Устройство для определения допустимых изменений нагрузки турбины

Устройство для определения допустимых изменений нагрузки турбины, содержащее блок контроля и управления с подключенными к его входам датчиком разности температуры и переключателем, управляющий вход которого связан с выходом логического блока, задатчик допустимых значений разности температур металла турбины, вход которого подсоединен к датчику температуры металла турбины, а выходы подсоединены через переключатель к входам блока контроля и управления, датчик нагрузки турбины и задатчик нижней границы регулировочного диапазона нагрузок, подключенные к входам логического блока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности турбины, при ручном управлении переменными режимами работы, оно снабжено датчиком температуры пара перед турбиной и задатчиком нижнего граничного значения температуры пара, переключатель выполнен в виде двухполюсного двухпозиционного коммутатора, а логический блок выполнен в виде элемента И и двух нуль-органов, причем к входам элемента И подсоединены выходы нуль-органов, входы первого из которых соедины с датчиком нагрузки и задатчиком нижней границы регулировочною диапазона нагрузок, а входы второго с датчиком температуры пара перед турбиной и задатчиком нижнего граничного значения температуры пара.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле за переменными режимами работы паровых турбин.
Цель изобретения повышение надежности турбины при ручном управлении переменными режимами работы.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график зависимостей предельно допустимых значений разности температур от температуры металла турбины, реализуемые в преобразователях задатчика допустимых значений разности температур.
Устройство содержит блок 1 контроля и управления изменением нагрузки турбины с подсоединенным к его входу датчиком 2 разности температур металла турбины, переключатель 3, управляемый логическим блоком 4, задатчик 5 допустимых значений разности температур металла турбины, выходы которого через переключатель 3 подключены к входам блока 1 контроля и управления, а вход подключен к датчику 6 температуры металла турбины. К входам логического блока 4 подключены датчик 7 нагрузки и задатчик 8 нижней границы регулировочного диапазона нагрузок, а также датчик 9 температуры пара перед турбиной и задатчик 10 нижнего граничного значения температуры пара перед турбиной.
В качестве датчиков 6 и 9 температуры металла и пара могут использоваться стандартные термопары, снабженные нормирующими усилителями. В качестве датчика 2 разности температур металла могут использоваться стандартные термопары, установленные в характерных точках металла турбины и снабженные нормирующими усилителями, выходные сигналы которых вычитаются с помощью сумматора. В качестве датчика 6 температуры металла и датчика 2 разности температур металла может использоваться также блок, моделирующий прогрев конструктивных элементов турбины, например ротора турбины.
В качестве датчика 7 нагрузки турбины может быть использован датчик активной мощности турбогенератора или датчик давления пара, например, в промежуточной ступени турбины с унифицированным выходом.
Задатчик 5 допустимых значений разности температур содержит функциональные преобразователи 11, 12, 13, 14 и 15, которые служат для формирования предельно допустимых значений разности температур металла турбины, зависящих от температуры металла турбины и различающихся по величине и знаку для режимов пуска, останова, увеличения и уменьшения нагрузки турбины в пределах регулировочного диапазона нагрузок. Логический блок 4 содержит входной элемент И 16 и два нуль-органа 17 и 18. Функциональные преобразователи 11, 12, 13, 14 и 15 могут быть выполнены на стандартных блоках, реализующих характеристики соответственно 19, 20, 21, 22 и 23 (фиг.2).
Зависимость предельно допустимых значений разности _доп температур от температуры t металла турбины определяется прочностными характеристиками металла и имеет вид

где _доп предельнодопустимое значение разности температур при изменении нагрузки турбины в сторону ее увеличения (знак плюс) и в сторону уменьшения (знак минус);
постоянная величина предельно допустимых значений разности температур, определяемая пределом текучести металла конструктивного элемента турбины;
b постоянная величина, характеризующая степень уменьшения предела длительной прочности металла с ростом его температуры t (например, температуры обогреваемой поверхности стенки корпуса цилиндра высокого давления турбины) свыше температуры t*, при которой происходит переход прочностных характеристик металла от предела текучести к пределу длительной прочности.
