Способ контроля качества управления режимами работы энергоблока Советский патент 1983 года по МПК F01D19/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при эксплуатационном контроле за ведением переходных режимов энергоблоков. Известны СП-особы контроля качества управления режимами работы энергоблока путем измерения нагрузки, параметров пара и температур металла турбины, определения характерных разностей температур и оценки качества управления сравнением найденных разностей с их допустимыми значениями 1. Однако эти способы не обеспечивают количественной оценки влияния фактически реализованных режимов на повреждаемость металла оборудования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля качества управления режимами работы энергоблока путем измерения нагрузки, параметров пара и температур металла турбины, определения характерных разностей температур и циклического изменения этих разностей, по которому для каждого режима определяют удельную циклическую повреждаемость металла и долю исчерпания ресурса, и оценки качества управления сравнением найденной доли исчерпания ресурса с допустимой 2. Недостатком известного способа является несколько пониженная точность контроля из-за отсутствия учета различного влияния на повреждаемость металла различных режимов. Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета различного влияния на повреждаемость металла различных режимов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества управления режимами работы энергоблока путем измерения нагрузки, параметров пара и температур металла турбины, определения характерных разностей температур и циклического изменения этих разностей, по которому для каждого режима определяют удельную циклическую повреждаемость металла и долю исчерпания ресурса, и оценки качества управления сравнением найденной доли исчерпания ресурса с допустимой предварительно определяют характерные типы режимов и частоту повторяемости каждого типа режимов на основе статистической обработки данных о работе энергоблока и по этой частоте находят коэффициент влияния каждого типа режима на повреждаемость металла, в процессе работы энергоблока на основе измерений нагрузки и параметров пара определяют тип данного режима, и определение доли исчерпания ресурса на данном режиме ведут умножением удельной циклической повреждаемости металла на соответствующий коэффициент влияния. На фиг. 1 приведена блок-схема реализации данного способа; на фиг. 2 - пример изменения разности температур по толщине 1 итического элемента мощной паровой турбины (по радиусу ротора цилиндра высокбго давления) за цикл планового изменения нагрузки турбины в регулировочном диапазоне; на фиг. 3 - диаграмма циклического деформирования металла, соответствующая приведенному на фиг. 2 циклу нагружения; на фиг. 4 - характеристика малоцикловой усталостной повреждаемости металла. В качестве основных типов переходных режимов работы энергоблока могут быть выделены: а)остановы турбины без расхолаживания с последующими пусками из различных температурных состояний, соответствующих наиболее характерным значениям длительности предпускового простоя: до 2 ч 2 - 10, 10 - 18, 18 - 36, 36 - 64, 64 - 90 и свыше 90 ч. простоя; б)остановы турбины с расхолаживанием и последующим пуском из холодного состояния;в)плановые изменения нагрузки турбины по диспетчерскому графику в пределах регулировочного диапазона; г)неплановые колебания нагрузки, связанные с изменением потребления в энергосистеме и воздействием ограничителей перетоков мощности по слабым межсистемным связям: д)аварийные режимы сброса нагрузки без отключения генератора, а также режимы, связанные с работой противоаварийной системой автоматики; е)режимы изменения температуры пара, подаваемого в турбину, при работе турбины под нагрузкой, вызванные, например, сбоями работы автоматических регуляторов ит.д. По статистическим данным о работе энергоблока, например по результатам обработки данных информационно-вычислительной системы за предшествующий отчетный период времени (преимущественно за год), предварительно, т.е. до реализации описы-ваемого способа контроля, определяют коэффиент rij частоты повторяемости характерных типов режимов работы энергоблока. Коэффициенты 0. влияния переходных режимов на повреждаемость металла турбины для каждого i-ro режима из общего числа М режимов определяют как )i,7bi, где Ki - доля повреждаемости металла, которая может быть допущена для данного типа переходных режимов. С учетом влияния ползучести металла обычно принимается JKi o,6-i,o. в процессе работы энергоблока датчики 1 информационно-вычислительной системы измеряют температуры металла турбин, нагрузку и параметры пара. Сигналы от датчиков 1 поступают в блок 2 преобразователей, с которым соединен блок 3 расчета ведущих показателей состояния турбины. преимущественно определения разностей температур по радиусу роторов высокотемпературных цилиндров