Способ гашения колебаний ротора паровой турбины Советский патент 1990 года по МПК F01D17/24 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для гашения колебаний ротора при работе паровой турбины.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения колебаний ротора за счет компенсирующих колебаний возбуждаемых с помощью органов v парораспределения.

На фиго 1 представлена схема устройства, реализующего способ гашения колебаний ротора паровой турбины; на фиг; 2 - вид А на фиг. t.

Устройство, реализующее способ гашения колебаний ротора паровой турбины, содержит турбину 1, ротор 2 с лопатками, вращающийся в опорных подшипниках 3, регулирующие клапаны 4-9, управляемые соответственно исполнительными устройствами 10-15, преооразователь 16 радиальных колебаний ротора 2 (например, вихретоковый), подключенный на один из двух входов синхронного детектора 17, другой вход которого подключен через фазовращатель 18 к формированию 19 опорного сигнала. Кроме того, выход формирователем 19 опорного сигнала подключен на - входе фазорасщепителя 20 на три фазы нормированных напряжений (по числу пар сопел парораспределения). Выход синхронного детектора 17 соединен с потенциальными входами функциональных преобразователей 21-23 и с входом управления фазовращателя 18, другие входы функциональных преобразователей 21-23 соединены с соответствующими выходами фазорасщепителя 20. Каждый из функциональных преобразователей 21-23 выходом соединен с входами сосл ел

00

Kj

со

О5

сртветствующего усилителя 24-26 мощ- itocTH, каждый из которых прямым выхо- ом подключен к соответствующему ис- т шшительному устройству 11, 13 и 15, 5 4 инверсным к исполнительным устройствам 10, 12 и 14 соответственно. Клапаны 4-9 парораспределения турби- цы 1 соединены соответственно с сопло- в;ыми камерами 27-32.10

Способ гашения колебаний реализуется следующим образом.

1553736

разователей 21-23 после умножения сигнала, поступающего на их потенциальные входы с выхода синхронного детектора 17, на соответствующий единичный (нормированный) сигнал, поступающий с выходов фазорасщепителя 20, формируются сигналы управления в виде: U, Asin(wt + q,), U Asin(G3t + + ,) и U, Asinfot +Ч1) При эдом фактически осуществляется операция разложения оборотной составляющей колебаний ротора 2 по направлению пар сопловых камер 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31 соответственно. Эти управляющие сигналы усиливаются в соответствующих усилителях 24-26 мощности, каждый из которых имеет прямой и инверсный выход, т.е. на выходе каждого из усилителей 24-26 мощности имеется два одинаковых синусоидальных сигнала в противофазе, с прямых выходов сигнал подается на исполнительные устройства И, 13 и 15, управляющие клапанами 5, 7 и 9, ас инверсных выходов тех же усилителей 24-26 мощности подается на исполнительные устройства 10, 12 и 14, которые управляют клапанами 4, 6 и 8 соответственно. В результате на установленный (заданный) уровень давления пара в сопловых камерах налагаются колебания давления пара с частотой СО вращения ротора 2 и с амплитудой, пропорциональной амплитуде А оборотной составляющей колебаний ротора 2, Созданные колебания давления пара относительно установленного значения в сопловых камерах 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31 приводят к появлению на спрофилированных по сечению и по высоте лопатках сил и моментов, возбуждающих колебания ротора 2. Суммирование на плоскости этих гармонически изменяющихся с часРотор 2 турбины 1 за счет подвода пара постоянного (заданного) по величине давления к сопловым камерам 27-32 через регулирующие клапаны соплового парораспределения, уп раляемые исполнительными устройствами 10-15, приводится во вращение с частотой W . Радиальные колебания ротора 2 преобразователем 16 преобразуются в электрический сигнал в виде

U(t) Asin(Qt + V) + ZUj(t),

оде А- амплитуда оборотной составляющей колебания ро- тора ф - начальная фаза колебания

ротора;

Uj(t) - j-я составляющая колебаний ротора.

