Устройство для автоматического обеспечения допустимого режима пуска турбины Советский патент 1977 года по МПК F01D19/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизацииуправления переменными режимами работы паровых турбин.

Известны устройства для управления пуском турбины, содержапше датчики температуры металла цилиндров высокого и среднего давления турбины и датчик нагрузки, подключенные к регулятору теплового состояния 1. По мере роста температуры металла регулятор теплового состояния увеличивает параметры и расход пара в турбину, что и обеспечивает автоматизацию процесса пуска.

Однако эти устройства не предусматривают учет изменений условий теплообмена в турбине но мере увеличения нагрузки и потому не позволяют оптимизировать ароцесс пуска.

Известно также устройство для автоматического обеспечения допустимого режима пуска турбины, содержащее датчик температуры металла цилиндра высокого давления и датчик нагрузки, подключенные к функциональному преобразователю, связанному с регулятором подвода пара к турбине 2. С помощью функционального преобразователя реализуется зависимость условий теплообмена от нагрузки турбины.

Недостатком известного устройства является невысокая точность обеспечения допустимого режима из-за трудностей правильного учета ряда факторов и достаточно сложная наладка.

Целью изобретения является повышение точности и облегчение наладки.

Для этого дополнительно введены функциональные и нелинейные преобразователи и блок выделения минимума, ко входам которого через нелинейные преобразователи подключены датчики температуры металла цилиндров, а выход соединен с входом регулятора нагрузки, к первым входам дополнительных функциональных преобразователей подключен датчик нагрузки, ко вторым - соответственно датчики температуры металла цилиндров высокого и среднего давления, выходы этих преобразователей вместе с теми же датчиками температуры соединены соответственно через первый и второй сумматоры с входами регуляторов температуры, основной функциональный преобразователь включен в цепь соединения первого сумматора с входом регулятора температуры пара перед цилиндром высокого давления, а к дополнительному в.ходу того преобразователя подключен датчик давления свежего пара.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 нагрузки, датчик 2 давления свежего пара, датчик 3 температуры металла цилиндра высокого давления турбины, датчик 4 температуры металла цилиндра среднего давления, дополнительные функциональные преобразователи 5 и 6 и основной функциональный преобразователь 7, первый с 1матор 8 и второй сумматор 9, нелинейные преобразователи 10 и I К блок 12 выделения минимума, показывающие приборы 13-15, подключенные соответственно к регулятору 16 нагрузки, к регулятору 17 температуры пара перед цилиндром высокого давления и к регулятору 18 температуры пара перед цилиндром среднего давления, а также нелинейный преобразователь 19 и пусковой регулятор 20 давления с обратной связью по давлению свежего пара.

Функциональные преобразователи 5 и 6 испо.тьзуются для формирования величины допустимой разности температур пара, омывающего «критические элементы конструкции со-, ответствующего цилиндра, и металла в .характерной точке этого цилиндра. Преобразователи учитывают зависи.мость величины предельно допустимой разности те.мператур по толщине «критического эле.мента (разность температуры обогреваемой поверхности и температуры в характерной точке) от температуры металла, а также зависи.мость величины критерия Био, .характеризующего условия прогрева элемента, от расхода пара через турбину, т.е. от нагрузки турбины. На выходе сумматоров 8 и 9 получаются значения температуры пара, о.мывающего «критические элементы цилиндров высокого и среднего давления, которые могут быть установлены в данный текущий .момент пуска для поддержания разностей те.мператур в этих элементах на предельно допустимо.м уровне.

Температура пара в цилиндре высокого давления отличается от температуры свежего паоа неред турбиной на величину, определяемую дроссе,тированием пара в регулирующих органах и срабатыванием теплоперепада в ступенях. В функциональном преобразователе 7 величи а допустимой температуры пара в цилиндре высокого давления пересчитывается с учетом величины нагрузки турбины и давления свежего пара на величину допуети.мой температуры свежего пара перед турбиной. Температура пара после промперегрева, допустимая по условиям прогрева цилиндра среднего давления, принимается равной температуре на выходе су.мматора 9, поскольку дросселирование пара в регулирующих органах среднего давления пренебрежимо мало, а снижение температуры пара в ступенях цилиндра среднего давления, если его надс. учитывать, также может быть принято иост.:яннь м.

3 нелинейных преобразователях 10 и 1 1 формируется величина нагрузки турбины, допустимой по тепловому состоянию соответствующих цилиндров. Зависимости, реализуемые в преобразователях 10 и 11, в пеявном виде отражают уровень нагрузки, соответствующий температурам свежего пара и пара после промперегрева и допустимый по условиям перегрева свежего пара и влажности на выхлоп турбины. При этом предполагается поддержание разностей те.мператур в «критических элементах конструкции на предельно допустимом уровне, а также существование однозначной зависимости между давлением свежего пара и нагрузкой при пуске на скользящих параметpax. В блоке выделения минимума 12 формируется значение нагрузки, .меньщей из допусти.мых по условиям теплового состояния цилиндров.

В качестве датчика 1 нагрузки турбины может быть использован датчик давления, напри.мер, в промежуточной ступени турбины.

Для турбин больщой мощности скорость пуска лимитируется главным образом температурными напряжениями в роторах цилиндров высокого и среднего давления. Для таких турбин в качестве датчиков 3 и 4 характерных температур металла могут быть использованы датчики контроля за прогревом ротора.

Выходы устройства могут быть подключены к показывающим приборам 13-15 и автоматически.м пусковы.м регуляторам 16-18, соответственно, нагрузки (или расхода топлива), те.мпературы пара перед цилиндром высокого давления и температуры пара перед цилиндро.м среднего давления с подсоединение.м к их входу соответствующих датчиков обратной связи по нагрузке (или расходу топлива) и температурам. Сигнал от датчика 1 нагрузки через нелинейный преобразователь 19 может быть выведен на исполнительный пусковой регулятор 20 давления с датчико.м обратной связи по давлению свежего пара.

Изобретение может быть использовано для автоматизации управления пуском блочных паротурбинных установок больщой мощности.

При этом обеспечивается упрощение структуры, повыщение надежности по сравнению с

35 известными схемами, повыщается качество оптимизации пусковых режимов, существенно облегчается наладка.

40

Формула изобретения

Устройство для автоматического обеспечения допустимого режима пуска турбины, содержащее датчик температуры металла цилиндра высокого давления и датчик нагрузки, подключенные к основному функциональному преобразователю, датчики давления свежего пара и температуры металла цилиндра среднего давления, сумматоры и регуляторы нагрузки и температуры пара перед цилиндрами, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности и облегчения наладки, дополнительно введены функциональные и нелинейные преобразователи и блок выделения минимума, ко входам которого через

нелинейные преобразователи подключены датчики температуры металла цилиндров, а выход соединен с входом регулятора нагрузки, к первым входам дополнительных функциональных преобразователей подключен датчик нагрузки, ко вторым-соответственно датчики температуры металла цилиндров высокого и среднего давления, выходы этих преобразователей вместе с теми же датчиками температуры соединены соответственно через первый и второй сумматоры с входами регуляторов температуры, основной функциональный преобразователь включен в цепь соединения первого сумматора с входом регулятора температуры пара перед цилиндром высокого давления, а к дополнительному входу этого преобразователя подключен датчик давления свежего пара.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 263602, кл. F 01 D 19/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 418619, кл. F 01 D 19/02, 1972.