EA005895B1 - Способ и устройство для регулирования скорости паровой турбины - Google Patents
Способ и устройство для регулирования скорости паровой турбины Download PDFInfo
- Publication number
- EA005895B1 EA005895B1 EA200201097A EA200201097A EA005895B1 EA 005895 B1 EA005895 B1 EA 005895B1 EA 200201097 A EA200201097 A EA 200201097A EA 200201097 A EA200201097 A EA 200201097A EA 005895 B1 EA005895 B1 EA 005895B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- actuator
- steam
- valve
- control valve
- control
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
- F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
- F01D17/26—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical fluid, e.g. hydraulic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Системы регулирования скорости паровых турбин часто включают управляющие клапаны, предназначенные для регулирования положения гидравлических приводов паровых клапанов. Однако на эксплуатационную эффективность управляющих клапанов могут влиять недостатки, вызванные производственными дефектами, износом и тому подобными обстоятельствами, приводящими к ухудшению характеристики системы регулирования в целом. В связи с этим настоящее изобретение относится к способу преодоления ухудшения работы неисправного управляющего клапана путём включения системы регулирования (включающей дополнительные регуляторы), предназначенной для управляющего клапана. В компоновке такого типа управляющей переменной может быть не только положение управляющего клапана, но и скорость приведения в действие этого клапана, которая также может использоваться в качестве еще одной управляющей переменной. Поэтому результаты работы отдельных регуляторов с использованием этих двух управляющих переменных могут быть объединены для улучшения динамической характеристики системы регулирования скорости паровой турбины.
Description
Данное изобретение в целом относится к способу и устройству для регулирования скорости паровых турбин. В особенности изобретение относится к способу преодоления ухудшения характеристик выработанного или неисправного узла управляющего клапана (составной части системы регулирования) посредством использования одного или нескольких дополнительных цифровых регуляторов, повышая таким образом общую точность системы регулирования скорости турбины.
Предпосылки изобретения
Для регулирования скорости и мощности паровой турбины необходимо регулировать клапан (или как правило группу клапанов) для изменения потока пара через турбину. Обычно такие клапаны регулируют с помощью гидравлического привода парового клапана, в свою очередь приводимого в действие управляющим клапаном, который регулируется электромеханическим приводом, получающим сигнал от системы регулирования скорости.
Современные системы регулирования скорости паровых турбин содержат пропорциональноинтегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор, использующий сигналы, представляющие скорость вращения. Этот регулятор скорости затем передаёт уставку положения привода другому ПИДрегулятору, который контролирует положение привода парового клапана и выходной сигнал которого приводит (косвенно) в действие этот привод для приведения его в положение, соответствующее его уставке. В действительности выходной сигнал регулятора привода парового клапана используется в качестве уставки для электромеханического привода, регулирующего управляющий клапан: рабочая текучая среда направляется через управляющий клапан в привод парового клапана и из него для изменения положения привода. Однако характеристики управляющего клапана могут ухудшаться вследствие производственных дефектов, износа и других неблагоприятных обстоятельств, ухудшая таким образом характеристику всей системы. Поэтому существует потребность в способе регулирования, компенсирующем неисправность управляющих клапанов.
Описание изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в создании способа регулирования расхода пара через паровую турбину путем контроля положения управляющего клапана совместно с динамическими характеристиками парового клапана и использования этой информации для компенсации действия неисправного узла управляющего клапана, работа которого не соответствует требованиям.
Для достижения этой цели в стандартную систему регулирования, используемую для регулирования скорости турбины, добавлены элементы регулирования. В частности, включены один или два дополнительных ПИД-регулятора. Один из этих блоков предназначен для поддержания положения управляющего клапана в точке уставки, полученной от ПИД-регулятора положения привода парового клапана. Следовательно, регулятор положения управляющего клапана включён последовательно с регулятором положения парового клапана.
Второй регулятор предназначен для регулирования скорости привода парового клапана. По этой причине необходимо выполнение расчётной операции, в которой получают первую производную по времени сигнала положения парового клапана. Уставка для этого регулятора пропорциональна разности (отклонению) между уставкой положения парового клапана и его действительным положением.
Результирующий сигнал, поступающий на вход электромеханического привода управляющего клапана, пропорционален линейной комбинации выходных сигналов двух дополнительных ПИДрегуляторов.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает схему системы регулирования скорости паровой турбины.
