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

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации управления режимами работы паровых турбин, например, при пусках.

Известны устройства для контроля теплового состояния ротора турбины, содержащие датчик температуры пара вблизи характерной точки ротора, подключенный к вычислительному блоку, выполненному в виде элементов памяти и сумматоров, и генератор тактовых импульсов, подсоединенный к переключателям 1.

Однако эти устройства не обладают достаточной надежностью.

Известно также устройство для контроля теплового состояния ротора турбины, содержащее датчик те.мпературы пара вблизи характерной точки ротора, подключенный к вычислительному блоку, выполненному в виде по меньшей мере трех элементов памяти с переключателями на их входах, входного сумматора, выход которого подсоединен к первому элементу памяти, и по меньшей мере двух выходных сумматоров, один из которых подключен к выходу входного сумматора, и генератор тактовых импульсов, подсоединенный к переключателям 2.

Недостатком указанного устройства является несколько пониженная точность контроля из-за накопления погрешности за счет округления входных коэффициентов сумматоров вычислительного блока.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля теплового состояния ротора турбины, содержащее датчик температуры пара вблизи характерной точки ротора, подключенный к вычислительному блоку, выполненному в виде по меньшей мере трех элементов памяти с переключателями на их входах, входного сумматора, выход которого подсоединен к первому элементу памяти, и по меньшей мере двух выходных сумматоров, один из которых подключен к выходу входного сумматора, и генератор тактовых импульсов, подсоединенный к переключателям,введены дополнительные сумматоры числом на единицу меньше числа элементов памяти, вход каждого элемента памяти, кроме первого, соединен с выходом одного из дополнительных сумматоров, входы каждого из которых подключены к выходам всех элементов памяти, вы- . ходы - к входу входного сумматора, а входы выходных сумматоров соединены с выходами по меньшей мере двух дополнительных сумматоров.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 темпера-, туры пара вблизи характерной точки ротора турбины, датчик 2 режима работы турбины.

функциональные преобразователи 3 и 4, умножители 5 и 6, входной сумматор 7, первый 8, второй 9 и третий 10 элементы памяти, первый 11 и второй 12 дополнительные сумматоры, выходные сумматоры 13 и 14, генератор 15 тактовых импульсов с переключателями 16-19, показывающие приборы 20, 21 и 22. Умножитель б, входной сумматор 7, элементы 8, 9 и 10 памяти, дополнительные сумматоры 11 и 12, выходные сумматоры 13 и 14 составляют вычислительный блок 23 определения основных параметров термонапряженного состояния ротора турбины.

Датчик 1 температуры пара вблизи характерной точки ротора соединен с первым входом умножителя 5, с вторым входом которого соединен через функциональный преобразователь 3 первый выход датчика 2 режима работы турбины. Выход умножи0 теля 5 через переключатель 16 соединен с первым входом входного сумматора 7, выходы которого соединены через умножитель 6 и переключатель 18 с входом первого элемента 8 памяти и через умножитель 6 с первым входом выходного сумматора 14.

Второй выход датчика 2 режима работы турбины через функциональный преобразователь 4 соединен с вторым входом умножителя 6. Первый выход первого элемента 8 памяти соединен с первым входом первого дополнительного сумматора 11, а второй выход - с первым входом второго дополнительного сумматора 12. Первый выход второго элемента 9 памяти соединен с вторым входом первого дополнительного сумМатора 11, а второй выход второго элемента памяти 9 - с вторым входом второго дополнительного сумматора 12. Первый и второй выходы третьего элемента 10 памяти соединены с третьими входами первого 11 и второго 12 дополнительных сумматоров. Первый выход первого дополнительного

0 сумматора 11 подключен к второму входу входного сумматора 7. Второй выход первого дополнительного, сумматора 11 подключен через переключатель 17 к входу второго элемента 9 памяти. Третий выход первого дополнительного сумматора 11 под ключен к показывающему прибору 20 и может также использоваться в системе автоматического регулирования турбины. Четвертый выход первого дополнительного сумматора 11 подключен к первому входу выQ ходного сумматора 13, выход которого соединен с показываюшим прибором 21 и может использоваться в системе ав7омати1 еского регулирования турбины. Первый, выход второго дополнительного сумматора 17 подключен к третьему входу входного сумма5 тора 7. Второй выход второго дополнительного сумматора 12 подключен через пере, ключатель 19 к входу третьего элемента 10 памяти. Третий и четвертый выходы второго

дополнительного сумматора 12 подключены соответственно к вторым входам выходных сумматоров 13 и 14, выход последнего подключен к показывающему прибору 22 и может использоваться в системе автоматического регулирования турбины. Третий выход первого дополнительного сумматора 11 и выходы выходных сумматоров 13 и 14 являются выходами вычислительного блока 23. Генератор 15 тактовых импульсов соединен с переключателями 16-19. Количество дополнительных сумматоров аналогичных сумматорам 11 и 12 и элементов памяти аналогичных элементам 9 и 10 памяти, соединенных своими входами с вторыми .выходами соответствующих дополнительных сумматоров, а своими выходами - с входами всех дополнительных сумматоров, может быть увеличено и определяется необходимой точностью расчета и количеством выходных параметров термонапряженного состояния ротора, определяемых в вычислительном блоке. При этом вход каждого элемента памяти, кроме первого, подключается к второму выходу на единицу меньшего по номеру дополнительного сумматора, т. е. вход второго элемента памяти подключается к второму выходу первого дополнительного сумматора, вход третьего элемента памяти подключается к второму выходу второго дополнительного сумматора и т. д.

