Файл: Автоматическое управление газотурбинными установками..pdf

Рис* У.6. Принципиальная схема задающего устройства.

м

<£>

И з м е р и т е л ь с к о р о с т и является ответственным эле­ ментом схемы регулирования скорости вращения ТВД и ТНД. Измеритель скорости состоит из индуктивного датчика и частото­ мера. Индуктивные датчики ДОС 1 и ДОС 2 представляют собой звездочки, имеющие 24 зубца и насаженные на валы ТВД и ТНД. У звездочек укреплены индуктивные катушки. При вращении тур­ бины меняется магнитное сопротивление системы и в катушках на­ водится э. д. с., частота которой строго пропорциональна скорости вращения, а амплитуда зависит от скорости изменения магнитного потока dO/dt. Последнее приводит к тому, что при разных скоро­ стях вращения и амплитуда э. д. с. будет разной.

Для указанной конструкции датчика и частота и амплитуда э. д. с. зависят от скорости вращения. Значит, и тот и другой параметры э. д. с. можно принять в качестве сигнала, характеризующего ско­ рость вращения турбины. Более целесообразно за сигнал, пропор­ циональный скорости вращения, принять частоту. Напряжение э. д. с. имеет не синусоидальную форму, искажается помехами, зависит от зазоров и точности установки катушек, от колебаний напряжения источника питания и т. д. Избавиться от указанных помех весьма сложно, поэтому датчик, основанный на изменении э. д. с., имеет низкие точность и стабильность. Частота же э. д. с. строго пропор­ циональна только скорости вращения и не подвержена никаким по­ мехам. Поэтому в качестве сигнала, характеризующего скорость вращения турбины, была выбрана частота э. д. с. датчика. Так как в электрической схеме сравниваются напряжения постоянного тока, то частоту э. д. с. датчика следует преобразовать в постоянное на­ пряжение, что осуществляется частотомером (рис. V.8).

Частотомер состоит из входных ограппчителей амплитуды э. д. с. датчика £7дОС, в качестве ограничителей применены стабили­ троны Д809. Ограниченное напряжение Uorp преобразуется триг­ гером Шмидта на транзисторах Т1 и Т2 в импульсы Um, имеющие крутые передние и задние фронты. Импульсы дифференцируются цепочкой, состоящей из сопротивления R7 и емкости С1, после чего получаются импульсй напряжения £/„. Они подаются на ждущий мультивибратор, выполненный на транзисторах ТЗ, Т4. Ждущий мультивибратор выдает импульсы постоянной амплитуды Uа и по­ стоянной длительности т. Так как частота напряжения 27дос строго пропорциональна скорости вращения турбины, то и частота импуль­

182

т

Если отфильтровать все гармоники, то при Ua = const и %= const постоянная составляющая

^ о . с = - ^ т = а д

строго пропорциональна частоте /, т. е. скорости вращения турбины. Постоянство Uа и % достигается применением стабилизированного источника питания. Измеритель скорости имеет следующие техни­ ческие данные: U0,c = 5 в при частоте 1000 гц, линейность 0,2%, термостабильность 0,2—0,5% в диапазоне температур 10—60° С.

183

Имея два напряжения (£/э, вырабатываемое задающим устрой­

— и э — С/0.с. Регулятор должен эту ошибку сводить к минимуму. У с и л и т е л ь р а с с о г л а с о в а н и я также является важ­ ным элементом регулятора. Рассмотрим схему получения ошибки AU и ее усиления, а также схему регулятора приемистости (рис. V.9). Сигнал ошибки получается вычитанием напряжения U0. с из U3. РІапомним, что U3 строго постоянное напряжение, а Ua с импульсное. Поэтому ошибка АU также имеет импульсный характер. Для нор­ мальной работы регулятора необходимо выделить из напряжения

ошибки только постоянную составляющую, т. е.

AU = U3~ & a-jr.

Поэтому высшие гармоники разложения ряда Фурье (V.4) сле­ дует отфильтровать, так как они являются помехой и могут насы­ щать последующие элементы. Для этого применены фильтры, со­ стоящие из индуктивности L, емкости С и сопротивления R (на рис. V.9, а фильтры образуются элементами Др, і?ф1, Сф1, і?ф2, Сф2). Постоянные времени фильтров 0,01 и 0,02 сек. После фильтра­ ции получаем напряжение ошибки AU практически постоянным.

