Устройство для контроля прогреваротора турбины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>819365 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 250579 (21) 2770040/24-06 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано 07.0431. Бюллетень HQ 1З

Дата опубликования описаиия17. 04. 81 р1)м. кл.з

F 01 0 19/02

Государственный комитет

СССР ао демам изобретений и открытий (53) УДК621. .165(088 ° 8) (72) Автор изобретения

В.М.Швец (71) Заявитель

Производственное объединение турбо металлический завод" ий (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА

РОТОРА ТУРБИНЫ

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при управлении пуском паровых турбин.

Известны устройства для контро.ля прогрева ротора турбины, содержащие датчик температуры пара в зоне характерной точки ратора, под-соединенный ко входу блЪка вычисления разности температур, выход которого связан со входом сумматора

11 3.

Эти устройства не обеспечивают достаточной точности контроля.

Известно также устройство для контроля прогрева ротора турбины, содержащее датчик температуры пара в зоне характерной точки ротора, подсоединенный ко входу блока вычисления температуры обогреваемой поверхности,. выход которого связан с блоком вычисления разности температур, и первый сумматор, ко входам которого подключены блоки вычисления температуры и разности температур, и источник постоянного сигнала (2 ).

Это устройство является ближащим к данному по технической сущности и цостигаемому .результату.

Недостатком укаэанного известного устройства следует считать пониженное качество контроля.

Цель данного изобретения - повышение качества контроля. для этого в устройство дополнительно введены второй сумматор и,блок выделения минимума, ко входам этого блока подключены выходы первого и второго

1О сумматоров, а ко входам второго сумматора - блоки вычисления температуры и разности температур и источник.постоянного сигнала.

На фиг. 1 представлен график, ил15 люстрирующий процесс определения допускаемой скорости прогрева ротора> на.фиг. 2 — схема данного устройства.

По оси абсцисс (фиг. 1) отложена

20 температура металла на обогреваемой паром поверхности ротора (9 ), а на оси ординат - разность температур (с1), характеризующая уровень термонапряженного состояния ротора. На25 несенная здесь же кусочно-линейная зависимость предельно допустимых значений для разности температурд,оп (сплошные линии) выбрана в соответ-.

-ствии с известными. механическими

30, характеристиками металла ротора-пре»

Если задаться определенным значением интервала времени л (исходя например, из условия учета запа дывания отработки управляющих воздействий при регулировании тепла подьема температуры пара перед турбиной при пуске), то уровень повышения разности температур К . к концу этого интервала зависит от начальных, контролируемых при пуске значений до 6оз и скорости подъема температуры в течение этого интервала временй. При известных параметрах границы предельно допустимых значений, определяющих уровень допустимого повышения разности температур, связь между скоростью подъема температуры Вов и контролируемыми пара- g5 метрами оо О во, является однозначной ь и имеет вид:

О =Хз К но- < os.o д -к е (1) где:

К„, К, К вЂ” постоянные коэффици- 50 енты, зависящие от параметров переходной функции блока вычисления разности температур и принятого интервала времени. Кроме того, пр л линейном характере зависимости границы предельно допустимых значений для разности температур оп -- А-ВВо6 (2 ) эти коэффициенты зависят от параметров А, В. Причем, коэффициент К зависит только лишь от максимально 60 допустимого значения разности температур А, а коэффициенты К1, К2 от параметра В, характеризующего степень снижения допустимых разностей температур с ростом температуры 9О . 65

55 делом текучести в области низких тем« ператур металла ротора 9,в<О ) и . пределом длительной прочности в об« ласти высоких температур (9 ) 9 ).

Каждое тепловое и напряженное состояние ротора при этом характеризуется температурой металла на обогрева1 tf емой поверхности ротора (8 или 6 ) и уровнем радиальной разности темпе-ратур (d èëèd ").

Повышение температуры обогреваемой поверхности ротора с постоянной скоростью, которое, например, является следствием равномерного повышения температуры пара перед турбиной при пуске со скользящими параметрами пара, приводит к изменению разнос- 15 ти температур К

Изменение разности температур д при этом осуществляется в соответствии с переходной характеристикой, определяющейся, например, структурой аналогового блока вычисления разности температур.

