DE2142182A1

DE2142182A1 - Method and device for automatic regulation of a variable size

Info

Publication number: DE2142182A1
Application number: DE19712142182
Authority: DE
Inventors: Albertus Cornells Hendnkus Amsterdam G05b 11 28 Borsboom
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1970-08-25
Filing date: 1971-08-23
Publication date: 1972-03-02
Also published as: GB1347304A; SE383786B; NO137922B; NL7012597A; IT940992B; NO137922C; JPS5527365B1

Description

Verfahren und Einrichtung zum automatischen Regeln einer variablen Größe Method and device for the automatic regulation of a variable quantity

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen zum automatischen Regeln einer variablen Größe.The invention relates to methods and devices for automatically regulating a variable quantity.

In der technischen Praxis kommt es häufig vor, daß eine geregelte variable Größe schnell geändert werden muß, daß es hierbei jedoch erforderlich ist, zu berücksichtigen, daß die Gefahr einer Überlastung der betreffenden Anlage oder von Teilen der Anlage besteht. Diese Situation ergibt sich z. B. bei mit Dampf betriebenen"Anlagen, wenn beispielsweise eine Schiffsschraube durch eine Dampfturbine angetrieben wird. In diesem Fall müssen Maßnahmen getroffen werden, um zu gewährleisten, daß die Turbine nicht beschädigt wird, bzw. daß sich für den Kessel keine unerwünschten Betriebsbedingungen ergeben, wenn eine erforderliche plötzliche Änderung der Drehzahl der Schiffsschraube herbeigeführt wird. Die genannten Gefahren treten insbesondere bei ferngesteuerten Anlagen auf, die nicht unmittelbar durch technisches Personal überwacht werden, wie es z. B. bei einer Schiffsantriebsanlage gegeben ist, die von der Brücke aus gesteuert wird. Der Erfindung liegt die AufgabeIn technical practice it often happens that a regulated variable variable is changed quickly must, that it is necessary here, however, to take into account that the risk of overloading the relevant System or parts of the system. This situation arises e.g. B. in steam-powered "systems, if for example a propeller is driven by a steam turbine. In this case, measures must be taken to ensure that the turbine is not damaged or that there are no undesirable effects for the boiler Operating conditions arise when a sudden change in the speed of the propeller is required is brought about. The dangers mentioned occur in particular with remote-controlled systems that are not immediate monitored by technical staff, such as B. is given in a ship propulsion system, which is of the Bridge is controlled from. The invention has the task

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zugrunde, eine Lösung für die Aufgabe zu schaffen, die sich aus der Notwendigkeit ergibt, die erwähnten Gefahren zu vermeiden. based on creating a solution to the task that is arises from the need to avoid the dangers mentioned.

Zur Erfüllung der ihr zugrunde liegenden Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Regeln einer variablen Größe vor, das Maßnahmen umfaßt, um die variable Größe zu messen und ein ihren gemessenen Wert n_fe repräsentierendes Signal zu erzeugen, um ferner ein Signal zu erzeugen, das den Sollwert η dieser variablen Größe repräsentiert,To achieve the object on which it is based, the invention proposes a method for automatically regulating a variable variable which comprises measures to measure the variable variable and _{to generate a signal representing its measured value n fe in} order to also generate a signal which represents the nominal value η of this variable quantity,

elel

um die Signale für n, und η sowie ein Signal, das eine variable Größe X repräsentiert, deren Definition im fo^nden gegeben wird, mit Hilfe von Rechenmitteln zu kombinieren, und die Größe ζ = A(n - n,- X) zu berechnen, bei der A ein relativ großer Proportionalitätsfaktor ist, um ein die Größe ζ repräsentierendes Signal zu erzeugen, um dieses letztere Signal einem Begrenzungsvorgang zu unterziehen, mittels dessen ein weiteres Signal erzeugt wird, welches die Größe z¹ repräsentiert, die gleich ζ ist, abgesehen davon, daß sie einen begrenzten positiven oberen viert bzw. einen begrenzten negativen unteren Wert nicht überschreiten kann, wenn ζ über oder unter dem unteren Grenzwert liegt, um das z¹ repräsentierende Signal zu integrieren, so daß man ein Signal erhält, das I = j ζ'dt repräsentiert, um aus dem z¹ repräsentierenden Signal vorzugsweise dadurch, daß das Signal für I differenziert wird, die vorstehend genannte Größe X so abzuleiten, daß X durch die Beziehung N -srr + X = Bz¹ bestimmt ist, bei der N und B Konstanten sind, um ein X repräsentierendes Signal zu erzeugen, und um schließlich das I repräsentierende Signal zur Wirkung zu bringen, um die zu regelnde variable Größe einzustellen.in order to combine the signals for n, and η as well as a signal which represents a variable quantity X, the definition of which is given below, with the aid of computing means, and the quantity ζ = A (n - n, - X) to calculate, in which A is a relatively large proportionality factor in order to generate a signal representing the quantity ζ in order to subject this latter signal to a limiting process by means of which a further signal is generated which represents the quantity z ¹ , which is equal to ζ, apart from the fact that it cannot exceed a limited positive upper fourth or a limited negative lower value when ζ is above or below the lower limit value, in order ^{to integrate the signal representing z 1} , so that a signal is obtained which I = j represents ζ'dt to from z ¹ representing signal is preferably characterized in that the signal is differentiated for I, the above-mentioned size derive X such that X -srr by the relationship N + ¹ X = Bz bes where N and B are constants to generate a signal representing X, and finally to bring the signal representing I into effect in order to set the variable to be controlled.