Сигнал U(t) подается на первый вход синхронного детектора 17. На второй его вход через фазовращатель 18 с формирователя 19 поступает опорный сигнал с частотой G) , сформированный по метке на роторе (метка не показана). Фазовращатель 18 работает в -режиме автоподстройки по максимуму 4игнала А(оО, который равен амплиту- Де А при Ц d , гдесЈ- начальная фа- sja опорного сигнала. Сигнал с выхода Синхронного детектора 17, пропорцио

15

20

25

30

35

40

де: U, Asin(wt + q,), U Asin(G3t + ,) и U, Asinfot +Ч1) При эдом фактически осуществляется операция разложения оборотной составляющей колебаний ротора 2 по направлению пар сопловых камер 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31 соответственно. Эти управляющие сигналы усиливаются в соответствующих усилителях 24-26 мощности, каждый из которых имеет прямой и инверсный выход, т.е. на выходе каждог из усилителей 24-26 мощности имеется два одинаковых синусоидальных сигнала в противофазе, с прямых выходов сигнал подается на исполнительные устройства И, 13 и 15, управляющие клапанами 5, 7 и 9, ас инверсных выходов тех же усилителей 24-26 мощности подается на исполнительные уст ройства 10, 12 и 14, которые управля ют клапанами 4, 6 и 8 соответственно В результате на установленный (задан ный) уровень давления пара в сопловы камерах налагаются колебания давлени пара с частотой СО вращения ротора 2 и с амплитудой, пропорциональной амплитуде А оборотной составляющей колебаний ротора 2, Созданные колебания давления пара относительно установленного значения в сопловых камерах 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31 приводят к появлению на спрофилированных по сечению и по высоте лопатках сил и моментов, возбуждающих колебания ротора 2. Суммирование на плоскости этих гармонически изменяющихся с час

Йальиый амплитуде А оборотной состав- 45 тотой о и амплитудой А колебаний дав

яющей, подается на потенциальные входы функциональных преобразователей 21-23, на функциональные входы которых с выходов фазорасщепителя 20 подается синусоидальный сигнал единичной амплитулы и частоты в виде трехфазного напряжения. Этот трехфазный Сигнал со сдвигами фаз ц, , Срг и Ц ъ Совпадающими с радиальными направлениями расположения пар сопловых ка- Мер 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31, выдается в виде U о, V sin (cot +q,), U02 10-sin(Klt ), Uoa(t) Vsin(« t + %). На выходе функциональных цреоб50

55

ления пара, сдвинутых по фазе (по времени) и по направлению в плоскост приводит к появлению синхронной асим метрии давления пара относительно оси вращения ротора 2 в виде вращающегося с частотой 6D вектора давления пара с модулем, величина которого пропорциональна амплитуде А. Таким образом, ввиду того, что сопловые камеры 27-32 конструктивно смещены в пространстве в плоскости, перпенди кулярной оси вращения ротора 2, нало жение на установленный уровень давле ния пара в каждой сопловой камере

0

5

0

5

0

5

0

де: U, Asin(wt + q,), U Asin(G3t + + ,) и U, Asinfot +Ч1) При эдом фактически осуществляется операция разложения оборотной составляющей колебаний ротора 2 по направлению пар сопловых камер 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31 соответственно. Эти управляющие сигналы усиливаются в соответствующих усилителях 24-26 мощности, каждый из которых имеет прямой и инверсный выход, т.е. на выходе каждого из усилителей 24-26 мощности имеется два одинаковых синусоидальных сигнала в противофазе, с прямых выходов сигнал подается на исполнительные устройства И, 13 и 15, управляющие клапанами 5, 7 и 9, ас инверсных выходов тех же усилителей 24-26 мощности подается на исполнительные устройства 10, 12 и 14, которые управляют клапанами 4, 6 и 8 соответственно. В результате на установленный (заданный) уровень давления пара в сопловых камерах налагаются колебания давления пара с частотой СО вращения ротора 2 и с амплитудой, пропорциональной амплитуде А оборотной составляющей колебаний ротора 2, Созданные колебания давления пара относительно установленного значения в сопловых камерах 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31 приводят к появлению на спрофилированных по сечению и по высоте лопатках сил и моментов, возбуждающих колебания ротора 2. Суммирование на плоскости этих гармонически изменяющихся с частотой о и амплитудой А колебаний дав

