Устройство для автоматического поддержания допустимого изменения нагрузки турбины

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 F 01 D 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3752803/? 4-.06 (22) 08.06.84 (46) 15.10.88.Бюл. Р 38 (71) Производственное объединение турбостроения "Ленинградский металлический завод" (72) В.М.Швец (53) 621.165-57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 699206, кл. F 01 D 19/02, 1976, Авторское свидетельство СССР

У 575433, кл.F 01 D 19/02, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС—

КОГО ПОДДЕРЖАНИЯ ДОПУСТИМОГО ИЗМЕНЕНИЯ НАГРУЗКИ ТУРБИНЫ, содержащее регулятор нагрузки с подключенным к

его входу датчиком нагрузки, датчик температуры металла цилиндра высокого давления с нелинейным преобразователем, датчики температуры пара перед цилиндрами высокого и среднего; давления с функциональными преобразователями, подключенными к входу блока выделения минимума, вьмод которого вместе с выходом нелинейного преобразователя связан с входом регулятора нагрузки, и датчик температуры металла цилиндра среднего давления, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности турбины при снижении температуры пара перед цилиндрами, устройство снабжено эадатчиком температуры,.датчиком температуры металла стопорного клапана, переключателем с управляющим входом

„Л0„„1430559 Я 1 и логическим блоком, причем переключатель введен в линии связи выходов блока выделения минимума и нелинейного преобразователя с входом регулятора нагрузки и соединен управляющим входом с выходом логического блока, который выполнен в виде элемента ИЛИ, двух элементов памяти, двух элементов И и четырех нуль-органов, причем к входам элемента ИЛИ подсоединены выходы элементов памяти, входы первого из которых соединены с выходами первого элемента И и первого нуль-органа, входы второго элемента памяти соединены с выходами второго элемента И и второго нуль-органа, Я входы первого элемента И соединены с выходами первого и третьего нуль.органов, а входы второго элемента И вЂ” С с выходами второго и четвертого нульорганов, причем задатчик температуры подключен к входам первого и второго нуль-органов, датчик температуры пара перед цилиндром высокого давления рфЬ подключен к входам первого и третьего нуль-органов, датчик температуры пара перед цилиндром среднего давления — к входам второго и четвертого нуль-органов, датчик температуры металла стопорного клапана или датчик температуры металла цилиндра высокого давления — к входу третьего нульоргана, а датчик температуры металла цилиндра среднего давления — к входу четвертого нуль-органа.

1430559

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации контроля за переменными режимами работы паровых

5 турбин.

Цель изобретения — повьлление надежности турбины при снижении температуры пара перед цилиндрами.

На фиг.1 приведена creMa устрой, ства с подключением к логическому блоку датчика температуры металла стопорного клапана; на фиг.2 — схема устройства с подключением к этому блоку датчика температуры металла 15

,цилиндра высокого давления; на

I фиг.3 — характеристика, реализуемая в нелинейном преобразователе; на фиг.4 — характеристика, реализуемая в функциональных преобразователях, 2р

Устройство (фиг.1 и 2) содержит регулятор 1 нагрузки с датчиком 2 нагрузки, датчики 3 и 4 температуры пара перед цилиндрами высокого и среднего давления (соответственно 25 датчики температуры свежего пара и пара после промперегрева), датчики

5 и 6 температуры металла в характерных точках цилиндров высокого и сред. него давления соответственно, дат- 3р чик 7 температуры металла стопорного ! клапана цилиндра высокого давления.