Zwar wird die Erfindung im folgenden bezüglich ihrer Anwendung zum Regeln der Drehzahl einer durch eine Dampfturbine angetriebenen Schiffsschraube beschrieben, um ein Ausführungsbeispiel zu geben, doch beschränkt sich die Anwendbarkeit der It is true that the invention is described below with regard to its application for regulating the speed of rotation of a steam turbine driven propeller described to give an embodiment, but the applicability of the

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Erfindung nicht auf diesen Fall« Vielmehr läßt sich die Erfindung auch bei anderen Dampfturbinenanlagen anwenden, bei denen große Änderungen der Last auftreten, sowie bei anderen beweglichen mechanischen Systemen, wie Radarantennen, Kränen usw·Invention not in this case «Rather, the invention Also apply to other steam turbine systems where large changes in load occur, as well as to other moving ones mechanical systems such as radar antennas, cranes, etc.

Bei dem hier gewählten Beispiel ist n, die gemesseneIn the example chosen here, n is the measured

Drehzahl der Schiffsschraube, während η die Solldrehzahl be-Speed of the propeller, while η is the target speed

* a* a

zeichnet. Das η repräsentierende Signal kann z_e B₃ mit Hilfe eines verstellbaren Signalgenerators erzeugt werden, der mit dem Maschinentelegraphen auf der Brücke gekuppelt ist. In diesem Pail kann das η darstellende Signal durch Betätigen des Maschinentelegraphen eingestellt werden. Das I repräsentierende Signal dient zum Verstellen eines Regelventils in der Leitung zum Zuführen von Danpf zu der Turbine. Wenn, wie es üblich ist, für die Vorwärtsfahrt und die Rückwärtsfahrt verschiedene Turbinen benutzt werden, so sind zwei Ventile zum Regeln der Dampfzufuhr vorhanden, von denen jeder Turbine je eine zugeordnet ist. Das Signal für I kann dann z„ B₀ so verwendet werden, daß das Steuerventil für die Vorwärtsturbine durch die positiven Werte von I und das steuerventil für die Rückwärtsturbine durch die negativen Werte von I verstellt wird. Hierbei ist angenommen, dais sich der Dampfdurchsatz vergrößert, wenn der absolute Wert von I zunimmt οdraws. The signal representing η can be _{generated z e} B ₃ with the aid of an adjustable signal generator which is coupled to the machine telegraph on the bridge. The signal representing η can be set in this Pail by pressing the machine telegraph. The signal representing I is used to adjust a control valve in the line for supplying Danpf to the turbine. If, as is customary, different turbines are used for forward travel and reverse travel, there are two valves for regulating the steam supply, one of which is assigned to each turbine. The signal for I can then be used for "B ₀ so that the control valve for the forward turbine by positive values of I and the control valve is adjusted for the reverse turbine by the negative values of I. It is assumed here that the steam throughput increases when the absolute value of I increases ο

Die Differenz η - n, kann plötzlich einen großen WertThe difference, η - n, can suddenly have a large value

el - Del - D

annehmen, wenn von der Brücke aus eine große Erhöhung der Drehzahl der Schiffsschraube befohlen wird, z.B., durch das Signal "Volle Fahrt voraus". Wenn dies geschieht, wird ζ zeitweilig größer sein als der eingestellte positive obere Grenzwert, und das Signal z¹ wird gleich diesem Grenzwert sein. Diese Situation bleibt so lange bestehen, wie ζ den doeren Grenzwert überschreitet oder gleich dem oberen Grenzwert ist. Während dieser Zeitspanne wird infolge der Integration ein Signal I erzeugt, das in Abhängigkeit von der Zeit linear zu-assume when a large increase in the speed of the propeller is commanded from the bridge, for example by the signal "Full speed ahead". When this happens, ζ will temporarily be greater than the set positive upper limit value and the signal z ¹ will be equal to this limit value. This situation remains as long as ζ exceeds the lower limit value or is equal to the upper limit value. During this period of time, a signal I is generated as a result of the integration, which increases linearly as a function of time.

