SU1213224A1

SU1213224A1 - Turbine controlling method

Info

Publication number: SU1213224A1
Application number: SU843788046A
Authority: SU
Inventors: Валерий Анатольевич Мирный; Юрий Васильевич Никитин; Виталий Алексеевич Клочко
Original assignee: Предприятие П/Я А-3903
Priority date: 1984-09-06
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1986-02-23

Description

Изобретение относитс к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации управлени паровыми турбинами,The invention relates to a power system and can be used to automate the control of steam turbines.

Цель изобретени - повышение надежности турбины путем сокращени длительности стабилизации частоты врашени .The purpose of the invention is to increase the reliability of the turbine by reducing the duration of stabilization of the turnoff frequency.

На фиг. 1 представлена система дл реализации предлагаемото способа; на фиг. 2 - графики переходных процессов стабилизации частоты вращени ротора.FIG. 1 shows a system for implementing the proposed method; in fig. 2 - graphs of transient processes of stabilization of the rotor speed.

Система дл реализации способа (фиг. 1) содержит электрогидравлический преобразователь .1, выход которого подключен к входу золотника 2 сервомотора 3 регулирующих клапанов 4 турбины 5, генератор 6, св занный с сетью 7, а также режимный -регул тор 8, св занный , через первый 9 и второй 10 переключатели с входом электрогидравлического преобразовател 1. Система содержит также датчик 11 отключегги генератора 6 от сети 7, датчик 12 частоты вращени ротора турбины 5 и блок 13 максимального сигнала, св занный через первый 9 и второй 10 переключатели с входом электрогидравлического преобразовател 1, причем датчик 11 подключен к управл ющему входу первого переключател 9. Кроме того, выход золотника 2 через пороговый элемент 14 св зан с сервомотором 15 отсечных клапанов 16, расположенных за сепаратором-пароперегревателем 17 турбины 5. Система содержит пропорционально-интегральный регул тор 18, вход которого св зан с датчиком 12 частоты вращени ротора, а выход через второй переключатель 10 св зан с входом электрогидравлического преобразовател 1. Регул тор 18 содержит блок 19 формировани пропорциональной составл ющей, и блок 20 формировани интегральной составл ющей закона регулировани и сумматор 21, выход которого вл етс выходом регул тора 18, а входы подключены к выходам блоков 19 и 20 формировани составл ющих закона регулировани . В систему введены также за- датчик 22, формирующий начальное значение интегральной составл ющей, пороговый элемент 23, формирующий на выходе управл ющий сигнал, если входной сигнал не превышает пороговую величину, пороговый элемент 24, формирующий на выходе управл ющий сигнал, если входной сигнал превыщает пороговую величину, счетчик 25 импульсов, формирующий на выходе управл ющий сигнал, пропорциональный числу поступивших на вход управл ющих импульсов, элемент 26 задержки входного управл ющего сигнала на заданный интервал времени и выключатель 27, пропускающий на выход входной сигнал после поступлени сигнала на управл ющий вход. ВыходThe system for implementing the method (Fig. 1) contains an electro-hydraulic converter .1, the output of which is connected to the input of the spool 2 of the servomotor 3 of the control valves 4 of the turbine 5, the generator 6 connected to the network 7, and also the mode regulator 8 connected through the first 9 and second 10 switches with an input of an electro-hydraulic converter 1. The system also includes a sensor 11 of the generator 6 disconnecting from the network 7, a sensor 12 of the rotation frequency of the turbine rotor 5 and a maximum signal unit 13 connected through the first 9 and second 10 switches with the input an electro-hydraulic converter 1, the sensor 11 being connected to the control input of the first switch 9. In addition, the output of the spool 2 through the threshold element 14 is connected with the servomotor 15 of the shut-off valves 16 located behind the turbine-separator-steam heater 17 5. The system contains proportional-integral the regulator 18, the input of which is connected to the sensor 12 of the rotation frequency of the rotor, and the output through the second switch 10 is connected to the input of the electro-hydraulic converter 1. The regulator 18 contains a unit 19 for forming a prop rtsionalnoy component, and a block 20 forming an integral component of the control law and an adder 21, whose output is the output of the regulator 18 and the inputs connected to the outputs of blocks 19 and 20 constituting the forming control law. The system also includes the sensor 22, which forms the initial value of the integral component, the threshold element 23, which forms the control signal at the output if the input signal does not exceed the threshold value, the threshold element 24, which forms the control signal at the output, if the input signal exceeds the threshold value, the counter of 25 pulses, which forms at the output a control signal proportional to the number of incoming control pulses, a delay element 26 of the input control signal for a specified time interval and breakers 27, which transmits the output signal after the input signal arrival at the control input. Output

