Opublikowano dnia 2 czerwca 1950 iv *'ZZo. *&^06 \ BI3LIOTE Uriedw^fote ntowego POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 41962 KI. 21 c, 65/05 Politechnika Gdanska (Katedra Elektroenergetyki) *) Gdansk, Polska Urzadzenie do automatycznego rozdzialu obcieienia pomiedzy znajdujace sie w ruchu turbozespoly Patent trwa do dnia 23 czerwca 1958 r.W przypadku automatycznej regulacji badz zdalnego sterowania moca silowni, posiadajacej dwa lub wiecej turbozespoly, potrzebne jest urzadzenie do automatycznego rozdzialu obcia¬ zenia miedzy poszczególne turbozespoly. Urza¬ dzenie to powinno tak rozdzielac pomiedzy turbozespoly obciazenie, by sumaryczne kosz¬ ty wytwarzania energii elektrycznej byly naj¬ mniejsze. Zadaniem urzadzenia wedlug wynalaz¬ ku jest tylko ekonomiczny rozdzial obciaz3n:a pomiedzy juz wspólpracujace zespoly.JUrucha- mianie i odstawianie zespolów w momencie przekraczania w góre wzglednie w dól granicz¬ nej wartosci mocy, przy której nalezy uru¬ chomic wzglednie odstawic kolejny zespól, nie nalezy do jego zadan. Sluzy do tego osobne urzadzenie ukladu automatyki.W przypadku gdy wszystkie turbozespoly po¬ siadaja jednakowe charakterystyki sprawnosci stosunkowych, warunek najmniejszych kosztów .*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest mgr inz. Franciszek Milkiewicz. wytwarzania bedzie spelniony przy obciazeniu kazdego z pracujacych turbozespolów jednako¬ wa moca stosunkowa (w stosunku do . mocy znamionowej) wzglednie w przypadku hydro- zespolów — gdy wszystkie pracujace turbiny beda mialy jednakowy stopien otwarcia aparatu kierowniczego. W takim przypadku mozna za-? stosowac wedlug wynalazku uklad rozdzialu obciazenia miedzy wspólpracujace hydrozespoly opisany ponizej. Opiera sie on na zasadzie po¬ równania wielkosci stopni otwarcia pracuja¬ cych turbin, przy czym wykorzystuje sie w tym celu uklad selsynów z transformatorkami po^ równawczo-róznicowymi. Dla kazdego turbozes¬ polu tworzy sie za pomoca tego ukladu róznice miedzy stopniem otwarcia danego turbozespolu oraz srednim stopniem otwarcia wszystkich pracujacych jednostek w silowni. Róznica ta, po" wzmocnieniu, podana jest na uklad regu¬ lacji poszczególnych turbozespolów, który po¬ woduje wyrównanie ich stopni otwarcia. Roz¬ wiazanie urzadzenia wedlug wynalazku umoz¬ liwia wprowadzenie do niego ujemnego sprze-zenia zwrotnego od sredniego stopnia otwarcia wszystkich pracujacych turbin, co pozwala uzyskac wysoka stabilnosc i jakosc procesu regulacji. Urzadzenie moze byc stosowane przy regulacji mocy elektrowni zarówno cieplnej, jak i wodnej przy tlowolnej liczbie turbozes¬ polów.Nizej zostanie podany opis i zasada dziala¬ nia urzadzenia wedlug wynalazku — na przy¬ kladzie elektrowni, posiadajacej trzy turbozes¬ poly* Na fig. 1 przedstawiono schemat wymie¬ nionego wyzej urzadzenia bez ujemnego sprze¬ zenia zwrotnego od sredniego stopnia otwarcia pracujacych turbin, na fig. 3 — jego schemat, z wprowadzonym ujemnym sprzezeniem zwrot¬ nym od sredniego stopnia otwarcia pracuja¬ cych turbin, a na fig 2 — charakterystyki napieciowo-katowe selsynów przetwarzajacych stopnie otwarcia turbin na wielkosc elektryczna (na napiecie). Urzadzenie sklada sie z selsy¬ nów SI, S2, S3, przetwarzajacych stopien otwarcia trzech turbin, nie uwidocznionych na rysunku, na wielkosc elektryczna, z transfor- matorków ukladu porównawczo-róznicowego TO, Tl, T2, T3, ze wzmacniaczy Wl, W2, W3, reagujacych zarówno na wielkosc, jak i na przesuniecie fazowe napiecia wejsciowego, z