Устройство для контроля прогреваРОТОРА ТуРбиНы Советский патент 1981 года по МПК F01D19/02 

t

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при управлении пуском паровых турбин.

Известны устройства для контроля прогрева ротора турбины, содержащие датчик температуры пара в яоне характерной точки ратора, под-соединенный ко входу бЛЗка вычисления разности температур, выход которого связан со входом су1«1матора

11.

Эти устройства не обеспечивают

достаточной точности контроля.

Известно также устройство для контроля прогрева ротора турбины, содержащее датчик температуры пара в зоне характерной точки ротора, подсоединенный ко входу блока вычисления температуры обогреваемой поверхности, выход которого связан с блоком вычисления разности температур, и первый сумматор, ко входам которого подключены блоки вычисления температуры и разности температур, и источник постоянного сигнсша 2 .

Это устройство является бпкжащим к данному по технической сущности и постигаемому результату.

Недостатком указанного известного устройства следует считать пониженное качество контроля.

Цель данного изобретения - повышение качества контроля. Для этого в устройство дополнительно введены второй сумматор и .блок выделения минимума, ко входам этого блока подключены выходы первого и второго

0 сумматоров, а ко входам второго сумматора - блоки вычисления температуры и разности температур и источник .постоянного сигнала.

На фиг. 1 представ1лен график, иллюстрирующий процесс определения допускаемой скорости прогрева ротора; на фиг. 2 - схема данного устройства.

По оси абсцисс (фиг. 1) отложена

20 температура металла на обогреваемой паром поверхности ротора (вов :на оси ординат - разность температур ((У), характеризующая уровень термонапряженного состояния ротора. Нанесенная здесь же кусочно-линейная зависимость предельно допустшллх значений для разности температуро оп (сплошные линии) выбрана в соответствии с известными.механическими

ЗО характеристикгили металла ротора-пределом текучести в области низких температур металла ротора пределом длительной прочности в области высоких температур ()Каждое тепловое и напряженное состояние ротора при этом характеризуется температурой металла на обогреваемой поверхности ротора или © и уровнем радиальной разности температур (сГ или cf) .

Повышение температуры обогреваемой поверхности рот0ра с постоянной скоростью, которое, например, является следствием равномерного повышения температуры пара перед турбиной при пуске со скользящими параметрами пара, приводит к изменению разно ти температур (f .

Изменение разности температур S при этом осуществляется в соответствии с переходной характеристикой, определяющейся, например, структурой аналогового блока вычисления разности температур.

По истечении некоторого времени прогррва разность температур f может достигнуть предельно допустимого значения, определяемого либо пределом текучести, либо пределом длительной прочности.

Если задаться определенным значением интервала времени дТ (исходя например, из условия учета запа дывания отработки управляющих воздействий при регулировании тепла подъема температуры пара перед турбиной при пуске), то уровень повышения разности температур сГ к концу этого интервала зависит от начальных, контролируемых при пуске значений dJj QfjpjpH скорости подъема температуры ©. в течение этого интервала

времени. При известных параметрах границы предельно допустимых значений, определяющих уровень допустимого повышения разности температур, связь мейсду скоростью подъема температуры ©ОБ и контролируемыми параметрами c}i, воБ.о является однозначно и имеет вид:

,-к„с5:,-к, (1)

о .c

ОБ

где:

К.

-, У-о, - постоянные коэффициКенты, зависящие от параметров переходной функции блока вычисления разности температур и принятого интервала времени. Кроме того, при линейном характере зависимости границы предельно допустимых значений для разности температур

лоп-А-ве„, (2)

эти коэффициенты зависят от параметров А, В. Причем, коэффициент К зависит только лишь от максимально допустимого Значения разности температур А, а коэффициенты К1, К2 от параметра В, характеризующего степен снижения допустимых разностей температур с ростом температуры -©орЕсли границу предельно допусти1иы значений для разности температур по пределу текучести условно расширить в области высоких температур &, а границу по пределу длительной прочности в область низких температур, то каждому текущему термонапряженному состоянию ротора с параметрами о, ®06.о Соответствуют две скорости подъема температуры вд.ор Одна и этих скоростей (&ое ) обеспечивает подъем за интервал времени дТ- разности температур (f до уровня предельно допустимых значений, взять1х по пределу текучести, а другая (Вое по пределу длительной прочности с учетом расширения каждого из-этих значений на всю область температур металла. В качестве допускаемой скорости подъема температуры ©ое.доп должа быть выбрана меньшая из скоротей ёдр еор I так как она обеспечивает подъем разности температ г: до более низкого уровня предельно допустимых значений, являющихся определяющими для данного, текущего термонапряженного состояния ротора.

На фиг. 1 в качестве примера нанесены переходные процессы повышения разности температур при условии равномерного подъема температуры обгреваемой поверхности в теченке определенного интервала времени дТ .

Допускаемая скорость подъема температуры, соответствующая текущему термонапряженному состоянию ротора с параметрами do ив роОбеспечивает подъем разности температур сГ до предельно допустимых значении, определяемых пределом текучести Q-oe. Переходной процесс соответствующий этому случаю, представлен сплошной кривой. Штриховой кривой обозначен переходный процесс .при повышении температуры в течение времени -д