датчика 11 отключени генератора подключен непосредственно к управл ющему входу счетчика 25 импульсов и через, элемент 26 задержки - к управл ющему входуSensor 11 disconnecting the generator is connected directly to the control input of the counter 25 pulses and through, delay element 26 - to the control input

выключател 27, вход которого подключен к датчику 12 частоты, а выход - к входам блока формировани пропорциональной составл ющей и порогового элемента 23 и к первому входу блока 20 формировани интегральной составл ющей. Выход порогового элемента 23 подключен к управл ющим входам второго переключател 10 и блока 20 формировани интегральной составл ющей и к входу счетчика 25 импульсов. Второй входa switch 27, the input of which is connected to the frequency sensor 12, and the output to the inputs of the forming unit of the proportional component and the threshold element 23 and to the first input of the forming unit 20 of the integrated component. The output of the threshold element 23 is connected to the control inputs of the second switch 10 and the integral component generation unit 20 and to the input of the pulse counter 25. Second entrance

блока 20 формировани интегральной составл ющей подключен к задатчику 22, а третий вход подключен через пороговый элемент 24 к выходу счетчика 25 импульсов.the integral component generating unit 20 is connected to the setting device 22, and the third input is connected via the threshold element 24 to the output of the pulse counter 25.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

До отключени генератора 6 от сети 7 к электрогидравлическому преобразователю 1 подключен через первьш 9 и второй 10 переключатели режимный регул тор 8, обеспечиваюишй регулирование состо ни турбины 5 в соответствии с текущим режимом ее работы. При отключении генератора датчик 11, воздейству на первый переключатель 9, отключает режимный регул тор 8 и подключаетBefore the generator 6 is disconnected from the network 7, the electro-hydraulic converter 1 is connected via the first 9 and second 10 switches to the mode regulator 8, ensuring the regulation of the state of the turbine 5 in accordance with the current mode of its operation. When the generator is turned off, the sensor 11, acting on the first switch 9, turns off the mode regulator 8 and connects

блок 13 максимального сигнала к электрогидравлическому преобразователю 1, а также, воздействз на управл ющий вход счетчика 25 импульсов, сбрасывает показани счетчика на ноль. Одновременно от датчика 11 сигнал поступает на элемент 26 задержки, где задерживаетс на заданный интервал времени , например 1,5 с, достаточный дл того , чтобы после отключени генератора от сети частота достигла величины, превышающей номинальный уровень, а затем поступает на управл ющий вход выключател 27, подключа датчик 12 частоты к пропорционально-интегральному регул тору 18 и пороговому элементу 23. Когда после первого (максимума) частота врашени ротора достигнет первый раз номинального уровн , пороговый элемент 23 сформирует передний фронт управл ющего импульса, задний фронт которого формируетс при превыще- нии номинального уровн частотой после ееThe maximum signal unit 13 to the electro-hydraulic converter 1, as well as, acting on the control input of the counter 25 pulses, resets the counter to zero. At the same time, from the sensor 11, the signal arrives at a delay element 26, where it is delayed for a predetermined time interval, for example, 1.5 s, sufficient for the frequency to reach a value exceeding the nominal level after disconnecting the generator from the mains, and then to the control input of the switch 27, having connected the frequency sensor 12 to the proportional-integral controller 18 and the threshold element 23. When, after the first (maximum) frequency, the rotor has reached the nominal level for the first time, the threshold element 23 will form the front th control pulse edge, the trailing edge of which is formed with a nominal layer prevysche- NII frequency after

нахождени в области лежащей ниже номи- нального уровн .being in the region below the nominal level.

Передний фронт управл ющего импульса порогового элемента 23, воздейству на второй переключатель 10 отключает сигнал первого переключател 9 (т.е. отюпочает блок 13 максимального сигнала) и подключает выход пропорционально-интегрального регул тора 18 к электрогидравлическому преобраThe leading edge of the control pulse of the threshold element 23, acting on the second switch 10, turns off the signal of the first switch 9 (i.e., maximal signal unit 13) and connects the output of the proportional-integral regulator 18 to the electrohydraulic transducer

зователю 1, а также, воздейству на управл ющий вход блока 20 интегральной составл ющей , включает блок 20 и, следовательно пропорционально-интегральный регул тор 18 в работу. При этом начальное значение ин- тегральной составл ющей закона регулировани равно заданному задатчиком 22, на котором предварительно задают значение выходного сигнала, выбрав его по условию непре выщени при втором максимуме порогового уровн частоты, например, с помощью матемтического моделировани переходного процесса стабилизации частоты на номинальном уровне с помощью пропорционально-интегралного регул тора.The user 1, as well as acting on the control input of the block 20 of the integral component, turns on the block 20 and, therefore, the proportional-integral controller 18 into operation. In this case, the initial value of the integral component of the regulation law is equal to the one specified by unit 22, which preliminarily sets the output signal value by selecting it according to the condition of not raising at the second maximum threshold frequency level, for example, using mathematical modeling of the frequency stabilization process at the nominal level using a proportional-integral controller.

