SU1177517A1 - Устройство дпя контроля 'прогрева ротора паровой турбины, - Google Patents

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации контроля теплового состояния ротора паровой турбины в переходных режимах, например, при 5 пуске.

Цель изобретения - повышение точности контроля путем более полного учета изменения свойств металла ротора в зависимости от его температур- Ю ного поля.

На чертеже приведена схема предлагаемого.. устройства.

5'стройство содержит датчик. 1 температуры греющего пара, датчик 2 ре- 15 жима работы турбины, блок 3 формирования входного сигнала, два идентичных вычислительных блока 4 и 5, блок 6 формирования сигнала по начальной температуре ротора, соеди- 20 иенный с датчиком 7 температуры металла в характерной точке турбины, промежуточный сумматор 8 и выходные сумматоры - первый 9 и второй 10, концевой выключатель 11, установлен- 25 ный на стопорном клапане 12. Датчик 1 температуры греющего пара подключен к первому входу блока 3 формирования входного сигнала. Датчик 2 режима работы турбины подключен к второму зо

входу блока 3, В качестве датчика 2 режима работы турбины может быть использован датчик расхода пара через турбину, либо датчик давления пара в характерной точке проточной части. Блок 3 формирования входного сигнала состоит из первого 13 и второго 14 сумматоров, первого 15 и второго 16 статических преобразователей и делителя 17, Первый вход перво-дд го сумматора 13 соединен с первым входом блока 3, а второй вход первого сумматора 13 соединен с вторым входом блока через последовательно включенные первый преобразователь 15^5 и делитель 17. К второму входу делителя 17 подключен третий вход блока 3, соединенный с выходом промежуточного сумматора 8. Выход первого сумматора 13 подключен параллельно к второму выходу блока 3 и к входу второго статического преобразователя 16, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 14,

вторым входом подключенного к четверто му входу блока 3, а выходом к первому выходу блока 3. Четвертый вход блока 3 подключен к выходу

блока 6 формирования сигнала по начальной температуре ротора.

Первый статический преобразователь 15 является линейным преобразователем (усилителем). Второй статический преобразователь сигнала 16 является нелинейным. Для его реализации может быть использован умножитель, оба входа которого соединены с входом преобразователя. С его помощью реализуется зависимость у = χ (1-Κ_ηχ, , где х - входной, а у - выходной сигналы преобразователя 16, постоянный коэффициент .

Блок 6 формирования,сигнала по начальной температуре состоит из элемента 18, вход которого через размыкатель 19, управляемый концевым выключателем 11, соединен с датчиком 7 температуры металла в характерной точке турбины, а выход - с преобразователем 20 сигнала, который по конструкции и реализуемой зависимости "вход - выход" идентичен второму статическому преобразователю 1 6 в блоке 3.

Схемы вычислительных блоков 4 и 5 идентичны. Каждый из них состоит из элемента 21,1 (21,2) суммирования, выход которого подключен через умножитель 22.1 (22,2) к интегратору 23.1 (23.2). Второй вход умножителя соединен с выходом функционального преобразователя 24,1

(24.2) . Выход интегратора 23,1 (23.2) подключен параллельно к первому входу дополнительного элемента 25.1

(25.2) суммирования, к первому’ выходу вычислительного блока и первому входу элемента 21.1 (21,2) суммирования, второй вход которого соединен с первым входом данного вычислительного блока, а третий и последующий входы элемента 21,1 (21,2) суммирования соединены с третьим и последующим входами данного вычислительного блока. Второй вход дополнительного элемента 25.1 (25,2) суммирования соединен с вторым входом вычислительного блока, а его выход подключен к входу дополнительного функционального преобразователя

26,1 (26.2), выходы которого подключены параллельно к входу функционального преобразователя 24.1

(24.2) и к второму выходу вычислительного блока. Первый вход вычис3

1177517

лительного блока 4 (5 ) соединен с первым выходом блока 3 формирования входного сигнала; второй вход вычислительного блока 4 (5) соединен с выходом блока 6 формирования сигна- 5 ла по начальной температуре ротора, третий вход данного вычислительного блока 4 ( 5 ) соединен с первым выходом другого вычислительного блока 5 ( 4 ). 10

В качестве функционального преобразователя 24.1 (24.2) может быть 'использован линейный преобразователь (усилитель ), реализуюпщй зависимость У =^(1 - К_дх), а в качестве допол- 15 нительного функционального преобразователя 26.1 (26,2) используется нелинейный преобразователь, реализующий зависимость у = [ΐ -1 1К₅ х, где х, У - входной и выходной сиг- 20 налы, а ,К₂ - К_? - коэффициенты.

