Устройство для контроля теплового состояния ротора паровой турбины

3 СОВЕТСНИХЦИАЛИСТИЧЕСНИПУБЛИН З(51) Г 01 Р 19 НИЯ ИСАНИ Н АВТОРСНО ерв огоо тцелью ем ния/24-0 кляр ового чески льство СССР2, 1978.ство СССР2, 1978,(54)(57) ЛОВОГО С БИНЫ р со ты, подк функцион сумматор ду вычис входом ЮЛЯ ТЕПОЙ ТУР- а рабовторому ям, и м к вхо- вым го блоОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Е ИЗОБРЕВИДЕТЕПЬСТВ(71) Уральский ордена ТрКрасного Знамени политехинститут им. С.М,Кирова(56) 1Авторское свидетР 756049, кл. Г 01 Р 19/2. Авторское свидетелР 779595, кл. Р 01 Р 19/ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТСТОЯНИЯ РОТОРА ПАРОержащее датчик режиюченный к первому иальным преобразователподключенный выходительного блока, перк выходу вычислитель.ЯО ищя 73. ка и вторым входом - к выходу пфункционального преобразователял и ч а ю щ е е.с я тем, что, сповьпдения точности контроля путучета изменения фазового состоягреющего пара, в него введены дваусилителя, два переключателя и логический блок, выходы которого подключены к управляющим входам переключателей, первый вход соединен с выходом вычислительного блока, второйвход - с выходом датчика режима работы, а третий вход через первый усилитель - с выходом второго функционального преобразователя, при этом последний выходом соединен также с третьим входом сумматора через первый эпереключ атель, а второй переключательсоединен последовательно с вторымусилителем и введен в линию подключения первого входа сумматора к выходу (вычислительного блока.Изобретение относ;г "я к теплээнергеткке и может быть использована дляконтроля теплового состояия роторовпароных турбин в ерее 5 ых рсжкас,Известна устройство для кэнтролятеплового состояния ротора паровойтурбины, содержащее т;дтчкк режимаработы, подключенный через функциональный преобразоватепь к входу суматора, выход которого подключен:входу вычислительога блака, саадиненна 1"о одним из своих выходов с входом сумматора. устройство позволяетвести контроль прогрева ротора пр:конвективном теплообмене с перегретымпаром .11,Недостаток этого устройства в ,сниженная точность контроля из - за атс,тствия учета возможности конденсациипара на поверхности ротора,Наиболее близким к пред:агаеКамуявляется устройства лпя капррл 51 еплового состояния ротора паровой турбины, содержащее датчик рецима рабаты, подключенный к первому и второму функциональным преобразователям,сумматор, подключенный выходам к нха -ду вычислительного блока к выходувычислительного блока и вторым входом - к выходу первого функциональ ного преобразователя. Известное устройство позволяет при прогреве ратоЩра перегретым пар эм у:есть:андРнсдцию пара на его поверхности н тс,случае, когда температура понер".ности ниже температуры насыщенчэга пара при его давлении в контралируемэм сечении ротора, Такие условия возникают при прагрене роторов цилиндров турбины, н проточной ча ти:сотарых рабочий пар является персгретьп.на нсех режимах работы с 2,Недостаток известного устройствапониженная точность контрая из -застсутстния учета изменения фазона ссостояния греюцего пара.Цеь изаэретенкя " ПОВыщение тач" 2,ности кантрсля путем учета измененияФазового са" гояния греющего пара,.По "тавланная цель достигаетсп: Рчто в устройсгно для контроля теплсн ОГО состО 5 ни я рОтОрс ПдрОЯай т урбины, содержа цее датчик режима рабат;:,подключенный к первому и второй функциональным преобразователям, и сумматор, подключенный выходом к В;содблока, и дрныДом - к выходу нычислительнага блади вторым - к выходу первого функцисвальнога преобразователя, введеныдва усилителя дв переключател нЛОГИЧЕСКИЙ бЛСК, ВЫХОДЫ КатарцГО Под,ключены к управляощим входам гереклк - 611ч ателей, первый вход соещлнен с вы:ходам вычислительного блока,. 1 тора.н ход - с выходом датчика рыкиа р аботы, а третий вход через первыйусилитРль с выхОдОм нтОраГэ функ" в; ;апьнаа 1 реобразаяателя при этомаэледнкй выходам .оединен также трв тьк. Зыхэд эсумматора через пеэ - оый перек 11 очагэль. а нтарай переклю Ясагв -Э ДНЕН ПаСЛЕДЭна ЕЛт НЭ Ста ".Ьм усии атем и введен 5 т"итиюод лю.ен 15, 1 ернос о входа су; ц ВторанХоду ВлчислктельнсГО 051 Ока.На фиг. . ПрЕдстанЕНа СХЕМа уэт - байств а; На фиг,- СХЕ;а ВЫЧКСИ - теного блэк а"стра 1 стна садесажит Татчик 1 ржив ма эабаты турбины, подключенный к парному ФункИанальому (нелинейному) птРэбразана:. Олю 2 и ВтОрОму функцианлнау преобразователю 3, к суммаар 4, саегиненн й выходом с входамдьч:слтельного блока 5, выход которагэ псдключен к первому входу б сум.". -ара 4, Внх ад первого функциональ Ого пре э бра з ав д.