Устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок

Устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ои962866 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

% (22) Заявлено 27.02.81 (21) 3251674/18-24

811 М. Кп.

G 05 D 7/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликовано ЗОЯ982. Бюллетень ¹36

Дата опубликования описания 300982 (72) Авторы изобретения

Г.Г. Гребенюк, В.В. Котляров и С.М. Никищов

Ордена Ленина институт проблем управления1

Ф (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ

ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ ПАРОПРОИЗВОДЯЩИХ

УСТАНОВОК

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в качестве регулятора расхода питательной воды парознергетических установок.

Известно устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок, содержащее насос, работающий с постоянным числом оборотов, регулятор перепада давления, питательный и дроссельный клапаны, эадатчик режимов.

Регулятор перепада давления поддерживает заданный перепад на питательном клапане, воздействуя на положение штока дроссельного клапа- на. Изменение расхода осуществляет- . ся изменением положения штока питательного клапана. Для получения информации о расходе питательной воды (из-за отсутствия в таких системах точных датчиков расхода ) профилируют питательный клапан таким образом, что положение штока связано с расходом линейной зависимостью. Объектом управления для таких систем является один или несколько парогенераторов (котлов ) (1).

При эксплуатации паропроизводящей установки возможны аварийные ситуации, связанные с необходимостью отключения одного или нескольких парогенераторов или котлов (например, разрушение трубок в одной из секций ). Следует учитывать также, что колебания по расходу питательной воды не должны превышать для каждой установки определенной, заданной в технических условиях, величины.

После отключения парогенератора сопротивление сети возрастает (так как уменьшается гидравлический диаметр ).

Для того, .чтобы сохранить заданную величину расхода требуется иметь достаточный перепад давления на дроссельном клапане. Тогда, при наличии такой аварийной ситуации, расход в сети начнет уменьшаться (из-эа возрастания сопротивления), уменьшится перепад давления на питательном клапане и регулятор перепада давления будет открывать дрос25. сельный клапан до тех пор, йока не восстановится первоначальный (заданный ) расход в магистрали.

Таким образОм, для сохранения линейной зависимости между положением штока питательного клапана и расхо962866 дом в аварийных ситуациях требуется все время иметь достаточно запас по перепаду давления на дроссельном клапане, что неэкономично и вызывает быстрый выход клапана из строя (так как величина перепада должна достигать нескольких десятков атмосфер ).

Наиболее. близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления расходом питательной воды, содержащее насос с переменным числом оборотов, снаб.— женный регулируемым приводом, два датчика давления, регулятор перепада давления, регулирующий клапан, два усилителя, два блока опорного сигнала и задатчик расхода.

В этом устройстве для управления расходом питательной воды выбирают специальным образом линейную зависимость между оборотами и расходом в магистрали, для выполнения которой на насосе требуется поддерживать заданный перепад давления, причем задание формируется ло линейной зависимости .в функции от заданного расхода.

В целях получения хороших акустических характеристик и повышения экономичности эксплуатации линейную зависимость между оборотами и расходом подбирают таким образом, что на регулируещем клапане во всем диапазоне работы поддерживается небольшой перепад давления. Этот перепад давления необходим только для ком- 35 пенсации малых возмущений со стороны парогенератора и не предназначен для точного поддержания расхода в магистрали при отключении одной или нескольких секций парогенератора (так 4р

l как даже полное открытие регулирующего клапана не может компенсировать, отключение одного парогенератора ) (2).

Поддерживание на регулировочном клапане постоянного большого перепа- 45 да давления экономически невыгодно и вызывает его быстрый износ.

Цель изобретения — повышение точности поддержания расхода питательной воды в аварийных режимах, связанных с отключением одного или нескольких парогенераторов котлов ).

