Устройство для контроля прогрева ротора турбины Советский патент 1983 года по МПК F01D19/02 

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я TGNI, что второй блок вычисления выполнеи в виде последовательно соединенных третьего умножителя, третьего сумматора, четвертого умножителя, четвертого сумматора и пятого умножителя и четвертого, пятого, шеотого, седьмого и восьмого функциональных преобразователей, причем входы третьего умножителя соединены с датчиком температуры свежего пара и с

четвертым преобразователем, связанным с датчиком давления свежего пара, который через пятый преобразователь подключен к входу третьего сумматора, входы четвертого и пятого умножителей и четвертого сумматора соединены с

датчиком режима работы соответственно через шестой, седьмой и восьмой преобразователи, а к входу четвертого сумматора подключены датчики температуры металла на входе пара в турбину.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА РОТОРА ТУРБИНЫ, содержащее первый блок вычисления, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом того же сумматора через первый умножитель, подключенный также через первый функциональный преобразователь к датчику режима работы, и второй блок вычисления, входы которого соединены с датчиками температуры и давления свежего пара и датчиком режима работы, а выход - с входом второго сумматора, связанного своим выходом с входом первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство введенЬ датчики температуры металла на входе пара в тур бину, второй умножитель и второй и третий функциовальныё преобразователи, причем датчики те лперату ял металла подключены к входам второго сумматора и второго блока вычисления, второй умножитель включен между выходом, второгосумматора и входом первого сумматора и подкл19чеиы через второй фушшиональный преобразователь к датчику р&жима работы, соединенному через третий преобразователь с первого сумматора. ts9 СО СО

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля прогрева ротора паровой в переходных режимах тепловьтх электростанций.

Известны устройства для контроля про грева ротора турбины, содержащие блок вычисления, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с входом сумматора через умножитель, подключеннь й через функциональный преобразователь к датщису режима работы, и датчик температуры пара ll .

Недостатком этих устройств является необходимость измерения температуры пара в непосредственной близости от ротора в зоне образования наибольших разностей температур. Это часто оказывается конструктивно сложным, и тогда неучитываемое отличие измеряемой температуры от г&лпературы пара, непосредственно омывающегю ротор, становится источником погрешностей.

Наиболее близким к изобретению я&ляется устройство для контроля прогрёва ротора турбины, содержащее, первый блок вычисления, вход 1соторого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом того же сумматора, через первый умножитель,подключенный та же через первый функциональный преобразователь к датчику режима работы, и второй блок вычисления, входы которого со единены с датчиками температуры и давления свежего пара и датчиком режима работы, а выход - с входом второго сумматора, связанного своим выходом с входом первого сумматора 2,

Недостатком известного устройства следует считать несколько пониженную

ТОЧ1ЮСТЬ.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля прогрева ротора турбиныi содержащее первый блок вычисления, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход с входом того же сумматора через первый умножитель, подключенный также через первый функциональный преобразователь к датчику режима работы, и второй блок вычисления, входы которого соединены с датчиками температуры и давления свежего пара и датчиком режима работы,а выход - с входом второго сумматора, связанного сьоим выходом, с входом первого сумматора, введены датчики температуры металла на входе пара 6 турбину, второй умножитель и второй и 1ретий функциональные преобразователи, причем датчики температуры металла подключены к входам второго сумматора и второго блока вычисления, второй умножитель включен между выходом второго сумматора и входом первого сумматора и подключен через второй функциональ ный преобразователь к датчику режима работы, соединенному через третий преобразователь с входом первого сумматора.

