Устройство для определения допустимого изменения нагрузки турбины

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано при управлении режимами работы паровых турбин и направлено на повышение надежности и расширение диапазона работы. Устройство содержит датчики нагрузки, температуры металла цилиндра высокого давления турбины и температуры пара перед этим цилиндром, измеритель допустимого задания нагрузки, переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом элемента памяти, связанного с элементом И и три нуль-органа, первый из которых соединен с датчиком и задатчиком температуры пара. Дополнительно введенные задатчики температуры металла стопорного клапана и граничного значения регулировочного диапазона нагрузки турбины подключены соответственно к входам второго и третьего нуль-органов, причем выход последнего соединен с входом элемента И, логический блок, образованный нуль-органами, элементом И и элементом памяти, позволяет выявить режим работы турбины в зависимости от соотношения фактических и пороговых значений температур металла и пара и нагрузки и на этом основании определить допустимые изменения нагрузки турбины в аварийных и нормальных эксплуатационных режимах. 4 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при управлении режимами работы паровых турбин. Цель изобретения повышение надежности и расширение диапазона работы. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - характеристика, реализуемая в нелинейном преобразователе; на фиг.3 - характеристика, реализуемая в функциональном преобразователе; на фиг.4 - пример выполнения логического блока на контактных элементах. Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 нагрузки с показывающим прибором 2 фактической нагрузки, датчик 3 температуры пара перед цилиндром высокого давления (датчик температуры свежего пара), датчик 4 температуры металла в характерной точке цилиндра высокого давления (ЦВД), датчик 5 температуры металла стопорного клапана цилиндра высокого давления. В качестве датчиков 3, 4 и 5 температуры пара и металла могут использоваться стандартные термопары, снабженные нормирующими преобразователями, обеспечивающими возможность использования более чем одного выхода датчика в виде унифицированного сигнала. В качестве датчика 4 температуры металла может использоваться также элемент, моделирующий прогрев конструктивных элементов турбины, например ротора высокого давления. В качестве датчика 1 нагрузки турбины может быть использован датчик активной мощности турбогенератора или датчик давления пара, например, в промежуточной ступени турбины с унифицированным выходом. Устройство содержит также нелинейный преобразователь 6, подсоединенный к датчику 4 температуры металла цилиндра высокого давления, функциональный преобразователь 7, подсоединенный к датчику 3 температуры пара перед цилиндром высокого давления, переключатель 8 с подключенным к его управляющему входу логическим блоком 9, к входам которого подключены выход датчика 3 температуры пара перед ЦВД, выход датчика 5 температуры металла стопорного клапана, выход датчика 1 нагрузки, а также выходы задатчика 10 температуры пара перед ЦВД, задатчика 11 температуры металла стопорного клапана ЦВД, задатчика 12 граничного значения регулировочного диапазона нагрузки турбины. Один вход переключателя 8 подключен к выходу нелинейного преобразователя 6, другой к выходу функционального преобразователя 7, а выход к измерителю 13 допускаемого задания нагрузки. Логический блок 9 содержит нуль-органы 14, 15 и 16, элемент И 17, выходной элемент 18 памяти. К входам первого нуль-органа 14 подключены выходы датчика 3 и задатчика 10 температуры пара перед ЦВД, к входам второго нуль-органа 15 выходы датчика 5 и задатчика 11 температуры металла стопорного клапана; к входам третьего нуль-органа 16 выходы датчика 1 и задатчика 12 граничного значения регулировочного диапазона нагрузки. Входы элемента И 17 подключены к выходам первого 14, второго 15 и третьего 16 нуль-органов, а выход подсоединен к элементу 18 памяти. Причем к другому входу элемента 18 памяти подключен выход первого нуль-органа 14. Нелинейный преобразователь 6 служит для формирования величины задания нагрузки турбины, допустимой по тепловому состоянию цилиндра высокого давления в нормальных, неаварийных эксплуатационных режимах. В частности, при изменениях нагрузки в пределах регулировочного диапазона при пусках и остановах с номинальными параметрами пара перед турбиной, а также при восстановлении нагрузки турбины