Claims (2)
Однако увеличение быстродействи регул тора этим способом ограничено ввиду вли ни отличи динамической характеристики термодатчика от характеристики звена первого пор дка. Наличие у термодатчика чистого запаздывани не дает возможности существенно уменьшить с помощью указанной динамической коррекции посто нную времени измерительной системы, так как при увеличении сверх определенного предела отношени чистого запаздывани к посто нкой времени измерительной системы начинает ухудшатьс устойчивость системы регулировани . Известно также устройство дл регулировани температуры рабочих газов газотурбинной установки, содержащее термодатчик , задатчик температуры и корректирующую RC-цепочку, св занные с управл ющим входом регул тора, подключенного к исполнительному механизму регулирующего клапана, и аналоговый вычислитель, подключенный выходом к упом нутой RC-цепочке 2. Аналоговый вычислитель в виде нелинейного преобразовател , осуществл ет кусочно-линейную опроксимацию зависимости падени температуры в турбине от давлени перед турбиной. Устройство дает возможность при регулировании температуры перед турбиной устанавливать термодатчик за турбиной, чем повышаетс надежность работы датчика и частично ликвидируетс вли ние неравноности температурного пол перед турбиной. Однако известное устройство имеет низкое быстродействие, поскольку корректирующий сигнал по давлению не имеет в динамике однозначной св зи с температурой перед турбиной. Так, например, при резком увеличении расхода топлива температура рабочих газов также резко возрастает, а затем начнет падать по мере разгона турбокомпрессора . Давление же растет в течение всего переходного процесса. Вначале оно несколько возрастает нз-за увеличени сопротивлени газам в турбинном тракте, а затем наблюдаетс основной рост давлени , происход щий вследствие разгона турбокомпрессора . Таким образом, в рассмотренном переходном процессе вначале росту температуры сопутствует рост давлени , а затем снижению температуры соответствует повыщение давлени . Включение аналогового вычислител в известном устройстве целесообразно только дл целей пересчета температуры за турбиной в температуру перед турбиной и никакого увеличени быстродействи устройства не обеспечивает. Цель изобретени - увеличение быстродействи устройства. Цель достигаетс тем, что известное устройство дл регулировани температуры рабочих газов газотурбинной установки дополнительно снабжено датчиком положени исполнительного механизма регулирующего клапана топлива, подключенным к аналоговому вычислителю, а резистор корректирующей RC-цепочки соединен с управл ющим входом регул тора. На чертеже изображено устройство дл регулировани температуры. Устройство содержит термодатчик 1, задатчик 2 температуры, регул тор 3, исполнительный механизм 4, регулирующий клапан 5 топлива, датчик 6 положени регулирующего клапана, аналоговый вычислитель 7 и корректирующую КС-цепочку, состо щую из конденсатора 8 и резистора 9. Устройство может содержать донолнительно еще и регул тор 10 частоты вращени ротора . Последовательно включенные термодатчик 1, задатчик 2 температуры и резистор 9 корректирующей RC-цепочки соединены с управл ющим входом регул тора 3. Выход регул тора 3 соединен с исполнительным механизмом 4, который соединен с регулирующим клапаном 5 топлива и датчиком 6 положени . Выход датчика 6 положени , соединен с аналоговым вычислителем 7, а выход последнего - с корректирующей RCцепочкой , На вход исполнительного механизма 4 помимо регул тора 3 может быть подключен еще регулирующий прибор регул тора 10 частоты вращени ротора. Аналоговый вычислитель 7 представл ет собой динамическую модель газотурбинной установки, устанавливающую с определенной точностью св зь между положением регулирующего клапана и температурой рабочих газов , и может быть выполнен на базе операционного усилител с RC-цепочками в обратной св зи. Известно, что инерционность термодатчика существенно вли ет на качество регулировани . Сигнал выхода аналогового вычислител 7, введенный на вход регул тора, эквивалентен сигналу безинерцнонного термодатчика . Однако дл обеспечени статической точности этот сигнал должен замен тьс сигналом термодатчика по мере про влени реакции термодатчика на изменение регулируемого параметра. Если передаточна функци термодатчика Wa.(p), то сигнал выхода аналогового вычислител 7 должен быть введен в измерительную цепь регул тора через передаточную функцию W,{p} 1 - W,(p), где Wa (р) - передаточна функци термодатчика; р - оператор Лапласа; WK(P) - передаточна функци корректирующего звена. В этом случае сумма сигналов термодатчика и сигнала коррекции дает эквивалент безинерционной св зи по параметру. Если приближенно представить термодатчик как апериодическое звено первого пор дка с передаточной функцией . где Т - посто нна времени термодатчика, то корректирующа св зь между выходом аналогового вычислител 7 и входом регул тора должна иметь передаточную функцию W,(p) . 