sil- niczków elektrycznych Ml, M2, M3, mecha¬ nizmów ograniczenia otwarcia wzglednie zmia¬ ny liczby obrotów odpowiednich turbin, z prze¬ laczników PI, P2, P3, sluzacych do wlaczenia wzglednie wylaczenia automatycznej regulacji mocy trzech turbozespolów, z przelacznika ukla¬ du rozdzialu obciazenia P oraz z transforma- torka dodawczego T (fig. 3) stosowanego tylka w ukladzie z ujemnym sprzezeniem zwrotnym od sredniego stopnia otwarcia pracujacych tur¬ bin w celu uzyskania jednoznacznej statycznej charakterystyki regulacji mocy.Wirniki selsynów SI, S2, S3 sa mechanicznie sprzegniete z walami urzadzen zmieniajacych stopnie otwarcia turbin. Ich uzwojenia pier¬ wotne sa zasilane jednakowym napieciem zmiennym U. Obrót tego walu, zwiazany ze zmiana stopnia otwarcia turbin, powoduje obrót Wirnika selsyna, a co za tym idzie zmiane wielkosci napiecia na jego wyjsciu U±, U2, U3.Zaleznosc XJ\, U2, U3 w funkcji otwarcia tur¬ biny jest dla wszystkich turbozespolów jedna¬ kowa (fig. 2 krzywa a). Na rysunku tym za¬ znaczono tez kat obrotu wirnika selsyna cpi, (p2, (P3, odpowiadajacy danemu stopniowi otwarcia turbiny alt a2, a3. Zaleznosc Ui = f (qpi), U2 = f ( dalna, jednak w zakresie — 30° <(Pi, (p2, qp3 < 30° jest zblizona do linii prostej.' Ten tez zakres wykorzystano w ukladzie. Na¬ piecia Ui, U2, U3 (z kazdego selsyna) podane sa na odpowiednie transformatorki Tl, T2, T3 ukladu porównawczo-róznicowego. Transforma¬ torki Tl, T2, T3 sa jednakowe i posiadaja po jednym uzwojeniu pierwotnym, zasilanym na¬ pieciem wyjsciowym z selsynów SI, S2, S3 (fig. 1). Sruba zas uzwojen wtórnych jest równa liczbie turbozespolów w elektrowni. Uzwojenia wtórne maja jednakowa liczbe zwojów z tym, ze kazde uzwojenie posiada zaczepy, pozwala¬ jace dostosowac uklad do róznej liczby pra¬ cujacych turbozespolów. Odpowiednie zaczepy sa wybierane n-polozeniowym przelacznikiem P recznie wzglednie przez uklad automatyki.Kolejne polozenia przelacznika P odpowiadaja pracy 1, 2, 3 ...... n turbozespolów.Liczby zwojów uzwojen wtórnych transfor- matorków Tl, T2, T3 powinny spelniac waru¬ nek Zi = Z2 + Z3 + + Zx oraz Z2 = Z3 = Zx = ^r, gdzie x — licz¬ ba pracujacych turbozespolów, n — liczba tur¬ bozespolów w elektrowni, a Zi, Z2 Zx — liczba zwojów uzwojen Z±, Z2, Z3 Zx.W omawianym przykladzie z trzema turbo¬ zespolami w elektrowni n = 3, zas liczba pra¬ cujacych turbozespolów moze byc x = 1, 2, 3.W tym przypadku uzwojenia wtórne Z2, Z3 po¬ winny posiadac calkowita liczbe zwojów równa liczbie zwojów uzwojenia Zi, oraz powinny posiadac po jednym zaczepie pozwalajacym wla¬ czyc do ukladu tylko czesc uzwojenia o licz¬ nie zwojów Z2 = Z3 = 0,5 • Zi.Odpowiednie uzwojenia wtórne transformato¬ rów Ti, T2 Tn sa polaczone ze soba w szereg w taki sposób, by przy jednakowym otwarciu wszystkich turbin napiecie sumaryczne (na nich) bylo równe zeru. Liczba zwojów Z0 uzwojenia pierwotnego Z0 i przekladnie Z0 : Zi dobiera sie zaleznie od maksymalnej wartosci napiecia na wyjsciu z selsynów oraz od wy¬ maganej czulosci ukladu.Ujemne sprzezenie zwrotne od sredniego stop¬ nia otwarcia pracujacych turbin mozna wpro¬ wadzic przez odpowiedni dobór czynnej liczby zwojów transformatorków Tl, T2, ... Tn. Po¬ winny one mianowicie spelniac warunek: Zi = = K, (Z2 + Z3 + + Zx) = K . Z2 + K .