Фиг. 2 изображает схему исполнительного блока.
Наилучший вариант выполнения изобретения
Для поддержания точного и стабильного регулирования скорости паровой турбины необходимо, чтобы система регулирования была в состоянии компенсировать возможные нарушения в работе узла управляющего клапана путем контроля и регулирования как положения управляющего клапана, так и скорости привода парового клапана.
Фиг. 1 изображает паровую турбину, снабженную системой регулирования скорости, содержащей первый ПИД-регулятор 101 скорости вращения, который контролирует уставку 102 (8Р) скорости в дополнение к сравнению и вычислению скорости вращения по измерениям, полученным датчиком 103 (Ν) скорости. Выходной сигнал этого регулятора 101 представляет собой уставку (для привода 104 парового клапана), используемую во втором ПИД-регуляторе 105 положения привода парового клапана, также контролирующем действительное положение привода парового клапана с помощью датчика 106 (ХМТК 1) и приводящем в соответствие положение привода с его уставкой. В изобретении для достижения этой цели выходным сигналом регулятора 105 является уставка положения управляющего клапана, вводимая в дополнительный, третий, ПИД-регулятор 107, предназначенный для контроля текущего положения управляющего клапана 108 посредством датчика 109 (ХМТК. 2), а также его уставки. Выходной сигнал регулятора 107 предназначен для уменьшения до нуля разницы между положением управляющего клапана и его уставкой.
- 1 005895
Другой дополнительный, четвертый, ПИД-регулятор 110 предназначен для регулирования скорости привода парового клапана. Входной сигнал для этого регулятора выходит из функционального блока 111 (6/61), вычисляющего скорость парового клапана по измеренным значениям положения привода 104, сообщённым его датчиком 106. Уставка для регулятора 110 определяется суммирующим блоком 112 (Σ) и блоком 113 (К) умножения на постоянную величину, и она (уставка скорости) пропорциональна отклонению между положением парового клапана и уставкой его положения. Конкретно, уставка вычисляется как (X,,, - 8Ρ?,,,)/Δ1,,. где Χ,ν - это мгновенное положение привода; 8Рет - уставка привода, а ΔΙ,, - постоянная времени привода.
Выходные сигналы регуляторов 107 и 110 затем используются исполнительным блоком 114, назначение которого заключается в объединении этих двух сигналов в один выходной сигнал (см. фиг. 2), что достигается (в одном варианте выполнения) вычислением взвешенной суммы двух выходных сигналов
107, 110. Весовые коэффициенты (или коэффициенты усиления) 201, 202 служат для усиления или ослабления соответствующего вклада каждого выходного сигнала в результирующем регулирующем действии.
Первый коэффициент 201 усиления умножают на выходной сигнал регулятора 107 в блоке 203 умножения, а второй коэффициент 202 усиления умножают на выходной сигнал регулятора 110 во втором блоке 204 умножения, и затем оба эти произведения складывают в блоке 205. Возможны другие варианты выполнения исполнительного блока 114, и главная задача состоит в получении удовлетворительной комбинации двух сигналов: положения 107 управляющего клапана и скорости 110 привода парового клапана.
Первой и второй коэффициенты 201 и 202 усиления могут быть установлены оператором или техническим персоналом, или они могут зависеть от величины отклонений в регуляторах 107 и 110. Коэффициенты усиления также могут зависеть от режима, в котором работает паровая турбина.
Выходной сигнал исполнительного блока 114 поступает на усилитель 115 (АМРЬ) сигнала, а с его выхода - на электромеханический привод 116 (АСТВ), изменяющий положение управляющего клапана
108, который с помощью рабочей текучей среды приводит в действие привод 104 парового клапана, вызывая изменение его положения. Привод 104 парового клапана соединен по меньшей мере с одним паровым клапаном (представленным на фиг. 1 в виде единственного клапана 117), используемым для регулирования расхода пара, проходящего через турбину 118. Пар после выхода из турбины поступает в конденсатор 119 или подвергается иной обработке. Кроме того, турбина используется для привода нагрузки 120 (изображённой на фиг. 1 в виде генератора), но настоящее изобретение не ограничено конкретными видами нагрузки.
Очевидно, что в свете изложенного выше возможны многочисленные модификации и варианты настоящего изобретения. Поэтому понятно, что возможно иное, нежели описано выше, применение изобретения в пределах объема прилагаемой формулы.
