Устройство для автоматического поддержания допустимого изменения нагрузки турбины Советский патент 1988 года по МПК F01D19/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации контроля за переменными режимами работы паровых турбин.

Цель изобретения - повьгаение надежности турбины при снижении температуры пара перед цилиндрами.

На фиг.1 приведена схема устройства с подключением к логическому блоку датчика температуры металла стопорного клапана; на фиг.2 - схема устройства с подключением к этому I блоку датчика температуры металла I цилиндра высокого давления; на I фиг,3 - характеристика, реализуемая ; в нелинейном преобразователе; на фиг.4 - характеристика, реализуемая в функциональных преобразователях. : Устройство (фиг.1 И 2) содержит регулятор 1 нагрузки с датчиком 2 ; нагрузки, датчики 3 и 4 температуры ; пара перед цилиндрами высокого и . : среднего давления (соответственно датчики температуры свежего пара и пара после промперегрева), датчики : 5 и 6 температуры металла в характер ных точках цилиндров высокого и сред I него давления соответственно, дат- I чик 7 температуры металла стопорного клапана цилиндра высокого давления. В качестве датчиков 3-7 температу ; ры пара и металла могут использо- ;-ваться стандартные термопары, снабженные нормирующими преобразователями, обеспечивающими возможность использования более чем одного выхода датчика в виде унифицированного сигнала. В качестве датчиков 5 и 6 температуры металла может использоваться также устройство, моделирующее прогрев конструктивных элементов турбин, например роторов высокого и среднего давления. В качестве датчика 2 нагрузки турбины может быть использован датчик активной мощности турбогенератора или датчик давления пара, например, в промежуточной ступени турбины, с унифицированным выходом.

Устройство содержит также нелинейный преобразователь 8,. подсоединенный к датчику 5 температуры металла цилиндра высокого давления, функциональные преобразователи 9 и 10, подсоединенные соответственно к датчикам 3 и 4 температуры пара перед цилиндрами высокого (ЦВД) и среднего

0

5

0

5

О

5

0

5

0

5

(ИСД) давления, блок 11 выделения минимума вьосодных сигналов функциональных преобразователей 9 и 10, переключатель 12 с подключенным к его управляющему входу логическим блоком 13, к входам которого подключены выходы датчиков 3 и 4 температуры пара перед ЦВД и ЦСД соответственно и выходы датчиков 6 и 7 температуры металла, а также выход задат- чика 14 температуры. Один вход переключателя 12 подключен к выходу нелинейного преобразователя 8, другой - к выходу блока 11 вьщеления минимума, а выход - к регулятору 1 нагрузки и к показьшающему прибору 15.

Логический блок 13 содержит четыре нуль-органа 16-19, логические элементы И 20 и 21, элементы 22 и 23 памяти, выходной элемент ИЛИ 24, К входам первого 16 и третьего 18 нуль- органов подключены выходы датчика 3 температуры пара перед ЦВД. К входам второго 17 и четвертого 19 нуль-органов подключены выходы датчика 4 температуры пара перед ЦСД, Другие входы первого 16 и второго 17 нуль- органов подключены к задатчику 14 температуры. Вход третьего нуль-органа 18 подключен к датчику 7 температуры металла стопорного клапана, а вход четвертого нуль-органа 19 подключен к датчику 6 температуры металла ЦСД.

Инверсные входы первого элемента И 20 подключены к выходу первого 16, и третьего 18 нуль-органов, а выход подсоединен к входу -элемента ИЛИ 24 через первый элемент 22 памяти, причем к другому входу первого элемента 22 памяти подключен выход первого нуль-органа 16. Инверсные входы второго элемента И 21 подключены к выходу второго 17 и четвертого 19 нуль- органов, а выход подсоединен к вхо- ду элемента ИЛИ 24 через второй элемент 23 памяти, причем к входу второго элемента 23 памяти подключен выход второго нульгоргана 17.

Нелинейный преобразователь 8 служит для формирования величины задания нагрузки турбины, допустимой по тепловому состоянию цилиндра высокого давления в нормальных эксплуатационных режимах, В частности, при изменениях нагрузки в пределах регулировочного диапазона, а также при пусках и остановках с номинальными

параметрами пара перед турбиной процессы изменения нагрузки зависят лишь от теплового состояния ЦВД, та как дросселирование в регулирующих клапанах среднего давления пренебрежимо мало. Характеристика, реализуемая в преобразователе 8 и представленная на фиг.З в виде зависи. за

мости допустимой нагрузки оон..

пт температуры металла цилиндра 14«д

строится в соответствии с данными теплового расчета турбины, с учетом характеристик перераспределения и прогрева критического элемента ЦВД вследствие дросселирования пара в нормальных режимах. Нелинейный преобразователь 8 может быть выполнен например, на стандартных блоках.

Функциональные преобразователи 9 и 10 служат для формирования величины задания нагрузки турбины в аварийных ситуациях, связанных с недопустимым снижением температуры пара перед ЦВД и ЦСД. Функциональный преобразователь 9, подключенный к датчику 3 температуры пара перед

ЦВД, соответственно используется для формирования величины задания нагрузки, допустимой по условиям снижения температуры свежего пара, а функциональный преобразователь 10 - величиИЬ1 задания нагрузки, допустимой по условиям снижения температуры пара после промперегрева. Характер зависимостей, реализуемых в преобразователях 9 и 10, представлен на фиг.4

и определяется нормами эксплуатации турбины. Эта зависимость выражается формулой

NHOM

() + 1 О

где N f, QU - допускаемое значение

нагрузки в .аварийных . режимах снижения температур пара; N моя - номинальное значение

нагрузки;

цвд.(ц,с/) температура пара перед цилиндром высокого (среднего) давления;

tjjjjp , t кн верхнее пороговое и минимально допустимое значение температуры пара;

К, 1 - коэффициенты, определяющие степень необходимго снижения нагрузки с изменением температур пара.