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nimmt,das Ventil zum Regeln der Dampfzufuhr wird weiter geöffnet, und die Drehzahl η erhöht sich. Aus ähnlichen Folgerungen läßt sich schließen, daß dann, wenn eine starke Verringerung der Drehzahl befohlen wird, das Signal I in Abhängigkeit von der Zeit linear abnimmt, solange ζ unter der negativen Untergrenze liegt oder ihr gleich ist. Da die Größe der gewählten Grenzwerte die Geschwindigkeit bestimmt, mit der I zu-oder abnimmt, führt eine geeignete Wahl dieser Werte zu einer annehmbaren Geschwindigkeit der Änderung der Dampfzufuhr und damit auch der Drehzahl.takes, the valve for regulating the steam supply is opened further, and the speed η increases. From similar inferences it can be concluded that if there is a large decrease the speed is commanded, the signal I decreases linearly as a function of time as long as ζ is below the negative Is or is the same as the lower limit. Since the size of the selected limit values determines the speed, with the I increasing or decreasing results in a suitable choice of these values to an acceptable rate of change in the steam supply and thus also the speed.

Gemäß den vorstehenden Betrachtungen wird sich die Ist-Drehzhal η der Soll-Dreteahl n^ stärker annähern. Wegen dieser Tatsache, und auch deshalb, weil X einen von Null abweichenden Wert annimmt, tritt das Signal ζ schließlich in den Bereich zwischen den Grenzwerten ein. Sobald dies geschieht, ändert sich das Integrationssignal I nicht mehr linear in Abhängigkeit von dar Zeit, sondern es ändert sich mit einer abnehmenden Geschwindigkeit. Die Größe der Differenz t η - η, beeinflußt Jetzt direkt die Regelung der Drehzahl, und die Rückkopplung des Signals X kommt zur Wirkung. Diese Rückkopplung, die dadurch bewirkt wird, daß das Signal X aus dem Signal z¹ abgeleitet wird, (entweder direkt oder indirekt durch Ableiten von X aus I), und daß dieses Signal X von der Differenz η - n^ abgezogen wird, führt dazu, daß die Regeleinrichtung sowohl proportional als auch integrierend arbeitet. Hierbei ist es wichtig, daß der Verstärkungsfaktor A hoch ist und z. B. mindestens den Wert 50, Jedoch vorzugsweise den Wert lOCO oder einen noch höheren Wert hat. Info]^ der Rückkopplung wird dann der Ausdruck η - n, - X praktisch gleich Null, und η kann gleich n-.According to the above considerations, the actual rotational speed η will more closely approximate the desired rotational speed n ^. Because of this fact, and also because X assumes a value other than zero, the signal ζ finally enters the area between the limit values. As soon as this happens, the integration signal I no longer changes linearly as a function of time, but changes with a decreasing speed. The size of the difference t η - η now directly influences the regulation of the speed, and the feedback of the signal X takes effect. This feedback, which is caused by the fact that the signal X is derived from the signal z ¹ , (either directly or indirectly by deriving X from I) and that this signal X is subtracted from the difference η - n ^, leads to this that the control device works both proportionally and integrating. It is important that the gain A is high and, for example, B. at least the value 50, but preferably the value lOCO or an even higher value. Info] ^ of the feedback then the expression η - n, - X is practically equal to zero, and η can be equal to n-.

el D Q. Del D Q. D

werden. Wegen der Begrenzung von ζ kann die proportionale und integrierende Wirkung so eingestellt werden, daß sich eine Regelung erzielen läßt, die erheblich schneller abläuft, als es im Hinblick auf die Anderungsgeschwihdigkeitwill. Because of the limitation of ζ, the proportional and integrating effect can be set so that can achieve a control that runs significantly faster than it is in terms of the speed of change

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von I zulässig sein würde, wenn die Größe ζ nicht begrenzt würde.of I would be permissible if the size ζ were not limited.

Gemäß der Erfindung ist vorzugsweise dafür gesorgt, daß der erwähnte positive obere Grenzwert und der negative untere Grenzwert den gleichen absoluten Wert haben, der im folgenden mit L bezeichnet ist. Wenn dies der Fall ist, ist die maximale Geschwindigkeit der Änderung von I und damit auch der Stellung des Ventils bei einer Erhöhung der Solldrehzahl die gleiche wie bei einer Senkung der Solldrehzahl.According to the invention, it is preferably ensured that the aforementioned positive upper limit value and the negative lower limit value have the same absolute value, which is denoted by L in the following. If it does, then it is the maximum speed of change in I and thus also the position of the valve when the setpoint speed is increased the same as when lowering the target speed.

Bei der vorstehenden Erläuterung wurde stillschweigend angenommen, daß es sich bei dem oberen und dem unteren Grenzwert um Konstanten handelt. Es kann sich jedoch als vorteilhaft erweisen, dafür zu sorgen, daß diese Grenzwerte von I abhängen, d. h., vom Öffnungsgrad des Kegelventils, oder Von der Größe des Dampfdurchsatzes.In the above explanation, it has been tacitly assumed that the upper and lower limit values are are constants. However, it may be advantageous to ensure that these limits of I. depend, d. i.e., the degree of opening of the cone valve, or the size of the steam flow.

