Система управления частотой вращения паровой турбины на основе центробежного датчика

чертеж 1 листа №42-3 в 11 компасе.cdw

графік сил корисного

черновичок кп мехатроника.cdw

Варианты решений задачи стабилизации частоты вращения вала
паровой турбины с помощью мехатронных систем
Система управления частоты вращения турбины построенная
на центробежном датчике.
на пропорциональной гидравлике с возможностью реверса турбины.
Система управления частоты вращения турбины построенная на
пропорциональной гидравлике с управлением от усилителя«сопло-
на пропорциональной гидравлике
задачи стабилизации частоты
вращения вала паровой турбины

1.docx

1.1.2Система управления частоты вращения турбины построенная на центробежном датчике.
На рисунке5 показана принципиальная схема системы управления скоростью вращения паровой турбины. Эта система состоит из центробежного датчика скорости и гидравлического сервомеханизма «золотник-поршень». Центробежный датчик создает механическое перемещение плунжера золотника зависящее от скорости вращения турбины Так как на выходе этого датчика сила и перемещение невелики то чтобы по- лучить мощность достаточную для управления клапаном регулирующим расход пара к турбине его нужно усилить с помощью гидравлического сервомеханизма «золотник –поршень».
Система управления работает таким образом что плунжер клапана регулирующего расход пара всегда занимает положение обеспечивающее расход потребный для вращения турбины с заданной скоростью.
Рисунок.5. Система управления частоты вращения турбины построенная на центробежном датчике
1.3Система управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике с возможностью реверса турбины.
На рисунке 6 представлена система управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике с возможностью реверса турбины. С тахогенератора установленного на валу турбины поступает сигнал на усилитель настроенный на определенный интервал частот вращения вала. После поступления сигнала на усилитель усилитель подает сигнал на пропорциональные магниты распределителя.
Рисунок.6. Система управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике с возможностью реверса турбины
1.4Система управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике с управлением от усилителя «сопло –заслонка».
На рисунке 7 изображена принципиальная схема системы управления вращения паровой турбины. С тахогенератора установленного на валу паровой турбины поступает сигнал на усилитель с усилителя сигнал поступает на пропорциональный магнит который либо притягивает либо отталкивает заслонку с усилителя «сопло-заслонка» сигнал поступает на пропорциональный распределитель. Распределитель управляет гидроцилиндром одностороннего действия на котором закреплена дросселирующая расход заслонка на входе в турбину тем самым обеспечивается постоянство частоты вращения вала.
Рисунок.7. Система управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике с управлением от усилителя «сопло –заслонка»
1.5Система управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике
На рисунке 8 изображена принципиальная схема управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике. С потенциометра подается постоянный сигнал который мы принимаем за заданное значение вращения вала на компаратор который сравнивает заданное значение вращения вала с текущим значением от тахометра установленного на вал турбины. После компаратора сигнал поступает на задатчик после задатчика сигнал поступает на усилитель который управляет магнитом пропорционального распределителя который в свою очередь управляет гидроцилиндром одностороннего действия на котором закреплена дросселирующая заслонка на входе в паровую турбину что позволяет регулировать частоту вращения вала. Данное управление принимаем за базовую схему курсового проекта
Рис.8. Система управления частоты вращения турбины построенная на пропорциональной гидравлике
1.6 Описание выбранной системы регулирования частоты вращения вала паровой турбины
На рис. 9 изображена конструктивная блок схема системы регулирования частоты вращения вала паровой турбины.
Рисунок.9. Конструктивная блок схема системы стабилизации частоты вращения вала паровой турбины
На компаратор подается два сигнала заданное значение частоты вращения (подается с персонального компьютера либо с потенциометра) и действительное значение частоты вала паровой турбины который подается с тахогенератора который в свою очередь связан с дросселирующей задвижкой на входе в паровую турбину которая регулируется в нужном диапазоне с помощью гидропривода который управляется в свою очередь пропорциональной гидравликой которая управляется пропорциональным магнитом на который подается сигнал через усилитель с компаратора.
Таким образом в системе имеется обратная связь что приводит к улудшению работы системы в целом.