По истечении некоторого времени прогрева разность температур К может достигнуть предельно допустимого значения, определяемого либо пределом текучести, либо пределом длительной прочности.

Если границу предельно допустимых значений для разности температур по пределу текучести условно расширить в области высоких температур О,а границу по пределу длительной прочности в область низких температур, . то каждому текущему термонапряженному состоянию ротора с параметрами

6 О, О соответствуют две скорости подъема температуры 9,В" . Одна из этих скоростей (Во ) обеспечивает подъем за интервал времени ь Г разности температур О до уровня предельно допустимых значений, взятых

Н по пределу текучести, а другая (В ) по пределу длительной прочности с учетом расширения каждого из;этих значений на всю область температур металла. 9 качестве допускаемой скорости подъема температуры О, оп должа быть выбрана леньшая из скоростей Goy О", так как она обеспечивает подъем разности температур,цо более низкого уровня предельно допустимых значений, являющихся определяющими для данного текущего термонапряженного состояния ротора.

На фиг. 1 в качестве примера нанесены переходные процессы повыше ния разности температур при условии равномерного подъема температуры обогреваемой поверхности в течение оп- . ределенного интервала времени ь Г .

Допускаемая скорость подъема температуры, соответствующая текущему термонапряженному состоянию ротора с параметрами до и Во обеспе кивает подъем разности температур d до предельно допустимых значений. определяемых пределом текучести 9 д=„ О, Переходной процесс соответствующий этому случаю, представлен сплошной кривой. Штриховой кривой обозначен переходный процесс .при повышении температуры в течение времени де

Н со скоростью 9 ) О р..

При этом разность температур достигает более высоких значений, соответствующих линейному продолжению в область низких температур металла предельно допустимых значений по прецелу длительной прочности (это продолжение нанесено штриховой линией).

Для термонапряженного состояния роЛЪН Н тора с параметрами оо, &о о допускаемая скорость прогрева(9 „=в" )o6ecпечивает подъем разности температур до предельно допустимых значений, определяемых пределом длительной йрочнасти. Переходный процесс, соответствующий этому, представлен сплошной кривой, а штриховой кривой обозначен процесс повышения температуры с более высокой скоростью (9 1& .,р), обеспечивающей по, ъем разности температур до значений по пределу текучести в области высоких температур металла. В случае, если начальные значения параметров d 4I <

819365 расположены на границе предельно допустимых значений, то выбор в ка-. честве допускаемой минимальной из скоростей произведенный аналогично вышеизложенному, обеспечивает дальнейшее поддержание в течение времени ь С разности температур на уровне реальных предельно допустимых зна4( чений.

Таким образом, выражение для опрееления допускаемой скорости подъема деления температуры поверхности ротора о а можно представить в видеег (О нщг1 ОБ 3 2 о 1 os.o

ps. доп оБ 3 2 о..1 ьБт где символ МИН обозначает операцию выделения максимальной) из скоростей

e e« коэффициенты К„, К, КЗ определяются параметрами границы предельно допустимых значений по пределу те((t((( кучести, а коэффициенты К1(К, К по пределу длительной прочности.

При наличии устройства контроля за текущим и значениями разности температур с и температуры9„Б ротора выражение (3) реализуется путем введения дополнительных двух сумматоров и выделителя минимального из выходных сигналов сумматоров.

Устройство (фиг. 2) содержит датчик 1, измеряющий температуру пара

8г, в зоне характерной точки ротора, например, в зоне паровпуска турбины.

Датчик 1 связан с блоком 2 вычисления температуры обогреваемой пояер1 ности ротора (ОоБ ), который связан с блоком 3 вычисления разности температур в роторе (д) . Выходные сигналы блоков 2 и 3, наряду с их исполь зованием для целей контроля, подключены также на входы первого сумматора 4 и второго сумматора 5. К первым входам сумматоров 4 и 5 подключен выход блока 2, а в качестве коэффициентов пропорциональности уста((( новлены коэффициенты К„ и К . Ко вторым входам сумматоров 4 и 5 подключены выходные сигналы блока 3, и в качестве коэффициентов пропорциональности установлены коэффициенты

К и К . На первые и вторые входы сумматоров сигналы подают со знаком минус. Положительные сигналы от источника 6 постоянного сигнала подаются на третьи входы сумматоров.

