книги из ГПНТБ / Автоматическое управление газотурбинными установками

Сложность синтеза схем состоит в том, что одной и той же конеч­ ной логической функции, описывающей искомую схему, отвечает

(логических элементов), притом только из набора, входящего в со­ став примененной серии.

Для синтеза схемы управления (или ее части) необходимо выпол­ нить следующие операции.

1.Четко сформулировать задачу, выполняемую схемой, с переч­ нем всех условий (аргументов), при которых должны быть замкнуты или разомкнуты цепи управления (функции), т. е. определить так называемые условия работы схемы.

2.Выбрать конкретную серию логических элементов для реали­ зации схемы.

3.Составить на основе условий пункта 1 исходную структур­ ную формулу, выражающую .алгебро-логическую функцию, отве­ чающую требованиям этого пункта (напомним, что наличию инфор­

мации соответствует повторитель, а ее отсутствию — инвертор).

4.На основе закопов алгебры логики подвергнуть исходную структурную формулу равносильным преобразованиям для ее мини­ мизации (т. е. сокращения до минимума количества логических эле­ ментов) и приведения к виду, отвечающему возможностям исполь­ зования элементов, содержащихся в выбранной серии.

5.По окончательному виду преобразованной функции составить

вытекает из требований и свойств управляемого технологического процесса или устройства. В . качестве иллюстрации приведем про­ стейший пример формулирования условий для схемы, содержащей три датчика (три входные информации) АД, АД, Х 3 и две выходные

цепи (функции) Ух и У2. Положим, что выходная цепь Ух должна срабатывать, т. е. в ней должен возникать выходной сигнал (Ух принимает алгебро-логическое значение Ух ^ 1), при наличии не­ четного числа сигналов, поступающих от указанных трех датчиков.

Такое положение наблюдается при наличии сигнала от дат­ чика Х г (или Х 2, или Х 3) при условии, что отсутствуют сигналы от датчиков Х 2 и Х 3 (или Х г и Х 3, или Х г и Х 2), или при одновре­ менном наличии сигналов от всех трех датчиков Х 1Г Х 2, Х 3. Эти условия записываются следующим образом:

Пусть выходная цепь У2 образуется при возникновении четного числа входных сигналов, т. е. при сигналах от датчиков Х 1 и Х 2 (или Х г и Х 3, или Х 2 и Х 3) при условии отсутствия сигнала соответ­ ственно от І 3 (или Х 2, или Х х). Очевидно,

2.Выбор серии логических элементов осуществляется по сообра­ жениям, указанным в гл. Ill, в какой-то мере определяется устано­ вившимися в данной отрасли традициями, а также условиями поставки, эксплуатации и т. д.

3.Каждое слагаемое в логических функциях Ух и У2 выражает одно из условий работы, при которых функция принимает единичное

не только единичные значения аргументов (сигналов от датчиков), но и нулевые, так как без них условия замыкания выходных цепей были бы недостаточными и могли бы привести к ошибочным ре­ зультатам. Если наличие или отсутствие того или иного аргумента не сказывается на значении функции, то вводить нулевые значения этих независимых переменных в формулу функции нет надобности.

4. Для равносильных преобразований исходных структурных формул необходимо воспользоваться законами и правилами алгебры Буля.

Непосредственно из основных положений этой алгебры следуют соотношения:

(IV.1)

(IV.2)

(ІѴ.З)

(ІѴ.4)

1.32

Т а б л и ц а I V . 1

Правила преобразования логических выражений

1 - г ( А - - В ) = 1

134

136

этом изменяются как алгебро-логические выражения, так и струк­ тура схемы. В этой серии отсутствуют элементы «равнозначность» и «неравнозначность», поэтому необходимо иначе преобразовать выражение Ух. Действительно, на основе правила Де-Моргана первая скобка, выражающая зависимость «равнозначность», может быть представлена в виде

Х гХ а + Х 2Хз = Х аХ 3+ (Хо + Х 3).

Нетрудно убедиться, что Х 2Х 3 является операцией логического умножения («и»), а Х 2 + Х 3 — операцией «или — не» («стрелка

Рис. IV.1. Структурная схема прохождения информа­ ции при феррит-дподиых логических элементах.

Пирса»). Выражение Х 2Х 3 + Х 2Х 3 («неравнозначность») может быть реализовано суммой двух запретов.

Тогда

= Х г [Х2Х а+ (Z2 + X3)] + Хх (ХаХ а+ Х 2Х 3).

Функция У2 сохраняет свое выражение, хотя схемная реализа­ ция ее несколько меняется (рис. IV.2, а).

Приведенные решения являются не единственно возможными, при других преобразованиях часто удается сократить число эле­ ментов. Например, заметив, что значения функций Ух и У2 инверсны, можно использовать это обстоятельство для упрощения схемы и при той же серии статических магнитно-вентильных элементов сократить их число до десяти (рис. IV.2, б). Следует отметить, что результат упрощения в значительной мере зависит от опыта и навыка проек­ танта.

6. Переход от структурных схем к электрическим не вызывает трудностей и является обычной проектной операцией.

137

Рассмотрим несколько примеров схем управления отдельных узлов ГТУ. Синтезируемые при этом схемы не обязательно должны совпадать с используемыми в реальных системах управления.

Рис. IV.2. Структурная схема прохождения информации при маг- шітно-вентпд ьиых элементах.

