Устройство для контроля теплового состояния ротора паровой турбины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ , содержащее датчик режима работы , подключенный к первому и второму функциональным преобразователям, и сумматор, подключенный выходом к входу вычислительного блока, первым входом - к выходу вычислительного блока и вторым входом - к выходу первого функционального преобразователя, о тличающее-ся тем, что, с целью повышения точности контроля путем учета изменения фазового состояния греющего пара, в него введены два усилителя, два переключателя и логический блок, выходы которого подключены к управляющим входам переключателей , первый вход соединен с выходом вычислительного блока, второй вход - с выходом датчика режима работы , а третий вход через первый усилитель - с выходом второго функциональ ного преобразователя, при этом последний выходом соединен также с третьим входом сумматора через первый g переключатель , а второй переключатель (Л соединен последовательно с вторым усилителем и введен в линию подключения первого входа сумматора к выходу вычислительного блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) F 01 D 19/О 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Й:i: . (21) 3562624/24-06 (22) 11.03.83 (46) 07.06.84. Бюл. Р 21 (72) В.Л.Похорилер, А.И.Шкляр и О.Е.Политов (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (53) 621.165-57(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 756049, кл. F 01 Р 19/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 779595, кл. F 01 D 19/02, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕПJI0B0I О СОСТОЯНИЯ РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащее датчик режима работы, подключенный к первому и второму функциональным преобразователям, и сумматор, подключенный выходом к входу вычислительного блока, первым входом — к выходу вычислительного бло„.Я У„„ВЩЯ7Я. А ка и вторым входом — к выходу первого функционального преобразователя, о тл и ч а ю щ е е-с я тем, что, с целью повьыения точности контроля путем учета изменения фазового состояния греющего пара, в него введены два усилителя, два переключателя и логический блок, выходы которого подключены к управляющим входам переключателей, первый вход соединен с выходом вычислительного блока, второй вход — с выходом датчика режима работы, а третий вход через первый усилитель — с выходом второго функциональ. ного преобразователя, при этом последний выходом соединен также с третьим входом сумматора через первый со переключ атель, а второй переключатель соединен последовательно с вторым усилителем и введен в линию подключе ния первого входа сумматора к выходу ( вычислительного блока.

;19.,> 37:

Изобретение относи« ся к Tеплээнерr е т к к е и может бы т ь и с г о я ъ з о з а.: и,)<3! sl

КОНТРОЛЯ тЕПЛОВОГС СЭСтОЯ)(ИЯ Рот<ЗРОВ паровых турбин в иерем<.Hны>(: рож(и!Цх.

ИЗBac1HQ уcTpo(<ств0 pJIH (

HBHHoI"0 одним из GBOH>. выходов с вхс>дом сумматора. устройство позволяет вести контроль прогрева ротора пр(1 конвективном теплообмене с перегретым паром 11, >

Недостаток этого устройства —,!сниженная точность контроля из — = а QTc> т ствия учета Boзможности конденсации пара на поверхности ротора, Наиболее близким к предла гаев:ому является устройство Лчя ко!»<роля т.лового состояния ротора паровой турбины, содержащее датчик рех<има работы, подключенный к первому: кторов му функциональным преобразователям, сумматор, подключенный выходом к BJ

Недостаток известного Устройства ."

ПОНИжЕННаЯ тОЧНОСть КовтРО«-и ИЗ -Зa

cTcvTcTBH)I учета изменения фазс>нс с состоянкя греющего пара.

Цei(ki изобретения — повыщение T 0»(" 2(c, ности контроля путем учета изменени=, фазовогo сос гоянкя греющего лара,.

