CC BY
73
УДК: 62-523: 621.316.7.73
УПРОЩЕНИЕ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОДВЕСОМ РОТОРОВ ТУРБОГРУППЫ ГТ ТЭЦ
И.В. Зотов, В.Г. Лисиенко
В статье упрощена система автоматического управления. Используется способ управления, при котором в случае аварийной ситуации на усилители мощности подается разгрузочный сигнал обеспечивающий разгрузку страховочных подшипников в аварийном режиме. После полной остановки ротора производится отключение усилителей мощности электромагнитного подвеса
Ключевые слова: магнитный подвес, система автоматического управления
В статье «Разработка структуры системы автоматического управления электромагнитным подвесом роторов турбогруппы ГТ ТЭЦ» [1] была произведена классификация видов подвесов. Выбран в качестве подвеса активный магнитный подвес. На основании шести степеней свободы ротора выбрано расположение магнитных подшипников. Выбран радиальный магнитный подшипник и построена система автоматического управления радиальным магнитным подшипником. Выбран осевой магнитный подшипник и построена система автоматического управления осевым подшипником. Построены системы автоматического управления магнитным подвесом роторов турбины и турбогенератора, и произведено их упрощение и получена система автоматического управления магнитным подвесом роторов турбогруппы ГТ ТЭЦ см рис. 1.
В статье «усовершенствование структуры системы автоматического управления электромагнитным подвесом роторов турбогруппы ГТ ТЭЦ» [3] было произведено повышение надежности системы автоматического управления путем резервирования каналов.
Полученная в статье «Усовершенствование структуры системы автоматического управления электромагнитным подвесом роторов турбогруппы ГТ ТЭЦ» система автоматического управления имеет недостатки. Во первых сама система усложнилась, т.к. при резервировании каналов необходимо было установить резервные датчики преобразователи сигналов датчиков положения ротора и усилители мощности и электромагниты. А также при выходе из строя резервных каналов управления весь выбег ротора
Зотов Илья Вадимович - УГТУ-УПИ, аспирант, E-mail: Zotov_iv@mail.ru
Лисиенко Владимир Георгиевич - УГТУ-УПИ, д-р техн. наук, профессор, E-mail: lisienko@mail.ru
управления магнитным подвесом роторов турбогруппы ГТ ТЭЦ.
будет происходить на страховочных подшипниках, причем к ним будет прикладываться полная сила веса ротора, а в случае электромагнитного подвеса еще и сила осевого притяжения. А также система не может функционировать в случае выхода из строя датчиков положения ротора.
Известен способ управления магнитным подвесом и устройство для его осуществления [4]. В штатном режиме работы с помощью датчиков положения в каждом канале управления измеряется отклонение ротора от требуемого положения. В функции измеренного отклонения формируют сигналы управления электромагнитами так чтобы свести отклонение к нулю. За счет этого ротор удерживается в центральном положении.
В случае выхода из строя датчиков положения или регуляторов хотя бы в одном из ка-
налов управления происходит отключение подвеса и остановка агрегата производится с выбегом на страховочных подшипниках. При этом с целью разгрузки страховочных подшипников на входы усилителей мощности каждого канала управления, компенсирующего силу веса ротора, подают сигнал N формула 1, обеспечивающий разгрузку страховочных подшипников в аварийном режиме, и поддерживают его до полной остановки ротора. При этом обеспечивается поджатие к нижней опорной поверхности страховочного подшипника с некоторой заранее определенной силой , меньшей, чем
составляющая силы веса ротора. Здесь и N
- составляющая силы и сигнал на входе усилителя мощности \ -го канала управления соответственно.
Значение сигнала N на входе каждого канала может быть определено, например, из следующего представления процессов, протекающих при перемещении ротора в поле электромагнитов и изображенных в виде структурной
Рис. 2. Структурная схема процесса перемещения ротора в поле электромагнитов как объекта управления.