т Рл я 2 соединен с з с срым в;:одам 7 сумматора 4, а: трес;: а гу входу .ослсднега и одключен вы - кад второго фу кциан аль наго пре эбразодателя 3, соединенный также через пеерный у ил.:.Тель 8 с первым водам 9цагкческага блока 10, тодключеннагак управляюсци. входам первого переключателя 11 и второго переключателя 12,3 тарой вход 1 3 логического блаха 10 аединен с ньнсадам датчика 1 режимаЭд 15) ТЫ, д ТЕтой ЗХ От 1 Л - С ВЬ 1 ХОДОМ дычкслительнога блока 5. Первый пеае:.то сд "ель 1) нклю.ен в линио связи . - ," рагс Фудионаьнсго преобразОБд - геця 3 с тр:гьим входам суматора 4 а второй перекпочатель ) 2 со вторым услселем .; 5 Вклю"-1 ен В линию св яэиЗьхада ВычкслительнаГО блОка 5 с ГРррХэдтд/ 8 Сч 1 атарас вых.эду нычкслительнога блока 5 11 д Лю ены: акже пока зыв ающие (регкстиру 1 це) ;.риборы 16. Вычислитель -пый блск 5 ,фиг. 2) содержит Нтегрд 1 рт 1; И 18 И НЫХадНЫЕ СуММатарЫ ) 3 - 2, 1.РВ 1 ь ВХОДЫ 22 - . 25 ИНТЕРЗ-. сэра 17 и ныходных сумматоров 19-2) Осе 1 инены с ВхОдом ВычислитРльнОГО бла:.а 5, Выход интегратора 17 саединет с Входом интегратора 18 к вторымк:.ЫОДд 1 ь 26 28 инте Гратарз 1 / к ны.садньх сумассаЦОВ 1 9;1 20 . )Ьхад 11 т згр атара . 8 саДинен с т 1 эетьи 1 кдиодами 29- ): .1:тегратара 1; и нь.хадяых сумматоров 19 и 20 и. 131 хаДам 32 ны:11 слите 1 ь 1 ОГО блока 5, ВдОЦ ВьхОД ага сумматора 19 соецинен с вторым - ходам 33 ньКо,дна го сумматора 21 к т)эетьис нысадам 3 5 вычислительна 0 блскд ": -;. т Вертый выход Зэ которого эадцинен с зыхацам нь 1 хаднаГс: суммата2) . Перв-.;:,; выходам 353 вычислительнаг э блока .:".Вляетэя вь.хад сумматора 20,устой.".с-с рабатде. следу;ощим обдваа 4,В к.: нес т д е,цат чик а 1 рРжима р або.:ы нспсспьзтлот либэ ца.гчик ганленияпара в проточной части турбины, либо датчики Гастоты нращения и мощности турбины, Выходом датчика 1 режима работы является сигнал, пропорцианаль - ный расходу пара С через турбину, На выходе функционального преобразанателя 2 формируется сигнал, пропорциональный температуре- насыщения пара, зависящий от давления пара, омывающего ротор, которое пропорционально расходу С, На выходе функционального преобразователя 2 формируется сигнал, пропорциональный величине перегрева пара (, -), где 1, - температура перегретого пара. Этот сигнал появляется только при малых рас ходах пара: С с С" (С - минимальный расход пара, при котором пар в контролируемом сечении ротора становится влажным), при котоГых в контролируемом сечении ротора поянляется перегретый рр пар. Этот сигнал усиливается в первом усилителе 8, коэффициент усиления которого равен Э = В 1 В 1; / (В 1 з-В 1 ),где В 1 - критерий Био, соответствующий условиям теплоотдачи при конденсации пара, В 1. - критерий Био, соответствующий условиям конвектинного теплаобмена ротора с перегретым паром.Функциональные преобразователи 2 и 3 представляют собой соответственно блоки нелинейного преобразования, отрабатывающие зависимости 1;=1(С) и 1 - - = Й; (С), Зависимости Г 1(С) и й (С) определяются на основании результатов расчета проточной части турбины на переменный режим. В сумматоре 4 формируется сигнал по текущему значению температуры 1 в(т) обогреваемой поверхности ротора и поступает на вход вычислительного блока 5. 40 В вычислительном блоке 5 производится вычисление текущих значений температуры поверхности осевой расточ ки ротора, средней по сечению ротора температуры и эФфективной разности 45 температур следующим образом. На выходе интегратора 17 вырабатынается сигнал, пропорциональный пер 1вой производной барр температуры осевой расточки ротора и поступает ка вторые входы 26-28 интегратора 17, ыходных сумматоров 19 и 20 и на вход интегратора 18 ка ныходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный температуре ое Осевой расточки 55 ротора, Этот сигнал поступает на третьи входы 29-31 интегратора 17, выходных сумматоров 19 и 20 и второй выход вычислительного блока. При сусуммировании с весовыми коэффициентами сигналов, пропорциональныхр, на выходе выходного сумматора 20 вырабатывается сигнал, пропорциональный градиенту у(Й) температуры обогреваемой поверхности ротора,65 посупающий ка псгвий выход 36 вы числительного блока 5, а ка выходе вь 1 ходкога сумматора 19 вырабатывается си гнал прап орцГГанальный средней по се.