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления расходом питательной воды паропроизводящих установок, содержащее последовательно расположенные в магистрали первый датчик давления, насос с регулируемым приводом, второй датчик давления и регулирующий клапан, а также регулятор перепада дав- 60 ления и блок опорных сигналов, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответствующих усилителей, при этом вторые входы усилителей соединены друг с другом 65 и с выходом задатчика расхода, вйходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к первому и второму, входам регулятора перепада давления, выходом связанного с входом регулирующего клапана, введены третий усилитель, датчик положения штока клапана, два элемента задержки, два компаратора и два коммутатора, причем выход первого компаратора подключен через первый элемент задержки к первым входам первого и второго коммутаторов, а выход второго компаратора через второй элемент задержки — к вторым входам первого и второго коммутаторов, третий вход первого коммутатора соединен с третьим выходом блока опорных сигналов, четвертый выход которого подключен к первому входу первого усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход через. третий усилитель — .с третьим входом регулятора перепада давления, выход второго усилителя подключен к первому входу второго сумматора, выходом связанного с регулируемым приводом, выход третьего усилителя подключен к третьему входу второго коммутатора, выходом соединенного с вторым входом второго сумматора, второй вход третьего усилителя подключен к выходу первого сумматора, а входы компараторов соединены с выходом датчика положения штока клапана.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 — даны графики, характеризующие работу устройства.

Схема состоит из насоса 1, регулируемого привода 2 насоса, датчиков

3 и 4 давления, регулирующего клапана 5, регулятора б перепада давления, треТьего усилителя 7, первого 8 и второго 9 усилителей, блока 10 опорных сигналов, эадатчика 11 расхода, сумматоров 12 и 13, коммутаторов 14 и

15, компараторов 16 и 17, датчика 18 положения штока регулирующего клапана, парогенераторов 19, элементов 20 и 21 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Для выполнения линейной зависимости между оборотами вала насоса и расходом питательной воды следующего вида

Q - à - bn, (1) где Q — расход питательной воды;

n — обороты вала насоса; а, Ь - коэффициенты, методика выбора которых описана в(2) .требуется поддерживать давление на выходе насо962866 (2) PQ= Р„+ K1п %K1 или лу

1 а

n = Q вЂ”Ь Ь (4) (ь)- .щ

A + ВЬ + СЬ

К = а с

Ь1 са в соответствии с формулой

НЗ Р - P„Kn + К1, (3) где P2 - давление на выходе насоса;

P - давление на входе насоса;

Н вЂ” заданная напорная характеристика

А4 ВЬ+ сФ

К =Ва+2Саь-2

15 I

С2 1 А+ ВЬ+сЬ

К1=са-а

Ь1 где А, В, С вЂ” коэффициенты уравнения, аппроксимирующего напорную характеристику насоса(2)

Иэ выражения (1) получаем формугде Q - задание по расходу питательщ ной воды., Подставив. 4) и (3) получаем

14-ЬЬ СЬ

3$ ь1

3 ъ + (й

К = В ю-1СЬа-1 4 ВЬ <1 а -

2(А ВЬ+СЬ 8 . А.ЕЬСЬ 1

К =б С" - — -2C+2 / Ст)

+ Ь Ь ь /

Таким образом, для того, чтобы . соблюдалась линейная зависимость вида (1) требуется подать на привод насоса сигнал, сформулированный по формуле (4), а задание по перепаду давления в виде (5).

Вид зависимости (4) показан на фиг. 2, а зависимости {5) †на фиг.З. (Н вЂ” заданная величина напора насоса нри расходе g, Н - величина напо3 ра, соответствующего характеристике сети).

Из графиков (фиг, 2 и 3) видно, что для перехода от расхода Q — - Q до Я = Q (от точки 1 до точки 2) необходимо снизить обороты до величины и и увеличить сопротивление

1 сети (т. е. перекрыть клапан) таким образом, чтобы характеристика сети прошла через точку 2.

В случае аварийной ситуации, приведшей к необходимости отключе- 4$ ния одного или нескольких парогенераторов (котла) сопротивление сети резко возрастает.

На фиг. 3 новая характеристика сети имеет обозначение Нс . Теперь

I для того, чтобы получить заданное значение напора .клапан должен открываться. Так как из условий экономичности и улучшения акустических характеристик перепад давлений на нем (а значит и сопротивление) выбран небольшим, даже полностью открытый клапан, не может понизить значение сопротивления сети до нужной величины, из-за чего не будет соблюдаться требуемая линейная зависимость (1) °

Представляется целесообразным при наличии аварийной ситуации произвести перестройку заданной напорной характеристики (например, Н.> ). Это можно сделать следующим образом.

Рассмотрим выражение (4), (5), (6) и (7) . Из них видно, что если в выражении (4) изменить коэффициент а (т. е. задать новую линейную зависимость между оборотами и расходом питательной воды)

1 а п (8)

Ь Ь где а — значение измененного коэффициента 4 по формулам (5), (6), (7), получим новые значения заданной напорной характеристики и коэффициентов.