ления пара, сдвинутых по фазе (по времени) и по направлению в плоскости, приводит к появлению синхронной асимметрии давления пара относительно оси вращения ротора 2 в виде вращающегося с частотой 6D вектора давления пара с модулем, величина которого пропорциональна амплитуде А. Таким образом, ввиду того, что сопловые камеры 27-32 конструктивно смещены в пространстве в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора 2, наложение на установленный уровень давления пара в каждой сопловой камере

малых колебаний давления пара, сформированных по результатам измерения радиальных колебаний.ротора, позволяет создавать компенсирующие колебания ротора и использовать систему парораспределения в качестве возбуди- ,теля компенсирующих колебаний ротора паровой турбины, например, вызванных разбалансом ротора.JQ

Наличие в системе парораспределения турбины диаметрально противоположных сопловых камер 30 и 27, 32 и 29, 28 и 31 позволяет относительно заданного уровня давления пара, не изменяя расхода пара, создавать противофазные колебания давления пара в диаметрально противоположных относительно оси вращения точках ротора 2 турбины, что достигается подачей управляющих сигналов с прямого и инверсного выходов усилителей 24-26 мощности на исполнительные устройства

ний ротора паровой турбины за счет подавления колебаний ротора, вызванных не только колебаниями давления пара перед турбиной, но и другими причинами, например разбалансировкой ротора. Снижение колебаний ротора способствует повышению надежности турбоустановки и уменьшению вредного влияния вибрации на обслуживающий персонал.

Формула изобретения

15 Способ гашения колебаний ротора паровой турбины путем поддержания за органами парораспределения давлер ния пара на заданном уровне, соответствующем режиму работы турбины, о т20лнчающийся тем, что, с

целью повышения эффективности гашения колебаний ротора, одновременно с поддержанием за органами парораспределения давления пара на заданном уровне

10 и 11, 12 и 13, 14 и 15 соответственно. Это позволяет уменьшить ампли- 25 производят измерение колебаний рото- туду колебаний давления пара в сопло- ра, по результатам которого путем

воздействия на органы парораспределения турбины изменяют давление пара на лопатки, синхронно вращению рото- 30 ра и ассиметрично в плоскости, нерпен; дикулярной оси вращения ротора.

вых камерах 27-32 в два раза для создания компенсирующего колебания ротора нужной интенсивности.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность гашения колебаний ротора паровой турбины за счет подавления колебаний ротора, вызванных не только колебаниями давления пара перед турбиной, но и другими прчинами, например разбалансировкой ротора. Снижение колебаний ротора способствует повышению надежности турбоустановки и уменьшению вредного влияния вибрации на обслуживающий персонал.

Формула изобретения

Способ гашения колебаний ротора паровой турбины путем поддержания за органами парораспределения давлер ния пара на заданном уровне, соответствующем режиму работы турбины, о тлнчающийся тем, что, с

целью повышения эффективности гашения колебаний ротора, одновременно с поддержанием за органами парораспределения давления пара на заданном уровне

производят измерение колебаний рото- ра, по результатам которого путем

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для гашения колебаний ротора (Р) при работе паровой турбины (Т). Цель изобретения - повышение эффективности гашения колебаний Р за счет компенсирующих колебаний, возбуждаемых с помощью органов парораспределения Т. Для гашения колебаний Р Т по результатам измерения колебаний Р формируется синхронная асимметрия давления пара на лопатки Т в радиальной плоскости относительно оси вращения Р Для этого используется система парораспределения Т в качестве возбудителя компенсирующих колебаний Р путем формирования соответствующих колебаний давления пара в системе парораспределения Т относительно требуемого уровня по мощности. 2 ил.

Фиг2