Способ контроля прогрева ротора турбины

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА РОТОРА ТУРБИНЫ по авт. св. № 859659, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, предварительно определяют коэффициенты теплопередачи между радиальными слоями ротора в характерном сечении и вдоль этих слоев между характерным и дополнительным сечениями, по этим коэффициентам, температуре греющей среды в зоне характерного сечения и среднеинтегральной температуре в дополнительном сечении определяют потоки тепла между слоями в характерном сечении и вдоль слоев, находят температуры слоев в характерном сечении интегрированием сумм потоков тепла для каждого слоя, и поток тепла, передаваемого вдоль тела ротора в осевом направлении, определяют суммированием потоков тепла вдоль слоев, причем принимают эти потоки пропорциональйыми перепаду между температурой данного слоя в характерном сечении и среднеинтегральной температурой в дополнительном сечении. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а(51) F 01 D 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 .::,, 1

Р ..

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 859659 (21) 2986877/24-06 (22) 29.09.80 (46) 15.06.83. Бюл. № 22 (72) А. Ш. Лейзерович и Е. P. Плоткин (71) Всесоюзный дважды ордена Трудового

Красного Знамени теплотехнический научноисследовательский- институт им. Ф. Э. Дзержинского (53) 621.165-57 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 859659, кл. F 01 D 19/02, 1979. (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА РОТОРА .ТУРБИНЫ по авт. св. № 859659, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроли, предварительно определяют коэффициенты теплопередачи,,SU„, 1023114 A между радиальными слоями ротора в характерном сечении и вдоль этих слоев между характерным и дополнительным сечениями, по этим коэффициентам, температуре греющей среды в зоне характерного сечения и среднеинтегральной температуре в дополнительном сечении определяют потоки тепла между слоями в характерном сечении и вдоль слоев, находят температуры слоев в характерном сечении интегрированием сумм потоков тепла для каждого слоя, и поток тепла, передаваемого вдоль тела ротора в осевом направлении, определяют суммированием потоков тепла вдоль слоев, причем принимают эти потоки пропорциональйыми перепаду между температурой данного слоя в характерном сечении и среднеинтегральной температурой в дополнитель- Е ном сечении.

1023114

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации переходных режимов паровых турбин.

По основному авт. св. № 859659 известен способ контроля прогрева ротора турбины путем изменения температуры греющей среды в зоне характерного сечения ротора, определения на основе этого измерения потока тепла, передаваемого от греющей среды в направлении к оси ротора, определения среднеинтегральной температуры и разности температур металла по радиусу ротора в этом же сечении, а также характерной температуры: в дополнительном сечении, которую определяют ло температуре греющей среды в зоне этого сечения, по ней находят среднеинтегральную температуру в дополнительном сечении, а среднеинтегральную температуру в характерном сечении определяют интегрированием суммы потока тепла, передаваемого от греющей среды в направлении к оси ротора, и потока тепла, передаваемого вдоль тела ротора в осевом направлении, причем последнии из потоков определяют по перепаду среднеинтегральных температур в характерном и дополнительном сечении (1) .

Недостатком этого способа следует считать несколько ограниченную точность контроля.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Для достижения цели предварительно определяют коэффициенты теплопередачи между радиальными с,лоями ротора в характерном сечении и вдоль этих слоев между характерным и дополнительным сечениями, по этим коэффициентам, температуре греющей среды в зоне характерного сечения и среднеинтегральной температуре в дополнительном сечении определяют потока тепла между слоями в характерном сечении и вдоль слоев, находят температуры слоев в характерном сечении интегрированием сумм потоков тепла для каждого слоя, и поток тепла, передаваемого вдоль тела ротора в осевом направлении, определяют суммированием потоков тепла вдоль слоев, причем принимают эти потоки пропорциональными перепаду между температурой данного слоя в характерном сечении и среднеинтегральной температурой в дополнительном сечении.

Данный способ позволяет приближенно учесть сложный двумерный характер температурного по.пя ротора в зоне характерного сечения без перехода к двумерным расчетным схемам. Увеличение числа радиальных слоев при использовании аналоговой вычислительной техники позволяет упростить аппаратурную реализацию благодаря необходимости воспроизведения в этом случае относительно малых постоянных времени пропорциональных разности квадратов радиусов образующих поверхностей соседних

5

30 слоев. При использовании цифровой вычислительной техники применение предлагаемого способа позволяет ограничить программное обеспечение простейшими вычислительными операциями. Выбор метода определения потоков тепла в осевом направлении вдоль радиальных слоев: одинаково для всех слоев по перепаду среднеинтегральных температур в обоих рассматриваемых сечениях или для каждого слоя по перепаду температуры в дополнительном сечении — зависит от конструкции ротора. Применение второго метода целесообразно при расположении контролируемого характерного сечения ротора вблизи концевых уплотнений, т. е. для роторов цилиндров прямоточной конструкции. При достаточно сложном .характере распределения температур в продольном сечении ротора вблизи характерного поперечного сечения по предлагаемому способу может быть осуществлен также приближенный учет потоков тепла в осевом направлении вдоль радиальных слоев от характерного ко второму дополнительному сечению— по другую сторону от характерного.