екию р Отара температуре 71 к О- тарГ-.Гй поступает на третий выход 34 нычнслителькога блока 5 и второй вход ныхогнаго сумматора 21, ка выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный эффективной разности температур, Эти сигналы поступают на показывающие илк регистрирующие устройства (приборы) 16 и могут быть использованы н устройствах автоматизации пуска турбины, В логическом блоке 101 который конструктивно может Сыть выполнен в виде стандартного бло ка сигнализации системы АКЭСР 1 проверяется выполнение следующих условий:Г ( ъ )С С;У(Г)у( )При выпалкеГпГи условий А пар, омывающий ротор н характерном сечении,перегрет. В этом случае возможны днеситуации: гри ныГтолнении услония В наповерхности ротора происходит конденсация пара,. при выполнении условия Г кондексация пара отсутствует итеплопередача определеяется условиямикакнективкого теглаобмена перегретого гара с поверхностью ротора.При выполнении условия Б пар, омываГвГГГГГИ ротор,. является влажным, иусловия прогреза ротора определяютсятеплообменам с влажным паром.Р соответствии с этим логическийблок 10 при совместном ныполнении условий А и В или при выполнении условия Б перемещает первый переключатель 1) и второй переключатель12 в положения 37 и 39, при которыхвыход вычислителького блока 5 подключен к первому входу сумматора 4помимо усилителя 15, а цепь связифун 1 сциокального преобразователя 3 ссУмматаром 4 разорвана. В этом слу -чае в сумматоре 4 формируется сигналпо текущей темгературе обогреваемойповерхности ротора н соответствиис законами теплообмена с влажным иликокденсирующимся паром1(Г ) - . - у,5При совместном выполнении условийА и Г логический блок 10 перемещаетпернь 1 й переключатель 11 и второй пе -реключатель 12 ь положение 39 и 40,которые обеспечивают включение уси лителя 5 в линию связи выхода блока 5 первым входом сумматора 4 иподключение вьГхода второго фукГционалького преобразователя 3 к входусумГГатора 4, В этом случае в сумматоре 4 формируется сигнал по текущейе у(т)К Составитель А .КалашниковРедактор И. Ковальчук Техред А.Ач Корректор Г.Огар Заказ 3765/23 Тираж 502ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5 Подписное Филиал ППППатент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 температуре обогреваемой поверхностиротора в соответствии с законами конвективного теплообмена с перегретымпаром Формирование этого сигнала обесйечивается, в частности, тем, что сумматор 4 по первому входу имеет коэффициент усиления 1/В 1 э, а второй уси 10литель 15 имеет коэффициент усиления,равный В 3.з/В 1,В Процессе пуска турбины на первом этапе выполняются условия А и В, при этом пар в проточной части перегрет, но прогрев ротора происходит за счет конденсации пара на холодной поверхности ротора. Логический блок 10 обеспечивает учет условий такого теплообмена путем перемещения переключателей 11 и 12 в положения 37 и 38, По мере прогрева ротора температура его поверхности растет, и, начиная с некоторого момента времени, тепловой 25 поток, определяемый условиями конвективного теплообмена с перегретым паром, становится больше теплового потока, определяемого конденсацией, При этом начинает выполняться условие Г при сохранении условия А, Логический блок 10 при этом перемещает переключатели 11 и 12 в положения 39 и 40,при которых формирование сигнала пообогреваемой поверхности ротора проис.ходит в соответствии с условиями конвективного теплообмена с перегретымпаром,По мере роста нагрузки турбинырасход пара достигает величины С,начиная с которой пар, омывающий ротор, становится влажным, что приводитк выполнению условия Б, при которомлогический блок 10, воздействуя напереключатели 11 и 12, переводит ихв положения 37 и 38, при которых формирование сигнала по температуре обогреваемой поверхности ротора соответ.ствует условиям теплообмена с влажным паром,Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль теплового состояния ротора с учетом изменения условий теплообмена, обусловленных изменением фазового состоянияпара вблизи поверхности ротора в характерном сечении, Это обеспечиваетвоэможность точного контроля теплового состояния роторов, работающих в широком диапазоне режима работы в области влажного пара, а при малых расходах последнего, попадающих в областьперегретого пара, в частности роторов цилиндров высокого давления влажнопаровых турбин атомных электростанций и роторов цилиндров низкого давления турбин тепловых электростанций,