По "тавланная цель достигаетсл: е -:,„ что в устройсгво для контроля теппсB 0ro coc raslHII я ротора II apoaoй r урби— ны, содержа цее датчик режима ра(зэт.-::, подключенный к первому и второй функ-циональным преобразователямт и сумматор, подключенный выходом к в;<одд еычислитРльнОГÎ блОка, первым Б><0 дом — к выходу вычислительного 63701< а

И ВТОРЫМ вЂ” К ВЫ«ХОДУ ПЕРВО ГО .>УНК i<«IÑc— н аль ного преобра з ов атег. я, введены д Ва усилителя,. Дв а и ерекл)оч атei!:(i н

Г:ОГИЧЕСКИй блок, выходы so Tope>BO (0;,— ключены к управля(ощим входам г(ереклк-6(1 чателей, первый вход =оединен с вы-: ходом вычислительного блока, второ

Bход — с выходом датчика режима работы, а третий вход через первый p ñHëèTÐëB с выхОдОм BтОрОГэ функни<.:.а>)ь)1010 преобразователя при этом <><лед»кй выходом соединен также т P:-.:: . I<.

;

Зт! т ..>Ду B(«(Ч К 3 (к ТЕЛЬ Н С ГО ОЗI Q)(a .

На т) кг „. т пред гавлена схема уст— зойств 3. на флг, 3 — схема Bkl"-"Hei(»â€” т:-З>т(тт НОГО бЛСКа., ." Стрэi(c T >с сод(- г>жиг датчик 1 p «>K(<— ма заботы тур б -Hcl, подключенный к

П .>ЗОМУ ф, НКЦHO»c(JIBНОМУ (НЕЛИ»ЕйНОМУ)

I! p . .0 Opc(3 QB a. :. ел(о 2 H B Topol» y фу H)

ЗЫЧ:. СЛЛтЕЛЬНОГО бЛОКа 5 т ВЫХОД КОТОl)Qгэ псдключен к первому входу 6 суM

-.Ора 4, Вых од первого функциональ-!Огo преэбра:;QBaTK 2 соединен с з..эрым з;:одом 7 сум(иатот>а 4 т =".:к трег;: е»гу входу l. l Ос>зеднет о и одклю-IBH вы— ход BTQpoãо:(lу лкциональног0 преобразоза г!BJ!P 3, соединенный также через пе1epBL(é уск3 .:.тель 8 с петэвым в(одом 9 зогя-:.еского блока 10, подключенногo к;правляю(цим входам первого переключателя 11 и второго переключателя ).2, Зторой вход 13 ло гического б>пока 10 оединен с выходом датчика 1 режима (aa б<3 Г, 3 т | т»T Ий ЗХ 0(I 1 1 — С ВЬ1ХОДОМ вычислитель (QI-O блока 5 . Пер(зый пере:<лю;атель 1 1 вклю -ген в JIHHH(î свя зи

3 Э О "С ф $« -.:: Ц т О Н а Л Ь Н С Г О П P ia О б Р а 3 О Б а— <=. я 3 с тр<згьим входом су(тматора 4„. в" орой перек ночатель ) 2 со вторым

У С .. т Л И т ЕЛ ЕМ ) > В К Л Ю"-1 Е!.(B Л И Н И Ю CB и Э И

—:BB .oäà вычксз-и тельного блока = с пер;B!i»l ВХ >Д«ЭУ! )> C ММ<ЗТОРа 4 .„

К выходу зычкслительного блока Б ! Q..!i< яю зены . кже по(<а зыв ающие (рег лс"Tp:.(ру(о(ц((е) приборы 16. Вычислитель— ный блс к 5 (фи . 2) содержит кнтегрб: эры 1, и 8 и выходные сумматоры

1 "-2 .,,7 ðВЫЕ ВходЫ 3 3 -- 23 ИНтЕГрят-сэрц 17 и выходи;-зх сумматоров 19 — 21 седкнены с входом вычислителk,ного

Розo :.а :В. Выход интегратора 17 соедине» с входом инте:-раТОра 18 и вторы::и зыхода (и 26 .28 интегратора 17 и

BHi3 с!3 НЫХ СУ(т(т:lc.TЭРОВ 1 =: ;1 20 . ВЬ>«ХОД I11T:ГP c(TÎP«1 .! 8 со(ВДИ" еH с тP< .тьи! (к зхо (амк 29- ): .л(:тегр 1тОра 1. и вь ходяы(-: сумматОрОв 1 9 : 2 0 H. >з(«lхОДОм 3 2