Первые выходы блоков 3-5 соединены с входами промежуточного сумматора 8. Второй выход блока 3 и второй выход блока 4 подключены к входам-25 первого выходного сумматора 9, второй выход блока 4 и второй выход блока 5 подключены к входам второго выходного сумматора 10. Выходы сумматоров 9 и 10 являются выходами 30 всего устройства.

Для повышения точности контроля в устройство могут быть введены дополни. льные вычислительные блоки, аналогичные по структуре блокам 4 и 5. Появление каждого дополнительного вычислительного блока увеличивает на единицу число входов промежуточного сумматора 8, число входов элемента суммирования и число входов^ всех вычислительных блоков 4 и 5 ¹ и т.д. Этот дополнительный вход перечисленных блоков и элементов соединен с первым выходом дополнительного вычислительного блока. 45

Устройство работает следующим юбраэом.

При закрытом стопорном клапане 12 концевой выключатель 11 с помощью размыкателя 19 подключает датчик 7 50

характерной температуры к блоку 6 формирования сигнала по начальной теммературе ротора. Элемент 18 памяти, представляющий собой, например, интегратор с малым значением постоянной 55 времени интегрирования, при этом отслеживает сигнал датчика 7 - температуру ·ί_Μ . Этот сигнал ;в преобразовав

теле 20 сигнала преобразуется в сигнал ^тм = (¹ “ "5“ **’ ^где ~ ^ко~

эффициент, характеризующий зависимость коэффициента теплопроводности Д металла ротора от температуры ί : Л=Л₀(1-Л£⁴/· Бри отсутствии расхода пара через турбину температура (Ή , замеряемая датчиком 1 температуры греющего пара, совпадает с температурой , замеряемой датчиком 7. Сигнал на выходе промежуточного сумматора 8 при этом равен нулю, поэтому на вход преобразователя 16 поступает сигнал, равный ί . На выходе преобразователя 16

при этом получают сигнал Т_м = 1_М(1 ~

Λ* ,

- ---)♦ Таким образом, на входы

второго сумматора 14 поступают два · одинаковых сигнала, а так как эти входы имеют разные знаки, то выходной сигнал второго сумматора 14 и, следовательно, сигнал на первом выходе блока 3 равен нулю. При этом будут также равны нулю сигналы на входах и выходах интеграторов 23,1 и 23.2 и первых выходах блоков 4 и 5. На каждый из элементов

25,1 (25,2, суммирования блоков 4 и 5 в этот период поступает одинаковый сигнал с выхода блока 6, равный Т_м , который проходит без изменения на выход элемента 25,1

(25,2) и далее на вход дополнительного функционального преобразователя 26,1 (26.2), который реализует зависимость 1= А^-1 [ϊ — Ά —2 Дф¹ т .

В результате на выходе преобразователя 26.I (26.2, и втором выходе каждого из блоков 4 и 5 получается сигнал, равный температуре . Таким образом, при отсутствии расхода пара через турбину (при закрытом стопорном клапане 12,на вторых выходах блоков 3—5 формируется одинаковый сигнал, равный характерной температуре ί_Μ . В момент начала подачи пара в турбину открытие стопорного клапана 12 приводит к размыканию концевого выключателя 11, под воздействием которого размыкатель 19 . разрывает цепь подключения датчика 7 к блоку 6. При этом в элементе 1& памяти фиксируется значение температуры , которое в'дальнейшем не меняется и принимается за начальную температуру £_н ротора. На

.1177517

6

выходе блока 6 формирования сигнала по начальной температуре ротора при дальнейшем прогреве ротора формируется постоянный сигнал " (1 “ (_н). При появлении расхода пара через проточную часть датчик 2 режима работы турбины вырабатывает сигнал по величине 1)(Ф7 . этого первого преобразователя 15, который формирует сигнал по величине критерия Био в соответствии с зависимостью Б. ('С) = + К₇ Б (£) ,

где К^, К·, - коэффициенты. С выхода промежуточного сумматора 8 на третий вход блока 3 поступает сигнал, пропорциональный величине градиента

называемый потенциалом температуры обогреваемой поверхности. Этот сигнал через первый выход блока 3 подается на первый вход вычислительного блока 4 и на первый вход вычислительного блока 5. На первом выходе вычислительного блока 4 формируется сигнал по величине Θ (ΈΓ). потенциала среднеинтегральной температуры, а на первом выходе вычислительного блока 5 - сигнал по величине д_к (?) потенциала температуры осевой расточки ротора. В элементе 21 суммирования блока 4 происходит суммирование сигналов θ('ί,'Γ) , θ (г) и д_к(?) ,

в результате которого получают величину

Кй-Т- I

Эр

потенциала температу20

00

ΐΟ,τ·)

ры θ (1 ,£)= 5 / (Ц) оН

на обогре25

ваемой поверхности ротора (Кд - коэффициент ). Этот сигнал в делителе 17 делится на величину критерия В- , поступающую с выхода первого преобразователя 15.