Устройство работает следующим образом

На выходе датчика 1 вырабатывается сигнал пропорциональный температуре пара вблизи характерной точки ротора tn(f) в настоящий момент временит. Датчик 2 режима работы турбины может быть выполнен в.виде датчика давления пара в проточной части или в виде совокупности датчиков частоты вращения ротора и мощности. При наличии в схеме аналого-цифровых преобразрвателей от датчика 2 режима работы турбины сигналы поступают на входы функциональных преобразователей 3 и 4 в цифровом, в противном случае в аналоговом виде.

На выходах функциональных преобразователей 3 и 4 вырабатываются сигналы пропорциональные соответственно величине критерия Био Bi(T) в данный момент времени.

Си a-fBi (f) ,

где а - велична, определяемая геометрическими размерами ротора в контролируемом сечении и постоянная для. данного ротора.

Сигнал с выхода функционального преобразователя 3 поступает на второй вход умножителя 5, где перемножается с сигналом пропорциональным температуре пара tnCC). Этот сигнал поступает при включенном переключателе 16 на вход входного сумматора 7, на выходе которого вырабатывается сигнал, поступающий на первый вход

у.множителя 6, где перемножается с поступающим на его второй вход сигналом пропорциональным величине a + Bi(T) . На выходе умножителя 6 вырабатывается при этом сигнал пропорциональный температуре todCt) обогреваемой поверхности ротора в данный момент времени Т.

Датчик 2 режима работы турбины, функциональные преобразователи 3 и 4 и умножители 5 и 6 позволяют учитывать изменение во времени коэффициента теплоотдачи между греющим паром и ротором. Если этот коэффициент теплоотдачи (критерий Био) меняется незначительно, то указанные элементы в схеме могут отсутствовать.

На входы элементов 8, 9 и 10 памяти при включенных переключателях 17, 18 и 19 поступают сигналы, пропорциональные соответственно температурам обогреваемой поверхности ротора tod (Т), поверхности осевой расточки ротора top (1) и среднеинтегральной температуре t СС) в настоящий момент времени . Генератор тактовых импульсов через каждый интервал временил производит кратковременное включение переключателей. В результате .этого на вход первого дополнительного сумматора 11 поступают сигналы с первых выходов элементов 8, 9 и 10 памяти пропорциональные температурам WCC-дГ), top(, t (f -if). На выходе первого дополнительного сумматора 11 вырабатывается сигнал, пропорциональный температуре top(10 осевой расточки ротора в настоящий момент времени С. Этот сигнал поступает на второй вход входного сумматора 7 через переключатель 17, на вход второго элемента 9 памяти, на первый вход выходного сумматора 13, на показывающий прибор 20. На вход второго дополнительного сумматора 12 поступают сигналы с вторых выходов элементов 8, 9 и 10 памяти пропорциональные температурам to,5(r-А-Г), top(T-дГ), Т (T-Ai:). На выходе второго дополнительного сумматора 12 вырабатывается сигнал пропорциональный среднеинтегральной температуре ротора Т (Т) в настоящий момент времени. Этот сигнал поступает на третий вход входного сумматора 7, через переключатель 19 на вход третьего элемента 10 памяти, на второй вход выходного сумматора 13, на второй вход выходного сумматора 14. На первый вход выходного сумматора 14 поступает с выхода входного сумматора 7 через умножитель 6 сигнал пропорциональный температуре todCt) обогреваемо.й поверхности ротора.

Выходные сумматоры 13 и 14 формируют сигналы пропорциональные напряжениям ТорИ 1об на поверхности осевой расточки ротора и на обогреваемой поверхности ротора соответственно. Эти сигналы поступают на показывающие приборы 21 и 22.

Определение температуры поверхности осевой расточки и среднеинтегральной температуры, а также напряжений на поверхности осевой расточки и на обогр1ваемой поверхности ротора производится с использованием следующих зависимостей:

top(t)bito6(i;-ui:)i- ьгТсг -лЯ bjtof, It-At;

l(L) ci to Ct-AT) cJCT-AT) ()

бор dEiopCi:)- t flT);

(P)-t colj

где bi, Ci, d - постоянные для данного ротора коэффициенты.

При этом устойчивость вычислительного процесса обеспечивается при учете трех значащих цифр (разрядов) коэффициентов.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность определения параметров термонапряженного состояния ротора при учете меньшего, чем в прототипе, числа значащих цифр (разрядов) входных коэффициентов сумматоров.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ РОТОРА ТУРБИНЫ, содержащее датчик температуры пара вблизи характерной точки ротора, подключенный к вычислительному блоку, вы.полненному в виде по меньшей мере трех элементов памяти с переключателями на их входах, входного сумматора, выход которого подсоединен к первому элементу памяти, и по меньшей мере двух выходных сумматоров, один из которых подключен к выходу входного сумматора, и генератор тактовых импульсов, подсоединенный к переключателям, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля; введены дополнительные сумматоры числом на единицу меньше числа элементов памяти, вход каждого элемента памяти, кроме первого, соединен с выходом одного из дополнительных сумматоров, входы каждого из которых подключены к выходам всех элементов памяти, выходы - к входу входного сумматора, о в а входы выходных сумматоров соединены с выходами по меньшей мере двух .допол(Л нительных сумматоров. 00 со