В качестве датчиков 3-7 температуры пара и металла могут использоваться стандартные термопары, снаб женные нормирующими преобразователя; ми, обеспечивающими возможность использования более чем одного выхода

, датчика в виде унифицированного сигнала. В качестве датчиков 5 и .6 тем- 40 пературы металла может использоваться также устройство, моделирующее прогрев конструктивных элементов турбин, например роторов высокого и среднего давления. В качестве 45 датчика 2 нагрузки турбины может быть использован датчик активной мощности турбогенератора или датчик давления пара, например, в промежуточной ступени турбины, с унифицирован- 0

HbIM Вь1ходом

Устройство содержит также нелинейный преобразователь 8, подсоединенный к датчику 5 температуры металла цилиндра высокого давления, функцио>5 нальные преобразователи 9 и 10, подсоединенные соответственно к датчикам 3 и 4 температуры пара перед цилиндрами высокого (ЦВД) и среднего (ПСД) давления, блок 11 выделения минимума выходных "игналов функциональных преобразователей 9 и 10, переключатель 12 с подключенным к его управляющему входу логическим блоком 13, к входам которого подключены выходы датчиков 3 и 4 температуры пара перед ЦВД и ЦСД соответственно и выходы датчиков 6 и 7 температуры металла, а также выход эадатчика 14 температуры. Один вход переключателя 12 подключен к выходу нелинейного преобразователя 8, другойк выходу блока 11 выделения минимума, а выход — к регулятору 1 нагрузки и к показывающему прибору 15.

Логический блок 13 содержит четыре нуль-органа 16-19, логические элементы И 20 и 21, элементы 22 и 23 памяти, выходной элемент ИЛИ 24. К входам первого 16 и третьего 18 нульорганов подключены выходы датчика 3 температуры пара перед ЦВД. К входам второго 17 и четвертого 19 нуль-органов подключены выходы датчика 4 температуры пара перед ЦСД. Другие входы первого 16 и второго 17 нульорганов подключены к эадатчику 14 температуры. Вход третьего нуль-органа 18 подключен к датчику 7 температуры металла стопорного клапана, а вход четвертого нуль-органа 19 подключен к датчику 6 температуры металла ЦСД.

Инверсные входы первого элемента

И 20 подключены к выходу первого 16 и третьего 18 нуль-органов, а выход подсоединен к входу элемента ИЛИ 24 через первый элемент 22 памяти, причем к другому входу первого элемента 22 памяти подключен выход первого нуль-органа 16. Инверсные входы второго элемента И 21 подключены к выходу второго 17 и четвертого 19 нульорганов, а выход подсоединен к вхо. ду элемента ИЛИ 24 через второй элемент 23 памяти, причем к входу второго элемента 23 памяти подключен выход второго нуль-,органа 17.

Нелинейный преобразователь 8 служит для формирования величины задания нагрузки турбинь, допустимой по тепловому состоянию цилиндра высокого давления в нормальных эксплуатационных режимах. В частности, при изменениях нагрузки в пределах регулировочного диапазона, а также при пусках и остановках с номинальными

1430559 и цвд (цсд) +

38

1 1 дол. ав

33 где Идоп.аа

N нои нагрузки; л и

, а (й ) — температура пара перед цилиндром высокого (среднего) давления; и h

t«, t >„„— верхнее пороговое и минимально допустимое значение температуры пара; коэффициенты, определя- 4 ющие степень необходимого снижения нагрузки с изменением температур пара.

В эксплуатационных условиях с целью предотвращения."заброса" паро— водяной смеси в проточную часть турбины требуется разгрузка турбины вплоть до нуля по мере снижения какой-либо из температур (свежего лара или пара после промперегрева) ниже определенного порогового значения

П

С „ор . В связи с этим на характеристике, представленной на фиг.4, в параметрами пара перед турбиной процессы изменения нагрузки зависят лишь от теплового состояния ЦВД, так как дросселирование в регулирующих клапанах среднего давления пренебрежимо мало. Характеристика, реализуемая в преобразователе 8 и представленная на фиг.З в виде зависи9с3 мости допустимой нагрузки N Ä@<, т температуры металла цилиндра t„q a м. строится в соответствии с данными теплового расчета турбины, с учетом характеристик перераспределения и прогрева "критического" элемента

