je připojen k prvnímu vptupu součtového členu, k jehož druhému vstupu je připojen výstup elektrodynamického' převodníku, výstup součtového členu je pak spojen s mechanicko-hydraulickým převodníkem.Two-system electrohydraulic transducer it is designed especially for steam turbine control. It can be used as a connecting member between electronic controllers systems and power hydraulic parts electrohydraulic steam turbine regulation. Converter consists of manual control, integration , switches, limiters, transducers -force, electrodynamic transducer, summation member, mechanical-hydraulic converter, instant position indicators, transmitters instant position and from the end position transmitter. Integrator and manual control outputs they are each connected to their switch pole whose output is connected to a limiter, Connected further to the Instant Position transmitter instant position indicators, terminal transmitters positions and drive position-force. Exit this drive is connected to the first vptup the sum member to whose second input it is the electrodynamic converter output connected the sum member output is then coupled with mechanical-hydraulic converter.

Description

Vynález řeší dvousystémový elektrohydraulický převodník, vhodný zejména pro řízení parních turbin. Lze jej použít jako spojujícího členu mezi řídicími elektronickými regulačními systémy a výkonovou hydraulickou části elektrohydraulické regulace turbiny.The invention solves a two-system electrohydraulic converter suitable especially for the control of steam turbines. It can be used as a link between control electronic control systems and the power hydraulic part of the electrohydraulic turbine control.

Je známa celá řada elektrohydraulických převodníků na různých principech. Nejstarši jsou elektromechanicko-hydraulické převodníky, tvořené elektromechanickým polohovým převodníkem spojeným s hydraulickým tlakovým vysílačem nebo průtokovým rozvaděčem.A number of electrohydraulic converters are known on various principles. The oldest are electromechanical-hydraulic converters, consisting of an electromechanical position transducer connected to a hydraulic pressure transmitter or flow distributor.

Novější jsou elektrohydraulické tlakové převodníky, vytvořené na principu elektrodynamického měniče a hydraulického klapkového vysílače tlaku. Ve vysokotlakových hydraulických systémech jsou pro polohové řízení různých servomotorů používány elektrohydraulické servorozvéděče a servoventily.Newer are electrohydraulic pressure transducers, created on the principle of electrodynamic converter and hydraulic damper pressure transmitter. In high-pressure hydraulic systems, electro-hydraulic servo valves and servo valves are used for position control of various servomotors.

Prvně jmenovaná skupina převodníků s elektromechanickým polohovým mechanismem má malou přestavnou rychlost, takže takové převodníky jsou nevhodné pro regulaci dynamicky rychlejších dějů, jako je např. regulace otáček turbin.The former group of transducers with an electromechanical positioning mechanism has a low adjusting speed, so that such transducers are unsuitable for the control of dynamically faster events, such as the regulation of turbine speeds.

Naopak je jejich výhodou samosvornost mechanismu a z toho plynoucí stálost výstupní veličiny při ztrátě elektrického řídícího signálu. Elektrohydraulické převodníky s elektrodyna lickými měniči a elektrohydraulické servorozvaděče a servoventily jsou dynamicky rychlé, ale všeobecnou nevýhodou je, že při ztrátě řídicího elektrického signálu nabývá jejich výslupní hydraulický signál obvykle některé krajní hodnoty, a to převážně skokem.On the contrary, their advantage is the self-locking of the mechanism and the resulting stability of the output variable in case of loss of the electric control signal. Electrohydraulic transducers with electrode transducers and electrohydraulic servo valves and servo valves are dynamically fast, but the general disadvantage is that when the control electrical signal is lost, the outgoing hydraulic signal usually acquires some extreme values, mostly by jump.

Při řízení otáček a výkonu turbin jsou takové děje většinou nepřipoustné a je nutné instalací dalších zařízení tento nedostatek eliminovat.When controlling the speed and power of turbines, such processes are usually inadmissible and it is necessary to install this equipment to eliminate this drawback.

Cílem vynálezu je vytvořit nový typ elektrohydraulického převodníku s vyšší spolehlivostí a bezpečností řízení zejména parních turbin, zjednodušující návaznost nadřazených elektronických regulací na hydraulickou část a zajištující beznérazový přechod na náhradní způsob řízení, po případě na řízení nižší úrovně při poruchách částí vlastního převodníku, nebo při výpadcích řídicí elektroniky.The aim of the invention is to create a new type of electrohydraulic converter with higher reliability and safety of control of steam turbines in particular, simplifying the traceability of superior electronic controls to the hydraulic part and ensuring an accidentless transition to alternative control. control electronics.