На чертеже схематически изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, на основе аналоговой вычислительной техники, с приближенным учетом перетоков тепла в осевом направлении от контролируемого характерного к первому и второму дополнительным сечениям. При этом потоки тепла к первому дополнительному сечению определяются для каждого радиального слоя по перепаду его температуры и среднеинтегральной температуры в дополнительном сечении, которая в данном случае принята равной измеряемой температуре греющей среды. Потоки тепла в осевом направлении ко второму дополнительному сечению определяются для всех слоев по перепаду среднеинтегральных температур характерного и дополнительного сечений. Число радиальных слоев в данной схеме принято равным четырем. Температура греющей среды во втором дополнительном сечении определяется по функциональной зависимости от измеряемого параметра работы турбины давления пара. Это возможно, например, при омывании ротора в зоне данного сечения влажным паром. Устройство состоит из четырех включенных параллельно интеграторов 1 — 4, входы которых с помощью сумматоров 5 — 8 и усилителей 9 — 20 охвачены прямыми и перекрестными контурами обратных связей. Сигналы на выходах интеграторов 1 — 4 соответствуют распределению температур по слоям характерного сечения ротора. Ко входу интегратора 4 через сумматоры. 8 и 21 и усилители 22 и 23 подключен также датчик 24 температуры пара в характерном сечении. Коэффициент теплоотдачи от пара и поверхности ротора принят постоянным, соответственно коэффициенты усиления усилителей 20 и 22 также постоян-1023114 ны; в общем случае они могут быть заданы переменными в -.соответствии с изменением измеряемого параметра, например давление пара. Выходы интеграторов 1 — 4 через усилители .25 — 28 подключены к сумматору 29, сигнал на выходе которого соответствует среднеинтегральной температуре металла в характерном сечении. Выходы интегратора 4 и сумматора 21 подключены к входам сумматора 30. Сигнал на выходе усилителя

31, подключенного к выходу сумматора 30, соответствует - температуре обогреваемой поверхности ротора. Сигналы на выходе сумматоров 32 и 33, к входам которых подключены выходы усилителя 31 и, соответственно, сумматора 29 и интегратора 1, соответствуют разностям температур, характе15 ризующнм термонапряженное состояние ротора: разности температеры обогреваемой поверхности и среднеинтегральной температуры сечения и полной разности температур по радиусу ротора. Выходы суммато- що ров 29, 32 и 33 подключены.к измерительным приборам 34. В схеме предусмотрены датчик 35 температуры среды в первом дополнительном сечении и датчик 36 параметра (давления пара) с функциональным нелинейным преобразователем 37, дающим возможность определять разность температур среды в характерном и втором дополнительном сечениях. Сигнал от датчика 35 через усилитель 38 подается на входы сумматоров 5 — 8. Датчик 24 температуры и преобразователь 37 через сумматор 39 подключены к входу инерционного звена 40 второго или третьего порядка, с помощью которого, как показывают расчеты, можно с достаточной для практических целей точностью получить среднеинтегральную температуру металла во втором дополнит льном сечении, Инерционное звено 40 охвачено через сумматор 39 отрицательной обратной связью с дифференциатором 41. Сигнал на выходе дифференциатора 41 пропорционален градиенту температуры на поверхности ротора; сигнал на входе инерционного звена 40 соответствует температуре поверхности ротора во втором дополнительном сечении. Выходы сумматора 29 и инерционного звена 40 подключены к входам сумматора 42, выход которого через усилитель 43 подключен к входам сумматоров 5 — 8, что дает возможность приближенно учесть потоки тепла в осевом направлении от характерного ко второму дополнительному сечению.

Приведенная функциональная схема может рассматриваться также в качестве блок-схемы алгоритма контроля прогрева ротора с помощью цифровой вычислительной машины.

Применение предлагаемого способа повышает надежность и представительность контроля, что создает предпосылки для более обоснованного управления переходными режимами турбин, повышения их надежности и маневренности.

1023114

22

Составитель A. Клашннков

Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Заказ 4178/23 Тираж 535 Подписное

ВНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4