Устройство для контроля прогрева ротора паровой турбины

 

В.Л. Похорилер, А.И. Шкляр, M.À. Вирченко и В.А. Палей -.

УРальский ордена Трудового Красного Знамени .. политехнический институт им. С.М. Кирова (72) Авторы нзобретения (7з) Заявитепь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА

РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля термонапряженного состояния роторов паровых турбин в переходных режимах.

Известны устройства для контроля прогрева ротора паровой турбины, содержащие датчики температуры пара и режима работы турбины, вычислительный блок и умножитель, связанный через функциональный преобразователь с датчиком режима (1).

Однако эти устройства основаны на математическом моделировании процесса изменения температурного поля ротора, поэтому их точность, как прави- ло, недостаточна.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля проги рева ротора паровой турбины, содержащее датчики температуры пара, режима работы турбины и начальной температуры ротора и два вычислительных каскада, один из которых выполнен в виде первого сумматора, первого вычислительного блока и умножителя, связанного своими входами с первым суммато" ром непосредственно я с датчиком режима через функциональный преобразо" ватель и выходом - с входом первого вычислительного блока, а другой вычислительный каскад выполнен в виде последовательно соединенных второго сумматора и второго вычислительного блока 2 J.

Недостатком известного устройства следует считать несколько пониженную точность контроля иэ-за неучета двухмерности температурного поля ротора.

Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета двухмерности температурного поля ротора.

Для достижения цели в устройствб введены три выходных суммирующих звена, два из которых подключены к вхо3 976114 4 ду третьего, и датчик температуры па- рые выходы суммирующих звеньев.12 и ра подсоединен к входам второго сум- 13 и выход суммирующего звена 14 подматора и первого выходного суммирую- ключены к показывающим и регистрирующего звена, датчик начальной темпера- щим приборам 15" 17, они же могут. истуры ротора - к входам второго сумма- $ пользоваться в элементах автоматичестора и второго выходного суммирующего кого регулирования 18-20 ° звена, выход умножителя дополнительно На фиг. 2 показан один из вариан связан с входом первого выходного сум- тов схемы вычислительных блоков 7 и мирующего звена, выход первого вычис- 11. Вычислительный блок может состолите ьного блока подключен к входу iî ять из соединенных последовательно второго выходного суммирующего звена, интеграторов 21-23 и сумматора 24, а выход второго вычислительного блока- причем три входа. интегратора 21 соек входу первого сумматора. динены с выходами интеграторов 21"23, На фиг. 1 приведена схема устрой- а четвертый вход соединен с общим вхоства; на фиг.. 2 - пример выполнения 1$ дом блока, Выходы интеграторов 21-23 вычислительного блока. и общий вход блока подсоединены к вхо" дам сумматора 24. Первым выходом блоУстройство содержит датчик i тем ка является выход сумматора 24, а втопературы пара, датчик 2 режима рабо рым его выходом - выход последнего из ты турбины, датчик 3 начальной темпе" 2О последовательно соединенных интеграратуры ротора и два вычислительных торов 23. каскада 4 и 5. Первый каскад 4 состо- Принцип, на котором основана рабо= ит из первого сумматора 6, первого та устройства, связан с разделением вычислительного блока 7, умножителя температурного поля ротора и всех его

8 и функционального преобразователя z$ параметров на две составляющие: параа второй каскад 5 состоит из вто- метры одной из них формируются в прерого сумматора 10 и второго вычисли- делах первого вычислительного каскательного блока 11. Выходная информа- да, второй вычислительный каскад форция формируется на трех выходных сум- мирует параметры, связанные с другой мирующих звеньях 12- 14. Первый выход зо составляющей. датчика 1 температуры пара соединен В данном устройстве принято, что с первым входом сумматора 10, второй, первая составляющая О О (ь) избыточвход которого соединен с первым выхо- ной температуры обогреваемой поверхдом датчика 3 начальной температуры, ности ротора в точке поверхности с

+ выход сумматора 10 соединен с входом координатами р, и ) равна избыточ3$ вычислительного блока 11. Второй вы- ной температуре пара Оп.() вблизи ход датчика 1 температуры пара соеди- этой же точки. При этом мгновениые нен с первым входом выходного сумми- значения температуры пара йп().и корующего звена 12. Первый выход вычис- эффициентов теплоотдачи критерия лительного блока 11 соединен с первым БИО В1 б() в различных точках вбливходом сумматора 6, а второй — с ïåð- зи обогреваемой поверхности ротора вым входом выходного суммирующего зве- связаны статически. на 13. Выход датчика 2 режима работы .. п 6("). = п,() 45, турбины соединен с входом функциональ- Biol(c) = В1о() об, (1) ного преобразователя 9, выход которо- где t„ (i) и Bip(i) - температура паго соединен с первым входом умножите- ра и критерий ля 8, первый выход которого соединен Био вблизи хас входом вычислительного блока 7, а рактерной точки второй выход - с вторым входом выход- поверхности роного суммирующего звена 12. Первый вы- тора;

$0 .ход вычислительного блока 7 соединен время; с вторым входом сумматора 6, а второй об об некоторые функ выход -с вторым входом суммирующего . ции геометрии звена 13, третий вход выходного сум- поверхности ромирующего звена 13 соединен с вторым тора. выходом датчика 3 начальнои темпера3$ Тогда с учетом того, что туры ротора, а первые выходы звеньев er os (5) @oh t „„() t я

12 и 13 - с первым и вторым входами где t - начальная температура ротора, выходного суммирующего звена ующего звена 14. Вто- гРаничные условия и -го рода на обо

976114 д 8 gl"81о6 (», оа( д н d й

5

81 (YL, ) о6 о

-Vg 4„(f)- tg» В„БЛ)-В,-„(Ц= ей 6(C) (2) 0 где 9РоБИ)- втоРаЯ составлЯющаЯ избыточной температуры;

1 д д уВ-, первая и вторая составрй пиееие градиента темпе- а ., ратуры.