В эксплуатационных условиях с . целью предотвращения заброса пароводяной смеси в проточную часть турбины требуется разгрузка турбины вплоть до нуля по мере снижения какой-либо из температур (свежего пара или пара после промперегрева) ниже определенного порогового значения tnop . В связи с зтим на характеристике, представленной на фиг.4, в

при

-ЧвЛг -U.c/t ) t ПОР

-чел .,4

, при (tцcд) tSoP , при tцвд(tцcд)z

виде зависимости допускаемой наг« о рузки gg от температур пара перед

цилиндрами , имеют место излом, соответствующий пороговому

значению t

п.,

пир

температуры пара перед

0

5

0

5

цилиндрами, а также зона снижения нагрузки.вплоть до нуля по мере уменьшения температуры пара. Указанные функциональные преобразователи 9 и 10 также могут быть выполнены на базе стандартных блоков.

Для автоматического обеспечения допустимого режима изменения нагрузки турбины в устройстве имеется переключатель 12 с логическим блоком 13, обеспечивающий подключение к регулятору нагрузки турбины либо сигналов задания нагрузки, сформированных в нелинейном преобразователе 8 и соответствующих неаварийным режимам работы турбины, либо в аварийных режимах, сопровождаюЕ1ихся недопустимо глубоким снижением температуры пара перед цилиндрами турбины, сигналов, сформированных в функциональных преобразователях 9 и 10. Для подключения в этом случае на вход регулятора

1 нагрузки минимального из допустимых значений нагрузки, соответствующих наиболее глубокому изменению какой-либо из температур пара, используется блок 1I вьщеления минимума. Для автоматического определения аварийных и неаварийных режимов работы Турбину используется логический блок 13. При этом связанный с одним из его входов задатчик 14 температуры служит для установки порогового

хода элемента И 21 с возбуждением элемента 23 памяти, а также установкой переключателя 12 в нужное положение и удержанием его в этом положении вплоть до момента послеаварийного восстановления температуры. Это обеспечивается с помощью элемента 23 па- мяти и подсоединением его к входу второго нуль-органа 1 7,фиксир: тощего факт восстановления нормального уровня температуры пара после промперег

значения температур, являющегося обыч- рева. Выходной элемент ИЛИ 24, свя- но одинаковым для ЦВД и ЦСД.занный входами с элементами И 20 и 21

В логическом блоке 13 первый 16 и is соответственно через элементы 22 и ;

третий 18 нуль-органы, относящиеся к ЦВД, служат для проверки условий наличия достаточно высокого уровня температуры свежего пара и заданного превышения ее над уровнем температур металла паровпускных элементов ЦВД, например, металла стопорного клапана Одновременное невьшолнение этих условий сопровождает аварийный режим снижения . температуры свежего пара и характеризуется изменением выхода элемента И 20, а соответственно и установкой переключателя 12 в нужное положение с возбуждением элемента 22 памяти

Переключатель 12 должен оставаться в положении, соответствующем аварийным режимам, и в случае повышения температуры свежевого пара сверх температуры металла стопорного клапана, вплоть до момента увеличения температуры пара выше порогового значения. Это соответствует режимам послеаварийного восстановления температуры свежего пара и обеспечивается с помощью элемента 22 и связи его с выходом первого нуль-органа 16, фиксирующего факт восстановления нормального уровня температуры свежего пара.

Аналогично второй 17 и четвертый 19 нуль-органы относятся к ЦСД и служат для проверки условий наличия достаточно высокого уровня температуры пара после промперегрева и заданного превьппения ее над уровнем температуры металла цилиндра, которая используется в качестве характерной вследствие пренебрежимо малого дросселирования пара в регулирзтощих клапанах среднего давления. Одновременное невыполнение этих условий сопровождает аварийньй режим снижения температуры пара после промперегре ва и характеризуется изменением выхода элемента И 21 с возбуждением элемента 23 памяти, а также установкой переключателя 12 в нужное положение и удержанием его в этом положении вплоть до момента послеаварийного восстановления температуры. Это обеспечивается с помощью элемента 23 па- мяти и подсоединением его к входу второго нуль-органа 1 7,фиксир: тощего факт восстановления нормального уровня температуры пара после промперег

23 памяти, обеспечивает необходимые переключения при аварийном снижении температуры пара перед любым из цилиндров высокого и среднего давления.

Устройство работает следующим образом.

Автоматического обеспечение допустимого изменения нагрузки турбины предусматривается для аварийных режимов, сопровождающихся недопустимым снижением температуры свежего пара или пара после промперегрева, для нормальных эксплуатационных режимов изменения нагрузки в пределах регулировочного диапазона, а также для режимов пуска и остановка турбины.

Соответственно этим режимам переключатель 12 имеет два положения, подключая свой выход к выходу блока 11 выделения минимума или к выходу нелинейного преобразователя 8.

Для автоматического определения режима работы-турбины в логическом блоке 13 проверяются следующим услоВИЯ (при подключении датчика 7)

условие А

t ПОР

условие Б - t

чМ

5

условие В условие Г

- t

4,f3A . п

. п

t ПОР

Ьцсй+ С,

где t

0

п ЧбА

.П

ПОР

5

температура свежего пара, измеряемая датчиком 3, температура пара после промперегрева, измеряемая датчиком 4; величина порогового значения температуры свежего пара и пара после промперегрева, определяющая нижнюю, допустимую по условиям безаварийной работы

ФУЛ

V ff

юв

JO

Фиг.З

jL /o

пор нсп ися