Кроме того, передний фронт управл ющего импульса порогового элемента 23 фиксирует счетчик 25. Пороговое значение порогового элемента 24 задают соответствующее двум управл ющим импульсам, поэтому пос- ле первого управл ющего импульса пороговый элемент 24 не формирует на третий вход блока 20 интегральной составл ющей сигнал на обнуление начального значени . Когда под воздействием регул тора 18 золотник 2 сервомотора 3 регулирующих клапанов 4 достигает положени выще порогового значени порогового элемента 14, отсечные клапаны 16 открываютс и выход щий из сепаратора-пароперегревател 17 пар вызывает второй заброс частоты. Однако , максимальна величина частоты при втором забросе не превыщает заданного порогового уровн , например 104% номинальной частоты, так как на блоке 20 регул тора 18 уже сформировано соответствующее значение интегральной составл ющей закона регулировани . После достижени золотнк- ком 2 сервомотора регулирующих клапанов положени ниже порогового значени порогового элемента 14 отсечные клапаны 16 закрываютс и частота снижаетс под воздействием тормоз щего момента на роторе .In addition, the leading edge of the control pulse of the threshold element 23 fixes the counter 25. The threshold value of the threshold element 24 is set corresponding to two control pulses, therefore, after the first control pulse, the threshold element 24 does not generate a signal on the third input of the block 20 of the integral component zeroing the initial value. When, under the influence of the regulator 18, the spool 2 of the servomotor 3 of the control valves 4 reaches a position higher than the threshold value of the threshold element 14, the shut-off valves 16 open and the steam leaving the separator-superheater 17 causes a second frequency overshoot. However, the maximum frequency value at the second cast does not exceed a predetermined threshold level, for example, 104% of the nominal frequency, since the corresponding value of the integral component of the control law is already formed at block 20 of controller 18. After the control valve servomotor glands 2 have reached a position below the threshold value of the threshold element 14, the shut-off valves 16 close and the frequency decreases due to the braking torque on the rotor.

Когда частота достигнет номинального урон сверху, пороговый элемент 23 сформирует передний фронт очередного управл ющего импульса, счетчик 25 зафиксирует этот импульс , а пороговый элемент 24 подаст на блок 20 сигнал на обнуление начального значени интегральной составл ющей закона. В результате после незначительного снижени частота вращени ротора снова возрастет, так как отсечные клапаны откроютс . Однако ос авщийс к этому времени пар перед отсечными клапанами уже не можетWhen the frequency reaches the nominal damage from above, the threshold element 23 will form the leading edge of the next control pulse, the counter 25 will record this pulse, and the threshold element 24 will send a signal to block 20 to reset the initial value of the integral component of the law. As a result, after a slight decrease, the rotor speed will increase again, as the shut-off valves open. However, by this time, the steam in front of the shut-off valves can no longer

привести к значительному забросу и отсечные клапаны больще не закрываютс . При каждом последующем достижении номинальlead to a significant reflux and shut-off valves no longer close. With each subsequent achievement nominal

5five

p 5p 5

п 5 n 5

5five

00

5five

ного уровн частотой сверху начальное значение интегральной составл ющей закона будет формироватьс равным нулю, что минимизирует отклонение частоты ниже номинального уровн .Of a high level with a frequency from above, the initial value of the integral component of the law will be formed equal to zero, which minimizes the frequency deviation below the nominal level.

На фиг. 2 представлены полученные дл математической модели турбины графики переходного процесса стабилизации частоты вращени ротора с помощью пропорционально- интегрального регул тора. Крива А соответствует известному способу, когда пропорционально-интегральный регул тор включают в работу при дост жении первого максимума частоты вращени . Крива Б соответствует случаю, когда переход т на стабилизацию по пропорционально-интегральному закону при первом достижении номинального уровн частоты после первого максимума. Крива В получена, когда дополнительно к предыдущему при первом достижении номинального уровн сверху формируют начальную величину интегральной составл ющей закона (2,5 единицы неравномерности).FIG. Figure 2 shows the graphs of the stabilization of the rotation frequency of the rotor obtained using the proportional-integral controller obtained for the mathematical model of the turbine. Curve A corresponds to the well-known method, when the proportional-integral regulator is put into operation when the first maximum rotation frequency is reached. Curve B corresponds to the case when the transition to stabilization according to the proportional-integral law at the first achievement of the nominal frequency level after the first maximum. Curve B is obtained when, in addition to the previous one, when the nominal level is first reached from above, the initial value of the integral component of the law is formed (2.5 units of non-uniformity).