Для приведения в действие исполнительных механизмов сигнал ошибки необходимо усилить по мощности. Для этого служат различ­ ные типы усилителей (ламповые, полупроводниковые, на постоянном

ипеременном токе). Известно, что усилители постоянного тока не­ стабильны и сложны в наладке и изготовлении. Поэтому целесооб­ разно выполнять усилитель полупроводниковым на переменном токе. Транзисторный усилитель имеет много преимуществ перед ламповым: не ограничен срок службы, не нужны энергия на накал

ипредварительный нагрев, устойчив к вибрациям и т. д. Поэтому

вдальнейшем рассматриваются только транзисторные усилители переменного тока.

Постоянный сигнал ошибки следует преобразовать в переменный,

для чего использован стандартный вибропреобразователь ВП-2 (возможно применение и бесконтактного модулятора). Он преобра­ зует напряжение ошибки AU опять в прямоугольные импульсы. Импульсы подаются на эмиттерный повторитель (транзисторы Т1 и Т2), имеющий большое входное сопротивление. Далее они усили­ ваются каскадами на транзисторах ТЗ, Т4, Т5\ одновременно из-за наличия емкостных связей фильтруются высшие гармоники. Поэтому на выходе каскадов получается практически синусоидальное напря­ жение.

Р е г у л я т о р п р и е м и с т о с т и выполняет функции огра­ ничения температуры перед ТВД посредством ограничения хода ре­ гулирующего клапана. В электронном регуляторе ход регулирую­ щего клапана пропорционален ошибке АU. При больших ошибках, что может быть при набросе нагрузки или при резком увеличении

184

задающего напряжения U3 для изменения режима, перемещение регулирующего клапана будет также большим. Это вызовет резкую подачу топлива в камеру сгорания и вследствие этого резкий скачок температуры перед ТВД. Как указывалось выше, такие скачки недопустимы. Чтобы их избежать, надо уменьшить ошибку рассо­ гласования АU и связать ее с производительностью компрессора. Ограничитель ошибки АU назовем регулятором приемистости (см.

рис. V.9, б).

На диод поданы два встречно включенных напряжения: одно — усиленный сигнал ошибки АUx, другое — напряжение измерителя

проводит тока. По мере увеличения давления Uр становится больше k U x и в нагрузке появляется сигнал АС/2, так как теперь диод Д проводит ток. Следовательно, ток в нагрузке зависит от ве­ личины Up, чем и] ограничивается напряжение на нагрузке при больших AUx. Нетрудно видеть, что при отрицательных -AUх огра­ ничитель не работает, следовательно, он ограничивает АС/2 только при увеличении АUx. Это может происходить при набросе нагрузки или при увеличении уставки скорости.

Наличием задающего устройства, которое медленно меняет U3 при изменении режима турбины или при ее пуске, и регулятора приемистости как бы дважды ограничивается температура перед ТВД. Благодаря двойному ограничению значительно повышается надежность турбины. При сбросе нагрузки и уменьшении уставки скорости регулятор приемистости не работает. Этим обеспечивается быстрое протекание переходных процессов, что положительно ска­ зывается при сбросах нагрузки. Отметим, что двойное ограничение температуры перед ТВД отсутствует в гидродинамическом регуляторе.

Принципиальная схема регулятора приемистости показана на рис. V.9, а. От манометра МЭД напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна давлению после компрессора, выпрямляется выпрямителем В. После получения искусственной средней точки напряжение усиливается транзисторами Т8, T9 и подается на ограничивающие диоды Д9, которые ограничивают по­ ложительную и отрицательную полуволны усиленного сигнала ошибки AUX. Для настройки регулятора приемистости служит сопротивление і?п, которое меняет уровень ограничения. Регулятор приемистости можно отключать тумблером П2. Характеристика регулятора приемистости (см. рис. Ѵ.9, в) наглядно показывает эффективное ограничение сигнала ошибки при давлении за ком­ прессором до 2 кгс/см2. В регуляторе приемистости происходит осла­ бление сигнала ош ибки, поэтому, чтобы восстановить уровень сиг­ нала, применяются еще два каскада усиления на транзисторах Тб, Т7 с трансформаторным выходом, после которых напряжение ошибки имеет величину Uх.

П о з и ц и о н е р ы преобразуют напряжение Uх в угол пово­ рота или линейное перемещение золотника, меняющего слив проточ­

186