• Z3 + + K . Zx, przy czym K. Z2 = = K . Zx, gdzie K < 1 jest wspólczynni¬ kiem sprzezenia zwrotnego. W celu wyboru róznych wartosci wspólczynnika sprzezenia zwrotnego, uzwojenia Z2, Z3, Zn wyposa-zono w dodatkowe zaczepy, pozwalajace na zmiane czynnej liczby zwojów uzwojen wtór-' nych transformatorków Tl, T2; Tn w za¬ danych granicach. Aby mozna bylo wprowa¬ dzic wspomniane ujemne sprzezenie zwrotne przy kazdej liczbie pracujacych zespolów (tzn. przy x = 1,2 ..... n), uzwojenia ZL wykonano tez z zaczepami, pozwalajacymi osiagnac przy pracy tylko jednego turbozespolu odpowiedni stopien ujemnego sprzezenia zwrotnego. W celu zas otrzymania jednoznacznej charakterystyki statycznej procesu regulacji mocy zastosowano w ukladzie dodatkowo transformator T, prze¬ suwajacy charakterystyki Ui, U2, ... Un = f ((pi (f2 •••• cpn) w strone dodatnich napiec (przez dodanie do napiec po wtórnej stronie selsynów SI, S2, ... Sn napiecia dodatniego o stalej wartosci skutecznej) (krzywa b na fig. 2).W przypadkach, gdy jednoznacznosc charak¬ terystyki statycznej procesu regulacji mocy nie jest wymagana, transformator T jest zbyteczny.Na fig. 1 i 3 dodatkowo uwidoczniono trans- formatorek TO wprowadzajacy do ukladu wiel¬ kosc, wedlug której reguluje sie moc elektrow¬ ni. Moze to byc napiecie elektryczne podane z selsyna SO, sprzegnietego z plywakiem, umieszczonym na górnej wodzie, w przypadku regulacji mocy elektrowni wodnej, od doplywu (tak jak na fig. 1 i fig. 3), moze to tez byc napiecie elektryczne, otrzymane z jakiegos in¬ nego elementu pomiarowego ukladu regulacji mocy elektrowni (np. w przypadku regulacji mocy wedlug czestotliwosci — moze to byc napiecie, zalezne od aktualnie zmierzonej cze¬ stotliwosci w systemie energetycznym itp.).Transformatorek TO posiada jedno uzwojenie pierwotne oraz tyle jednakowych uzwojen wtór¬ nych, ile jest turbozespolów w elektrowni.Przekladnie transformatorka TO, tzn. stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do liczby zwojów uzwojenia wtórnego dobiera sie w za¬ leznosci od charakterystyki napieciowej ele¬ mentu pomiarowego, np. selsyna SO, i wyma¬ ganej czulosci calego ukladu na wielkosc regu¬ lowana.Wzmacniacze napieciowe Wl, W2, Wn sa wyposazone w uklad fazoczuly i reaguja, jak juz wspomniano wyzej, zarówno na wiel¬ kosc, jak i na przesuniecie fazowe napiecia wejsciowego. Przy napieciu wejsciowym rów¬ nym zero, silniczek Ml, M2, Mn pozostaje w spoczynku. Gdy natomiast na wejsciu wzmacniacza pojawi sie napiecie o wartosci wiekszej od wartosci progowej zadzialania ukladu, silniczek zostanie wprawiony w ruch, przy czym kierunek jego obrotów bedzie za¬ lezal od fazy napiecia wejsciowego.Sposób dzialania urzadzenia wedlug wyna¬ lazku jest omówiony ponizej na przykladzie wedlug fig. 1. W przypadku, gdy wielkosc wed¬ lug której reguluje sie moc elektrowni' znaj¬ duje sie na poziomie zadanym, napiecie na wyjsciu z selsyna SO równa sie zeru (U© = O).Wobec tego napiecia po wtórnej stronie trans¬ formatorka TO beda równe zeru. Gdy równo¬ czesnie i otwarcia wszystkich turbin sa sobie równe, napiecia na wejsciu wzmacniaczy Wl, W2, W 3 sa tez równe zeru. Uklad regulacji znajduje sie w równowadze. Gdy natomiast otwarcia turbin nie sa jednakowe np. turbina pierwsza ma ai = 100°/o, turbina druga ma a2 =-100°/o,- turbina zas trzecia ma a3 = 0°/o, otrzyma sie na wejsciu Wl napiecie o war¬ tosci + Um, na wejsciu W2 napiecie o war¬ tosci + Um, oraz na wejsciu W3 napiecie — 2Um (fig. 2). Z powyzszego wynika, ze silniczki Ml, M2 beda obracaly sie w strone przeciwna niz M3. Spowoduje to przymykanie turbin pierwszej i drugiej oraz otwieranie turbiny trzeciej. Z chwila, gdy zostanie osiagniety wa¬ runek ai = £2 = a3, uklad wróci znów do polozenia równowagi. PL