Wenn man die Werte der Grenzwerte aus dem Signal I ableitet, und wenn man gleichzeitig eine geeignete Beziehung zwischen den Grenzwerten und ΐ vorsieht, kann man sicherstellen, daß die maximale Änderungsgeschwindigkeit der Zufuhr von dampf zu der Turbine innerhalb des gesamten Bereichs der Kesselbelastung die gleiche ist. Hierbei bildet die Kennlinie des Regelventils einen Faktor, der berücksichtigt werden kann. Gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Absolutwerte der Grenzwerte für Werte von I relativ groß sind, die einer relativ geringen Dampfzufuhr zur Turbine entsprechen, d. h., kleinen Absolutwerten von I.If one derives the values of the limit values from the signal I, and if at the same time one finds a suitable relationship between the limit values and ΐ, one can ensure that the maximum rate of change of the supply of steam to the turbine is within the entire range of the Boiler load is the same. Here, the characteristic curve of the control valve forms a factor that can be taken into account. Good results can be achieved if the absolute values of the limit values for values of I are relatively large, the one correspond to a relatively low steam supply to the turbine, d. i.e., small absolute values of I.

Alternativ kann man die Grenzwerte auf eine direktere Weise aus der Kesselbelastung ableiten, indem man den Mengenstrom des der Turbine zugeführten Dampfes mißt, und zwar dadurch, daß man' den gemessenen Wert differenziert, und den Absolutwert dieses Differentials mit einem eingestellten WertAlternatively, one can derive the limit values in a more direct way from the boiler load by calculating the flow rate of the steam supplied to the turbine is measured by differentiating the measured value and the absolute value this differential with a set value

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b;ei einem proportional arbeitenden Kegler vergleicht, dessen Ausgangssignal dazu dient, die Werte +L und -L einzustellen.b; ei compares a proportionally working bowler, whose The output signal is used to set the values + L and -L.

Hierbei besteht Gewähr dafür, daß die Änderungsgeschwin digkeit der Dampfzufuhr annähernd konstant ist, we-n dafür ge sorgt wird, daß das Signal ζ einen der Grenzwerte +L und -L nicht überschreitet.This ensures that the speed of change of the steam supply is approximately constant, if this is the case ensures that the signal ζ one of the limit values + L and -L does not exceed.

Bei den gemäß der Erfindung verwendeten Signalen kann es sich um Signale beliebiger Art handeln, wie sie gewöhnlich bei Regeleinrichtungen verwendet werden. Insbesondere sind elektrische, pneumatische und Hydraulische Signale zu nennen. Diese Signale können die betreffenden Größen in ana- und digitaler Form darstellen.The signals used according to the invention can the signals are of any type, as are commonly used in control systems. In particular electrical, pneumatic and hydraulic signals are to be mentioned. These signals can analyze the relevant quantities and represent it in digital form.

Ferner schlägt die Erfindung eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vor; diese Einrichtung umfaßt eine Vorrichtung zum Hessen der zu regelnden variablen Größe und zum Erzeugen eines den Meßwert repräsentierenden Ausgangssignals, ferner eine Vorrichtung zum Erzeugen, eines den Sollwert der variablen Größe repräsentierenden Ausgangssignals, eine Vorrichtung, die es ermöglicht, drei Signale additiv und/oder subtraktiv zu kombinieren, wobei die zuletzt genannte Vorrichtung einen ersten Eingang hat, der an den Ausgang der Meßvorrichtung angeschlossen ist, einen zweiten Eingang, der mit dem Ausgang der Vorrichtung zum Erzeugen des den Sollwert repräsentierenden Ausgangssignals verbunden ist, einen dritten Eingang sowie einen Ausgang, weiterhin einen Verstärker, dessen Gewinn höher ist als 1, und dessen Eingang an den Ausgang der Vorrichtung zum Eonbinieren der Signale angeschlossen ist, eine mit dem Ausgang des Verstärkers verbundene Begrenzungsvorrichtung, die das Ausgangssignal auf den 3fe?eich zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert beschränkt, eine Integrationsvorrichtung, deren Eingang an den Ausgang der Begrenzungsvorrichtung ange-The invention also proposes a device for performing the method according to the invention before; this device comprises a device for Hessen to be regulated variable size and for generating an output signal representing the measured value, furthermore a device for generating, an output signal representing the setpoint value of the variable quantity, a device which enables three To combine signals additively and / or subtractively, the last-mentioned device having a first input, which is connected to the output of the measuring device, a second input, which is connected to the output of the device for generating of the output signal representing the setpoint is connected, a third input and an output, furthermore an amplifier whose gain is higher than 1 and whose input is connected to the output of the device for combining of the signals is connected to a limiting device connected to the output of the amplifier, which limits the output signal on the balance between an upper and a lower one Limit value, an integration device whose input is connected to the output of the limiting device.

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schlossen ist, Rückkopplungsmittel zairischen dem Ausgang der Begrenzungsvorrichtung und dem dritten Eingang der Vorrichtung zum Kombinieren der Signale sowie eine mit dem Ausgang der Integrationsvorrichtung verbundene Korrekturvorrichtung zum Einstellen der variablen Größe.is closed, feedback means zairischen the output of the Limiting device and the third input of the device for combining the signals and one with the output the integration device connected correction device for setting the variable size.