В первом сумматоре 13 в результате вычитания из сигнала 6_С(Л) по температуре греющего пара, поступающего с выхода датчика 1 через первый вход блока 3, сигнала, поступающего с выхода делителя 17, получают сигнал по температуре ί (1,<) обогреваемой поверхности -ротора

<Э0

40

Этот сигнал поступает параллельно па второй выход блока 3 и на вход второго преобразователя 16, на вы- 45 ходе которого формируется сигнал

λ_± 1

и · л

Во втором сумматоре 14 из сигна- 50 ла ΐ (ί,Τ) вычитается сигнал Т^, поступающий из блока 6 через четвертый вход блока 3, на выходе второго сумматора 14 Формируется сигнал 0((,^) =

Ш) ' ' 55

= Ηϋοΐι,

Ф.Ц

где , Α_η , - постоянные коэффициенты, зависящие от геометрических ^характеристик ротора, Κθ - коэффициент пропорциональности. Этот сигнал в умножителе 22 .перемножается с сигналом й (ί) /К_э по величине температуропроводности, соответствующей среднеинтегральной температуре 00 ι г-1

(и), в результате чего на вход интегратора 23.I поступает сигнал по величине Θ С?) , а на выходе

интегратора 23.1 формируется сигнал по величине 0 (ф) потенциала среднеинтегральной температуры, который поступает одновременно на первый вход элемента 21,1 суммирования блока 4, на первый выход блока 4 и на первый вход дополнительного элемента 25,1 суммирования, на второй вход которого поступает сигнал Т со второго входа блока 4. Суммирование сигналов 9(ί) и Т_м обеспечивает формирование на выходе элемента 25.1 блока 4 сигнала Т (ΐ) ~Т_М+θ (ΐ) , преобразование которого в дополнительном функциональном преобразователе 26.1 дает сигнал по фактическому значению среднеинтегральной температуры ротора ί (ΐ¹) = / ± р((г) ] . этот сигнал поступает на второй выход блока 4 и на

вход функционального преобразователя 24,1, который реализует зависимость α (I)/К₉ = й₀ Ιΐ-а * ί СПЗ/Кэ ,.

1177517

где а₀, - постоянные величины .

Аналогичным образом работает вычислительный блок 5. На выходе элемента 21,2 суммирования этого блока формируется сигнал по величине

К_э <5θίΚ,ΐ)

'+а₂(а) е (1,-гГ,

10

где А_о (.К), \ , А₂ (К) - коэффициенты, зависящие от геометрических характеристик ротора.

Этот сигнал В умножителе 22.2 блока 5 перемножается с сигналом о((1_к)//<з по величине температуропроводности, соответствующей температуре осевой расточки ротора, в результате чего на вход интегратора 23.2 поступает сигнал по

15

20

величине

ί

.интегратора

1<И

а на выходе

23.2 формируется сигнал

по θ_κ (Т)- величине потенциала температуры осевой расточки ротора, который поступает параллельно на

25

'первый вход элемента 21.2 суммирования блока 5, на первый выход блока 5 и на первый вход дополнительно- ³⁰ го элемента 25.2 суммирования, на второй вход которого поступает сигнал Т_и со второго входа блока 5. Суммирование в элементе 25.2 сигналов (ΐ) и обеспечивает форми- 35 рование на его выходе сигнала . Т (К,? )=^ТЛ + θ к (^) » который в

дополнительном функциональном преобразователе 26.2 преобразуется в сигнал по фактическому значению темпера-АО туры осевой расточки ротора !(«,'£·)=

= А/¹ [ 1-1/1-2 Т ( К, ΐ) · Этот сигнал поступает параллельно на второй выход блока 5 и на вход функционального преобразователя 24.2 этого блока, ко-А5 торый реализует зависимость температуропроводности от температуры а(±_к)/ /К₉ =Μ_δρ-α₄ΐ(Κ₍ΐ)]/Κ₉.