Устройство работает следующим образом, В сумматор второго каскада 5 поступают сигналы-аналоги текущего значения температуры пара, омывающего ро" тор, от датчика l и начального значения температуры ротора от датчика 3.

Алгебраическое суммирование этих величин дает на выходе сумматора 10 сигнал" аналог первой составляющей избыточной температуры обогреваемой поверхности ротора. Блоки 7 и 11 реализуют дробно-рациональные передаточные функции вида

D ъ;,-,1

1)=О (5) > j=42(>)

Е:, д -

4=о 35 где а ) и Ьр - коэффициенты, зависящие от геометрических размеров ротора;

5 - параметр интегрального преобразования Ла- 40 пласа.

На первом выходе вычислительного блока 11 вырабатывается сигнал, пропорциональный первой составляющей . градиента температуры обогреваемой 45 ru поверхности „, который поступает .на первый вход сумматора 6, на второй вход которого поступает сигнал, про"

:порциональный второй составляющей гра4® боб диента „, с первого выхода вычислительного блока 7. Сигнал, пропорциональный алгебраической сумме . Ф6 . с)" 8 -, (" + о)1 а К а и после сумматора 6 поступает на второй вход умножителя 8, где умВ множителе 8 сигнал умножается на величину, пропорциональную величине, обратной критерию Био. В силу того, 5 греваемой поверхности могут быть записаны

6 ножается на величину, обратную критерию Био, поступающую на первый вход умножителя 8 от датчика 2 режима работы турбины через функциональный преобразователь 9. На выходе умножителя 8 вырабатывается сигнал, пропорциональный второй составляющей избыточной температуры обогреваемой поверхности ротора 86 6 в результате чего на пер )о вом выходе вычислительного блока 7 вырабатывается сигнал, пропорциональ+ 9o5 ный,„ . На вторых выходах вычислительных блоков 7 и 11 получают сигналы, пропорциональные составляющим избыточной температуры осевой расточки

62ооl4 Вгор соответственно Выходная информацйя формируется на трех сумми" рующих звеньях 12-14.

На звено 12 поступают сигналы-аналоги составляющих температур обогреваемой поверхности п 9?об+ Г н и об

Суммирование этих сигналов дает величину температуры обогреваемой поверхности РотоРа Фо6. В звено 13 постУпают сигналы-аналоги составляющих температур поверхности осевой расточки

8< и 6;,, суммирование этих сигна?ор l1op лов с сигналом-аналогом начальной температуры ротора дает величину температуры поверхности осевой расточки ротора t . В звене 14 формируется сигор нал, пропорциональный разности температур обогревамой поверхности t Б и поверхности осевой расточки Сор.

При необходимости в блоках 7 и 11 могут быть сформированы сигналы, пропорциональные средней по толщине ротора температуре. Это достигается путем включения дополнительных сумматоров в состав блоков 7 и 11. Схема подключения этих сумматоров аналогична схеме подключения сумматора 24 (фиг. 2), отличаться будут только коэффициенты усиления на входах этих сумматоров.

Коэффициенты.a È, а I ld, ЬТМ, Ь С1с) в передаточных функциях W (Sj и Чк (S) и получают путем предварительного решения дифференциальных уравнений в частI ных производных второго порядка(типа уравнений Пуассона) на цифровых вычислительных машинах. При этом никаких ограничений на геометрическую фор му ротора в рассматриваемой зоне не накладывается.

7 97б1 что для обеспечения более высокой точности моделирования более благоприятны малые коэффициенты усиления, такое подключение целесообразно использовать при интенсивном теплообменне между греющим паром и металлом ротора.

Предварительное вычисление коэффициентов а 1 и bj4 в передаточной

Функции (3) на ЭЦВИ обеспечивает учет реальной геометрической формы ротора 10 вместо схематизации ротора для гладкого полого цилиндра, как это принято в известных устройствах.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точ.ности контроля по сравнению с известными устройствами за счет учета двухмерноСти температурного поля ротора. формула изобретения

Устройство для контроля прогрева ротора паровой турбины, содержащее датчики температуры пара, режима ра- 2$ боты турбины и начальной температуры ротора и два вычислительных каскада, один из которых выполнен s виде первого сумматора, первого вычислительного блока и умножителя, связанного зф своими входами с первым сумматором непосредственно и с датчиком режима

14 8 через функциональный преобразователь и выходом, — с входом первого вычислительного блока, а другой вычислительный каскад выполнен в виде последовательно соединенных второго сумматора и второго вычислительного блока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем учета двухмерности температурного поля ротора, в устройство введены три выходных суммирующих звена, два из которых подключены к входу третьего, и датчик температуры пара подсоединен к входам второго сумматора и первого выходного суммирующего звена, датчик начальной температуры ротора - к вхо" дам второго сумматора и второго выходного суммирующего звена, выход умножителя дополнительно связан с входом первого выходного суммирующего звена, выход первого вычислительного блока подключен к входу второго выходного суммирующего звена, а выход второго вычислительного блока — к входу первого сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 569733, кл. F 01 D 19/92, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

И 756049 кл. F 01 0 19/02, 1978.

976134

Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8966/59

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Калашников

Редактор Н. Джуган Техред:И.Надь Корректор М. Демчик