Těmto požadavkům v zásadě vyhovuje dvousystémový elektrohydraulický převodník podle vynálezu, sestávající z ručního ovládání, integračního členu, přepínače, omezovače, měniče ooloha-síla, elektrodynamického převodníku, součtového členu, mechanicko-hydraulického převodníku, dále z ukazatele okamité polohy, vysílače okamžité polohy a z vysílače koncových poloh.In principle, the two-system electrohydraulic converter according to the invention, consisting of a manual actuator, an integrator, a switch, a limiter, an in-force converter, an electrodynamic converter, a summation, a mechanical-hydraulic converter, an instantaneous position indicator, a position transmitter and a transmitter end positions.

Jeho podstata spočívá v tom, že výstupy integračního členu a ručního ovládání jsou připojeny každý ke svému pólu přepínače, jehož výstup je spojen s omezovačem, připojeným dále k vysílači okamžité polohy, ukazovateli okamžité polohy, vysílači koncových poloh a měniči poloha-síla, jehož výstup je připojen k prvnímu vstupu součtového členu.Its essence is that the outputs of the integrator and manual control are each connected to their switch pole, the output of which is connected to a limiter connected further to the instantaneous position transmitter, instantaneous position indicator, end position transmitters and position-force transducers whose output is connected to the first input of the summation member.

Přitom ke druhému vstupu součtového členu je připojen výstup elektrodynamického převodníku; dále je výstup součtového členu spojen s mechanicko-hydraulickým převodníkem.The output of the electrodynamic converter is connected to the second input of the summation element; furthermore, the output of the summation member is connected to a mechanical-hydraulic converter.

Předností dvousystémového elektrohydraulického převodníku podle vynálezu je využití výhod rychlého elektrodynamického převodníku a potlačeni jeho nedostatků. Jeho výhody vyplývají z toho, že hydraulický klapkový vysílač tlaku oleje tvořící mechanicko-hydraulický převodník je ovládán součtem signálů ze dvou částí, přičemž první část tvoří pomalý samosvorný elektromechanický převodník a druhý dynamický rychlý elektrodynamický převodník elektrický proud-síla.The advantage of the two-system electrohydraulic converter according to the invention is to exploit the advantages of a fast electrodynamic converter and suppress its drawbacks. Its advantages result from the fact that the hydraulic damper oil pressure transducer forming the mechanical-hydraulic converter is controlled by the sum of the signals from two parts, the first part being a slow self-locking electromechanical converter and the second dynamic fast electrodynamic current-force converter.

Obě části jsou ovládány z nadřazeného elektronického regulačního systému samostatnými řídicími signály. Pomalou část, zajištující střední ustálenou hodnotu výstupu převodníku, ovládá signál integračního charakteru a rychlou část řídl proporcionální signál úměrný okam3 žité odchylce skutečného výstupního tlaku od žádané hodnoty a jeho střední hodnota je přibližně nulová. Takové uspořádání má řadu předností a splňuje požadavek vyšěí spolehlivosti a bezpečnosti ovládání turbiny, přičemž zjednodušuje vybavení regulace turbiny pro zajištění beznárazového přechodu z vyššího stupně řízení na nižší při výpadku elektronických regulátorů, nebo při poruše v samotném dvousystémovém elektrohydraulickém převodníku.Both parts are controlled from the superior electronic control system by separate control signals. The slow section, providing the mean steady state value of the transmitter output, controls the integrating signal, and the quick section controls the proportional signal proportional to the instantaneous deviation of the actual output pressure from the setpoint, and its mean value is approximately zero. Such an arrangement has a number of advantages and meets the requirement of greater reliability and safety of turbine control, while simplifying the equipment of turbine control to ensure a smooth transition from higher to lower control in the event of electronic controller failure or failure in the two-system electrohydraulic converter itself.

Ztráta funkce jednoho ze systémů tohoto převodníku způsobená výpadkem příslušného řídicího elektrického signálu nebo poruchou v tomto převodníku nezpůsobí žádnou náhlou změnu výstupního tlakového signálu. §A loss of function of one of the transmitters systems caused by a failure of the respective control electrical signal or a fault in the transmitter will not cause any sudden change in the output pressure signal. §

Navíc umožňuje funkce zbývající části nepřerušené ovládání řízené výstupní veličiny.In addition, the function of the remaining part allows uninterrupted control of the controlled output variable.

