Устройство для контроля прогрева ротора турбины

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА РОТОРА ТУРБИНЫ, содержащее первый блок вычисления, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом того же сумматора через первый умножитель, подключенный также через первый функциональный преобразователь к датчику режима работы, и второй блок вычисления, входы которого соединены с датчиками температуры и давления свежего пара и датчиком режима работы, а выход - с входом второго сумматора, связанного своим выходом с входом первого сумматора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля , в устройство введенЬ датчики температуры металла на входе пара в тур бину , второй умножитель и второй и третий функциовальныё преобразователи, причем датчики те лперату ял металла подключены к входам второго сумматора и второго блока вычисления, второй умножитель включен между выходом, второгосумматора и входом первого сумматора и подкл19чеиы через второй фушшиональный преобразователь к датчику р&жима работы, соединенному через третий преобразователь с первого сумматора . ts9 СО СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 01 О 19 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 3352987/24-06 (22} 09.11.81 (46) 07.04.83. Бюл. № 13 (72) В.Л. Похорилер, Е.Э.Вульфов, Н. Ю. Попкова и А.И. Цкляр (71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (53) 621.165.570 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 756049, кл. F 01 D 19/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 718614, кл. Р 01 D 19/02, 1978. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА РОТОРА ТУРБИНЫ, . содержащее первый блок вычисления, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом того же сумматора через первый умножитель, подключенный также через первый функциональный преобразователь к датчику режи„„SU„„1010299 А ма работы, и второй блок вычисления, входы которого соединены с датчиками температуры и давления свежего пара и датчиком режима работы, а выход — с входом второго сумматора, связанного своим выходом с входом первого сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью повышения точности контроля, в устройство введены датчики температуры металла на входе пара в турбину, второй умножитель и второй и третий функциональные преобразователи, причем датчики температуры металла . подключены к входам второго сумматора и второго блока вычисления, второй умножитель включен между выходом вто- Я рого сумматора и входом первого сумматора и подключены через второй функциональный преобразователь к датчику режима работы, соединенному через третий преобразователь с входом первого сумма- тора, м а

4Р ,ЭиаМ

101020г) 2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что второй блок вычисления выполнен в wue последовательно соединенных третьего умножителя, третьего сумматора, четвертого умножителя, четвертого сумматора и пятого умножителя и четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого функциональных преобразователей, причем входы третьего умножителя соедйнены с датчиком температуры свежего пара и с

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля прогрева ротора паровой турбины в переходных режимах тепловых электроста нций. 5

Известны устройства для контроля про. грева ротора турбины, содержащие блок вычисления, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с вхоцом сумматора через умножитель, поаключенeN через функциональный преобразова« тель к датчику режима работы, и датчик температуры пара (1) .

Недостатком этих устройств является необходимость измерения температуры пара в непосредственной близости от ротора в зоне образования наибольших разностей температур. Это часто оказывается конструктивно сложным, и тогда неучитываемое отличие измеряемой тем- 20 пературы от температуры пара, непосредственно омывающего ротор, становится источником погрешностей.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля прогрева ротора турбины, содержащее. первый блок вычисления, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом того же сумматора, через первый умножитель,подключенный так 30 же через первый функциональный преобразователь к цатчику режима работы, и второй блок вычисления, входы которого со. ецинены с датчиками температуры и давления свежего пара и датчиком режима работы, à выход - с входом второго сумматора, связанного своим выходом с входом первого сумматора j2j.

Недостатком известного устройства следует считать несколько пониженную точ ность. четвертым преобразователем, связанным с датчиком давления свежего пара, который через пятый преобразователь поцключен к входу третьего сумматора, вхоцы четвертого и пятого умножителей и четвертого сумматора соединены с датчиком режима работы соответственно через шестой, седьмой и восьмой преобразователи, а к входу четвертого сумматора подключены цатчики температуры металла на входе пара в турбину.

Цель изобретения - повышение точНОСТИ КОНТРОЛЯ.

Поставленная цель достигается тем, что В устройствО для кОнтpon nporpeaa ротора турбины; содержащее первый блок вычисления, вход которого соединен с выходам первого сумматора, а выходс входом того же сумматора через первый умножитель, подключенный также через первый функциональный преобразователь к датчику режима работы, и втс рой блок вычисления, входы которого соединены с датчиками температуры и давления свежего пара и датчиком режима работы,а выход - с входом второго сумматора, связанного сьоим выходом.с входом первого сумматора, введены цатчики температуры металла на входе пара в турбину, второй умножит ель и второй и

Третий функциональные преобразователи, причем датчики температуры металла подключены к входам второго сумматора и второго блока вычисления, второй умножитель включен между выходом второго сумматора и входом первого сумматора и подключен через второй функциональный преобразователь к датчику режима работы, соединенному через тре ий преобразователь с входом первого сумматора.

