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

tc

00

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации переходных режимов паровых турбин. По основному авт. св. № 859659 известен способ контроля прогрева ротора турбины путем изменен-ия температуры греющей среды в зоне характерного сечения ротора, определения на основе этого измерения потока тепла, передаваемого от греющей среды в направлении к оси ротора, определения среднеинтегральной температуры и разности температур металла по радиусу ротора в этом же сечении, а также характерной температуры.в дополнительном сечении, которую определяют по температуре греющей среды в зоне этого сечения, по ней находят среднеинтегральную температуру в дололнительном сечении, а среднеинтегральную температуру в характерном сечении определяют интегрированием суммы потока тепла, передаваемого от греющей среды в направлении к оси ротора, и потока тепла, передаваемого вдоль тела ротора в осевом направлении, причем последний из потоков определяют по перепаду среднеинтегральных температур в характерном и дополнительном сечении 1.

Недостатком этого способа следует считать несколько ограниченную точность контроля.

Цель изобретения - повыщение точности контроля.

Для достижения цели предварительно определяют коэффициенты теплопередачи между радиальными с доями ротора в характерном сечении и вдоль этих слоев между характерным и дополнительным сечениями, по этим коэффициентам, температуре греющей среды в зоне характерного сечения и среднеинтегральной температуре в дополнительном сечении определяют потока тепла между слоями в характерном сечении и вдоль слоев, находят температуры слоев в характерном сечении интегрированием сумм потоков тепла для каждого слоя, и поток тепла, передаваемого вдоль тела ротора в осевом направлении, определяют суммированием потоков тепла вдоль слоев, причем принимают эти потоки пропорциональными перепаду между температурой данного слоя в характерном сечении и среднеинтегральной температурой в дополнительном сечении.

Данный способ позволяет приближенно учесть сложный двумерный характер температурного поля ротора в зоне характерного сечения без перехода к двумерным расчетным схемам. Увеличение числа радиальных слоев при использовании аналоговой вычислительной техники позволяет упростить аппаратурную реализацию благодаря необходимости воспроизведения в этом случае относительно малых постоянных времени пропорциональных разности квадратов радиусов образующих поверхностей соседних

слоев. При использовании цифровой вычислительной техники применение предлагаемого способа позволяет ограничить программное обеспечение простейщими вычислительными операциями. Выбор метода определения потоков тепла в осевом направлении вдоль радиальных слоев: одинаково для всех слоев по перепаду среднеинтегральных температур в обоих рассматриваемых сечениях или для каждого слоя по перепаду температуры в дополнительном сечении - зависит от конструкции ротора. Применение второго метода целесообразно при расположении контролируемого характерного сечения ротора вблизи концевых уплотнений, т. е. для роторов цилиндров прямоточной конструкции. При достаточно сложном характере распределения температур в продольном сечении ротора вблизи характерного поперечного сечения по пре.цлагаемому способу может быть осуществлен также приближенный учет потоков тепла в осевом направлении вдоль радиальных слоев от характерного ко второму дополнительному сечению - по другую сторону от характерного.