Сигнал по величине 'потенциала температуры обогреваемой поверхности ро-50 тора Θ (/,£) с первого выхода блока 3 поступает на первый вход промежуточного'сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал по величине потенциала среднеинтегральной темпе- 55 ратуры β (ΐ) с первого выхода блока 4, а на третий вход промежуточного сумматора 8 поступает сигнал то велит»

чине потенциала температуры осевой расточки ротора θ_κ (<) . В промежуточном сумматоре 8 -производится суммирование перечисленных сигналов, в результате формируется сигнал по величине градиента потенциала температуры обогреваемой поверхности

3Θ

% 7/Г^Н0 Μ^τ’ ^{+ Η}ΐ н₂ θ( V) ,

где Н_о, Н^, Н₂ - коэффициенты, зависящие от геометрических характеристик ротора.

Этот сигнал поступает на третий вход блока 3 формирования входного сигнала.

Сигнал по величине температуры обогреваемой поверхности ротора 4 с второго выхода блока 3

поступает на первый вход первого выходного сумматора 9, на второй вход которого поступает сигнал с второго выхода блока 4 по величине среднеинтегральной температуры ротора ΐ , на выходе сумматора 9 формируется сигнал, пропорциональный номинальным термическим напряжениям на обогреваемой поверхности ротора 4^ =1 - ΐ (Г). .

Во автором выходном сумматоре 10, на входы которого поступают сигналы по величине среднеинтегральной температуры ротора с второго выхода блока 4 и по величине температуры 4_к осевой расточки с второго выхода блока 5, формируется сигнал, пропорциональный номинальным термическим напряжениям на поверхности осевой расточки = + _к .

Предлагаемое устройство обеспечивает учет изменения коэффициента теплопроводности металла ротора в процессе его прогрева в зависимости от локального значения температуры: в блоке 3 производится коррекция по величине коэффициента теплопроводности в зависимости от температуры обогреваемой поверхности с помощью статического преобразователя 16, в'блоках 4 и 5 производится коррекция по величине коэффициента теплопроводности в зависимости от среднеинтегральной температуры и температуры осевой расточки соответственно с помощью функциональных преобразователей 26.1 и 26.2. Учет влия9

1177517

10

ния фактического, значения начальной температуры в условиях· изменяющихся коэффициентов теплопроводности производится в помощью блока 6 формирования сигнала по начальной температуре и включенного в него преобразователя 20 сигнала.

В блоках 4 и 5 производится коррекция с учетом фактического значения температуропроводности металла, изменение которой учитывается функциональными преобразователями

24.1 и 24.2. При этом в блоке 4, который формирует сигнал по величине среднеинтегральной температуры ротора, изменение температуропроводности корректируется по среднеинтеграль ной температуре. В блоке 5, который формирует сигнал по температуре осе10 ,вой расточки ротора, изменение тем•пературопроводности корректируется по величине температуры осевой расточки.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДПЯ КОНТРОЛЯ 'ПРОГРЕВА РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ,

   содержащее датчик температуры греющего пара, подключенный к первому сумматору непосредственно, датчик режима работы турбины, подключенный к тому же сумматору 'через последовательно соединенные первый статический преобразователь и делитель, промежуточный сумматор, выход которого подключен к делителю, а входы связаны по меньшей мере с двумя вычислительными блоками, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных элемента суммирования, умножителя и интегратора и функционального преобразователя, подключенного выходом к умножителю, и выходные сумматоры, один из которых подключен своими входами к выходам первого сумматора и одного из вычислительных блоков, а другой к выходам вычислительных блоков, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля путем более полного учета изменения свойств металла ротора в зависимости от его температурного поля, оно снабжено датчиком температуры металла в характерной точке, элементом памяти, преобразователем сигнала, вторым сумматором, вторым статическим преобразователем, дополнительными элементами суммирования и функциональными преобразователями по числу вычислительных блоков, причем _л

   датчик температуры металла в харак- 55

   терной точке, элемент памяти и преобразователь сигнала соединены последовательно, выход преобразователя сигнала подключен к входам второго сумматора и дополнительных элемен-

   тов суммирования, выход первого сумматора через последовательно включенные второй статический преобразователь и второй сумматор подключен к входам промежуточного сумматора и элементов суммирования вычислительных блоков, дополнительный элемент суммирования и функциональный преобразователь каждого вычислительного блока соединены последовательно и подключены к входу функционального преобразователя, выходу вычислительного блока и к входу интегратора,

   1177517

   каждый из которых связан также с входом элемента суммирования другого вычислительного блока.

   1177517
2. 2