Claims (6)
1. Способ регулирования расхода пара через паровую турбину с использованием системы регулирования, содержащей регулятор скорости паровой турбины для создания уставки привода парового клапана, управляющий клапан, направляющий поток рабочей текучей среды в привод парового клапана и из него, датчик, передающий сигнал, пропорциональный положению привода парового клапана, и дополнительный регулятор положения управляющего клапана, включающий (a) вычисление первой величины У1=А(Хет-8Р8У), пропорциональной разности между уставкой привода парового клапана и положением этого привода, где ν1 - первая величина, X,,.·- мгновенное положение привода, 8Р,у-уставка привода, и А- коэффициент пропорциональности;
(b) вычисление второй величины ν2=6Χ,ν/61 равной первой производной по времени положения привода парового клапана, где ν2 - вторая величина, 1 -время;
(c) вычисление сигнала положения Р8=Г(А ν2) в регуляторе управляющего клапана на основе первой и второй величин, где Р8 - сигнал положения и Г - функция двух переменных и (6) корректировка уставки привода 8Рет путем уравнивания ее с сигналом РЗ положения регулятора управляющего клапана.
2. Способ по п.1, в котором при вычислении первой величины используют коэффициент пропорциональности, обратно пропорциональный постоянной времени привода парового клапана.
3. Способ по п.1, в котором привод управляющего клапана является электромеханическим приспособлением.
4. Устройство для регулирования расхода пара через паровую турбину с использованием системы регулирования, содержащей регулятор скорости паровой турбины для создания уставки привода парового клапана, управляющий клапан, направляющий поток рабочей текучей среды в привод парового клапана и из него, датчик, передающий сигнал, пропорциональный положению привода парового клапана, и дополнительный регулятор положения управляющего клапана, содержащее
- 2 005895 (a) средства вычисления первой величины ν1=Α(Χ8ν-8Ρ8ν), пропорциональной разности между уставкой привода парового клапана и положением этого привода, где V1 - первая величина, Χ8ν - мгновенное положение привода, 8Ρ8ν - уставка привода и А - коэффициент пропорциональности;
(b) средства вычисления второй величины ν2=άΧ8ν/άί, равной первой производной по времени положения привода парового клапана, где ν2 - вторая величина, ί - время;
(c) средства вычисления сигнала положения Ρ8=£(ν1, ν2) в регуляторе управляющего клапана на основе первой и второй величин, где Ρ8 - сигнал положения и £ - функция двух переменных; и (й) средства корректировки уставки привода 8Ρ8ν путем уравнивания ее с сигналом Ρ8 положения регулятора управляющего клапана.
5. Устройство по п.4, в котором при вычислении первой величины используется коэффициент пропорциональности, обратно пропорциональный постоянной времени привода парового клапана.
6. Устройство по п.4, в котором привод управляющего клапана является электромеханическим приспособлением.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/002,924 US6719523B2 (en) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | Method and apparatus for steam turbine speed control |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200201097A2 EA200201097A2 (ru) | 2003-06-26 |
| EA200201097A3 EA200201097A3 (ru) | 2003-08-28 |
| EA005895B1 true EA005895B1 (ru) | 2005-06-30 |
Family
ID=21703208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200201097A EA005895B1 (ru) | 2001-11-15 | 2002-11-14 | Способ и устройство для регулирования скорости паровой турбины |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6719523B2 (ru) |
| EP (1) | EP1312765B1 (ru) |
| DE (1) | DE60224490T2 (ru) |
| EA (1) | EA005895B1 (ru) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7194863B2 (en) * | 2004-09-01 | 2007-03-27 | Honeywell International, Inc. | Turbine speed control system and method |
| CN102588011B (zh) * | 2012-03-06 | 2014-06-04 | 山西省电力公司电力科学研究院 | 大型火电机组的汽机主控制系统 |
| CN103133061A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-06-05 | 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 | 无扰动船舶主汽轮机控制切换系统及切换方法 |