1 Такую передаточную функцию имеет RCцепочка из последовательно включенных конденсатора и резистора, если выходное напр жение снимаетс с резистора. По сути , с резистора корректирующей RC-цепоч- 5 ки снимаетс напр жение - аналог динамической погрешности термодатчика. Сумма этого напр жени и выходного напр жени термодатчика дает напр жение - безииерционный аналог температуры. Работа регул тора происходит следующим образом. Изменение положени регулирующего клапана 5 топлива вызывает соответствующее изменение температуры рабочих газов 15 газотурбинной установки и последующее изменение выходного сигнала термодатчика 1, воспроизвод щего с определенной динамической погрешностью напр жение - аналог температуры. Одновременно изменение положени регулирующего клапана через датчик 6 положени поступает на аналоговый вычислитель 7, на выходе которого вырабатываетс напр жение - аналог температуры рабочих 25 газов. Последнее поступает на RC-цепочку, на резисторе 9 которой по вл етс напр жение-аналог динамической погрешности термодатчика. Сумма напр жени выхода термодатчика 1 и напр жени на резисторе 30 9 корректирующей RC-цепочки, представл юща собой напр жение - безинерционный аналог температуры рабочих газов газотурбинной установки, после вычитани из напр жени задатчика 2 температуры посту- 35 пает на вход регул тора 3. Регул тор 3 воздействует на исполнительный механизм 4, который производит соответствующее перемещение регулирующего клапана 5 топлива. В качестве аналогового вычислител 7 может быть применен решающий усилитель , в цепи обратной св зи которого включены параллельно резистор и Т-образный RC-фильтр, состо щий из последовательно 45 включенных двух резисторов и подсоединенного к их общей точке конденсатора. Передаточна функци такого усилител будет W(p)f 10 20 40 50 где К и Р - посто нные, Т - посто нна времени. Несмотр на то, что динамические характеристнкн газотурбинной установки описываютс более сложными уравнени ми, приведенна передаточна функци с вполне достаточным дл данного случа приближением воспроизводит св зь меладу положением регулирующего топливного клапана и температурой рабочих газов газотурбинной установки со свободным силовым валом . Динамическа модель одновальных газотурбинных установок, нагруженных на синхронный электрический генератор, может быть представлена идеальным звеном, т. е. датчик полол ени может быть непокорректирующей средственно соединен с RC-цепочкой, состо щей из конденсатора 8 и резистора 9. Устройство дл регулировани температуры рабочих газов, име улучшенные динамические свойства, обеспечивает повышение надежности газотурбинной установки, ее маневренности, безопасности и повышение ресурса работы, Формула изобретени Устройство дл регулировани температуры рабочих газов газотурбинной установкн , содержащее термодатчик, задатчиктемпературы и корректирующую RC-цепочку, св занные с управл ющим входом регул тора , подключенного к исполнительному механизму регулирующего клапана топлива, и аналоговый вычислитель, подключенный выходом к упом нутой RC-цепочке, отличающеес тем, что, с целью увеличени быстродействи , оно снабжено датчиком полол ени исполнительного механизма регулирующего клапана топлива, подключенным к аналоговому вычислителю, а резистор корректирующей RC-цепочки соединен с управл ющим входом регул тора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Боднер В. А. Автоматнка авиационных двигателей, Оборонгиз, 1956, с. 241-242. However, the increase in controller speed by this method is limited due to the influence of the difference between the dynamic characteristic of the thermal sensor and the characteristic of the first-order link. The presence of a pure lag in a temperature sensor does not make it possible to significantly reduce the time constant of the measuring system using this dynamic correction, since with an increase in the ratio of net lag to time constant of the measuring system over time, the stability of the control system begins to deteriorate. It is also known a device for controlling the temperature of the working gases of a gas turbine installation, comprising a thermal sensor, a temperature setter and an RC correction circuit connected to a control input of a regulator connected to the control valve actuator, and an analog transmitter connected to the output of said RC chain 2. An analog transmitter in the form of a nonlinear converter, performs a piecewise linear approximation of the dependence of the temperature drop in the turbine on the pressure in front of the turbine. The device makes it possible, when regulating the temperature in front of the turbine, to install a thermal sensor behind the turbine, which increases the reliability of the sensor and partially eliminates the effect of uneven temperature in the front of the turbine. However, the known device has a low response rate, since the pressure correction signal does not have an unambiguous relationship with the temperature in front of the turbine. For example, with a sharp increase in fuel consumption, the temperature of the working gases also increases dramatically, and then begins to fall as the turbocharger accelerates. Pressure increases during the entire transition process. Initially, it slightly increases due to the increase in gas resistance in the turbine path, and then there is a major increase in pressure due to acceleration of the turbocharger. Thus, in the considered transient process, the first increase in temperature is accompanied by an increase in pressure, and then a decrease in temperature corresponds to an increase in pressure. The inclusion of an analog computer in a known device is advisable only for the purpose of recalculating the temperature behind the turbine to the temperature before the turbine and does not provide any increase in the speed of the device. The purpose of the invention is to increase the speed of the device. The goal is achieved by the fact that the known device for regulating the temperature of the working gases of a gas turbine plant is additionally equipped with a position sensor of the actuator of the fuel control valve connected to an analog computer, and an RC correction resistor is connected to the control input of the regulator. The drawing shows a device for temperature control. The device contains a thermal sensor 1, a temperature setting device 2, a controller 3, an actuator 4, a fuel control valve 5, a control valve position sensor 6, an analog computer 7, and a KS correction chain consisting of a capacitor 8 and a resistor 9. The device may contain also the