Устройство для контроля прогрева ротора турбины Советский патент 1980 года по МПК F01D19/02 

1

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации пуска паровых турбин.

Известны устройства для контроля прогрева ротора турбины, содержащие датчик температуры пара, подключенный к входу сумматора, блок вычисления градиента температуры и датчик режимного параметра турбины, подключенный через функциональный преобразователь к одному из входов блока умножения 1. Эти устройства моделируют прогрев ротора с учетом изменения условий теплоотдачи от пара к поверхности ротора при изменении режима работы турбины.

Такие устройства характеризуются недостаточно высокой точностью.

Известно также устройство для контроля прогрева ротора турбины, содержащее датчик температуры пара, подключенный к входу первого сумматора, выход которого соединен с входами второго сумматора, блока вычисления градиента температуры и блока вычисления характерной температуры металла, выполненного в виде третьего сумматора и соединенных с ним инерционных звеньев и подключенного своим выходом к входу второго сумматора, и датчик режимного параметра турбины, подключенный через функциональный преобразователь к одному из входов блока умножения, выход которого соединен с входом первого сумматора .2.

5 Недостаток этого известного устройства - несколько ограниченный диапазон работы.

Цель изобретения - расщирение диапазона работы.

10 Для этого выход блока вычисления градиента температуры подключен к второму входу блока умножения. Выход первого сумматора дополнительно соединен с третьим входом блока умножения посредством

15 линейного преобразователя. Блок вычисления градиента температуры может быть выполнен в виде параллельно соединенных реальных дифференцирующих звеньев и четвертого сумматора, связанного с ними

20 своим входом. Инерционные звенья блока вычисления характерной температуры металла могут быть включены параллельно, а блок вычисления градиента температуры выполнен в виде подключенных к общему

25 сумматору параллельных цепей, количество которых соответствует числу указанных инерционных звеньев, причем каждая из цепей содержит последовательно включенное суммирующее звено, прямой и инверс30 ный входы которого соответственно соедийены с входом и выходом соответствующего инерционного звеиа, и усилитель.

На фиг. 1 показана нринципиальиая схема данного устройства; на фиг. 2 - то же, с блоком вычисления (один из вариантов).

Устройство содержит блок 1 вычисления характерной темиературы металла ротора, подключенный через первый сумматор 2 к датчику 3 температуры пара, омывающего ротор в контролируемом сечении. К выходу первого сумматора 2 помимо блока 1 вычисления характерной температуры подключены также второй сумматор 4 и блок 5 вычисления градиента температуры металла на поверхности ротора. При этом к второму (инверсному) входу второго сумматора 4 подключен выход блока 1 вычисления температуры.

Устройство содержит также последовательно включенные датчик б режимного параметра турбины (в данном случае датчик давления греющего пара), функциональный преобразователь 7 сигнала от датчика 6 и блок 8 умножения, к второму входу которого подключен выход блока 5 вычисления градиента. Предусмотрен также (см. фиг. 1) линейный преобразователь 9 сигнала на выходе первого сумматора 2, подключенный к третьему входу блока 8 умножения. Выход блока 8 умножения соединен со вторым (инверсным) входом первого сумматора 2.

Блок 1 вычисления характерной температуры металла, изображенный на фиг. 1, выполнен Б виде двух соединенных параллельно инерционных звеньев 10 первого порядка, выходы которых подключены к входам третьего сумматора 11. Аналогично блок 5 вычисления градиента выполнен в виде двух соединенных параллельно реальных дифференцирующих звеньев 12. Выходы звеньев 12 соединены с входом четвертого сумматора 13.

Блок 1 вычисления характерной температуры, изображенный на фиг. 2, выполнен в виде двух параллельно включенных цепей из последовательно соединенных усилителя и инерционного звеиа 10, причем усилитель 14 одной цепи выполнен в виде сумматора, к инвертному входу которого подключен выход усилителя 15 второй цепи.

Выходы инерционных звеньев 10 подключены к входам третьего сумматора 11. Блок 5 вычисления градиента температуры выполнен в виде также двух параллельно включенных цепей из суммирующих звеиьев 16 и 17 и усилителей 18 и 19. Прямой и инвертный входы каждого из суммирующих звеньев 16 и 17 подключены соответственно к входу и выходу инерционного звена 10 соответствующей цепи блока 1 вычисления характерной температуры. Выходы усилителей 18 и 19 соединены с входами общего сумматора 20.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы турбины с помощью блока функционального преобразователя 7 сигнала от датчика 6, характеризующего режим работы турбины и условия прогрева ротора, получают величину, обратно пропорциональную переменному значению коэффициента теплоотдачи от пара к поверхности ротора. Умноженная в блоке 8 умножения на коэффициент теплопроводности стали и на текущее значение градиента температуры металла на обогреваемой поверхности ротора эта величина на выходе блока 8 преобразуется в разность температур пара и обогреваемой поверхности ротора, которая, б)дучн вычтена в первом сумматоре 2 из значения температуры греющего пара, измеряемой датчиком 3, дает значение текущей температуры поверхности ротора. Линейное преобразование этого сигнала в преобразователе дает величину переменного коэффициента теплопроводности, а динамическое преобразование того же сигнала в блоке 5 дает величину градиента. Обе полученные величины подаются на блок 8 умножения.

Вычитая величину характерной температуры металла контролируемого сечеиия ротора из текущей температуры поверхности ротора, получают на выходе второго сумматора 4 величииу разности температур, характеризующей термонапряженное состояние ротора.

Выходы блока 1 вычисления и второго сумматора 4 выводятся на показывающие (регистрирующие) приборы эксплуатационного контроля н (при автоматизации управлеиия) подключаются к автоматизированной системе управления турбины (на фиг. 1 и 2 не показаны).

Указанное выполнение устройства позволяет расщирить диапазон его работы, использовать его для мощных паровых турбин тепловых и атомных электростанций.

Формула изобретения.

1. Устройство для контроля прогрева ротора турбины, содержащее датчик температуры пара, подключенный к входу первого сумматора, выход которого соединен с входами второго сумматора, блока вычисления градиента температуры и блока вычисления характерной- температуры металла, выполненного в виде третьего сумматора и соединенных с ним инерционных звеньев и подключенного своим выходом к входу второго сумматора, и датчик режимного параметра турбины, подключенный через функциональный преобразователь к одному из входов блока умножения, выход которого соединен с входом первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона работы, выход блока вычисления градиента температуры

подключен к второму входу блока умножения.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выход первого сумматора дополнительно соединен с третьим входом блока умножения посредством линейного преобразователя.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок вычисления градиента температуры выполнен в виде параллельно соединенных реальных дифференцирующих звеньев и четвертого сумматора, связанного с ними своим входом.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что инерционные звенья блока вычисления характерной температуры металла включены параллелььно, а блок вычисления

градиента температуры выполнен в виде подключенных к общему сумматору параллельных цепей, количество которых соответствует числу указанных инерционных звеньев, причем каждая из цепей содержит последовательно включенное суммирующее звено, прямой и инверсный входы которого соответственно соединены с входом и выходом соответствующего инерцнонного звена, и усилитель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 569733, кл. F 01D 19/02, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2630935, кл. F 01D 19/02, 1978 (прототип).