после ее сброса процессы изменения нагрузки в установках с однобайпасной пуско-сбросной схемой регулирования зависят лишь от теплового состояния ЦВД, так как дросселирование в регулирующих клапанах среднего давления пренебрежимо мало. Характеристика, реализуемая в преобразователе 6 и представленная на фиг.2 в виде зависимости допустимой нагрузки N^нор_доп^м от температуры металла цилиндра t^V_ЦВД, строится в соответствии с данными теплового расчета турбины, с учетом характеристик парораспределения и прогрева "критического" элемента ЦВД вследствие дросселирования пара в нормальных режимах. Функциональный преобразователь 7 служит для формирования величины задания нагрузки турбины в аварийных ситуациях, связанных с недопустимым снижением температуры свежего пара. Характер зависимости, реализуемой в преобразователе 7, представлен на фиг.3 и определяется нормами эксплуатации турбины. Эта зависимость выражается формулой: где N^fd_доп допустимое значение нагрузки в аварийных режимах снижения температуры свежего пара; N_ном номинальное значение нагрузки; t^g_ЦВД температура свежего пара (перед ЦВД); t^g&g_ЦВД^jh пороговое значение температуры свежего пара, определяющее нижнюю границу рабочих температур пара в нормальных эксплуатационных режимах; t^g.м_ЦВД^ин минимально допустимое значение температуры свежего пара, в режимах аварийного снижения температуры; k, l коэффициенты, определяющие степень необходимого снижения нагрузки турбины с изменением температуры свежего пара. В эксплуатационных условиях с целью предотвращения заброса воды и образования недопустимой концентрации паро-водяной смеси в проточной части турбины требуется ее разгрузка вплоть до нуля по мере снижения температуры свежего пара. В связи с этим на характеристике, представленной на фиг.3 в виде зависимости допускаемой нагрузки N^fd_доп от температуры свежего пара, имеет место излом, соответствующий пороговому значению температуры свежего пара, а также зона снижения нагрузки вплоть до нуля по мере уменьшения температуры пара. Для выявления допустимого режима изменения нагрузки турбины в устройстве имеется переключатель 8 с логическим блоком 9, обеспечивающий подключение к измерителю 13 либо сигналов задания нагрузки, сформированных в нелинейном преобразователе 6 и соответствующих неаварийным режимам работы турбины, либо в аварийных режимах, сопровождающихся недопустимо глубоким снижением температуры свежего пара, сигналов, сформированных в функциональном преобразователе 7. Для определения аварийных и неаварийных режимов работы турбины используется логический блок 9. В блоке 9 первый нуль-орган 14 служит для проверки условий наличия достаточно высокого (рабочего) уровня температуры свежего пара, второй нуль-орган 15 для проверки условий наличия низкого (нерабочего) уровня температуры металла стопорного клапана, третий нуль-орган 16 для проведения условий наличия фактической нагрузки турбины вне пределов регулировочного диапазона нагрузок энергоблоков. Одновременное невыполнение этих условий сопровождает аварийный режим снижения температуры свежего пара и характеризуется изменением выхода элемента И 17 и соответственно установкой переключателя 8 в нужное положение с возбуждением элемента 18 памяти. Переключатель 8 должен оставаться в положении, соответствующем аварийным режимам, и в случае снижения температуры металла стопорного клапана ниже порогового значения, соответствующего нерабочим режимам, а также в случае уменьшения нагрузки турбины ниже предельного значения регулировочного диапазона, вплоть до момента увеличения температуры свежего пара выше порогового значения. Это соответствует режимам послеаварийного восстановления температуры свежего пара и обеспечивается с помощью элемента 18 памяти и связи его с выходом первого нуль-органа 14, фиксирующего факт восстановления нормального уровня температуры свежего пара. Устройство работает следующим образом. Определение допустимого изменения нагрузки турбины предусматривается для аварийных режимов, сопровождающихся недопустимым снижением температуры свежего пара, а также для нормальных эксплуатационных режимов изменения нагрузки в пределах регулировочного диапазона, режимов пуска и останова, режимов восстановления нагрузки после сброса. Причем на режимах пуска и восстановления нагрузки после сброса допускается возможность колебаний температуры свежего пара. Соответственно этим режимам переключатель 8 имеет два положения, подключая свой выход к выходу функционального преобразователя 7 или к выходу нелинейного преобразователя 6. Для определения режима работы турбины в логическом блоке проверяются следующие условия: Условие A-t^g_ЦВД≥t^g&g_ЦВД^jh Условие Б-t^v_ск≅t^v&_ск^gjh