-(Ыт "(СЛКТЕЛЬ:-101. О блОКа 5, В!Н>3«ОЦ ВЫХОД-1O . О С" тммато, .-ia 1 9 СОЕДИН Е» С 13". СРЫМ

=. ХОЦОМ 33 B(:I;.:0.(HQ ГO СуМ«татора 21 К

Г)ЭЕтЬ И!" ВЬ«3" Э OM 3 -> ВЫЧКCJIHT!BËÜ НО. . О бЛт>т

21 . Перв.-.;:.; ныхэдом 36 вычкслктельнот з блока.:"иляет =;-. )зь-.>

20, . . т С QЙ т.. i i"3 paбэтc! !a .. С37 e,r(J (

Q (< . т "; -; —,(>;aT чика 1 режима paáî— нсп<..г::ьзу(от либэ J,,атчик цавления

1096378 пара в проточной части турбины, либо датчики частоты нращекия и мощности турбины. Выходом датчика 1 режима работы является сигнал, прапорцианаль— ный расходу пара G через турбину. На выходе функционального преобразанателя 2 формируется сигнал, прапорцио— нальный температуре t - насыщения пара, зависящий от давления пара, омывающего ротор, которое пропорционально расходу G. На выходе функционального преобразователя 2 формируется сигнал, пропорциональный величине перегрева пара (t - t ), где,„ — температура перегретого пара. Этот сигнал появляется только при малых рас- 15 ходах пара: G <. G" (G — минимальный расход пара, при котором пар в контролируемом сечении ротора становится влажным), при которых в контролируемом сечении ротора поянляется перегретый y() пар. Этот сигнал усиливается в первом усилителе 8, коэффициент усиления которого равен D = Bi Bi / (Bi -В1< ),где В1 — критерий Био, соответствующий условиям теплоотдачи при конденсации пара, Bi„- — критерий Био, соответствующий условиям конвективного теплообмена ротора с перегретым паром.

Функциональные преобразователи 2 и 3 представляют собой соответствен— но блоки нелинейного преобразования, отрабатывающие зависимости t;=t1 (G) и t — t = f (G). Зависимости f,(<) и f (G) определяются на основании результатов расчета проточной части турбины на переменный режим. Б сумматоре 4 формируется сигнал по текущему значению температуры t >(z) обогреваемой поверхности ротора и поступа ет на вход вычислительного блока 5, 40

В вычислительном блоке 5 производится вычисление текущих значений температуры поверхности осевой расточ ки ротора, средней по сечению ротора температуры и эффективной разности 45 температур следующим образом.

На выходе интегратора 17 вырабатынается сигнал, пропорциональный пер1 вой производной t р температуры осевой расточки ротора и поступает на

t вторые входы 26-28 интегратора 17, ыходных сумматоров 19 и 20 и на вход интегратора 18„на ныходе которого вырабатывает с я сигнал, пропорциональный температуре t >е осевой расточки ротора. Этот сигнал поступает на третьи входы 29 — 31 интегратора 17, выходных сумматоров 19 и 20 и второй выход вычислительного блока. При сусуммировании с весовыми к аэффициента-60 ми сигналов, пропорциональных

1„р, на выходе выходного сумматора 20 вырабатывается сигнал, пропорциональный градиенту у(<-) температуры обогреваемой поверхности ротора,6 пост;лающий на первый выход 36 вы— числительного блока 5, а ка выходе ныходно<а сумматора 19 вырабатывается сигнал„ прапор д>окальный средней по се-ению ротс-, -* т» пературе +„ катар.-..й поступает н-. третий выход 34 вычислительного блока 5 и второй вход ныходкаго сумма:ора 21, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный эффектинкой разности температур, Эти сигналы поступают на показывающие или регистрирующие устройства (приборы) 16 и могут быть использова-.û н устройствах автоматизации пуска турбины ° Б логическом блоке .10,-:<оторый конструктивно мажет

Сыть выполнек в Виде стандартного бло. ка сигкализации системы ЛКЭСР, проверяется выполнение следующих условий:

G;

При выполнении условий A пар, омыВа>ощий ротор в характерном сечении, перегрет. В этом случае возможны дне ситуации: гри выполнении услония В на поверхности ротора происходит конденсация пара,. при выполнении условия Г кондексация пара отсутствует и теплопередача определеяется условиями какнективкого теглообмена перегретого гара с пон»рхностью ротора.