regulator 10 of the rotor speed. Thermal sensor 1, temperature setpoint 2 and resistor 9 of the corrective RC chain are connected in series with control input of controller 3. Output of controller 3 is connected to actuator 4, which is connected to fuel control valve 5 and position sensor 6. The output of position sensor 6 is connected to an analog computer 7, and the output of the latter is connected with an RC corrective chain. In addition to regulator 3, another regulating device of regulator 10 of the rotor speed can be connected to the input of the actuator 4. Analog computer 7 is a dynamic model of a gas turbine installation that establishes with a certain accuracy the relationship between the position of the control valve and the temperature of the working gases, and can be made on the basis of an operational amplifier with RC circuits in feedback. It is known that the inertia of the thermal sensor significantly affects the quality of regulation. The output signal of the analog transmitter 7, which is input to the controller input, is equivalent to the signal of a non-inertia thermal sensor. However, to ensure static accuracy, this signal must be replaced by a temperature sensor signal as the temperature sensor responds to a change in the controlled parameter. If the transfer function of the thermal sensor Wa. (P), then the output signal of the analog calculator 7 must be entered into the measuring circuit of the regulator through the transfer function W, {p} 1 is W, (p), where Wa (p) is the transfer function of the thermal sensor; p is the Laplace operator; WK (P) is the transfer function of the corrective element. In this case, the sum of the signals of the thermal sensor and the correction signal gives the equivalent of the inertia-free communication over the parameter. If we approximate the thermal sensor as an aperiodic element of the first order with a transfer function. where T is the time constant of the thermal sensor, the corrective connection between the output of the analog transmitter 7 and the controller input must have a transfer function W, (p). 1 This transfer function has an RC chain of a series-connected capacitor and a resistor, if the output voltage is removed from the resistor. In fact, the voltage is removed from the resistor of the RC correction circuit - an analog of the dynamic error of the thermal sensor. The sum of this voltage and the output voltage of the thermal sensor gives a voltage - non-inertial analogue of temperature. The operation of the regulator is as follows. A change in the position of the fuel control valve 5 causes a corresponding change in the temperature of the working gases 15 of the gas turbine installation and a subsequent change in the output signal of the temperature sensor 1, which reproduces with a certain dynamic error the voltage is analogous to the temperature. At the same time, a change in the position of the control valve through the sensor 6 is supplied to the analog computer 7, at the output of which a voltage is generated - an analogue of the temperature of the working 25 gases. The latter arrives at the RC-chain, on the resistor 9 of which a voltage-analogue of the dynamic error of the thermal sensor appears. The sum of the voltage output of the thermal sensor 1 and the voltage across the resistor 30 9 of the correcting RC chain, which is a voltage — is the inertia-free analogue of the working gas temperature of the gas turbine unit, after subtracting from the voltage of the unit 2, the temperature is supplied to the input of the regulator 3. The controller 3 acts on the actuator 4, which produces a corresponding movement of the fuel control valve 5. As an analog transmitter 7, a decision amplifier can be applied, in the feedback circuit of which a resistor and a T-shaped RC filter are connected in parallel, consisting of 45 series-connected two resistors and a capacitor connected to their common point. The transfer function of such an amplifier will be W (p) f 10 20 40 50 where K and P are constants, T is the time constant. Although the dynamic characteristics of a gas turbine installation are described by more complex equations, this transfer function, with an approximation sufficient for this case, reproduces the relationship of the fuel control valve and the working gas temperature of a gas turbine installation with a free power shaft. A dynamic model of single-shaft gas turbine plants loaded onto a synchronous electric generator can be represented as an ideal link, i.e. the polishing sensor can be non-correctively connected to an RC chain consisting of a capacitor 8 and a resistor 9. A device for controlling the temperature of the working gases , having improved dynamic properties, provides increased reliability of the gas turbine installation, its maneuverability, safety and increased service life, the invention claims lining the temperature of the working gases of the gas turbine unit, containing a temperature sensor, temperature controllers and an RC correction circuit connected to the control input of a regulator connected to the fuel control valve actuator and an analog calculator connected to the output of said RC circuit characterized by that, in order to increase speed, it is equipped with a polishing sensor for the actuator of the fuel control valve connected to an analog computer, and the resistor is corrected s RC-circuit is connected to a control input of the regulator. Sources of information taken into account in the examination 1. Bodner V. A. Avtomatnka aircraft engines, Oborongiz, 1956, p. 241-242.
2.Авторское свидетельство СССР № 199550, кл. G 05D 23/22, 1966 (прототип ).2. USSR author's certificate number 199550, cl. G 05D 23/22, 1966 (prototype).