Способ определения запаса устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор Советский патент 1992 года по МПК F22B35/18 

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в теплоэнергетических установках различного назначения, снабженных деаэраторами с двумя деаэрационными колонками, установленными на одном деаэ- рационном баке, например, деаэраторами типа ДП-1600.

Известно, что при определенных условиях (пуск, снижение нагрузки энергоблока и т.д.) система конденсатопровод-деаэратор может потерять гидродинамическую устойчивость (см., например: Кондратьев А.Д. Причины потери гидродинамической устойчивости деаэратора при снижении нагрузки блока. - Электрические станции, 1984, № 9, с.32-35). Последнее приведет к ухудшению деаэрации воды, сильным гидроударам в трубопроводах основного конденсата вблизи деаэраторов, циклическим напряжением, вызывающим усталостные разрушения трубопроводов и т.п. (см.Кондратьев А.Д., Кос- тылев В.Ф. Причины гидравлических ударов в деаэраторах энергоблоков и пути их устранения. - Электрические станции, 1980, № 6, с.33-36; Бравиков A.M. Повышение эффективности и эксплуатационной надежности струйно-барботажных деаэраторов. - Электрические станции, 1980, № 7, с.20-23 и т.д.). Пусть имеется некоторый объект регулирования с одним входом и одним выходом, причем на входе и выходе этого объекта действуют случайные процессы. Будет рассматривать случайный процесс, действующий на входе объекта, как возмущающее воздействие, а случайный процесс, действующий на выходе объекта, как реакцию этого объекта на указанное возмущающее воздействие. Тогда путем анализа (спектрального, корреляционного) названных случайных процессов можно определить частотную передаточную функцию данного

Х| XJ

О Ю О Ю

объекта (см. Солодовников В.В., Усков А.С. Статистический анализ объектов регулирования. - М., Машгиз, 1960, с.35).

Известен способ определения запаса устойчивости объекта регулирования с одним входом и одним выходом, в качестве которого рассматривают парогенерирую- щий канал (см.а.с. № 1236247). Данный способ включает измерение в процессе эксплуатации парогенерирующего канала текущих значений перепада давления на канале и расхода теплоносителя с последующим выделением случайных пульсаций названных режимных параметров. Затем путем спектрального анализа в диапазоне 1...5 Гц этих пульсаций определяют значения частотной передаточной функции парогенерирующего канала. Среди полученных значений частотной передаточной функции отыскивают такое значение, мнимая часть которого равна нулю.

Для определения запасов устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор данный способ не применим в виду того, что в названной системе возможна только апериодическая неустойчивость (см.приложение к заявке), и при оценке запаса устойчивости необходимо определять значение соответствующей частотной передаточной функции на нулевой частоте. Спектральный анализ в диапазоне 1...5 Гц пульсаций расхода конденсата и перепада давления на конденса- топроводе не даст никакой информации о запасе устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор. Известный способ в данном случае окажется просто неработоспособным в виду того, что в указанном диапазоне частотная передаточная функция конденсатопровода не имеет чисто действительных значений (т.е. значений, мнимая часть которых равна нулю). Во-вторых, исходя только из какого-либо значения частотной передаточной функции нельзя судить о запасе устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор. Необходимо учитывать соотношения между частотной передаточной функцией конденсатопровода, определенной в процессе эксплуатации деаэратора, и гидравлической характеристикой этого же конденсатопроводэ (см. приложение к заявке). В данном случае под гидравлической характеристикой понимают гидравлическую характеристику собственно трубопровода, определенную экспериментальным или расчетным путем.

Наиболее близким техническим решением является способ анализа устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор, акточающий предварительное определение гидравлической характеристики собственно конденсатопровода, измерение в процессе эксплуатации деаэратора текущих значений перепада давления на конденса- топроводе и расхода конденсата (см.Нестеров Ю.В. Анализ устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор. - В журн.: Теплоэнергетика, 1986, № 3, с.67-69).

Известный способ, во-первых, обладает низкой точностью, что снижает надежность

0 и эффективность деаэратора. Во-вторых, данное техническое решение не позволяет определять запас устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор в процессе промышленной эксплуатации деаэратора.

5 Последнее также снижает надежность и эффективность деаэратора, не обеспечивает защиту от возможного возникновения гидроударов в системе конденсатопровод-деаэратор и ухудшения деаэрации воды

0 вследствие потери названной системой гидродинамической устойчивости.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности деаэратора.