со скоростью 05 IOPПри этом разность температур достига;ет более высоких значений, соответствующих линейному продолжению в область низких температур металла предельно, допустимых значений по прделу длительной прочности (это продолжение нанесено штриховой линией Для термонапряженного состояния ротора с параметрами cfo, вобо допускаемая скорость прогрева(в,) обеспечивает подвем разности температур до предельно допустимых значений, определяемых пределом длительной лрочности. Переходный процесс, соответствующий этому, представлен сплошной кривой, а штриховой кривой обозначен процесс повышения температуры с . высокой скоростью обо®ое-о ) обеспечивающей подъем разности температур до значений по пределу текучести в области высоких температур металла. В случае, если начальные значения параметров do,-вор расположены на границе предельно допустйглых значений, то выбор в ка-, честве допускаемой минимальной из скоростей произведенный аналогично вьпдеи вложен ному, обеспечивает дальне{1шее поддержание в течение времени лТ; разности температур на уровне реальных предельно допустимых зна )1енйй. Таким образом, выражение для опре деления допускаемой скорости подъема температуры поверхности ротора можно представить в виде: .©, .v J®oв- V Уo- ®o6.o ОБ.АО д,и li °ов а°о 1 .о где символ МИН обозначает операцию вьщеления максимальной) из скоростей ёо5, вдр коэффициенты к , К,к опре деляются параметрами границы но допустимых значений по пределуте кучести, а. коэффициенты ,- К , Кпо пределу длительной прочности. При наличии устройства контроля за текущим и значениями разности тем ператур do и температуры-©ОБО ротора вь1р;ажениё (3) реализуется путем вве дения дополнительных двух сумматоров и выделителя минимального из выходны сигналов сумматоров. Устройство (фиг. 2) содержит датчик 1, измеряющий температуру пара 0ц в зоне характерной точки ротора, например, в зоне паровпуска турбины Датчик 1 связан с блоком 2 вычисления температуры обогреваемой noRepvности ротора ( &of ), который связан с блоком 3 вычисления разности температур в роторе (cf) . Выходные сигналй блоков 2 и 3, наряду с их испол зованием для целей контроля, подключены также на входы первого сумматора 4 и второго сумматора 5. К первым входам сумматоров 4 и 5 подключен выход блока 2, а в качестве коэффициентов пропорциональности установлены коэффициенты и . Ко вторым входам Сумматоров 4 и 5 подключены выходные сигналы блока 3, и в качестве коэффициентов пропо1рциональности установлены коэффициенты К2 и Kg. На первые и вторые входы суглматоров сигналы подают со знаком минус. Положительные сигналы от источника 6 постоянного сигнала подаются на третьи входы сумматоров. Эти сигналы равны К и кэ. Выходные сигналы сумматоров и поступают на входы блока 7 выделения минимума и наименьший из сигналов вводится во внешние цепи контроля и управления турбиной. . Если, рассматривать пуск турбины из исходного состояния, характеризуемого значениями контролируемых параметров ejjgj О , cfo О , то выходные сигналы сумматоров 4 и 5 определяются уровнем постоянных сигналов на их третьих входах К и к . Сигнал на выходе сумматора 4 (вое ) равный К, соответствует скорости прогрева ротора, обеспечивающей подъем разности температур, до предельно допустимых значений по пределу текучести, а сигнал на выходе сумматора 5 ©ов) равный К - до значений по пределу длительной прочности. Коэффициент К устанавливают меньшим коэффициента Кз, так как при низких температурах металла ротора (воб О) предельно допустимые значения по пределу длительной прочности существенно,превышают значения по пределу текучести. В связи с этим блоком 7 будет выделен сигнал с выхода сумматора 4, как наименьший.: В процессе пуска турбины, по мере изменения температуры пара © / измеряемой датчиком 1, происходит прогрев ротора и увеличение контролируемых параметров . При этом на первые входы сумматоров 4 и 5 посту пают сигналы, пропорциональные температуре ©ОБ а на вторые входы сигналы, пропорциональные разности температур (Г /которые, вычитаясь из сигналов от источника постоянных сигналов, приводят к уменьшению выходных сигналов сумматоров ©og и Коэффициенты пропорциональности по перяому (к) и второму (К) входу сумматора 4 выбраны меньшими соответствующих коэффициентов по первому () и второму () входам сумматора 5. Это обусловлено более высокой степенью снижения с ростом температуры ротора предельно допуг-тимых значений разности температур по пределу длительной прочности по сравнению с предельно допустимыми значениями по пределу текучести. Увеличение выходных сигналов блока10(зб) и .блока 3(У приводит к более существенному уменьшению выходного сигнала сумматора 5 по сравнению с выходным сигналом сумматора 4 и, после достижения равенства выходных сигналов сумматоров блоком 7 будет выделен, как наименьший, выходной сигнал сумматора 5. Таким образом, выходной сигнал блока 7, определяющий допус-каемую скорость прогрева Рото-paQ вводится на указывающий прибор или в систему автоматического управления пуска турбины. 1 . Данное устройство позволяет контролировать не только температуру и разность температур в роторе турбины но также допустимую скорость прогрева ротора. При испопьзовайии устройства повшиается надежность работы турбины за счет уменьшения повреждаемости из-за малоцикловой Усталости ротора, а также обеспечивается возможность сокращения длительности пуска турбины за счет осуществления наиболее рациональных программ прогрева ротора.

Формула изобретения

Устройство для контроля прогрева ротора оурбины, содержащее датчик температуры пара в зоне характерной ротора, подсоединенный ко входу блока вычисления температуры обогреваемой поверхности, выход которого связан с блоком вычисления разности температур, и первый сумматор, ко входам которого подключены блокк вычисления температуры и разности температур, и источник постоянного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения качества контроля, в устройство дополнительно введены второй сумматор и вьшеления минимума, ко входам этого блока подключены выходы первого и второго сумматоров, а ко входам второго сумматора - блоки вычисления температуры и разности температур и источник постоянного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 578756, кл. F 01 D 19/02, 1976.

2.Авторское свидетельст1во СССР

по заявке 2547777, кл. F 01 О 19/02 1977.....

SMk

fftfffff/