Второй блок вычисления выполнен в виде последовательно соединенных третьгего умножителя, третьего сумматора, четвертого умножителя, четвертого сумматора и пятого умножителя и четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьjMoro функциональных преобразователей, причем входы третьего умножителя соединены с датчиком температуры свежего пара и с четвертым преобразователем, связанным с датчиком давления свежего пара, который через пятый преобразова310гель подключен к входу третьего сумматора, вхоаь четвертого и пятого умножителей и четвертого сумматора соед№нвны с датчиком режима работы соответсгвенно через шестой, с1еаилой и вось мой преобразователи, а к входу четвертого сумматора подключены датчики температуры металла на входе пара в турбину. На чертеже показана 4ункциональная схема устройства. К входу первого блока 1 вычисления показателей прогрева ротора подключен первый сумматор 2, первый вход которого соединен с одним из выходов блока 1 через первый умножитель 3, соединенный также через первый функциональный преобразователь 4 с датчиком 5 режима ра боты турбины. В качестве датчика 5 режима работы турбины могут быть использованы: датчик давления пара за первой (регулирующей) ступенью цилиндра, датчик давления пара перед соплами первой ступени при дросЬельном паррраспределеШ1И, датчик мощности турбины. Датчик 6 температуры свежего пара, датчик 7 давления свежего пара, датчик 8 температуры металла на входе пара в турбину (например, металла перепускных трубопроводов) и датчик 5 режима работы подключены к входам второго блока 9 вычисления, выход которого соединен с одним из входов второго сумматора 1О, в свою очередь подключенного выходом к второму входу первого сумматора 2. К другим входам второго сумматора 10 под ключень датчики 8 температуры металла. Между выходом второго сумматора 1О и входом первого сумматора 2 включен . второй умножитель 1, второй вход которого через второй функциональный преобразователь 12 подключен к датчику 5 режима работы турбины. Датчик 5 реж№ма работы турбины подкл1очен также к третьему входу пе{жого сумматора 2 ч&рез третий функциональный преобразователь 13. Второй вычислительный бпок 9 состоит из соединенных последовательно треть его умножителя 14, третьего сумматора 15, четвертого умножителя 16, четвертого сумматора 17 и пятого умножителя 18; при этом один вход третьего умножителя 14 соединен с датчиком 6 температуры свежего пара, а второй вход соединен с датчиком 7 давления свежего пара через четвертый функциональный преобразователь 19. К второму входу третьего сумматора 15, первый вход 9-4 Koropoix) соединен с выходом третьего умножителя 14, подключен датчик 7 давления свежего пара через пятый функииональньгй преобразователь 2О. Второй вход четвертого умножителя 16, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора 15, подключен к датчику 5 режима работы турбины через шестой функциональный преобразователь 21. Выход четвертого умножителя 16 подклк чен к первому входу четвертого сумматора 17, соединенного с входом пятого умножителя 18, который связан через седьмой функциональный преобразователь 22 с датчиком 5 режима работы турби- . ны. Через восьмой функциональный преобразователь 23 этот датчик 5 связан с четвертым сумматором 17, к входам которого подключены также датчики 8 температуры металла. Выход умножителя 18 является выходом блока 9, Выходы блсжа 1 являются выходами устройства в ивпом. Устройство работает следующим образом. На выходах датчиков 6 и 7 формируются сигналы по текущем значениям температуры to Н давления PQ свежего пара перед блоком парораспределения турбины. Сигнал Р- после преобразования в фувкцйонатшвсил преобразователе 19 перемножается с сягналом Тд в третьем умножителе 14, и получениое произведение поступает на вход третьего сумматора 15, на второй вход которого поступает сигнал PQ , преобразованный в функциональном преобразователе 20. На выходе третьего сумматора получают сигнал, пропоршюнальный энтальпии о свежего пара. Сигнал по величине текущего значения энтальпии свежего пара, сформированный в третьем сумматоре 15, поступает в умножитель 16, где перемножается сиг налсм, пропорциональным величине D ( Р), являющейся функцией давления пара Р за блоком клапанов парораспределешш на входе в перепускные трубопроводы между этим блоком и соплами регулирующей ступени. Сигнал по величине D ( Р) фор мируется в шесте функционалБном пр&образователе 21 по сигналу от датчика режима (нагрузки) работы турбины; при этом учтен тот факт, что давление Р является функцией нагрузки или расхода пара Турбины. Сигнал, пропоршюнальный произведению D ( Р) «о , поступает на вход четвертого сумматора 17, на другой вход которого поступает сигнал ( Р), 5101 также являющийся функцией давления за регулирующими клапанами; этот сигнал формируется в восьмом функциональном преобразователе 23 по сигналу от датчика 5 режима работы турбины. Сумма этих сигналов образует сигнал по температуре пара i/ на входа в перепускные