Второй блок вычисления выполнен в виде последовательно соединенных третьего умножителя, третьего сумматора, четвертого умножителя, четвертого сумматора и пятого умножителя и четвертого, пятого, шестого, седьмого и вось мого функциональных преобразователей, причем входы третьего умножителя соединены с датчиком температуры свежего пара и с четвертым преобразователем, связанным с датчиком давления свежего пара, который через пятый преобразова3 101 тель подключен к входу третьего сумматора, входы четвертого и пятого умножителей н четвертого сумматора соединены с -датчиком режима работы соответственно через шестой, с вдьмой н вось мой преобразователи, а к входу четвер того сумматора подключены датчики температуры металла на входе пара в турбину.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

К входу первого блока 1 вычисления показателей прогрева ротора подключен первый сумматор 2, первый вход которого соединен с одним иэ выходов блока 1 через первый умножитель 3, соединенный также через первый функциональный преобразователь 4 с датчиком 5 режима работы турбины. В качестве датчика 5 режж«а работы турбины могут быть использованы: датчик давления пара эа первой (регулирующей) ступенью цилиндра, дат чик давления пара перед соплами первой ступени прн дроссельном парораспределении, датчик мощности турбины. Датчик 6 температуры свежего пара, датчик 7 давления свежего пара, датчик 8 температуры металла на входе пара в турбину (например, металла перепускных трубопроводов) и датчик 5 режима работы подключены к входам второго блока 9 вычисления, выход которого соединен с одним нз входов второго сумматора 10, в свою очередь подключенного выходом к второму входу первого сумматора 2. К другим входам второго сумматора 10 подключены датчики 8 температуры металла.

Между выходом второго сумматора 10 и входом первого сумматора 2 включен . второй умножитель11, второй вход которого через второй функциональный преоЬразователь 12 подключен к датчику 5 режима работы турбины. Датчик 5 режима работы турбины подключен также к третьему входу первого сумматора 2 через третий функциональный преобразователь 13.

Второй вычислительный блок 9 состоит из соединенных последовательно третьего умножителя 14, третьего сумматора

1 5, четвертого умножителя 16, четвертого сумматора 17 и пятого умножителя

18; при этом один вход третьего умножителя 14 соединен с датчиком 6 температуры свежего пара, а второй вход соединен с датчиком 7 давления свежего пара через четвертый функциональный преобразователь 19. К второму входу третьего сумматора 15, первый вход которого соединен с выходом третьего умножнтеля 14, подключен датчик 7 давления свежего пара через пятый функциональный преобразователь 20. Второй вход четвертого умножителя 16, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора 15, подключен к датчику 5 режима работы турбины åðåà шестой функциональный преобразователь 21.

30 Выход четвертого умножителя 16 подклю . чен к первому входу четвертого сумматора 1 7, соединенного с входом пятого умножителя 18, который связан через. седьмой функциональный преобразователь

«5 22 с датчиком 5 режима работы турбины. Через восьмой функциональный преобразователь 23 этот датчик 5 связан с четвертым сумматором 17, к входам которого подключены также датчики 8 ре температуры металла. Выход умножителя 18 является выходом блока 9. Выходы блока 1 являются выходами устройства в целом.

Устройство работае следующим обра25 зом.

На выходах датчиков 6 и 7 формирук1тся сигналы по текущим значениям температуры tr» и давления Ро свежего пара перед блоком парораспределения зр турбины. Сигнал Р после преобразования в функциональном преобразователе

19 перемножается с сигналом 4о в третьем умножителе 14, и полученное произведение. поступает на вход третьего сумматора 15, на второй вход которого поступает сигнал Р,, преобразованный . в функциональном преобразователе 20.

На выходе третьего сумматора получают

-сигнал, пропорпиональный энтальпин «о свежего пара.

Сигнал по величине текущего значения энтальпни свежего пара, сформированный в третьем сумматоре 15, поступает в умножитель 16, где перемножается сиг

45 налом, пропорциональным величине Д (Pq) ° являющейся функцией давления пара Р« за блоком клапанов парораспределения на входе в перепускные трубопроводы между этим блоком и соплами регулирующей ступени. Сигнал по величине 0 (.Р«) фор"мируется в шестом функциональном преобразователе 21 по сигналу от датчика режима (нагрузки) работы турбины; при этом учтен тот факт, что давление Р«

55 является функцией .нагрузки или расхода пара турбины. Сигнал, процорционвльный произведению D (Р«) ° «о, поступает на вход четвертого сумматора 17, на другой вход которого поступает сигнал 1: (Р ), 1010299