Ein größerer oaer kleinerer Teil dieser Einrichtung kann durch einen entsprechend programmierten Digitalrechner gebildet sein.A larger or smaller part of this facility can be controlled by a suitably programmed digital computer be educated.

Die Rückkopplungsmittel umfassen vorzugsweise die genannte Integrationsvorrichtung und ein Netzwerk, das zwischen dem Ausgang der Integrationsvorrichtung und dem Eingang der Vorrichtung zum Kombinieren der Signale liegt. Dieses Netzwerk kann eine Differenzierung sschaltung umfassen«, The feedback means preferably comprise said integration device and a network between the output of the integration device and the input of the device for combining the signals. This network can comprise a differentiation circuit «,

Die Vorrichtung zum additiven und/oder subtraktiven Kombinieren von drei Signalen dient zum Berechnen der Größe η - η, - X. Das Vorzeühen, mit dem die Signale η , n^ und X der Kombinationsvorrichtung zugeführt werden, bestimmt natürlich, ob es sich bei den Rechenvorgängen um Additionen oder Subtraktionen handelt.The device for additively and / or subtractively combining three signals is used to calculate the variable η - η, - X. The leading with which the signals η, n ^ and X are fed to the combining device, of course, determines whether the arithmetic operations are additions or subtractions.

Ferner kann die Einrichtung eine Begrenzungsvorrichtuni_. umfassen, die zwei Signaleingänge für Signale besitzt, welche den oberen bzw. den unteren Grenzwert z¹ repräsentieren, und es kann ein Funktionsgeber vorgesehen sein, dessen Eingang an den Ausgang der Integrationsvorrichtung angeschlossen ist, und der einen Ausgang für positive Signale hat, welcher mit dem Eingang für das Signal für den deren Grenzwert verbunden ist, sowie einen Ausgang für negative Signale, der an den Eingang des Begrenzers für die den unteren Grenzwert repräsentierenden Signale angeschlossen ist; dieser Punktionsgeber ist so ausgebildet, daß er Signale +L und -L erzeugt, deren Absolutwerte dann relativ groß sind, wenn der Absolut-Furthermore, the device can be a limiting device. include, which has two signal inputs for signals which represent the upper and the lower limit value z ¹ , and a function generator can be provided, the input of which is connected to the output of the integration device, and which has an output for positive signals, which with the input for the signal for which the limit value is connected, as well as an output for negative signals which is connected to the input of the limiter for the signals representing the lower limit value; this puncture transmitter is designed so that it generates signals + L and -L, the absolute values of which are relatively large when the absolute

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wert von I klein ist.worth of i is small.

Eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die zur Anwendung b.ei einer Dampfturbinenanlage an Bord eines Schiffs zum Antreiben der Schiffsschraube geeignet ist, wobei die Drehzahl der Schiffsschraube die erwähnte variable Größe darstellt.:, umfaßt eine Vorrichtung zum Messen der Durchsatzmenge des der Turbine zugeführten Dampfes, wobei diese Meßvorrichtung an den Eingang einer Vorrichtung angeschlossen ist, die ein Signal für den Absolutwert der Geschwindigkeit liefert, mit der sich das Eingangssignal ändert; der Ausgang dieser Vorrichtung ist mit dem Eingang für den gemessenen "Wert eines proportionalarbeitenden Reglers verbunden, dessen Ausgang an den Eingang des Begrenzers angeschlossen ist, welchem ein die Obergrenze +L repräsentierendes Signal zugeführt wird, wobei der Ausgang dieses Reglers über einen Umkehrungsverstärker mit einem Eingang des Begrenzers verbunden ist, dem ein die Untergrenze -L repräsentierendes Signal zugeführt v/ird.Another embodiment of a device according to the invention, which is used in a steam turbine plant is suitable on board a ship for driving the propeller, the speed of the propeller being that mentioned variable value: comprises a device for measuring the flow rate of that supplied to the turbine Steam, this measuring device is connected to the input of a device that provides a signal for the absolute value which provides the rate at which the input signal changes; the output of this device is connected to the input for the measured "value of a proportional controller, its output to the input of the limiter is connected to which a signal representing the upper limit + L is fed, the Output of this controller via an inverting amplifier with is connected to an input of the limiter, to which a signal representing the lower limit -L is supplied.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention and advantageous details of the invention are shown below with reference to schematic drawings Embodiments explained in more detail.

Fig. 1 a bis Ie sind graphische Darstellungen, in denen verschiedene in der erfindungsgemäßen Einrichtung auftretende Signale in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen sind.Fig. 1 a to Ie are graphs in which various signals occurring in the device according to the invention are plotted as a function of time.

I¹Xg. 1 bis 4- stellen in i'orm von Blockschaubildern verschiedene Regelschaltungen nach der Erfindung dar.I ¹ Xg. 1 to 4- represent, in the form of block diagrams, various control circuits according to the invention.