На структурной схеме, например, канала управления по координате х приняты следующие обозначения: КШИМ - коэффициент передачи широтно-импульсного модулятора усилителя мощности; и - напряжение питания транзисторного моста усилителя мощности; Тэ - постоянная времени электрической цепи обмоток электромагнитов; КЭМ - коэффициент передачи, связывающий силу, действующую на ротор со стороны электромагнитов при его центральном положении с соотношением токов в электромагнитах; КР - коэффициент передачи, характеризующий изменение силы, действующей на ротор, при его отклонении от центрального положения; т - доля массы ротора, приходящаяся на канал х; е - коэффициент передачи, характеризующий приращение наводимой в обмотках электромагнитов ЭДС со скоростью перемещения ротора в магнитном поле; ¥вх - внешняя си-
ла, действующая по оси х; р - комплексная переменная или оператор дифференцирования. При разработке структурной схемы принят такой закон коммутации транзисторов моста усилителя мощности, что увеличение напряжение на одной из обмоток приводит к такому же уменынению напряжения на другой см. рис. 3.
К «+» источника
> источника
Рис. 3. Подключение обмоток электромагнитов к силовому преобразователю
В соответствии со структурной схемой при равенстве нулю внешней силы Евх для обеспечения силы ^ поджатая к страховочному подшипнику необходимо подать на вход \ -го силового преобразователя сигнал (1)
ЛГ Оі + КР А-Я N ■ = —---------^--
і К К
^ШИМ^ЭМ
(1)
Где:
О; - часть веса ротора приходящаяся на I -ый канал управления;
КР - коэффициент передачи, характеризующий изменение силы, действующей на ротор, при его отклонении от центрального положения;
А - величина зазора в страховочном подшипнике в центральном положении ротора;
^ - составляющая силы поджатия к нижней опорной поверхности страховочного подшипника;
КШИМ - коэффициент передачи широтно -импульсного модулятора усилителя мощности;
КЭМ - коэффициент передачи, связывающий силу, действующую на ротор со стороны электромагнитов при его центральном положении, с соотношением токов в электромагнитах.
На рис. 4. представлена функциональная схема одного канала системы управления электромагнитным подвесом ротора.
Коммутатор
І Ревулятор
Преобразобатеяь у - сигнапоЬ датчика -положения ротора
Рис. 4. Функциональная схема канала системы управления электромагнитным подвесом ротора
Каждый канал содержит датчик положения ротора, преобразователь сигналов датчика положения ротора, регулятор, усилитель мощности, электромагнит, блок диагностики аварийного состояния. Канал снабжен коммутатором, блоком управления коммутатором, блоком задания параметров аварийного отключения.
Таким образом, в процессе выбега ротора на страховочные подшипники действует заранее определенная минимальная сила, равная векторной сумме сил Е по каждому каналу, компенсирующая силу веса ротора, причем ротор находится на нижних опорных поверхностях страховочных подшипников.
После полной остановки ротора производится отключение усилителей мощности электромагнитного подвеса.
Используя данный способ можно упростить систему управления отказавшись от резервирования и уменьшить требования к страховочным подшипникам.
Используя данный способ можно упростить систему управления отказавшись от резервирования и уменьшить требования к страховочным подшипникам.
ВЫВОДЫ
Упростили систему автоматического управления используя способ управления, при котором в случае аварийной ситуации на усилители мощности подается разгрузочный сигнал обеспечивающий разгрузку страховочных подшипников в аварийном режиме. После полной остановки ротора производится отключение усилителей мощности электромагнитного подвеса.
Литература
1. Зотов И.В., Лисиенко В.Г. Разработка структуры системы автоматического управления электромагнитным подвесом роторов турбогруппы ГТ ТЭЦ // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т. 6. № 3. С.
2. Патент РФ №1569932 «Механизм с магнитным подвесом ротора». Авторы Кочановский Павел Васильевич, Лебедев Владимир Михайлович, Кочетов Дмитрий Александрович. Опубликован 07.06.1990. Бюллетень №21.
3. Зотов И.В., Лисиенко В.Г. Усовершенствование структуры системы автоматического управления электромагнитным подвесом роторов турбогруппы ГТ ТЭЦ // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т. 6. № 4. С.
4. Патент РФ 2215357 «Способ управления электромагнитным подвесом ротора и устройство для его осуществления». Авторы Илендеев А.Г., Стариков А.В., Стариков В.А. Опубликован 20.07.2003 Бюл. 34
Уральский государственный технический университет - Уральский политехнический институт
STRUCTURE OF SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL ELECTROMAGNETIC SUSPENSIONS OF ROTORS TURBO-GROUPS GT CHP SIMPLIFICATION
I.V. Zotov, V.G. Lisienko
The device that improves the reliability of the device by providing control of temperature and current in the power amplifier and emergency modes got
Key words: magnetic bearing, system automatic control