Эти сигналы равны К и К . Выходные сигналы сумматоров В,,Би О"Б поступают на входы блока 7 выделения минимума и наименьший из сигналов вводится во внешние цепи контроля и управления турбиной.

Если. рассматривать пуск турбины из исходного состояния, характеризуемого значениями контролируемых паРаметРовЮвБ -- О, сГ„ = О, то выходные сигналы сумматоров 4 и 5 определяются уровнем постоянных сигналов на (, lI их третьих входах Кг и К . Сигнал на выходе сумматора 4 (ВоБ ), pasHb!A

К, соответствует скорости прогрева ротора, обеспечивающей подъем разности температур, до предельно допустимых значений по пределу текучести, а сигнал на выхоДе сУмматоРа 5 ОоБ) равный К - до значений по пределу длительной прочности. Коэффициент К устанавливают меньшим коэффициента

Кз, так как при низких температурах, МЕтаЛЛа рОтОра(оОБ 0) ПрЕдЕЛЬНО дО10 пустимые значения по пределу длительной прочности существенно превышают значения по пределу текучести.

В связи с этим блоком 7 будет выделен сигнал с выхода сумматора 4, как

)5 наименьший.

В процессе пуска турбины, по мере изменения температуры пара В„, измеряемой датчиком 1, происходит nporpes ротора и увеличение контролируемых параметров &,Б,сГ. При этом на первые входы сумматоров 4 и 5 поступают сигналы, прс.порциональные температуре ВоБ,.а на вторые входы сигналы, пропорциональные разности температур dÃ,-которые, вычитаясь из сигналов от источника постоянных сигналов, приводят к уменьшению выходных сигналов сумматоров 9 Б и доБ

Коэффициенты пропорциональности по первому (K1) и второму (К2) входу

30 .сумматора 4 выбраны меньшими соответствующих коэффициентов по первому (K"1) и второму (К 2) входам сумматора 5. Это обусловлено более высокой степенью снижения с ростом

3S температуры ротора предельно допустимых значений разности температур по пределу длительной прочности по сравнению с предельно допустимыми значе- ниями по пределу текучести. Увеличе4() ние выходных сигналов блока(8оБ) и блока ЗЮ приводит к более существенному уменьшению выходного сигнала сумматора 5 по сравнению с выходным сигналом сумматора 4 и, после достижения равенства выходных сигналов

4 сумматоров блоком 7 будет выделен, как наименьший, выходной сигнал сумматора 5. Таким образом, выходной сигнал блока 7, определяющий допус-. каемую скорость прогрева ротора 9

ЗО вводится на указывающий прибор или в систему автоматического управления пуска турбины. !

Данное устройство позволяет кон55 тролировать не только температуру и разность температур в роторе турбины но также допустимую скорость прогрева ротора.

При испопьзовайии устройства повышается надежность работы турбины

60 за счет уменьшения пояреждаемости из-за малоцикловой усталости ротора, а также обеспечивается воэможность сокращения длительности пуска турбины за счет осуществления наиболее рани65 ональных программ прогрева ротора.

819365 формула изобретения

Фва l

Составитель A.Êàëàøíèêîâ

Редактор Т.Глазова Техред A.Áàáèöeö КорректорВ.Синицкая

Заказ 1208/6 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фйлйал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для контроля прогрева ротора оурбины, содержащее датчик температуры пара в зоне характерной точки ротора, подсоединенный ко входу блока вычисления температуры обогреваемой поверхности, выход которого связан с блоком вычисления разности температур, и первый сумматор, ко входам которого подключены блоки вычисления температуры и разности температур, и источник постоянного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества контроля, в устройство дополнительно введены второй сумматор и блок выделения минимума, ко входам этого блока подключены выходы первого и второго сумматоров, а ко вхо5 дам второго сумматора - блоки вычисления температуры и разности температур и источник постоянного сигнала.

Источники информации принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 578756, кл. F 01 0 19/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2547777, кл . F 01 0 19/02, 1977.