In Eig. 1 erkennt man eine Schiffsschraube 1, die von einer Dampfturbine 2 angetrieben wird. In die zu der Turbine führende Dampfzuführungsleitung J ist ein Regelventil 4 eingeschaltet. Die Drehzahl der schiff_schraube 1 wird durch eine Leitvorrichtung 5 gemessen, die das Signal n^ erzeugt.In prop. 1 you can see a propeller 1, which is from a steam turbine 2 is driven. In to the turbine leading steam supply line J, a control valve 4 is switched on. The speed of the ship_screw 1 is through a guide device 5 measured, which generates the signal n ^.

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Das die Solldrehzahl η bezeichnende Signal wird mit HilfeThe signal indicative of the setpoint speed η is obtained with the aid of

eines nicht dargestellten Maschinentelegraphen erzeugt.a machine telegraph, not shown, is generated.

Die in Reihe geschalteten Vorrichtungen 6 und 7 habenThe devices 6 and 7 connected in series have

die Aufgabe, die beiden Signale'η und n, und ein noch zuthe task of the two signals' η and n, and a still to

a Da D

erläuterndes drittes Signal X zu kombinieren. In der Vorrichtung 6 wird eines der Signale η und n^ von daa betreffenden anderen Signal abgezogen, so daß am Ausgang der Vorrichtung 6 das Signal = η - η, erscheint. In der Vorrich-explanatory third signal X to combine. In the device 6, one of the signals η and n ^ of daa is concerned subtracted from other signal, so that the signal = η - η appears at the output of the device 6. In the device

a υa υ

tung 7 wird das Signal X von diesem Signal abgezogen, und das so erhaltene Differenzsignal wird einem Verstärker 8 zugeführt, dessen Gewinn erheblich höher iot als 1. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers repräsentiert somit die Größe ζ = A(n - n_K - X). Das Signal ζ wird einem Begrenzer zugeführt, der zwei Wählvorrichtungen 9 und 10 umfaßt. Dem Wähler 9 werden das Signal ζ und ein einstellbares Signal +L zugeführt. Von diesen beiden Signalen wird jeweils das kleinere durchgelassen. In der Wählvorrichtung 10 wird das von der Wählvorrichtung 9 durchgelassene Signal mit einem einstellbaren Signal -L verglichen. Von diesen beiden Signalen wird jeweils das größere durchgelassen. Das so erhaltene Signal z¹ wird einer Integrationsvorrichtung 11 zugeführt, die das Signal I = j z^fdt erzeugt. Mit Hilfe des Signals I wird das Ventil 4-in der Dampflei-ßtung 3 verstellt. Das Signal X wird »us dem Signal z¹ über Rückkopplungsmittel 11 und 12 abgeleitet, welche die Integrationsvorrichtung 11 zum Erzeugen des Signals I sowie ein Netzwerk 12 umfaßt, dessen Eingang an den Ausgang der Integrationsvorrichtung angeschlossen ist* Bei dem Netzwerk 12 besteht zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal die Beziehung N ^ + X = N -rr; hierin bezeichnet N eine Netzwerkkonstante. Auf diese Weise erhält man ein · Signal X, das die Gleichung N ^r + X = Bz¹ erfüllt, in der eine Konstante ist. Fig. la zeigt eine Stufen- oder schrittweise Änderung von η , während Pig. Ib bis Ie die verschie-device 7, the signal X is subtracted from this signal, and the difference signal obtained in this way is fed to an amplifier 8, the gain of which is considerably higher than 1. The output signal of this amplifier thus represents the quantity ζ = A (n - n _K - X). The signal ζ is fed to a limiter which comprises two selection devices 9 and 10. The signal ζ and an adjustable signal + L are fed to the selector 9. The smaller of these two signals is allowed to pass. In the selection device 10, the signal passed by the selection device 9 is compared with an adjustable signal -L. The larger of these two signals is allowed through. The signal z ^{1 obtained in this way} is fed to an integration device 11 which ^{generates the signal I = jz f} dt. The valve 4 in the steam line 3 is adjusted with the aid of the signal I. The signal X is ^{derived from the signal z 1} via feedback means 11 and 12, which includes the integration device 11 for generating the signal I and a network 12, the input of which is connected to the output of the integration device and the output signal has the relationship N ^ + X = N -rr; here, N denotes a network constant. In this way, a signal X is obtained which ^{satisfies the equation N ^ r + X = Bz 1} , in which is a constant. Fig. La shows a step or step change in η, while Pig. Ib to Ie the different

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denen auf diese schrittweise Änderung zurückzuführenden Signale zeigen, wobei die Werte über der Zeit aufgetragen sind.show the signals attributable to this step-wise change, the values being plotted against time.