Постоянные a, с учетом дополнительных требований, например требований циклической прочности металла, выбирают с определенными коэффициентами запаса. В частности, так как режимы пуска и останова относительно редки, то для этих режимов коэффициенты a, выбирают более высокими, чем для более частых режимов изменения нагрузки турбины в пределах регулировочного диапазона.
На фиг. 2 приведены в качестве примера характеристика 19, соответствующая прочностным характеристикам металла, построенным без требований циклической прочности, а также характеристики 20, 21, соответствующие режимам пуска и останова турбины, и характеристики 22, 23, соответствующие режимам увеличения и снижения нагрузки турбины в пределах регулировочного диапазона. Исходя из этого в функциональном преобразователе 11 реализуется характеристика 19, в преобразователях 12, 14 реализуются характеристики 20, 21, а в преобразователях 13, 15 характеристики 22, 23 соответственно. Если значения предельно допустимых разностей температур при пусках и остановах и при повышении и снижении нагрузки при прочих равных условиях попарно равны между собой по модулю и отличаются по знаку, то преобразователи 12, 13 могут быть заменены усилителями, различающимися коэффициентами усиления, а преобразователи 14, 15 аналогичными усилителями с последовательно включенными инверторами. В частном случае, например для турбин относительно низких параметров пара, предельно допустимые значения разности температур для каждого режима будут величинами постоянными.
Переключатель 3 является двухполюсным и двухпозиционным коммутатором с переключающими контактами и управляющим входом, к которому подключен логический блок 4. К первому, второму, третьему и четвертому входу переключателя 3 подсоединены соответственно выходы функциональных преобразователей 12, 13, 14 и 15 задатчика 5 допустимых значений разности температур. Первый и второй выходы переключателя 3 подсоединены к блоку 1 контроля и управления. При этом к блоку 1 контроля и управления подключаются одновременно выходы двух функциональных преобразователей 12, 14 или 13, 15, входные сигналы которых отличаются по знаку между собой.
Логический блок 4 служит для управления переключателем 3 и установки его в одно из двух положений. Логический блок 4 содержит выходной элемент И 16, к входам которого подключены выходы первого и второго нуль-органов 17 и 18. Входы первого нуль-органа 17 подключены к датчику 7 нагрузки и задатчику 8 нижней границы регулировочного диапазона нагрузок, входы второго нуль-органа 18 подключены к датчику 9 температуры пара перед турбиной и задатчику 10 нижнего граничного значения температуры пара перед турбиной. Первый нуль-орган 17 служит для проверки условия наличия превышения нагрузки турбины над значением нижней границы регулировочного диапазона нагрузок. Второй нуль-орган 18 служит для проверки условия наличия превышения температуры пара перед турбиной над нижним граничным значением температуры пара.
Одновременное выполнение этих условий сопровождает режимы нормального регулирования при увеличении и уменьшении нагрузки в пределах регулировочного диапазона нагрузок и характеризуется изменением выхода элемента И 16, а соответственно и установкой переключателя 3 в нужное положение с подключением к входам блока 1 контроля и управления выходов преобразователей 13, 15 задатчика 5 допустимых значений разности температур. Невыполнение какого-либо из этих условий сопровождает относительно редкие режимы работы турбины, например режимы пуска и останова, и сопровождается изменением выхода элемента И 16, а соответственно и установкой переключателя 3 в другое положение с подключением к входам блока 1 контроля и управления выходов преобразователей 12, 14 задатчика 5 допустимых значений разности температур.
Логический блок 4 может быть выполнен на стандартных элементах, а в качестве задатчика 8 и датчика 9 граничных значений нагрузки и температуры пара могут использоваться неоперативные органы настройки этих элементов.