Поставленная цель достигается тем, что

5 искомую величину запаса находят как разность значения производной перепада давления на конденсатопроводе по расходу конденсата, определенного для точки гидродинамической характеристики собствен0 но конденсатопровода, соответствующей текущему значению расхода конденсата, и полученного путем анализа случайных пульсаций расхода конденсата и перепада давления на конденсатопроводе значения

5 частотной передаточной функции конденсатопровода на нулевой частоте.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что во-первых, находят

0 значение производной перепада давления на конденсатопроводе по расходу конденсата, определенное для точки гидравлической характеристики собственно конденсатопровода, соответствующей текущему значению

5 расхода конденсата. Во-вторых, определяют путем выделения и анализа случайных пульсаций расхода конденсата и перепада давления на конденсатопроводе значение частотной передаточной функции конденса0 топроводз на нулевой частоте. А затем находят искомую величину запаса устойчивости системы конденсатопровод-деаэратор как разность полученных значений производной и частотной передаточной функции. Таким

5 образом, заявленный способ соответствует критерию изобретения новизна. Сравнение заявленного способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в низ признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения существенные отличия. Обоснование соответствия заявленного технического решения критерию изобретения техническое решение задачи представлено в приложении к заявке.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации заявленного способа.

Данное устройство содержит измерительные преобразователи расхода конденсата 1 в конденсатопроводе и перепада давления 2, Измерительный преобразователь перепада давления 2 устанавливают таким образом, чтобы измерять текущее значение перепада давления на выбранном конденсатопроводе 3, т.е. между точкой разветвления конденсатопроводов (точкой ответвления рассматриваемого конденса- топровода) и точкой входа конденсатопро- вода в верхнюю часть колонки деаэратора, Кроме того, устройство содержит блоки 4,5 выделения переменной составляющей сигнала, постоянное устройство 6, блок 7 анализа случайных процессов, блок 8 вычитания, блок 9 регистрации и блок 10 управления. Выход измерительного преобразователя 1 подключен ко входам блока 4 выделения переменной составляющей и постоянного запоминающего устройства 6. Выход измерительного преобразователя 2 соединен со входом блока Б выделения переменной составляющей сигнала. Выходы блоков 4 и 5 подключены соответственно к первому и второму входам блока 7 анализа, выход которого соединен с первым входом блока 8 вычитания, второй вход которого подключен к выходу постоянного запоминающего устройства 6. Выход блока 8 вычитания соединен со входом блока 9 регистрации, син- хрозход которого так же, как и синхровходы постоянного запоминающего устройства 6 и блока 7 анализа подключен к соответствующему выходу блока 10 управления.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. До начала эксплуатации заявленного технического решения определяют экспериментальным или расчетным путем (то и другое в настоящее время не вызывает никаких затруднений) гидравлическую характеристику конденсзтопровода (собственно трубопровода). Очевидно, что если известна гидравлическая характеристика конденсатопровода (в координатах G- АР), то известны и значения производной этой характеристики (производной перепада давления по расходу). Значения указанной производной соответствующие диапазону всех возможных значений расхода конденсата, записывают на каком- либо носителе информации (бумага, магнитная лента и т.п.).

В процессе эксплуатации предлагаемого технического решения измеряют текущие значения расхода конденсата в конденсатопроводе и перепада давления на этом же конденсатопроводе. Затем вы0 деляют случайные пульсации указанных режимных параметров, представляющие собой стохастические колебания контролируемых величин вокруг некоторых стационарных значений и всегда присутствующие

5 в процессе нормальной эксплуатации теплоэнергетической установки. Путем анализа случайных пульсаций расхода конденсата и перепада давления на конденсатопроводе определяют значение частотной передаточ0 ной функции конденсэтопровода на нулевой частоте. Просматривают имеющиеся значения производной перепада давления на конденсатопроводе по расходу конденсата (записанные на выбранном носителе

5 информации) и находят среди них значение названной производной, которое соответствует зафиксированному в данный момент текущему значению расхода конденсата. Искомый запас устойчивости системы кон0 денсатопровод - деаэратор определяют как разность полученных значений производной и частотной передаточной функции.