методом математического моделирования. Выходы блоков 2 и 3 соединены с устройством 4 оперативного представления информации в темпе управления, например электронно-лучевым индикатором, и блоком 5 накопления информации, например, в виде записи на магнитной ленте для последующей обработки. Информация о состоянии и параметрах работы оборудования из блока 5 проходит через блок 6 выделения переходных режимов, блок 7 определения типа переходного режима (блоки 6 и 7 выполнены, например, в виде блоков сравнения с уставками) и блок 8 определения коэффициента влияния данного, переходного режима на повреждаемость металла в соответствии с данными, задаваемыми по результатам предществующего анализа и заложенными в блок 9 (блок 8 выполнен в виде умножителя, а блок 9 - в виде задатчика). По накопленной в блоке 5 информации в блоке 10 осуществляется расчет диаграммы циклического деформирования металла, в блоке 11 - определение эквивалентного размаха деформаций, в блоке 12 - определение удельной малоцикловой термоусталостной повреждаемости металла за цикл (блоки 10 - 12 - функциональные преобразователи, реализующие известные зависимости для малоцикловой термоусталостной повреждаемости материала). По результатам переработки информации в блоках 8 и 12 в блоке 13, выполненном, например, в виде блока умножения, осуществляется оценка качества реализации переходного режима с выдачей результатов вместе с полной информацией о ходе процесса, накопленной в блоке 5, с помощью устройства 14 регистрации. Начало и заверщение каждого переходного режима фиксируют автоматически в блоке 6 по изменению нагрузки турбины и параметров пара, подаваемого в турбину. Тип переходного режима в блоке 7 также идентифицируется автоматически по диапазону изменения нагрузки и параметров пара, подаваемого в турбину, а при пусках - также по предпусковому (до начала нагружения) температурному состоянию металла турбины. Изменение нагрузки от нуля до конечного значения выще нижней границы регулировочного диапазона с повыщением температур пара до нижней границы диапазона нормального регулирования, индентифицируется как пуск. Изменение нагрузки до нуля без снижения температур пара ниже нижней границы диапазона регулирования характеризует останов без расхолаживания, а со снижением нагрузки ниже этой границы - останов с расхолаживанием. Плановые и неплановые изменения нагрузки различаются по величине и т.д. По измеренным величинам температур непосредственно или путем математического моделирования прогрева в блоке 3 определяют изменение разностей температур, характеризующих термонапряженное состояние наиболее термонапряженных деталей. На фиг. 2 показано изменение разностей температура по радиусу ротора цилиндра высокого давления турбины при плановом изменении нагрузки N по суточному графику. Характер изменения ut при переходных режимах существенно зависит от качества управления, в данном случае от синхронности и адекватности изменений парепроизводительности котла и положения клапанов турбины, а при пусках - от качества реализации заданных графиков повышения нагрузки и температур пара, подаваемого в турбину и т.д. По циклическому изменению в процессе переходного режима измеренных или вычисленных разностей температур в блоке 10 (фиг. 1) рассчитывается диаграмма циклического деформирования металла детали. На фиг. 3 приведена подобная диаграм.ма (зависимость напряжений б и деформаций Е) для цикла планового изменения нагруз™ по суточному графику (фиг. 2). По диаграмме циклического деформирования в блоке 11 (фиг. 1) определяется размах пластических ле или полных лЕ деформаций и по найденной таким образом величине и по характеристике малоцикловой усталости металла (фиг. 4) в блоке 12 (фиг. 1 определяют число циклов до появления трещины NP или величину удельной циклической повреждаемости Np для реализованного режима. Полученная величина V, будучи в блоке 13 умножена на коэффициент влияния Q, для данного типа переходного режима, дает величину, характеризующую долю исчерпания ресурса металла турбины за данный период времени при качестве управления с которым был реализован данный режим. Сопоставление полученной величины с допустимым значением позволяет обосновано оценить фактическое качество управления. На устройство 4 оперативного представления информации (фиг. 1) в темпе управления в табулированном или графическом виде подается информация о параметрах работы и показателях состояния оборудования в текущий момент и за некоторый предществующий период времени, например за 20 мин. Та же информация за весь переходныи режим плюс результаты расчетов повреждаемости и оценки качества ведения режима фиксируются для последующего анализа устройством 14 регистрации. Предлагаемый способ повыщает точность контроля, что улучщает качество эксплуатации благодаря сокращению длительности пусковых операций с сохранением напряжений в материале на допустимом уровне.

Ml

.

ФигЛ