Блок 1 контроля и управления изменением нагрузки выполнен в виде трехканального показывающего прибора, по одному из каналов которого показываются фактические значения разности температур металла турбины, а по двум другим предельно допустимые значения разности температур в сторону увеличения и в сторону уменьшения нагрузки турбины.
Устройство работает следующим образом. Автоматическое выявление допустимых изменений нагрузки турбины предусматривается для нормальных эксплуатационных режимов, сопровождаемых стабилизацией температуры пара перед турбиной и характеризующихся изменением нагрузки в пределах регулировочного диапазона нагрузок, а также для более редких режимов пуска, останова, сбросов нагрузки с отключением и без отключения генератора от сети с последующим частичным восстановлением нагрузки.
В соответствии с этим режимом переключатель 4 имеет два положения, подключая к блоку 1 контроля и управления выходы преобразователей 13, 15 или выходы преобразователей 12, 14 задатчика 5.
Для автоматического выявления режима работы турбины в логическом блоке 4 проверяются следующие условия:
условие А N N_рд;
условие Б-t^п>t^п_гр,
где N фактическая нагрузка турбины, измеряемая датчиком 7;
N_рд величина нижней границы регулировочного диапазона нагрузок, устанавливаемая задатчиком 8;
t^п температура пара перед турбиной, измеряемая датчиком 9;
t^g_гр величина нижнего граничного значения температуры пара, допускаемая по условиям ее регулирования в нормальных эксплуатационных режимах и устанавливаемая задатчиком 10.
Тогда логическая схема автоматического определения режимов работы турбины может быть представлена следующим образом. На режимах (А) и (Б) увеличение или уменьшение нагрузки турбины в нормальных эксплуатационных режимах - переключатель 3 подсоединяет к блоку 1 контроля и управления выходы преобразователей 13, 15, и процессы изменения нагрузки осуществляются в соответствии с требованием ограничения разности температур металла турбины на уровне более низких по модулю предельно допустимых значений, т.е. в соответствии с требованиями нормального регулирования нагрузки турбины. На режимах (не А) и ( Б) сброс нагрузки с восстановлением и плановый останов турбины после предварительного разгружения, (А) или (не А) и (не Б) пуск турбины на скользящих параметрах пара или останов с расхолаживанием турбины - переключатель 3 отсоединяет выходы преобразователей 13, 15 и подсоединяет к блоку 1 контроля и управления выходы преобразователей 12, 14 и процессы изменения нагрузки осуществляются в соответствии с требованием ограничения разности температур металла турбины на уровне более высоких по модулю предельно допустимых значений. Таким образом, осуществляется контроль и регулирование нагрузки на режимах пуска, останова, при сбросах нагрузки и восстановлении ее после сброса.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМЫХ ИЗМЕНЕНИЙ НАГРУЗКИ ТУРБИНЫ, содержащее блок контроля и управления с подключенными к его входам датчиком разности температуры и переключателем, управляющий вход которого связан с выходом логического блока, задатчик допустимых значений разности температур металла турбины, вход которого подсоединен к датчику температуры металла турбины, а выходы подсоединены через переключатель к входам блока контроля и управления, датчик нагрузки турбины и задатчик нижней границы регулировочного диапазона нагрузок, подключенные к входам логического блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности турбины, при ручном управлении переменными режимами работы, оно снабжено датчиком температуры пара перед турбиной и задатчиком нижнего граничного значения температуры пара, переключатель выполнен в виде двухполюсного двухпозиционного коммутатора, а логический блок выполнен в виде элемента И и двух нуль-органов, причем к входам элемента И подсоединены выходы нуль-органов, входы первого из которых соединены с датчиком нагрузки и задатчиком нижней границы регулировочного диапазона нагрузок, а входы второго - с датчиком пара перед турбиной и задатчиком нижнего граничного значения температуры пара.