Управление валоповоротом

Сфера действия системы управления газотурбинным агрегатом охватывает не только управление основным процессом преобразова­ ния энергии, протекающим в газовой турбине, ио и управление большим числом вспомогательных механизмов. Несмотря на то, что алгоритм управления отдельным вспомогательным механизмом обычно весьма прост и сводится к командам «включить» — «выклю­ чить» или' «открыть» — «закрыть», конструкция этих механизмов,

138

/

а также их взаимодействие между сооои налагают существенные ограничения на процесс управления.

Вернемся к основной технологической схеме газоперекачиваю­ щего агрегата и рассмотрим работу его отдельных узлов.

Валоповоротное устройство (рис. ІѴ.З), служащее для преодоле­ ния трения покоя и приведения во вращение осевого компрессора

итурбины высокого давления в процессе пуска, представляет собой двухступенчатый редуктор с большим передаточным отношением (1440 : 12). Первую ступень редуктора образует червячная пара 1, обладающая большим передаточным отношением, вторую — шестер­ ня-гайка 3, расположенная на одном валу 2 с червячной шестерней,

ишестерня, насаженная иа вал турбо­

шестерни. При реверсировании двигателя вал начинает вывинчи­ ваться из шестерни-гайки и выводит ее из зацепления.

Шестерня-гайка соединена с расположенной вне корпуса рукоят­ кой 4 валоповоротиого устройства, которая при перемещении ше­ стерни-гайки поворачивается на некоторый угол, перемещая при этом штифт конечного выключателя 5 валоповоротиого устройства ВК ВПУ таким образом, что в исходном положении замкнут его раз­ мыкающий контакт 6. После ввода шестерпи в зацепление замыкается контакт 7, а при промежуточных положениях шестерни-гайки оба контакта разомкнуты.

Как уже отмечалось, скорость, сообщаемая валоповоротным устройством ротору, мала (—42 об/мин). После запуска турбодетан­ дера скорость ротора увеличивается и шестерня-гайка выходит из зацепления. В этот момент двигатель ВПУ должен быть реверси­ рован, для того чтобы облегчить возврат шестерни-гайки в исходное состояние, после чего двигатель отключается. Несмотря на наличие пружинных захватов, предназначенных для удержания шестернигайки в исходном состоянии, необходимо предусматривать автома­ тический возврат ее в это положение с помощью двигдтеля ВПУ во всех случаях, когда она начинает самопроизвольно перемещаться в направлении ведомой шестерни.

Условия работы валоповоротиого устройства могут быть описаны с помощью логической функции нескольких переменных, которая,

139

как указывалось выше, должна охватывать все частичные условия, выраженные либо через логическое произведение, либо через логи­ ческую сумму переменных. Выходной сигнал Уг (рис. IV.4) для включения ВПУ на движение в зацепление іі на вращение вала ТВД может возникнуть только при одновременном выполнении следу­ ющих условий (совпадении следующих событий).

1.Подана команда на включение ВПУ. При ручном пуске эта команда возникает от поворота ключа управления Кл ВПУ в поло­ жение «Включить», чему соответствует сигнал А г При автоматическом пуске включение ВПУ должно произойти (в соответствии с устано­ вленной последовательностью пусковых операций) после открытия крана 1 (сигнал А'2) и закрытия крана 4 (сигнал X 3) при наличии общего сигнала А4 на автоматический пуск А 77.,Сигнал о положении кранов может быть получен от сигнальных реле (1РО и 4РЗ) или непосредственно от их конечных включателей (10 я 43). Таким обра­ зом, совокупность условий, обеспечивающих возникновение команды на включение ВПУ, запишется в виде

2.После включения ВПУ замкнется коптакт конечного выключа­ теля ВК ВПУ1 (сигнал Х ь), через который удерживается во вклю­ ченном состоянии пускатель ВПВ.

3.Давление масла смазки достигло необходимой величины, т. е. обеспечена смазка подшипников. Этот сигнал (А0) может быть за­ менен равнозначным ему сигналом о том, что включена защита по давлению масла смазки ЗМС.

4.Не вращается ротор компрессора. Этот сигнал, предотвраща­ ющий ВПУ от поломки, может быть получен или от тахометра (сиг­ нал А3 ДМО) или косвенно: по отсутствию давления воздуха за осевым компрессором (сигнал А7 РДВ). Выбор того или иного сиг­ нала или использование обоих сигналов определяется надежностью каждого пз них и субъективными данными конструктора: его опытом,

склонностью к применению той или иной аппаратуры и т. д.

5. Нет команды на отключение ВПУ от ключа управления Кл ВПУ (сигнал А 10) или от; ключа снятия напряжения Кл ОВПУ (сигнал Ад).

6. Нет сигнала о реверсе двигателя ВПУ. Этот сигнал (У2) может быть получен от замыкания блок-контакта пускателя‘777777.

Совокупность перечисленных условий может быть выражена сле­ дующим уравнением:

Уг = (Ах + А2А3А4 + А6) а Д 7З Д Х 10? 2.

Появление выходного сигнала У 2 на реверс ВПУ, вывод валоповорота из зацепления и возвращение в исходное состояние с одно­ временным отключением двигателя при этом возможно, если: 1) нет сигнала на включение ВПУ, 2) нет сигнала А9 от ключа общего выключения ВПУ, 3) ВПУ не находится в начальном положении,

140