Ani ztráta obou řídicích signálů, způsobená např. výpadkem nadřazených elektronických regulátorů, nezpůsobí skokovou změnu a řízený výstupní tlak zůstane státcna ustálené hodnotě, která existovala těsně před výpadkem.Even the loss of both control signals, caused, for example, by a failure of the superior electronic controllers, will not cause a step change and the controlled output pressure will remain constant at the value that existed just before the failure.

Ruční ovládání je pak možné buá dálkově, řízením motorického pohonu tlačítky více, méně, nebo nouzově ručním kolečkem přímo z místa.Manual operation is then possible either remotely, by controlling the motor drive with the buttons more, less, or by emergency handwheel directly from the place.

Příklad praktického provedení dvousystémového elektrohydraulického převodníku je znázorněn na připojených výkresech, a to na obr. 1 je zobrazeno blokové schéma jeho provedení a na obr. 2 schéma jeho konstrukčního provedení.An example of a practical embodiment of a two-system electrohydraulic transducer is shown in the accompanying drawings, and FIG. 1 shows a block diagram of its embodiment and FIG. 2 shows a diagram of its construction.

Podle obr. 1 sestává dvousystémový elektrohydraulický převodník z ručního ovládání 1, připojeného k prvnímu pólu 31 přepínače j, z integračního členu 2 připojeného ke druhému pólu J2 přepínače J, z omezovače £ připojeného k vysílači 11 koncových poloh, k ukazateli 1£ okamžité polohy, k vysílači 2 okamžité polohy a k prvnímu vstupu 71 součtového členu 2, z elektrodynamického převodníku 6 připojeného ke druhému vstupu 72 součtového členu 2 a s mechanicko-hydraulického převodníku 8,<According to FIG. 1, the two-system electrohydraulic transducer consists of a manual actuator 1 connected to the first pole 31 of the switch j, an integrating member 2 connected to the second pole J2 of the switch J, a limiter 6 connected to the end position transmitter 11, an instantaneous position indicator 16. to the instantaneous position transmitter 2 and to the first input 71 of the summation member 2, from the electrodynamic converter 6 connected to the second input 72 of the summation member 2, and to the mechanical-hydraulic converter 8, <

Podle obr. 2 je ruční ovládání J. dvousystémového elektrohydraulického převodníku provedeno mechanickým ozubeným převodem 12. Integrační člen 2 je tvořen převodem ovládaným motoricky. Přepínač J v tomto uspořádání představují přesuvná ozubená kola, spojující ozubené kolo 41 omezovače buá h motoricky ovládaným převodem nebo s ručním ovládáním J..According to FIG. 2, the manual operation of the two-system electrohydraulic transducer is effected by a mechanical gear 12. The integrator 2 is formed by a motor-driven gear. The selector switch J in this configuration is a displacement gearwheel connecting the limiter gear 41 either with a motorized transmission or with a manual control J.

Omezovač 4 v tomto příkladě provedení tvoří dva dorazy 40 a s nimi svázané ozubené kolo 41. Tyto dorazy 40 omezují zdvih pohybové matice 51 měniče 2 poloha-síla. Tento měnič 2 sestává z matice 51 a z pružiny 50.The limiter 4 in this embodiment comprises two stops 40 and a gear 41 associated with them. These stops 40 limit the stroke of the motion nut 51 of the position-force converter 2. The transducer 2 comprises a nut 51 and a spring 50.

S maticí 51 je spojen ukazovatel 10 okamžité polohy, tvořený ručičkou a stupnicí a dále indukční vysílač 2 okamžité polohy a vysílač 11 koncových poloh, tvořený dvěma koncovými vypínači.An instantaneous position indicator 10, consisting of a needle and a scale, is connected to the nut 51, and an instantaneous position transmitter 2 and an end position transmitter 11 formed by two limit switches.