Условие В N ≅ N^пор,
где t^g_ЦВД температура свежего пара, измеряемая датчиком 3;
t^g&g_ЦВД^jh величина порогового значения температуры свежего пара, определяющая нижнюю, допустимую по условиям безаварийной работы турбины границу температур в нормальных эксплуатационных режимах и устанавливаемая задатчиком 10 температуры пара;
t^M_ск температура металла стопорного клапана цилиндра высокого давления, измеряемая датчиком 5;
t^v&_ск^gjh величина порогового значения температуры металла стопорного клапана, определяющая нижнюю границу его рабочих температур в нормальных эксплуатационных режимах и устанавливаемая задатчиком 11 температуры металла;
N нагрузка турбины, измеряемая датчиком 1;
N^пор величина порогового значения нагрузки, определяющая нижнюю границу регулировочного диапазона нагрузок и устанавливаемая задатчиком 12 граничного значения регулировочного диапазона нагрузки. Тогда логическая схема автоматического определения режимов работы турбины может быть представлена следующим образом. На режимах (не А) и (не Б) и (не В) аварийной снижение температуры пара перед турбиной; (не А) и (Б) или (не Б) и (В) или (не В) при условии наличия памяти (не А) и (не Б) и (не В) восстановление температуры пара после ее аварийного снижения переключатель 8 подсоединяет к измерителю 13 допускаемого задания нагрузки выход преобразователя 7, и процессы изменения нагрузки будут осуществляться в соответствии с характеристикой преобразователя 7, т. е. в соответствии с требованиями аварийного регулирования. На других режимах переключатель 8 отсоединяет выход преобразователя 7 и подсоединяет к измерителю 13 выход нелинейного преобразователя 6. Этими режимами, в частности, являются (А) и (не Б) и (не В) нормальные изменения нагрузки в пределах регулировочного диапазона, а также пуск турбины из горячего состояния и останов с номинальными параметрами пара перед турбиной; (не А) и (Б) и ((В) или (не В)) при отсутствии памяти (не А) и (не Б) и (не В) пуск турбины из холодного и неостывшего состояния со скользящими параметрами пара с возможной колебательностью температуры пара в процессе ее повышения; (А) или (не А) и (Б) или (не Б) и (B) при отсутствии памяти (не А) и (не Б) и (не В) сброс нагрузки с последующим ее частичным восстановлением, а также начальные этапы пуска турбины с номинальными или скользящими параметрами пара с возможной колебательностью в ходе этих процессов. Таким образом осуществляется регулирование нагрузки в нормальных, неаварийных режимах, включая пуски турбины с номинальными и скользящими параметрами пара, плановые остановы с предварительным разгружением турбины, изменения нагрузки в пределах регулировочного диапазона, а также восстановления нагрузки после ее сброса с отключением и без отключения генератора от сети.

Формула изобретения

Устройство для определения допустимого изменения нагрузки турбины, содержащее датчик нагрузки, датчик температуры металла цилиндра высокого давления, подключенный к входу нелинейного преобразователя, датчик температуры пара перед цилиндром высокого давления, подключенный к входу функционального преобразователя, выход которого вместе с выходом нелинейного преобразователя связан с измерителем допустимого задания нагрузки через переключатель, соединенный своим управляющим входом с выходом элемента памяти, связанного с элементом И, первый нуль-орган, входы которого соединены с датчиком температуры пара перед цилиндром высокого давления и с задатчиком этой температуры, а выход с входами элемента памяти и элемента И, второй нуль-орган с двумя входами, один из которых соединен с датчиком температуры металла стопорного клапана, а выход с входом элемента И, и третий нуль-орган, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона работы, оно дополнительно содержит задатчик температуры металла стопорного клапана и задатчик граничного значения регулировочного диапазона нагрузки турбины, причем первый из этих задатчиков подключен к второму входу второго нуль-органа, второй к одному из входов третьего нуль-органа, к другому входу которого подключен датчик нагрузки, а выход третьего нуль-органа соединен с входом элемента И.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.07.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 35-2001

Извещение опубликовано: 20.12.2001        

---