ЦВД вследствие дросселирования пара в нормальных режимах. Нелинейный преобразователь 8 может быть выполнен например, на стандартных блоках. — допускаемое значение нагрузки в .аварийных режимах снижения температур пара; — номинальное значение

Функциональные преобразователи 9 и 10 служат для формирования величины задания нагрузки турбины в аварийных ситуациях, связанных с недопустимым снижением температуры лара перед ЦВД и ЦСД. Функциональный преобразователь 9, подключенный к датчику 3 температуры лара перед

ЦВД, соответственно используется для формирования величины задания нагрузки, допустимой ло условиям снижения температуры свежего пара, а функциональный преобразователь 10 — величины задания нагрузки, допустимой по условиям снижения температуры пара после лромлерегрева. Характер зависимостей, реализуемых в преобразователях 9 и 10, представлен на фиг.4 и определяется нормами эксплуатации турбины. Эта зависимость выражается формулой

0 р л

BPH СЧВД (брсд ), t ooP о о и П лри иин вд(и,сд) пор р и и

<РН и,вд (и,сд ) < щ(н

Р виде зави имости допускаемой наг3 с руэки N и д от температур лара перед

f1 П цилиндрами вд, t cg, имеют место

"излом", соответствующий пороговому значению t „ð температуры пара перед я цилиндрами, а также зона снижения нагрузки вплоть до нуля по мере уменьшения температуры пара. Укаэанные функциональные преобразователи 9 и

10 также могут быть выполнены на базе стандартных блоков.

Для автоматического обеспечения допустимого режима изменения нагрузки турбины в устройстве имеется переключатель 12 с логическим блоком 13, обеспечивающий подключение к регулятору нагрузки турбины либо сигналов задания нагрузки, .сформированных в нелинейном преобразователе 8 и соответствующих неаварийным режимам работы турбины, либо в аварийных режи-. мах, сопровождающихся недопустимо глубоким снижением температуры пара перед цилиндрами турбины, сигналов, сформированных в функциональных преобразователях 9 и 10. Для подключения в этом случае на вход регулятора

5 14

1 нагрузки минимального из допустимых значений нагрузки, соответствующих наиболее глубокому изменению какой-либо из температур пара, используется блок 11 выделения минимума.

Для автоматического определения аварийных и неаварийных режимов работы турбины используется логический блок 13. При этом связанный с одним из его входов эадатчик 14 температуры служит для установки порогового значения температур, являющегося обычно одинаковым для ЦВД и ЦСД.

В логическом блоке 13 первый 16 и третий 18 нуль-органы, относящиеся к ЦВД, служат для проверки условий наличия достаточно высокого уровня температуры свежего пара и заданного превьппения ее над уровнем температур металла паровпускных элементов ЦВД, например. металла стопорного клапана.

Одновременное невыполнение этих условий сопровождает аварийный режим снижения . температуры свежего пара и характеризуется изменением выхода элемента И 20, а соответственно и установкой переключателя 12 в нужное положение с возбуждением элемента 22 памяти.

Переключатель 12 должен оставаться в положении, соответствующем аварийным режимам, и в случае повышения температуры свежевого пара сверх температуры металла стопорного клапана, вплоть до момента увеличения температуры пара выше порогового значения.

Это соответствует режимам послеаварийного восстановления температуры свеже го пара и.обеспечивается с помощью элемента 22 и связи его с выходом первого нуль-органа 16, фиксирующего факт восстановления нормального уровня температуры свежего пара.