Крива Г соответствует предложенному способу регулировани турбины, когда дополнительно при достижении номинального уров- н частоты сверху в последующем формируют начальное значение интегральной составл ющей закона, равным нулю, и иллюстрируют сокращение длительности стабилизации частоты на номинальном уровне по сравнению с известным способом (на 30 с или на 30%). При этом минимизировано отклонение частоты ниже номинального уровн , а при вторичных максимумах частота не превыщает порогового уровн частоты, составл ющего 104% номинальной частоты и выбранного по критерию надежности (долговечности) функционировани турбины при повыщенной частоте. Отсечные клапаны после перехода на- регулирование по пропорционально-интегральному закону переключаютс лищь один раз, что отвечает требованию минимизации числа переключений отсечных клапанов с целью повыщени надежности турбоагрегатов.Curve G corresponds to the proposed method of regulating the turbine, when additionally, when the nominal frequency level is reached from above, the initial value of the integral component of the law is subsequently formed to be zero, and illustrate the reduction in the frequency stabilization time at the nominal level compared to the known method (by 30 s or by 30%). At the same time, the frequency deviation is minimized below the nominal level, and at secondary maxima the frequency does not exceed the threshold frequency level of 104% of the nominal frequency selected by the reliability criterion (durability) of the turbine operation at the increased frequency. After the transition, the control valves are proportional to the integral law, they are switched only once, which meets the requirement of minimizing the number of switching of the shut-off valves in order to increase the reliability of turbine units.

Предлагаемый способ оптимизирует процесс стабилизации частоты, так как позвол ет усилить вли ние интегральной составл ющей закона регулировани и исключить вредное вли ние накапливани величины интегральной составл ющей при естественном торможении ротора турбины, привод щее к ненужному снижению частоты ниже номинального уровн . Кроме того, измен (увеличива ) начальное значение интегральной составл ющей после первого максимума, можно изменить (уменьщить) вто|1)ой максимум частоты за счет изменени (увеличени ) третьего максимума, т.е. перераспределитьThe proposed method optimizes the frequency stabilization process, as it enhances the influence of the integral component of the control law and eliminates the harmful effect of accumulation of the integral component during natural braking of the turbine rotor, resulting in an unnecessary reduction in frequency below the nominal level. In addition, by changing (increasing) the initial value of the integral component after the first maximum, it is possible to change (decrease) the second | 1) th maximum frequency due to a change (increase) in the third maximum, i.e. to redistribute

чиергию оставигегос в турбине после первого з крыти отсечных клапанов рабочегоchiergy left in the turbine after the first shut-off valve

пара между последующими максимумами так, что уровень ттих максимумов снизитс .the pair is between successive highs so that the level of these highs decreases.

WW

т t

хx

5050

Л- S- В У /L- S- IN U /

I О .// /I Oh.// /

. /. /

N:: jN :: j

ЯЮ вренй,сYay vreny with

Редактор А. Козориэ Заказ 765/45Editor A. Kozorie Order 765/45

Составитель А. КалашниковCompiled by A. Kalashnikov

Техред А. Бабине1(Корректор Е. РошкоTehred A. Babine1 (Corrector E. Roshko

Тираж 501ПодписноеCirculation 501 Subscription

ВРШИПИ Государственного комитета СССРVRSHIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Филиал ГШП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Branch GShP Patent, Uzhgorod, st. Project, 4

Claims

METHOD OF TURBINE REGULATION by applying the maximum signal ί to the control valve servomotor spool when the generator is disconnected from the network, then removing this signal and switching to stabilizing the rotor speed at the nominal level according to the proportional-integral law with the formation of the initial value of the integral component and closing (opening ) shut-off valves when the position of the spool of the servomotor of the control valves is lower (higher) than the threshold value, characterized in that, in order to increase the reliability STI turbine by reducing the duration of rotation frequency stabilization, the transition to the stabilization performed on reaching the rotational speed nominal level after its first maximum, and shaping the initial value of the integral term is performed each time this level is reached from above, wherein the first achieve an initial value formed of conditions _with exceedance second the maximum frequency ® of rotation of the threshold level, and at subsequent this value is formed equal to zero.

SLL <..> .1213224

Fu. 1.