Устройство для контроля прогрева ротора турбины Советский патент 1983 года по МПК F01D19/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА РОТОРА ТУРБИНЫ

1

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации управления режимами работы паровой турбины, например при пуске.

Наиболее близко к изобретению устройство для контроля прогрева ротора турбины, содержащее датчик температуры пара в характерной точке ротора, подключенный к первому входу вычислительного блока, который выполнен в виде элементов памяти, включенных в последовательную цепь с переключателями, связанными с генератором тактовых импульсов, и сумматоров, входы которых соединены с выходами элементов памяти, а выходы подключены к выходу вычислительного блока, и задатчик начальных условий, подключенный через второй вход вычислительных блоков к входам элементов памяти 1.

Недостатком известного устройства является пониженная точность из-за отсутствия учета двухмерности температурного поля.

Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета двухмерности температурного поля при переменных условиях теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство .ведены второй вычислительный блок, выходные сумматоры и дополнительный сумматор, выход которого соединен с первым входом второго вычислительного блока, один вход соединен с вторым выходом первого вычислительного блока, а второй вход соединен с первым выходом второго вычислительного блока, подключенным также к одному из входов первого выходного сумматора, другой вход которого соединен с датчиком температуры пара, а второй выходной сумматор своими входами подключен к первому выходу первого вычислительного блока и второму выходу второго блока.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - вычислительный блок.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 температуры пара в характерной точке ротора, датчик 2 режима работы турбины, датчик 3 начальной температуры ротора, задатчик 4 начальных условий, аналого-цифровые преобразователи 5-7, генератор 8 тактовых импульсов, два вычислительных блока 9 и 10, функциональный преобразователь 11, выходные сумматоры 12-14, умножитель 15 и дополнительный сумматор 16. Датчик 1 температуры пара через аналого-цифровой преобразователь 5 подключен к первому входу 17 первого выходного сумматора 12 и к первому входу 18 первого вычислительного блока 9, первый выход 19 которого соединен с первым входом 20 второго выходного сумматора 13, а второй выход 21 - с первым входом 22 дополнительного сумматора 16. Датчик 2 режима работы, турбины через аналого-цифровой преобразователь 6 и функциональный преобразователь 11 подключен к первому входу 23 умножителя 15, выход которого соединен с вторым входом 24 дополнительного сумматора 16. Датчик 3 начальной темпепатл/пи ШЛ-тПа llfinOQ adnClTlILIW А UQlJil Y ратуры ротора через задатчик 4 начальных условий, представляющий собой ключ, и аналого-цифровой преобразователь 7 подключен к вторым входам 25 и 26 вычислительных блоков 9 и 10. Первый выход 27 вычислительного блока 10 подключен к вторым входам 28 и 29 выходного сумматора 12 и умножителя 15 соответственно, а второй выход 30 вычислительного блока 10 подключен к второму входу 31 выходного сумматора 13. Первые выходы 32 и 33 выходных сумматоров 12 и 13 соединены с входами выходного сумматора 14, а их вторые выходы 34 и 35 и выход выходного сумма-, тора 14 подключены к показывающим и регистрирующим приборам 36-38, они также могут подключаться к системе автоматического регулирования (каналы 39). Каждый из вычислительных блоков 9 и 10 (фиг. 2) состоит из щести элементов памяти 40-45, снабженных переключателями 46-51, работой которых управляет генератор 8 тактовых импульсов, и сумматоров 52 и 53. Элементы памяти 40-42 и 43-45 соединены через переключатели 47, 48 и 50, 51 последовательно в две цепи; выходы элементов памяти 40, 41, 44, выходы элементов памяти 42 и 45 и вход 18 блока подключены к входам сумматора 52, вход элемента памяти 43 через переключатель 49 подключен к первому выходу 54 сумматора 52, второй выход 55 которого соединен с вторым выходом 21 блока, выходы элементов памяти 43-45, а также третий выход 56 сумматора 52 подключены к входам сумматора 53, выход которого соединен с первым выходом 19 блока. Выход дополнительного сумматора 16 соединен с первым входом 57 второго вычислительного блока 10. Принцип, на котором основана работа устройства, связан с разделением температурного поля ротора и всех его параметров на 1ве составляющие. Параметры этих составляющих формируются соответствующими вычислительными блоками 9 и 10. Устройство работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный начальной температуре ротора, с выхода датчика 3 начальной температуры подается на вход задатчика 4 начальных условий. При включении устройства ключ задатчика начальных условий замкнут, при этом сигнал, пропорциональный значению температуры ротора в начальный момент времени, подается в вычислителЕ ные блоки 9 и 10 на входы элементов памяти 40-42 первого вычислительного блока 9 и на входы элементов памяти 43-45 второго вычислительного блока 10. После этого происходит отключение ключа задатчика 4 начальных условий. На вход 18 вычислительного блока 9 от датчика 1 температуры пара через аналогоцифровой преобразователь 5 поступает цифровой сигнал, пропорциональный температуре пара, омывающего ротор. Генератор 8 тактовых импульсов через каждый интервал времени Л производит кратковремен.л тт .тч АТ Г-, . т- лияотг . ное включение переключателей. На входы сумматора 52 с входа 18 блока 9 и с выходов элементов памяти 40-42 соответственно подаются сигналы, пропорциональные значениям первой составляющей те.мпературы обогреваемой поверхности ротора tied в момент времени 7 и в моменты (Т -At), т-Злг (Т -2лг) A-i, t, t-24t, -i. t,, г tl( -ЗЛТ . Ha выходе сумматора 52 вырабатывается значение первой составляющей температуры осевой расточки ротора ее значения в моменты времени (т-дх), (i-2Al) и (Т - ЗМ) с выходов элементов памяти 43- 45 подаются на входы сумматора 52. Это происходит за счет того, что при каждом срабатывании переключателей, управляемых генератором 8 тактовых импульсов, происходит обмен значениями между элементами памяти таким образом, что в каждый момент времени с выходов сумматора 52 может быть снят сигнал, пропорциональный tiopft, а с выходов элементов памяти 43-45 сигналы, пропорциональные соответственно t,p г-лг, t,,p г-2Щ, t,p;T-3 T. Суммирование этих сигналов в сумматоре 53 позволяет получить на его выходе и, соответственно, на выходе блока 9 сигнал, пропорциональный первой составляющей градиента температуры на обогреваеибй поверхности ротора (t), который поступает на первый вход дополнительного сумматора 16, на второй вход которого с первого выхода 27 вычислительного блока 10 через умножитель 15 поступает сигнал, пропорциональный второй составляющей температуры обогреваемой поверхности ротора tajxj , умноженной на критерий Био. На вход вычислительного блока 10 с выхода дополнительного сумматора 16 поступает сигнал, пропорциональный второй соетавляющей градиента температуры на обогреваемой поверхности ротора - WВ вычислительном блоке 1-0, который выполнен аналогично вычислительному блоку 9, суммирование величин, пропорциональных 2 об