Аналогично второй 17 и четвертый

19 нуль-органы относятся к ЦСД и служат для проверки условий наличия достаточно высокого уровня температуры пара после промперегрева и заданного превьппения ее над уровнем тем пературы металла цилиндра, которая используется в качестве характерной вследствие пренебрежимо малого дросселирования пара в регулирующих клапанах среднего давления. Одновременное невыполнение этих условий сопровождает аварийный режим снижения температуры пара после промперегре-. ва и характеризуется изменением выусловие Б — 1„, l1

"Сff +

45 условие п ff

H tff, ff, WZ " ffOP

fT м

à — ц,с 1 и,сА + С, условие

fl где

50 си,сд температура свежего пара, измеряемая датчиком 3, температура пара после промперегрева, измеряемая датчиком 4; величина порогового значения температуры свежего пара и пара после промперегрева, определяющая нижнюю, допустимую по условиям безаварийной работы и

t ffPP

30559 6 хода элемента И 21 с возбуждением элемента 23 памяти, а также установкой переключателя 12 в нужное положе5 ние и удержанием его в этом положении вплоть до момента послеаварийного восстановления температуры. Это обеспечивается с помощью элемента 23 памяти и подсоединением его к входу второго нуль-органа 17,фиксирующего факт восстановления нормального уровня температуры пара после промперег-, рева. Выходной элемент ИЛИ 24, связанный входами с элементами И 20 и 21 соответственно через элементь: 22 и

23 памяти, обеспечивает необходимые переключения при аварийном снижении температуры пара перед любым из цилиндров высокого и среднего давления.

Устройство работает следующим образом.

Автоматического обеспечение допустимого изменения нагрузки турбины предусматривается для аварийных ре25 жимов, сопровождающихся недопустимым снижением температуры свежего пара или пара после промперегрева, для нормальных эксплуатационных режимов изменения нагрузки в пределах регули- ровочного диапазона, а также для режимов пуска и остановка турбины.

Соответственно этим режимам переключатель 12 имеет два положения, подключая свой выход к выходу блока

11 выделения минимума или к выходу нелинейного преобразователя 8.

Для автоматического определения режима работы турбины в логическом блоке 13 проверяются следующим усло40 aHsr (при подключении датчика п п условие А — t цвай ) t ffOP 1

7 1430 турбины границу температур в нормальных эксплуатаци-:- . онных режимах и устанавливаемая задатчиком 14 температуры;

5 — температура металла стопорного клапана цилиндра высокого давления; йцсд — температура металла ЦСД; 1п

С вЂ” величина, определяющая уровень необходимого отличия температуры пара от температуры металла соответствующего элемента тур- 15 бины и являющаяся постоянной для конкретного типа турбоустановки.

А.

Тогда логическая схема автоматического определения режимов работы турбины может быть представлена следующим образом. На режимах 1 (не А) и (не Б) или (не В) и (не I)J аварийное снижение температуры све, жего пара или пара после промперегрева, f (не А) и (Б) при условии наличия памяти (не А) и (не Б)1или ((не В) и (Г) при условии наличия

559 .8 памяти (не  1 и не Г) 1 1-- вос" ,становление температуры пара после ее аварийного снижения — переключатель 12 подсоединяет к регулятору

1 нагрузки выход блока 11 выделения минимума, и процессы изменения нагрузки осуществляются в соответствии с характеристиками функциональных преобразователей 9 и 10, т.е. в соответствии с требованиями аварийного регулирования. На режимах {1(А) и (Б) или (не Б)) и (В) и (Г) или (не Г)) 1 — нормальное изменение нагрузки в пределах регулировочного диа— пазона, а также пуск и останов с номинальными параметрами пара перед турбиной (f (не А) и (Б)J или j (не В) и (ГЦ при условии отсутствия памяти ((не А) и (не Б)) или ((не В) и (не

Г)) — пуск со скользящими параметрами пара и останов с расхолаживанием турбины — переключатель 12 отсоединяет выход блока 11 выделения минимума и подсоединяет к регулятору 1 нагрузки выход нелинейного преобразователя 8. Таким образом, осуществляется регулирование нагрузки в нормальных, неаварийных режимах.

1430559

3У дсп а, C

Д, С д gi7 t o

"вор ж и л

Составитель А.Калашников..

Редактор И.Касарда Техред Л.Сердк>кова Корректор Н. Король

Заказ . 5314/31

Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушскал наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Пп ; п>пя,