При выполнении условия Б пар, омывающий ротор,. является влажным, и условия прагреза ротора определяются теплаабменом " влажным паром.

Р соответствии с этим логический блок 10 при сав:-<естнам ныполнении условий А и В или при выполнении условия Б перемещает первый переключатель 11 и второй переключатель

12 в пало>кения 37 и 39, при которых выход вычислителького блока 5 подключен к первому входу сумматора 4 помимо усилителя 15, а цепь связи функциональнога преобразователя 3 с сумматором 4 разорвана. В этом слу— чае в сумматоре 4 формируется сигнал по текущей темгературе обогреваемой поверхности ротора н соответствии с законами теплообмена с влажным или кокденсирующимся паром

1 -. () = ° — -- — у(t)

При совместном выполнении условий

А и Г логический блок 10 перемещает первый переключатель 11 и второй пе— реключатель 12 ь положение 39 и 40, которые обеспечивают включение уси-лителя 5 в линию связи выхода блока 5 первым входом сумматора 4 и подключение выхода второго фуккциональкага преОбразаВaтеля 3 к Входу сумматора 4, В этом случае н сумматоре 4 формируется сигнал па текущей

109á378

Составитель А .Калашников

Редактор И. Ковальчук Техред A.йч

Корректор Г.Огар

Заказ 376 5/23 Тираж 502

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 температуре обогреваемой поверхности ротора в соответствии с законами конвективного теплообмена с перегретым паром

Формирование этого сигнала обесйе чивается, в частности, тем, что сумматор 4 по первому входу имеет коэффициент усиления 1/В1э, а второй ycu to литель 15 имеет коэффициент усиления, равный . В1з /В1„.

В процессе пуска турбины на первом этапе выполняются условия A и В, при этом пар в проточной части перегрет, но прогрев ротора происходит за счет конденсации пара на холодной поверхности ротора. Логический блок 10 обеспечивает учет условий такого теп- о лообмена путем перемещения переключателей 11 и 12 в положения 37 и 38, По мере прогрева ротора температура его поверхности растет, и, начиная с некоторого момента времени, тепловой поток, определяемый условиями конвективного теплообмена с перегретым паром, становится больше теплового потока, определяемого конденсацией, При этом начинает выполняться условие Г при сохранении условия А, Логический блок 10 при этом перемещает переключатели 11 и 12 в положения 39 и 40, при которых формирование сигнала по обогреваемой поверхности ротора происходит в соответствии с условиями конв ек ти в н ого т еплоо бмен а с пере rp етым паром, По мере роста нагрузки турбины расход пар достигает величины G», начиная с которой пар, омывающий ротор, становится влажным, что приводит к выполнению условия Б, при котором логический блок 10, воздействуя на переключатели 11 и 12, переводит их в положения 37 и 38, при которых формирование сигнала по температуре обогреваемой поверхности ротора соответствует условиям теплообмена с влажным паром, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль тепло вого состояния ротора с учетом изменения условий теплообмена, обусловленных изменением фазового состояния пара вблизи поверхности ротора в характерном сечении. Это обеспечивает воэможность точного контроля теплового состояния роторов, работающих в широком диапазоне режима работы в области влажного пара, а при малых расходах последнего, попадающих в область перегретого пара, в частности роторов цилиндров высокого давления влажнопаровых турбин атомных электростанций и роторов цилиндров низкого давления турбин тепловых электростанций.