Н = К Q — К4, (9)

К B 2c-2A Bb+Cb (10)

Ь Ь

В Aw ВЬ+cb2 — 2С т 2

Ь b

Таким образом, при наличии аварийной ситуации необходимо производить перестройку характеристик (4) и (5).

Например, произведено отключение одной или нескольких секций парогенератора иэ-за чего повышается сопротивление сети (фиг. 3). Регулирующий клапан, компенсируя это возмущение, полностью открывается. В компараторе 16 сравнивается фактическое положение штока канала с уставкой (например, значением положения штока при полностью открытом клапане). При достижении фактическим положением

962866 ю ю — с

Н =К Q+К

40

60 штока заданного значения компаратор

16 выдает через элемент 20 задержки сигнал в коммутаторы 14 и 15.

Коммутатор 14 подключает к усилителю 7 через.сумматор 10 дополнительный опорный сигнал величины

6 Cl

Ь

Тогда на выходе усилителя 7 феалИзу-. ется зависимость (8) 1 а а а1 - 1 а и Q —— = Я вЂ” -— ь ь ь ь) ь ь коммутатор 15 подключает к входу регулируемого Привода насоса 2 добавочный усилитель 9, реализующий зависимость

Н, " Н =(Kg - Kg)Q + (К -К„).

В результате на входе регулируемого привода насоса формируется, новое задание (9) по напору.

После ликвидации аварии, т. е. при новом включении ранее отключенных секций парогенератор (котла) клапан станет закрываться, так как характеристика сети вернется к первоначальному значению Н, а заданная характеристика Н> останется той же, что и при аварии.

В компараторе 17 при закрытии клапана производится сравнение фактического положения штока с заданным (заданное положение можно получить, например, по результатам испытаний).

После достижейия штоком клапана заданного положения блок 17 сравнения. выдает через линию 21 задержки сигнал на коммутаторы 14 и 15, которые отключают от сумматоров 12 и 13 дополнительные сигналы,в результате чего усилители 7 и 8 ойять формируют первоначальные зависимости (4) и (5). Элементы 20 и 21 задержки необходимы, чтобы не было ложных сра»» батываний в динамических переходных режимах.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит повысить точность поддержания расхода питательной воды паропроизводящих установок в аварийных ситуациях, что существенно повысит их надежность и долговечность работы (таккак колебания по расходу питатель. ной воды не должны превышать для каждой установки определенной, заданной в технических условиях, величины).

1О

Формула изобретения

Устройство для управления расходом питательной воды паропроиэводящих установок, содержащее последовательно расположенные в маги" страли первый датчик давления, насос с регулируемым приводом, второй датчик давления и регулирующий клапан, а также регулятор перепада давления и блок опорных сигналов, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответствующих усилителей, при этом вторые входы усилителей соединены друг с другом и с выходом задатчика расхода, выходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к первому и второму входам регулятора перепада давления, выходом связанного с входом регулирующего клапана, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности поддержания расхода питательной воды в аварийных режимах, оно содержит третий усилитель, датчик положения штока клапана, два элемента задержки, два компаратора и два коммутатора, причем выход первого компаратора подключен через первый элемент задержки к первым входам первого и второго коммутаторов, а выход второго компаратора через второй элемент задержки - к вторым входам первого и второго коммутаторов, третий вход первого коммутатора соединен с третьим выходом блока опорного сигнала, четвертый выход которого подключен к первому входу первого усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход через третий усилитель — с третьим вхо дом регулятора перепада давления, выход второго усилителя подключен к первому входу второго сумматора, выходом связанного с регулируемым приводом, выход третьего усилителя подключен к третьему входу второго коммутатора, выходом соединенного с вторым входом второго сумматора, второй вход третьего усилителя подключен к выходу первого сумматора, а входы компараторов соединены,с выходом датчика положения штока клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Певзнер Б.М. Судовые центробежные и осевые насосы. Л., "Судостроение", 1964, с. 195, рис. 99б.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2847861/24, кл. G 05 D 7/00, 1979 (прототип).

9б286б

A А (Риа УСоставитель Л. Цаллагова

Редактор В. Пилипенко Техред С.Мигунова Корректор С. шекмар

Заказ 7509/65 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4