In Fig. 2 sind weitere Einzelheiten des Netzwerks 12 dargestellt. Hier wie auch in den weiteren Figuren haben die Bezugszahlen und Symbole die gleiche Bedeutung wie zuvor. Bei der Anordnung nach Fig. 2 erfüllt ein mit hohem Gewinn arbeitender Summierungsverstärker 8* die Aufgaben der Vorrichtung 7 und des Verstärkers 8 nach Fig. 1. Um X von S abzuziehen, wird ein Umkehrungsverstärker 15 verwendet, der das Vorzeichen von X umkehrt. Das Differenzierungsnetzwerk 12 umfaßt einen Kondensator 15 und einen Widerstand 14. Für dieses Bfietzwerk gilt die Gleichung (I - X)pC =» X/R, in der ρ den Laplaceschen Operator bezeichnet. Hieraus folgt, daß pCRI = X(1 + pCR) ist, bzw. daß die Gleichung I 1 + pCR 1 + ρΓ _Λ . _Λ /_ .f, X= ~ ■"■ ¹ * ^Vpc > Further details of the network 12 are shown in FIG. Here, as in the other figures, the reference numbers and symbols have the same meaning as before. In the arrangement of FIG. 2, a high-gain summing amplifier 8 * performs the functions of the device 7 and of the amplifier 8 of FIG. 1. In order to subtract X from S , an inversion amplifier 15 which reverses the sign of X is used. The differentiation network 12 comprises a capacitor 15 and a resistor 14. The equation (I-X) pC = >> X / R, in which ρ denotes the Laplace operator, applies to this Bfietzwerk. It follows from this that pCRI = X (1 + pCR), or that the equation I 1 + pCR 1 + ρΓ _Λ . _Λ / _ .f, X = ~ ■ "■ ¹ * ^Vpc >

worinTgleich RC ist.where T is RC.

Wenn Bedingungen bestehen, bei denen die Wähler nicht benötigt werden, um ihre Begrenzungswirkung auszuüben, wird der Schaltkreis 8', 9» 10, 11, 13, 14, 15 geschlossen. Wegen des hohen Wertes von A ist der Gewinn dieser Rückkopplungsschleife hoch, und t ist annähernd gleich X. If conditions exist in which the voters are not required to exercise their limiting effect, the circuit 8 ', 9 »10, 11, 13, 14, 15 is closed. Because of the high value of A, the gain of this feedback loop is high and t is approximately equal to X.

Dann ist I = (1 + 1/p)£ oder I = £ + φ J E dt.Then I = (1 + 1 / p) £ or I = £ + φ JE dt.

Hieraus folgt, daß die Regelschaltung sowohl proportional als auch integrierend arbeitet; die in tegrierende Wirkung ist im Hinblick auf die Forderung wichtig, daß η gleich n, werden soll, und die proportionale Wirkung ermöglicht es, diese Forderung genügend schnell zu erfüllen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, darauf hinzuweisen, daß bei der erfindungsgemäßen Regelschaltung das beschriebene Regelverfahren mit der Verwendung der Grenzwerte +L und -L kombiniert ist, so daß dann, wenn eine große Änderung derIt follows that the control circuit is both proportional works as well as integrating; the integrating Effect is important with regard to the requirement that η should be equal to n, and enables the proportional effect it is enough to meet this requirement quickly. In this context it is important to point out that in the control circuit according to the invention, the control method described using the limit values + L and -L is combined so that when a big change of the

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Drehzahl η, erforderlich ist₉ diese Drehzahl zunächst mit einer begrenzten Geschwindigkeit zu- bzw. Abnimmt, und daß sich die Drehzahl danach mit einer abnehmenden Geschwindigkeit ändert, so daß der gewünschte Sollwert erreicht wird.Speed η, is required ₉ this speed initially increases or decreases with a limited speed, and that the speed then changes with a decreasing speed, so that the desired target value is reached.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemaße Einrichtung, bei der das Signal I auch einem Funktionsgeber 16 zugeführt ' wird, der gemäß Fig. 3 ein Signal +L erzeugt, das dem Wähler 9 zugeführt wird. Außerdem liefert der Funktionsgeber 16 ein Signal -L, das im übrigen die gleiche Form hat wie das Signal +L, und das dem Wähler 10 zugeführt wird. Wenn der Absolutwert von I klein ist, ist der Absolutwert von L groß.Fig. 5 shows a device according to the invention at to which the signal I is also fed to a function generator 16 which, according to FIG. 3, generates a signal + L which is sent to the selector 9 is fed. In addition, the function generator 16 supplies a signal -L, which otherwise has the same form as the signal + L, and which is supplied to the selector 10. if the absolute value of I is small, the absolute value of L is large.

Fig. 4- zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Hengenstrom des über die Leitung 3 zugeführten Dampfes mit Hilfe einer Meßvorrichtung 1? gemessen wird. Dieser Heßwert wird durch eine Vorrichtung 18 differenziert. Der Absolutwert dieses Differentials wird einem Regler 19 mit proportionaler Wirkungsweise zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Reglers gelangt zu dem Wähler 9 und nach dem Umkehren seines Vorzeichens durch den Umkehrungsverstärker 20 zu dem »Zähler 10. Der an dem Regler 19 eingestellte V/ert bestimmt die maximale Geschwindigkeit, mit der die Zufuhr von Dampf zu der Turbine 2 geändert wird.Fig. 4- shows a further embodiment of the invention, in which the Hengenstrom is supplied via line 3 Steam with the help of a measuring device 1? is measured. This measured value is differentiated by a device 18. The absolute value of this differential is fed to a controller 19 with a proportional mode of action. That The output signal of this controller goes to the selector 9 and after reversing its sign by the reversing amplifier 20 to the »counter 10. The value set on the controller 19 determines the maximum speed with which the supply of steam to the turbine 2 is changed.