Pružina 50 měniče 2 poloha-síla spočívá na talíři 22, který tvoří spolu s dříkem 76 součtový člen 2· Toto konstrukční uspořádání tvoří ve vzájemné vazbě elektromechanickou část 01 dvousystémového elektrohydraulického převodníku a sestává tedy z ručního ovládání i, integračního členu 2, přepínače 2, omezovače 1, měniče 2 poloha-síla a součtového členu 2·The spring 50 of the position-force transducer 2 rests on a plate 22, which together with the shaft 76 forms a summation member 2. This construction forms the electromechanical part 01 of the two-system electrohydraulic transducer in interconnection and thus consists of a manual actuation 1, limiters 1, position-force converters 2 and summation element 2 ·

Elektrodynamická část 02 dvousystémového elektrohydraulického převodníku podle vynálezu je totožná s elektrodynamickým převodníkem 6. Tento elektrodynamický přvodník 6 elektrický proud-síla je tvořen permanentním magnetem 61 . pólovými nástavci 62 a pohyblivou cívkou 63. spojen s dříkem 66.The electrodynamic part 02 of the two-system electrohydraulic transducer according to the invention is identical to the electrodynamic transducer 6. This electrodynamic current-power transducer 6 is formed by a permanent magnet 61. and the movable coil 63 connected to the shaft 66.

Mechanicko-hydraulický převodník 03 sestává z tlakové komory 81. škrticí clonky 82 a kuželky 80, spojené s dříkem 76 součtového členu 2·The mechanical-hydraulic transducer 03 consists of a pressure chamber 81, a throttle orifice 82 and a plug 80 connected to the stem 76 of the summation member 2.

Vstupní elektrický signál wj z nezakresleného nadřazeného elektronického systému regulace do •lektronechanické části 01 ovládá integrační člen 2, který prostřednictvím mechanického převodu 12 při odpojeném ručním ovládání 1 představuje matici 51 měniče 2 poloha-síla při současném posunu ukazatele 10 okamžité polohy a indukčního vysílače 2 okamžité polohy.The electrical input signal wj from the uncontrolled superior electronic control system to the electronechanical part 01 is controlled by an integrator 2 which, by means of a mechanical transmission 12 with the manual control 1 disengaged, represents a nut 51 of the position-force converter 2. position.

Matice 2i stlačuje pružinu 2£i která svou silou působí aa talíř 22 dřík 76 součtového členu 2! k této síle se na dříku 76 přičítá elektrodyaamická síla cívky 63 oloktrodynamického převodníku 6, která je úměrná elektrickému vstupnímu signálu Wj rovněž nezakresleného elektronického systému regulace.The nut 21 compresses the spring 26 which acts by force and the plate 22 of the stem 76 of the summation member 2. to this force is added on the shaft 76 the electrodymic force of the coil 63 of the oloctrodynamic converter 6, which is proportional to the electrical input signal Wj of the uncontrolled electronic control system.

Součet těchto sil působí na kuželku 80 mechanieko-hydraulického převodníku 8. V tlakové komoře 81 .která je zásobována tlakovou pracovní kapalinou z nezakresleného zdroje přes clonku 82, se vytváří výstupní hydraulický tlakový signál a, jehož velikost je úměrná součtu výěe uvedených sil.The sum of these forces acts on the plug 80 of the mechanical-hydraulic transducer 8. In the pressure chamber 81, which is supplied with a pressurized working fluid from a source not shown through the orifice 82, an output hydraulic pressure signal a is generated.

Výstupní hydraulický tlakový signál β je možné v případě odpojených elektrických vstupních signálů w| a Wg vytvářet prostřednictvím ručního ovládání 1 jeho zapojením tím, že se přesune přepínač 2~tak, aby doělo k záběru mechanického převodu 12 a ozubeného kola 41 omezovačeThe hydraulic output pressure signal β is possible in the case of disconnected electrical input signals w | and Wg to be generated by manual control 1 by engaging it by moving the switch 2 ~ so as to engage the mechanical transmission 12 and the limiter gear 41

Další funkce je stejná jako v předcházejícím případě. Nepřičítá se však elektrodynamická síla cívky 63 elektrodynamického převodníku 6.The other function is the same as the previous one. However, the electrodynamic force of the coil 63 of the electrodynamic converter 6 is not added.

Claims

A two-system electrohydraulic transducer consisting of a manual actuator, an integrating element, a switch, a limiter, a position-force converter, an electrodynamic transducer, a summation, a mechanical-hydraulic transducer, an instantaneous position indicator, an instantaneous position transmitter and a limit position transmitter, of the actuator (2) and the manual actuator (1) are each connected to their pole (31, 32) of the switch (3), the output of which is connected to a limiter (4) connected further to the instantaneous position transmitter (9). instantaneous position, end position transducer (11) and position-force transducer (5), the output of which is connected to a first input (71) of the summation member (7), while an output of electrodynamic is connected to the second input (72) of the summation member (7). a converter (6), and that the output of the summation member (7) is connected to a mechanical-hydraulic converter (8),

2 drawings

GIANT.