5 также являющийся функцией давления за регулирующими клапанами; этот сигнал формируется в восьмом функциональном преобразователе 23 по сигналу от датчика 5 режима работы турбины. Сумма этих сигналов образует сигнал по темI пературе пара t< на входе в перепускные трубопроводы: tI =- (Р )

Выражения для E (Р„) и D (P< ) получают путем обработки таблиц термодинамических свойств водяного пара применительно к процессу дросселирования - npoиессу расширения при постоянном значе«нии энтальпии, который имеет место в блоке парораспределения. На вход четвертого сумматора 17 поступают также сигналы от датчиков 8 температуры металла перепускных трубопроводов. При суммиро ванин этих сигналов с соответствующими весовыми коэффициентами получают сигнал, пропорциональный средней по длине трубопроводов текущей температуре t Tp металла труб. Для получения достаточно представительного значения 1 необходимо иметь по крайней мере два датчика температуры металла трубопровода; один, установленный на входном участке трубопровода, а второй — на выходном, участке вблизи цилиндра турбины. Сум« матор 17, на входы которого поступают ЗО описанные сигналы, формирует сигнал, пропорциональный разности температуры пара на входе в перепускной тракт и средней температуры 4 T p металла перепускного тракта, т.еЛ 4р= :() ®1 о рс(;35 где „,Р— температуры металла 1 перепускны х трубопроводов;

oC„: - весовые коэффициенты (О с м„сl); при установке двух датчиков на начальном и концевом участках трубо- щ проводов 0 = 0 (2

Сигнал, пропорциональный разности

1! А I температур Ас = - kyp поступает на вход пятого умножителя 18, где перемножается с сигналом, поступающим от 4s седьмого функционального преобразователя 22. Преобразователь 22 формирует сигнал по величине ) = 4 (Р ), являк щейся функцией расхода и давления пара в перепускном тракте, т.е. функцией на- щ грузки турбины. Функция определяет снижение разности температуры пара и металла при движении пара по перепускному тракту за счет аккумуляции тепла в металле трубопроводов.

Сигнал, пропорциональный произведению ) 5,, с выхода пятого умножителя 18 поступает на вход второго сумматора 10, на другие входы этого сумматора поступают сигналы от датчиков 8 температуры металла трубопроводов перепускного тракта. При суммирова- нии этих сигналов на выходе второго сумматора получают сигнал по величине температуры пара перед соплами ре« гулирующей ступени, который затем во втором умножителе 11 перемножается с сигналом, пропорциональным Р(Р ) функции давления пара Р с в регулирующей ступени, который формируется во втором функциональном преобразователе 12 по сигналам от датчика 5 режима работы (нагрузки ) турбины. Сигнал, пропорциональныйй произведению Г(Р

На вход первого сумматора 2 поступает, кроме рассмотренных сигналов, сигнал первого умножителя 3, который пропорционален разности температур пара, омывающего ротор в характерной точке, и температуры 4o poz обогреваемой поверхности ротора 0tpppy= .нру «$ pg Рот

При суммировании всех перечисленных сигналов на выходе первого сумматора 2 получают сигнал, пропорциональный температуре обогреваемой поверхности ротора от, который поступает на вход блока 1 вычисления показателей прогрева ротора. На одном из выходов этого бло ка получают сигнал, пропорциональный градиенту температуры обогреваемой поверхности, который поступает на вход первого умножителя 3, на второй вход которого поступает сигнал, пропорцио нальный величине, обратной значению критерия Био, формируемый в функциональном преобразователе 4 по сигналу от датчика

5 режима работы турбины; произведение этих сигналов, получаемое в первом умножителе 3, представляет собой сигнал по текущему значению разности температур пара, омывающего ротор, и температуры обогреваемой поверхности ротора в характерной точке.

На других выходах блока 1 вычисления,показателей прогрева ротора полу7 1010299 8 чают сигналы, пропорциональные харак- лированне пара в органах парораспределе терным разностям температур по диа- ния турбины, снижение температура пара метру ротора, средней температуре, тем- при его движении по перепускному тракпературе поверхности осевой ласточки. ту вследствие аккумуляции тепла в меЭти выходы могут быть подключены к s талле, а также снижение температуры показывающим приборам или к устройст- пара при его расширении в соплах регувам автоматического управления пуском. лирующей (первой) ступени, а при необ

Таким образом, используя предлагае- . ходнмости и в других ступенях проточмое. устройство, осуществляют контроль ной части турбины. Учет перечисленных теплового состояния ротора по парамет- î факторов повышает точность к©нтроля рам свежего пара, которые наиболее- прогрева ротора турбь, создает преапросто могут быть измерены с большой посылки ans повышения надежности и точностью; при етом учитывают дроссе- маневренности турбин.

Составитель А. Калашнквов

Редактор О. Поповка Техред М. Костик Корректор Г. Огар

Заказ 2436/22 Тираж 533 Подписное

BHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4