Pat entausprüche:Pat equates:

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Claims

P A Ϊ E I TA M SPARTS

Method for automatically controlling a variable variable, characterized in that the variable variable is measured, and that a signal representing the measured value n ^ is generated, that a signal representing the nominal value η of the variable variable is generated, that the n, and η and a signal which has a variable quantity Ί defined below. represented, can be combined with the help of computing means in order to calculate the quantity ζ = A (n - n, - X), for which A is a relatively large one

Sl D

Proportionality factor is, in order to generate a signal representing ζ, that the signal ζ is subjected to a limiting process, so that a further signal is generated which represents a variable z ¹ which is equal to ζ, provided it is not within a positive upper limit or a negative one The lower limit is held if ζ is above or below the lower limit that the ^{signal representing z 1 is} integrated in order to obtain a signal corresponding to the equation I = J ζ'dt that, preferably, ^{from the signal representing z 1,} that the signal representing I is differentiated, the said quantity X is derived in such a way that X is determined by the relationship N jsrr + X = Bz ¹ , in which K and B are constants, that a signal representing X is generated, and that the I is used to set the variable to be controlled.

2. The method according to claim 1, characterized in that said upper limit and said Lower limit have the same absolute value (L).

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$. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η draws that the size of the upper limit and of the lower limit value is derived from the size of I «

4. The method according to claim i or 2 for automatically regulating the speed of a driven by a steam turbine plant Ship propeller, characterized in that that the values n, and η mentioned in claim 1 represent the measured value and the nominal value of the speed of the ship represent screw, and that the signal representing I serves to control the supply of steam to the turbine and thus adjust the speed of the propeller.

A method according to claim 4, characterized in that the size of the upper limit and the lower limit of z ^{1 are} derived from the signal representing I in such a way that the absolute values of these limit values are relatively large at values of I corresponding to a relatively small supply of steam correspond to the turbine.

6. The method according to claim 4, characterized in that the upper limit and the lower limit of z ¹ is determined in that the flow rate of the turbine supplied steam is measured, that the measured value thus obtained is differentiated, and that the absolute value of the differential with a Value is compared, which is set on a proportionally operating controller, the upper and lower limit values being derived from the output signal of this controller.

7. Device for automatically regulating a variable size, characterized by a device (5) for measuring the variable quantity and for generating an output signal representing the measured value, a Device for generating an output signal representing the nominal value of the variable variable, devices (6,7)

2 09810/!64 82 09810 /! 64 8

2U2182

for the additive and / or subtractive combination of three signals, these devices having a first input which is connected to the output of the measuring device, a second input which is connected to the output of the device for generating a signal corresponding to the mentioned nominal value, a third input and output, an amplifier (8; 8 ¹ ) operating with a gain significantly higher than 1, the input of which is connected to the output of the devices for combining the signals, a limiter connected to the output of the amplifier (9, 10), which is suitable for limiting the output signal of the amplifier so that it is kept in a range between an upper limit and a lower limit, an integration device (II), the input of which is connected to the output of the limiter, feedback means (11, 12) connected between the output of the limiter and the third input of the device for combining the Signals is connected, as well as a correction device (4-) connected to the output of the integration device for setting the variable size.

8. Device according to claim 71, characterized in that the feedback means ^{comprise the integration device (11) and a network (13 »I 2} J-), and that the network between the output of the integration device and the input of the devices (6, 8 ') connected to combine the signals.

9. Device according to claim 8, characterized in that the network comprises a differentiation circuit.

10. Device according to one of claims 7 to 9 »characterized in that it is the limiter (9, 10) enables the upper and lower limit to be set.

209810/16Λ8209810 / 16Λ8

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11. Device according to one of claims 7 to 10, -dadurehgekisiert that the limiter (9 _S 10) is provided with a signal input for the upper limit value and a signal input for the lower limit value, that the device ranfasst an iTunktionsgeber (16) two outputs has, is connected of which ^ Eder with one of these signal inputs, and that this function generator is adapted _s to generate two signals of equal magnitude and opposite sign, the signals being iron a large value to v / if the magnitude of I slight is ο

12ο Device according to one of claims 7 to 10 for controlling the speed of a propeller driven by a steam turbine system, wherein the speed of the propeller is the one in claim? said variable variable, characterized in that the device comprises a device (17) for measuring the characteristic flow of the steam supplied to the turbine (2), that the output of this pressing device is connected to the input of a device (18) which generates a signal _? which corresponds to the absolute value of the speed with which the input signal changes, that the output of this device is connected to the input of a proportionally operating cone (19) provided for the Keßwert, that the limiter (9 »10) has a signal input for the upper limit value and a signal input for the lower limit value, and in that these signal inputs are connected to the output of the controller, one of the input signals being fed to the limiter via a device (20) for reversing the sign of the signal.

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