трубопроводы: i - C( Г Выражения для (Р) иП(Р) получают путем обработки таблиц термодинамических свойств водяного пара примени«тельно к процессу дросселирования - процессу расширения при постоянном значении энтальпии, который имеет место в блоке парораспределения. На вход четвертого сумматора 17 поступают также сиг-налы от датчиков 8 температуры металла перепускных трубопроводов. При суммировании этих сигналов с соответствующими весовыми коэффициентами получают сигнал, пропорциональный средней по длине трубопроводов текущей температуре t -j-p металла труб. Для получения достаточно представительного значения ijp необходимо иметь по крайней мере два датчика температуры металла трубопровода: один, установленный на входном участке трубопровода, а второй - на выходном участке вблизи шшиндра турбины. Сумматор 17, на входы которого поступают описанные сигналы, формирует сигнал, пропорциональный разности температуры пара il на входе в перепускной тракт и средней температуры i-rp металла перепускного тракта, T.e.t,(,) - температуры метал;ю° перепускных трубопроводов; 0 - весовые коэффициенты (); при установке двух датчиков на начальном и концевом участках трубопроводов oi oi-2 Сигнал, пропорциональный разности температур дт: t - itp поступает на вход пятого умножителя 18, где перемножается с сигналом, поступающим от седьмого функционального преобразователя 22. Преобразователь 22 формирует сигнал по величине U ( Р), являющейся функцией расхода и давления пара в перепускном тракте, т.е. функцией нагрузки турбины. Функция Ij определяет снижение разности температуры пара и металла при движении пара по перепускному тракту за счет аккумуляции тепла в металле трубопроводов. Сигнал, пропорциональный произведению у U -Ь , с выхода пятого умножителя 18 поступает на вход второго сумматора 10, на другие входы этого 99 сумматора поступают сигналы от датчиков 8 температуры металла трубопроводов перепуск 1юго тракта. При суммировании этих сигналов на выходе второго сумматора получают сигнал по величине температуры t/| пара перед соплами регулирующей ступени, который затем во втором умнохгателе 11 перемножается с сигналом, пропорциональным F(Pp) функции давления пара Ррст регулирующей ступени, который фогмируется во втором функциональном преобразователе 12 по сигналам от датчика 5 режима работы (нагрузки) турбины. Сигнал, пропорциональный произведению F() t , поступает на вход первого сумматора 2, на другой вход которого поступает сигнал от функционального преобразователя 13, пропорциональный величине Н(Ррст). также являющейся функцией давления пара в регупнрующей ступени. CyiviMa этих сигналов представляет собой величину, nponof. циональную температуре пара tp per, омы.вающего ротор. Функции Р(Ррст) и Н(Рр.т реализуемые функциональными преобразователями 12 и 13, получают из теплового расчета проточной части турбины на переменный режим. На вход первого сумматора 2 поступает, кроме рассмотренных сигналов, сигнал первого умножителя 3, который пропорционален разности температур пара, омывающего ротор в характерной точке, и температуры tpgnQy обогреваемой поверхности ротора ttipo t poT-ioB pot При суммировании всех перечисленных сигналов на выходе первого сумматора 2 получают сигнал, пропорциональный температуре обогреваемой поверхности ротора рог . который поступает на вход блока вычисления показателей прогрева ротора. На одном из выходов этого блока получают сигнал, пропорциональный градиенту температуры обогреваемой поверхности, который поступает на вход первого умножителя 3, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный величине, обратной значению критерия Био, формируемый в функциональном преобразователе 4 по сигналу от датчика 5 режима работы турбинь:; произведение этих сигналов, получаемое в первом умножителе 3, представляет собой сигнал по текущему значению разности температур пара, омывающего ротор, и температуры обогреваемой поверхности ротора в характерной точке. На других выходах блока 1 вычисления .показателей прогрева ротора получают сигналы, пропорциональные характерным разностям температур по диаметру ротора, средней температуре, температуре поверхности осевой расточки. Эти выходы могут быть подключены к показывающим приборам или к устройствам автоматического управления пуском. Таким образом, используя предлагаемое устройство, осуществляют контроль теплсвого состояния ротора по параметрам свежего пара, которые наиболее просто могут быть вэмерены с большой точностью; при этом учитывают дросселирование пара в органах парораспределения турбины, снижение температуры пара при его движении по перепускному тракту вследствие аккумуляции тепла в м&талле, а также снижен1ю температуры пара при его расширении в соплах регу лируюшей (первой) ступени а при вео& ходимости и в других ступенях проточной части турбины. Учет перечвслеивых факторов повышает точность KOHtfiOna прогрева ротора турбины, ххкздает предпосылки для повышения иадежвости и маневренности турбин.