В качестве примера конкретной реализации предложенного способа рассмотрим

5 работу устройства, блок-схема которого изображена на фиг.1. С помощью измерительных преобразователей 1 и 2 измеряют текущие значения расхода конденсата в конденсатопроводе 3 и перепада давления

0 на этом же конденсатопроводе 3 соответственно. Электрический сигнал, пропорциональный текущему значению расхода конденсата, поступает с выхода измерительного преобразователя 1 на входы блока

5 4 и постоянного запоминающего устройства 6. Электрический сигнал, пропорциональный текущему значению перепада давления на конденсатопроводе 3, поступает с выхода измерительного преобразователя 2 на

0 вход блока 5. С помощью блоков 4 и 5 выделяют переменные составляющие (случайные пульсации) выходных сигналов измерительных преобразователей 1 и 2. С помощью блока 7 определяют значение ча5 стотной передаточной функции конденсатопровода на нулевой частоте HQo) путем анализа случайных пульсаций расхода конденсата G(t) и перепада давления на конденсатопроводе A P(t). В блоке 7 аппаратурно или программно реализуется обработка указанных случайных пульсаций согласно выражению:

Н0о)

/lgRi2(r)dr /iЈRii(r)dr

где Rn (г) - автокорреляционная функция стационарного случайного процесса G(t); Ri2 (т) - взаимнокорреляционная функция стационарных случайных процессов G(t) и AP(t).

Определенные до начала эксплуатации предлагаемого устройства значения производной перепада давления на кон- денсатопроводе по расходу конденсата, соответствующие диапазону всех возможных текущих значений расхода конденсата, заносят в постоянное запоминающее устройство 6. Последнее выполняют до начала эксплуатации предлагаемого устройства.

Когда в процессе эксплуатации рассматриваемого устройства на вход постоян- ного запоминающего устройства 6 поступает с эыхода измерительного преобразователя 1 сигнал, соответствующий текущему значению расхода конденсата, на выходе постоянного запоминающего устройства 6 по команде из блока 10 управления появляется сигнал, пропорциональный значению производной перепада давления на конденсатопроводе по расходу конденсата, соответствующему текущему значению расхода конденсата. С помощью блока 8 определяют разность указанного значения производной и HQo). Полученное, таким образом, значение запаса устойчивости системы конденсатопровод - деаэратор {электрический сигнал с выхода блока 8) фиксируют в блоке 9 регистрации, который может представлять собой, например, печатающее устройство. Синхронизацию работы блоков 6-9 осуществляет единый для всего устройства блок 10 управления.

Предлагаемое техническое решение выгодно отличается от прототипа тем, что позволяет определять запас устойчивости системы конденсатопровод - деаэратор в

процессе промышленной эксплуатации деаэратора. Оперативное определение запаса устойчивости системы конденсатопровод - деаэратор обеспечивает защиту теплоэнергетической установки от возможного возникновения сильных гидроударов в названной системе и ухудшения деаэрации воды вследствие потери системой конденсатопровод-деаэратор гидравлической устойчивости. Изложенное выше свидетельствует о том, что заявленный способ повышает надежность и эффективность деаэратора.

В качестве базового объекта для выявления технико-экономической эффективности заявленного способа выбран прототип. Примечание предлагаемого технического решения на промышленных теплоэнергетических установках повысит их надежность и

эффективность, снизит затраты на ремонт- но-восстановительные работы и убытки от возможных простоев основного и вспомогательного оборудования.

По заявленному техническому решению

разработано техническое предложение в соответствии с ГОСТ 2.103-68.

Формула изобретения Способ определения запаса устойчивости системы конденсатопровод-деазратор

путем определения гидравлической характеристики собственно конденсатолровода, измерения значения перепада давления на конденсатопроводе и расхода конденсата с последующим выделением случайных пульсаций этих параметров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, определяют значение производной перепада давления на конденсатопроводе по расходу конденсата,

определенного для точки гидравлической характеристики собственно конденеа- топровода, соответствующей текущему значению расхода конденсата, и значение частотной передаточной функции конденсатопровода на нулевой частоте, полученное путем анализа случайных пульсаций расхода конденсата и перепада давления на конденсатопроводе, а величину запаса устойчивости определяют как разность полученных значений.

i

а

Использование: энергетика для использования в теплоэнергетических установках, снабженных деаэраторами с двумя деаэрационными колонками. Сущность изобретения: предварительно определяют гидравлическую характеристику собственно конденсатопровода. Искомую величину запаса находят как разность значения производной перепада давления на конденсатопроводе по расходу конденсата и значения частотной передаточной функции конденсатопровода на нулевой частоте. 1 ил.

/0

{

Редактор Т. Иванова

Техред М.Моргентал

Заказ 4111ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

U

г

Корректор Э. Лончакова