На чертеже схематически изображено устройство, реализующее предлагаемый спо5 соб, на основе аналоговой вычислительной техники, с приближенным учетом перетоков тепла в осевом направлении от контролируемого характерного к первому и второму дополнительным сечениям. При этом потоки тепла к первому дополнительному сечению определяются для каждого радиального слоя по перепаду его температуры и среднеинтегральной температуры в дополнительном сечении, которая в данном случае принята равной измеряемой температуре греющей среды. Потоки тепла в осевом направлении ко второму дополнительному сечению определяются для всех слоев по перепаду среднеинтегральных температур характерного и дополнительного сечений. Число радиальных слоев в данной схеме принято равным 0 четырем. Температура греющей среды во втором дополнительном сечении определяется по функциональной зависимости от измеряемого параметра работы турбины давления пара. Это возможно, например, при омывании ротора в зоне данного сечения 5 влажным паром. Устройство состоит из четырех включенных параллельно интеграторов 1-4, входы которых с помощью сумматоров 5-8 и усилителей 9-20 охвачены прямыми и перекрестными контурами обратных связей. Сигналы на выходах интеграторов 1-4 соответствуют распределению температур по слоям характерного сечения ротора. Ко входу интегратора 4 через сумматоры 8 и 21 и усилители 22 и 23 подключен также датчик 24 температуры пара 5 в характерном сечении. Коэффициент теплоотдачи от пара и поверхности ротора принят постоянным, соответственно коэффициенты усиления усилителей 20 и 22 также пост.оянны; в общем случае они могут быть заданы переменными в ч соответствии с изменением измеряемого параметра, например давление пара. Выходы интеграторов 1-4 через усилители 25-28 подключены к сумматору 29, сигнал на выходе которого соответствует среднеинтегральной температуре металла в характерном сечении. Выходы интегратора 4 и сумматора 21 подключены к входам сумматора 30. Сигнал на выходе усилителя 31, подключенного к выходу сумматора 30, соответствует температуре обогреваемой поверхности ротора. Сигналы на выходе сумматоров 32 и 33, к входам которых подключены выходы усилителя 31 и, соответственно, сумматора 29 и .интегратора 1, соответствуют разностям температур, характеризующим термонапряженное состояние ротора: разности температеры обогреваемой поверхности и среднеинтегральной температуры сечения и полной разности температур по радиусу ротора. Выходы сумматоров 29, 32 и 33 подключены к измерительным приборам 34. В схеме предусмотрены датчик 35 температуры среды в первом дополнительном сечении и датчик 36 параметра (давления пара) с функциональным нелинейным преобразователем 37, дающим возможность определять разность температур среды в характерном и втором дополнительном сечениях. Сигнал от датчика 35 через усилитель 38 подается на входы сумматоров 5-8. Датчик 24 температуры и преобразователь 37 через сумматор 39 подключены к входу инерционного звена 40 второго или третьего порядка, с помощью которого, как показывают расчеты, можно с достаточной для практических целей точностью получить срёднеинтегральную температуру металла во втором дополнитрльном сечении. Инерционное звено 40 охвачено через сумматор 39 отрицательной обратной связью с дифференциатором 41. Сигнал на выходе дифференциатора 41 пропорционален градиенту температуры на поверхности ротора; сигнал на входе инерционного звена 40 соответствует температуре поверхности ротора во втором дополнительном сечении. Выходы сумматора 29 и инерционного звена 40 подключены к входам сумматора 42, выход которого через усилитель 43 подключен к входам сумматоров 5-8, что дает возможность приближенно учесть потоки тепла в осевом направлении от характерного ко второму дополнительному сечению. Приведенная функциональная схема может рассматриваться также в качестве блок-схемы алгоритма контроля прогрева ротора с помощью цифровой вычислительной мащины. Применение предлагаемого способа повыщает надежность и представительность контроля, что создает предпосылки для более обоснован 1ого управления переходными режимами турбин, повыщения их надежности и маневренности.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА РОТОРА ТУРБИНЫ по авт. св. № 859659, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, предварительно определяют коэффициенты теплопередачи между радиальными слоями ротора в характерном сечении и вдоль этих слоев между характерным и дополнительным сечениями, по этим коэффициентам, температуре греющей среды в зоне характерного сечения и среднеинтегральной температуре в дополнительном сечении определяют потоки тепла между слоями в характерном сечении и вдоль слоев, находят температуры слоев в характерном сечении интегрированием сумм потоков тепла для каждого слоя, и поток тепла, передаваемого вдоль тела ротора в осевом направлении, определяют суммированием потоков тепла вдоль слоев, причем принимают эти потоки пропорциональйыми перепаду между температурой данного слоя в характерном сечении и среднеинтегральной температурой в дополнительном сечении. (Л