Введение.docx

В данном курсовом проекте рассматривается тема стабилизация частоты вращения вала паровой турбины с помощью мехатронных систем. Современный этап развития паротрубостроения характеризуется увеличением агрегатных мощностей повышением начальных параметров пара и т.д.
В практическом освоении высоких начальных параметров пара одной из основных проблем является наличие относительно дешевых материалов для деталей работающих при высоких температурах и давлении что определяется уровнем развития металлургии в области жаропрочных сталей и их сплавов.
Мехатроника — это новая область науки и техники посвященная созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движением которая базируется на знаниях в области механики электроники и микропроцессорной техники информатики и компьютерного управления движением машин и агрегатов".Мехатроника является научно-технической дисциплиной которая изучает построение электромеханических систем нового поколения обладающих принципиально новыми качествами и часто рекордными параметрами. При этом система в истинно мехатронном подходе. Мехатронный подход заключается в концепции мехатроники и принципах построения и организации мехатронных систем.
Рисунок.1. Паровая турбина
Некоторые исследователи видят главную суть мехатроники в объединении прежде всего механики и электроники в отличие от электромеханики появившейся в свое время на стыке механики и электротехники. Цель в Мехатронике - достижение наибольшей экономической технической эффективности и конкурентоспособности создаваемых мехатронных устройств и систем."Мехатронный модуль - это функционально и конструктивно
самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов имеющих различную физическую природу".
К элементам различной физической природы относят механические электротехнические электронные цифровые пневматические гидравлические информационные и т.д. 739140250190Змн.
компоненты."Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов синергетически связанных между собой для выполнения конкретной функциональной задачи".
Анализ вариантов схемных решений
Выбор и обоснование схемы привода стабилизации частоты вращения вала паровой турбиной
Схема привода стабилизации частоты вращения вала паровой турбины с помощью баипаса.
В сравнении с газовыми турбинами системы управления паровых тур755650273050Змн.
бин должны сохранять
управляемость во всем диапазоне тепловой мощности турбины. Управление газовой турбиной происходит за счет изменения количества топлива подаваемого в камеру сгорания газотурбинного двигателя (подобно насосу-инжектору в дизельном двигателе); в паровой турбине клапаны управления регулируют весь поток пара подаваемого на турбину. Номинальные размеры паровых клапанов величины давления и температуры пара воздействию которых подвергаются компоненты гидравлического оборудования значительно выше чем у газовых турбин. В результате управляющие усилия должны быть намного выше поэтому габариты и нагрузки пружин гидроприводов увеличиваются. Типовая схема паровой турбинной группы в комплекте с необходимыми паровыми клапанами показана на рис. 2.
Рисунок.2.Типовая схема паровой турбинной группы
Пар от «источника» проходит к ступени высокого давления паровой турбины через два главных паровых регулирующих клапана поз. 1.1 и поз. 1.2. После
первого цикла расширения пар поступает на ступень среднего давления паровой турбины через отсечные клапаны поз. 2.1 и поз. 2.2. После767715250190Змн.
ступени среднего давления пар проходит через ступень низкого давления к конденсатору и далее в виде конденсата возвращается в технологический процесс. Для сохранения управляемости частотой вращения технологическо на случай нештатных ситуаций и отказов предусмотрены байпасные линии высокого давления поз. 4 среднего давления поз. 5 и низкого давления поз.6.
Использование байпасных линий позволяет направлять подачу пара в обход турбины. Встроенные клапаны управления турбиной разрабатываются и изготавливаются производителем турбины. В зависимости от места установки клапана в системе рабочая температура может достигать 550 °C а диапазон изменения давления –8-300 бар. Каждый клапанный блок включает
в себя отсечной клапан быстрого запирания и регулирующий клапан управления.Функции обеспечения безопасности иуправления предусмотрены для каждого клапанного блока. К корпусу клапана крепятся
два гидропривода (Cм. рис. 3).
Рисунок.3. Корпус клапана с гидроприводом
Независимо от привода все требуемые функции управления объединены в одном клапанном блоке. Оба узла привода напрямую соединены с блоком 710565332105Змн.
управления. Закрытие клапана обеспечивается пакетом пружин.
Компания Bosch Re в стандартный ряд диаметров входят три типоразмера корпусов и три типоразмера пакетов пружин. (Рис. 4).
Рисунок.4.Типоразмеры пакетов пружин
Приводы и пакеты пружин среднего и большего размерных рядов могут быть взаимозаменяемы что позволяет для этих серий охватить спектр паровых клапанов для турбин мощностью 50-1000 MW. Паровые клапаны удерживаются в открытом положении гидроприводом преодолевающим усилие пружинного
блока что контролируется сервораспределителем в
замкнутом контуре управления. Каждый клапанный блок включает в себя отсечной клапан быстрого запирания и регулирующий клапан управления.
Отсечка подачи пара может быть реализована приводами управления которые обладают приоритетной функцией быстрого закрытия. При з695325237490Змн.
акрытии клапана (120-200 милли-секунд) поток масла с высоким расходом (2000-3000 лмин. для больших гидравлических цилиндров) направляется
напрямую в противоположную часть цилиндра. Подобно приводам для газовых турбин во время быстрого закрытия не происходит возврата масла к гидравлической станции. Поэтому подсоединение к питающей гидравлической станции необходимо подбирать только из условия
обеспечения операций регулирования. В конструкции типовой гидравлической станции для управления главными паровыми клапанами предусмотрены резервные насосные группы водомасляный теплообменник распределительная аппаратура и фильтры очистки гидравлической жидкости.

лист номер1.cdw

График зависимости частоты вращения вала от подачи пара
необходимый для равномерной частоты вала паровой турбины
Мехатронный объект-управление дросселирующей
заслонки на входе в паровую турбину
Діаметр турбіни - 100мм;
Тиск газу на вході - до 6 МПа;
Частота обертання - Допустимі коливання заданої частоти
Стабілізацію частоти забезпечити за рахунок дроселювання
газового потоку на вході турбіни.
График зависимости частоты вращения от подачи пара
Допустимое колебание частоты вращения вала