tt-4Ti,

SN J.эм

- i| -2Ail.

позволяет получить на выходе вычислительного блока 10 величину второй составляющей температуры осевой расточки ротора Суммирование с весовыми коэффициентами величин tjop t-, taop

taop ь -2ATl, t2op г ЗДХ в сумматоре 53 блока 10 позволяет получить на его выходе и на первом выходе 27 вычислительного блока 10 величину второй составляющей температуры обогреваемой поверхности ротора tjoij t, которая поступает на вторюй вход 29 умножителя 15, на первый вход 23 которого от датчика 2 режима работы турбины через аналого-цифровой преобразователь 6 и функциональный преобразователь 11 поступает цифровой сигнал, пропорциональный величине критерия Био.

Сигнал с выхода умножителя 15 поступает на дополнительный сумматор 16.

Выходная информация устройства формируется выходными сумматорами 12-14.

8сумматоре 12 происходит суммирование составляющих температуры обогреваемой поверхности ротора, поступающих с выхода аналого-цифрового преобразователя 5, и первого выхода вычислительного блока 10. На сумматор 13 поступают с первого выхода вычислительного блока 9 и второго выхода вычислительного блока 10 сигналы, пропорциональные составляющим температуры осевой расточки ротора. Сигналы, пропорциональные соответственно температуре обогреваемой поверхности ротора с выхода сумматора 12 и температуре осевой расточки ротора с выхода сумматора 13, поступают на входы сумматора 14, где формируется величина разности температур обогреваемой поверхности ротора и осевой расточки.

Формирование в вычислительных блоках

9и 10 указанных величин осуществляется за счет подбора соответствующих коэффициентов на входах сумматоров 52 и 53. Эти коэффициенты зависят от геометрических параметров ротора, теплофизических констант его материала,, величины интервала лг и могут быть предварительно получены путем решения дифференциальных уравнений в частных производных на ЭЦВМ, при этом никаких ограничений на геометрическую форму ротора в рассматриваемой зоне не 41акладывается.

Таким образом, данное устройство контроля за тепловым состоянием ротора позволяет повысить точность контроля за счет двухмерности температурного поля при переменном коэффициенте теплоотдачи от пара к материалу ротора.

Формула изобретения

Устройство для контроля прогрева ротора турбины, содержащее датчик температуры пара в характерной точке ротора, подключенный к первому входу вычислительного блока, который выполнен в виде элементов памяти, включенных в последовательную цепь с переключателями,связанными с генератором тактовых импульсов, и сумматоров, входы которых соединены с выходами элементов памяти, а выходы подключены к выходу вычислительного блока, и задатчик начальных условий, подключенный через второй вход вычислительного блока к входам элементов памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля путем учета двухмерности температурного поля при переменных условиях теплообмена, в устройство введены второй вычислительный блок, выходные сумматоры и дополнительный сумматор, выход которого соединен с первым входом второго вычислительного блока, один вход соединен с вторым выходом первого вычислительного блока, а второй вход соединен с первым выходом второго вычислительного блока, подключенным также к одному из входов первого выходного сумматора, другой вход которого соединен с датчиком температуры пара, а второй выходной сумматор своими входами подключен к первому выходу первого вычислительного блока и второму выходу второго блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 905501, кл. F01 D 19/02, 1980.

F

«ij