| US9103233B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-08-11 | Statistics & Control, Inc. | Method and apparatus for improving electro-hydraulic and electro-mechanical integrated control systems of a steam turbine |
| US9507365B2 (en) | 2014-06-24 | 2016-11-29 | Woodward, Inc. | Adaptive PID control system for industrial turbines |
| US10001764B2 (en) * | 2015-09-11 | 2018-06-19 | Woodward, Inc. | Adaptive multiple input multiple output PID control system for industrial turbines |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE129667C (ru) | ||||
| US3340883A (en) * | 1966-04-12 | 1967-09-12 | Gen Electric | Acceleration, speed and load control system with redundant control means |
| US3572958A (en) * | 1969-05-27 | 1971-03-30 | Gen Electric | Electrohydraulic control with throttle pressure compensator |
| US4007906A (en) * | 1974-01-14 | 1977-02-15 | Anchor/Darling Valve Company | Main steam isolation valve |
| DE2712349C3 (de) | 1977-03-21 | 1980-11-27 | Hitachi, Ltd., Tokio | Dampfturbinensteueranordnung |
| GB2002543B (en) | 1977-07-29 | 1982-02-17 | Hitachi Ltd | Rotor-stress preestimating turbine control system |
| JPS6038523B2 (ja) | 1981-04-16 | 1985-09-02 | 株式会社日立製作所 | タ−ビン制御装置 |
| SU1132031A1 (ru) | 1983-07-22 | 1984-12-30 | Предприятие П/Я А-3903 | Способ регулировани паровой турбины |
| US4554788A (en) * | 1983-12-21 | 1985-11-26 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine valve control system |
| SU1393909A1 (ru) | 1986-07-14 | 1988-05-07 | Предприятие П/Я А-3903 | Способ управлени паровой турбиной |
| DE4236846C2 (de) * | 1992-10-31 | 2000-01-27 | Blohm & Voss Ind Gmbh | Geregelter elektrohydraulischer Stellantrieb für Hubventile, insbesondere Dampfventile von Dampfturbinen |
| US5295783A (en) * | 1993-04-19 | 1994-03-22 | Conmec, Inc. | System and method for regulating the speed of a steam turbine by controlling the turbine valve rack actuator |
-
2001
- 2001-11-15 US US10/002,924 patent/US6719523B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-11-13 EP EP02356224A patent/EP1312765B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-13 DE DE60224490T patent/DE60224490T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-11-14 EA EA200201097A patent/EA005895B1/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1312765A2 (en) | 2003-05-21 |
| EP1312765B1 (en) | 2008-01-09 |
| EA200201097A3 (ru) | 2003-08-28 |
| DE60224490T2 (de) | 2009-01-15 |
| DE60224490D1 (de) | 2008-02-21 |
| EA200201097A2 (ru) | 2003-06-26 |
| US20030091429A1 (en) | 2003-05-15 |
| US6719523B2 (en) | 2004-04-13 |
| EP1312765A3 (en) | 2004-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1098998A (en) | Dynamic compensation for multi-loop controls | |
| US4178762A (en) | Efficient valve position controller for use in a steam turbine power plant | |
| US6721643B1 (en) | Method of controlling a CVT speed ratio | |
| EA005895B1 (ru) | Способ и устройство для регулирования скорости паровой турбины | |
| US4270357A (en) | Turbine control | |
| US4461152A (en) | Control apparatus for steam turbine | |
| US20040081549A1 (en) | Method and apparatus for improving steam turbine control | |
| US4976108A (en) | Turbine efficient valve position computer | |
| US6767178B2 (en) | Response time of a steam turbine speed-control system | |
| JP2002130202A (ja) | サーボバルブ制御方法及び装置 | |
| JP2000213666A (ja) | 油圧サ―ボ制御装置 | |
| JPS6337241B2 (ru) | ||
| SU1132031A1 (ru) | Способ регулировани паровой турбины | |
| SU1758260A1 (ru) | Способ регулировани энергетической установки | |
| SU903586A1 (ru) | Электрогидравлическа след ща система | |
| JPS6032084B2 (ja) | 給水ポンプ駆動用タ−ビン速度制御装置 | |
| JP2000310177A (ja) | 発電機用水車の調速機 | |
| JP3542174B2 (ja) | 自動負荷制御装置 | |
| RU2172419C1 (ru) | Способ управления многомерным объектом | |
| JPS6267209A (ja) | 蒸気タ−ビン用電子式ガバナ | |
| JP3477538B2 (ja) | タービン制御装置 | |
| SU881653A1 (ru) | Каскадна система регулировани технологических процессов | |
| JPH0223684B2 (ru) | ||
| JPH062644A (ja) | 調速制御装置 | |
| CN117940667A (zh) | 用于液压驱动装置的方法、控制单元、计算机程序和机器可读的存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |