Устройство для контроля прогрева цилиндра турбины

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19 02 4 (51) Р ОАНК РЕТГЙИ НОМУ С НА-06 ления х датоторабины в характерю щ е е с я ения точносвлиянияшипниках Ю цевые уплотками осе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 23.05,85. Бюл, У 19 (72) В.Л. Похорилер и А.И. Шкляр (71) Уральский политехнический институт им. С,И, Кирова (53) 621. 165-57(088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 907277, кл. Р 01 Р 19/02, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГРЕВА ЦИЛИНДРА ТУРБИНЫ, содержащее датчики температур статора, подключенные к .входам блока вычисления среднемассовой температуры статора, выход которого подключен к одному из входов блока вычисления среднемассовой температуры ротора, а к другим - датчик относительного удлинения ротора и через функциональный преобразователь датчик частоты вращения ротора, блок вычисления характерной температуры ротора, к входам которого подключены датчик режима работы турбины и вьиод блока вычисления среднемассовой температуры ротора, и блок вычисления характерной разности температур ротора, соединенный входами с выходом блока вычи рактерной температурыр .чиком режима работы тур чиком температуры пара ной точке, о т л и ч а тем, что, с целью повыш ти контроля путем учета температуры масла в под температуры пара на кон нения, оно снабжено дат вого перемещения корпусов под ков цилиндра, датчиками темп р ур масла в подшипниках цилиндра, датчиками температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра, сумматором и компаратором, причем о датчики осевого перемещения корпусов подключены к входам сумматора вместе с выходом блока вычисления среднемассовой температуры статора, выходы сумматора соединены с входом блока вычисления среднемассовойеаай температуры ротора и входом компаратора, а датчики температуры маслаив в подшипниках и датчики температуры О пара, подаваемого на уплотнения, подключены к входам блока вычисления Ьь характерной температуры ротора.270 2пературы ротора и блок вычисленияхарактерной разности температур ротора, соединенный входами с выходомблока вычисления характерной температуры ротора, датчиком режима работытурбины и датчиком температуры парав характерной точке, снабжено датчиками осевого перемещения корпусовподшипников цилиндра, датчиками температур масла в подшипниках цилиндра,датчиками температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра,сумматором и компаратором, причемдатчики осевого перемещения корпусов подшипников подключены к входамсумматора вместе с выходом блокавычисления среднемассовой температуры статора, выходы сумматора соединены с входом блока вычисления среднемассовой температуры ротора ивходом компаратора, а датчики температуры масла в подшипниках и датчики температуры пара, подаваемогона уплотнения, подключены к входамблока вычисления характерной температуры ротора.На чертеже показана схема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчики 1температур статора, датчик 2 относительного удлинения ротора, датчик3 частоты вращения ротора, датчики4 осевого перемещения корпусов подшипников цилиндра турбины, датчик 5температуры пара в характерном сечении ротора, датчик б режима работытурбины, датчики 7 температур маслав подшипниках, датчики 8 температурпара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра, соединенные последовательно блок 9 вычисления среднемассовой температуры статора, блок10 вычисления среднемассовой температуры ротора, блок 11 вычисленияхарактерной температуры ротора, блок12 вычисления характерной разноститемператур ротора, а также функциональный преобразователь 13, сумматор 14 и компаратор 15. Датчики 1температур статора подключены квходам блока 9 вычисления среднемассовой температуры статора,своим выходом соединенного с входами блока 10 вычисления среднемассовой температуры ротора, входы которого соединены также с датчиком2 относительного удлинения ротора,датчиком 3 частоты вращения роторачерез функциональный преобразоваДля достижения поставленной цели устройство для контроля прогрева цилиндра турбины, содержащее датчики 4 з температур статора, подключенные к входам блока вычисления среднемассовой температуры статора, выход которого подключен к одному из входов блока вычисления среднемассовой тем пературы ротора, а к другим - датчик относительного удлинения ротора и через функциональный преобразователь датчик частоть 1 вращения ротора, блок вычисления характерной температуры 5 ротора, к входам которого подключены датчик режима работы турбины и выход ,блока вычисления среднемассовой темИзобретение относится к теплоэнергетике и может быть использова.но на электростанциях для автоматизации контроля и управления при переменных режимах паровых турбин.5Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для контроляпрогрева цилиндра турбины, содержащее датчики температур статора,подключенные к входам блока вычисле рния среднемассовой температуры статора, выход которого подключен кодному иэ входов блока вычислениясреднемассовой температуры ротора,а к другим - датчик относительногоудлинения ротора и через функциональный преобразователь датчик частотывращения ротора, блок вычисленияхарактерной температуры ротора, квходам которого подключены датчикрежима работы турбины и выход блокавычисления среднемассовой температуры ротора, и блок вычисления характерной разности температур ротора,соединенный входами с выходом блокавычисления характерной температурыротора, датчиком режима работы турбины и датчиком температуры пара вхарактерной точке 1.Недостатком известного устройстваявляется несколько пониженная точность контроля из-за отсутствияучета целого ряда эксплуатационныхфакторов, в том числе температурымасла в подшипниках и температурыпара, подаваемого на концевые уплотнения.Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета влияниятемпературы масла в подшипниках итемпературы пара, подаваемого наконцевые уплотнения,115 3 1157тель 13 и первым выходом сумматора14, к входам которого подключеныдатчики 4 осевого перемещения корпусов подшипников цилиндра и выход.блока 9 вычисления среднемассовой5температуры статора.Блоки 9 и 10 вычисления среднемассовых температур статора и ротора соответственно выполнены в видесуммирующих усилителей.Функциональный преобразователь13 реализует зависимость 1 п, гдепостоянный коэффициент; и -частота вращения ротора.Выход блока 10 вычисления среднемассовой температуры ротора подключен к входам блока 11 вычисленияхарактерной температуры ротора,куда. через второй функциональныйпреобразователь 16 подключен такжедатчик 6 режима работы турбины, датчики7 температур масла в подшипниках идатчики 8 температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра. Блок 11 содержит первый суммирующий элемент 17, входы которого сое 25динены с входами блока 11, а выходподключен к первому входу умножителя 18, второй вход которого соединенчерез первый линейный преобразователь19 с входом блока 11, к которому под-ЗО.ключен датчик 6 режима работы черезвторой функциональный преобразователь16, выход умножителя 18,подключен кпервому входу второго суммирующегоэлемента 20, второй вход которого 35через второй линейный преобразователь21 также соединен с входом блока 11,к которому подключен датчик 6 режимаработы турбины.Структура блока 10 вычисления 40среднемассовой температуры роторасоответствует случаю, когда в каче-.стве датчика 6 режима работы турбиныиспользуется датчик давления пара Рв характерной точке проточной части 45цилиндра, В этом случае второй функциональный преобразователь 16 реализует Фуикцию, С = К, 1 ГР-Е первийлинейный преобразователь 19 - функцию КС + К, второй линейный преобразователь 21 - функцию 1 сС + Кгде Е, в . 1 - постоянные величины;С - расход пара.Выход блока 11 подключен к входамблока 12 вычисления характерной разности температур ротора, куда подключены также через функциональный преобразователь 16 датчик режима работы 270 4турбины б и ддтчик 5 температурыпара в характерном сечении ротора,Блок 12 содержит элемент 22 дифференцирования, вход которого соединен свходом блока 12, а выход подключенк первому входу элемента 23 деления,к второму входу которого через третийлинейный преобразователь 24 подключенвход блока 12. Выход элемента 23 деления подключен к первому входутретьего суммирующего элемента 25,второй и третий входы которого соединены с входами блока 12, выход которого является первым выходом устройства. Вторым выходом устройства является выход компаратора 15, вход которого соединен с вторым выходом сумматора 14.Третий линейный преобразователь24 реализует функцию 1 С + Е , гдеи 1 э- постоянные величины.Устройство работает следующим образом,Сигналы от датчиков 1 температурстатора суммируются и усиливаютсяв блоке 9, на выходе которого Формируется сигнал, пропорциональныйсреднемассовой температуре статорапоступающий на вход сумматора14. Коэффициент усиления ф по этомувходу выбирают таким образом, чтовеличина ф С пропорциональна величине теплового расширения статорапри данном температурном состояниицилиндра турбины и при отсутствииограничений, препятствующих свободному тепловому расширению статора.Сигнал одного из датчиков 4,замеряющего осевое перемещение корпуса подшипника, представляющегоопору статора цилиндра, наиболееудаленную от фикс-пункта турбины,входит в сумму, формируемую сумматором 14, со знаком "минус", а сигнал второго датчика 4, замеряющегоосевое перемещение корпуса подшипника цилиндра, наиболее близкогок Фикс-пункту турбины - со знаком"плюс". Разность сигналов, поступающих от двух датчиков 4, характеризует Фактическое осевое перемещение одного конца статора цилиндрапо отношению к другому его концу.Алгебраическое суммирование сигналов, поступающих по всем трем входам сумматора 14, с учетом указанных знаков этих сигналов обеспечивает формирование на его выходесигнала, который пропорционален ве 1157270личине а, разности расширения ста- тора, определенного по его средне- массовой температуре, и расширения статора, замеренного датчиками 4. Положительное значение сигнала на выходе сумматора 14 характеризует ограничение свободного теплового расширения статора, которое может быть вызвано, например, защемлением в направляющих шпонках. При 16 превьшении сигналом на выходе сумматора 14 некоторого предела компаратор 15 вырабатывает сигнал, предупреждающий о наличии защемления в направляющих шпонках, ограничиваю щих свободу теплового расширения статора.Сигнал по величине среднемассовой температуры статорас выхода блока 9 поступает на вход блока 10, 26 коэффициент усиления по этому входу "= "ф, величина ф г.с пропорциональна величине свободного теплового расширения статора. В блоке 10 этот сигнал суммируется с сигналом 35 от датчика 2, пропорциональным величине относительного удлинения ротора Ур, и сигналом от датчика 3 частоты вращения ротора, который после преобразования в функциональ- щ ном преобразователе 13 характеризует величину изменения длины ротора под воздействием центробежных сил Ь = Е и, Из суммы перечисленныхР 1сигналов вычитается сигнал, поступающий от сумматора 14 и пропорциональный величине д,Суммирование сигналов от блока 9, датчика 2, функционального преобразователя 13 и сумматора 14 (с учетом знака последнего сигнала) обеспечивает формирование на выходе блока 10 сигнала, пропорционального средне- массовой температуре ротора, определенной по его полной длине:, = 1 с, " е, + Ур+ д 1," - в 1,.Этот сигнал поступает на вход первого суммирующего элемента 17 бло- "ф ка 11, на четыре остальных входа этого элемента поступают сигналы, пропорциональные температурам масла, омывающего ротор в подшипниках, и температурам пара, подаваемого на уплотнения цилиндра. Вычитание из сигнала, пропорционального среднемассовой температуре ротора С , определенного по его полной длине, указанных температур с весовыми коэффициентами, пропорциональными доле длин участков ротора, омываемых маслом и паром, подаваемым на уплотнения, обеспечивает формирование на выходе первого суммирующего элемента 17 сигнала, пропорционального среднемассовой температуре Г" участка ротора, омыва.р)(емого рабочим паром. От датчика 6 режима работы турбины на вход второго Функционального преобразователя 16 поступает сигнал, пропорциональный давлению пара Р в характерной точке проточной части, при этом на выходе преобразователя 16 формируется сигнал по расходу пара С через проточную часть цилиндра, который через вход блока 11 поступает на входы первого 19 и второго 21 линейных преобразователей. Сигнал с выхода первого линейного преобразователя 19 А = 1 с С + Е в умножителе 18 перемножается с сигналом, пропорциональным среднемассовой температуреобогреваемого рабочим паром уча- рХстка ротора, поступающим с выхода первого суммирующего элемента 17.Сигнал, пропорциональный полученному произведению, во втором суммирующем элементе 20 суммируется с сигналом А, = С + 1, сформированным на.- выходе второго линейного преобразователя 21. В результате на выходе второго суммирующего элемента 20 формируется сигнал, пропорциональ ный характерйой температуре в сечении ротора, например среднеинтегральной по сечению температуре г., Этот сигнал поступает на вход блока 12 и далее на вход элемента 22 дифференцирования, на выходе которого формируется сигнал по величине производной характерной температурыспо времени . Сигнал по величинел.расхода пара С через проточную часть цилиндра с выхода преобразователя 16 поступает на вход блока 12 и далее на вход третьего линейного преобразователя 24, на выходе которого формируется сигнал по значению В критерия Био, характеризующего интенсивность теплообмена между паром и ротором в характерном сечении. Функция , реализуемая преобразо115/ вателем 24 , определяется авцсц- мостью гдеи 1 . - постоянные величины, 511 12Сигнал с выхода элемента 22дифференцирования поступает ца первый вход элемента 23 деления, ца второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего линейного преобразова - 10 теля 24, Формирующийся ца выходе элемента 23 деления сигнал, пропорцио 1 Зцальный -- ,подается ца вход8; дъ 15 третьего суммирующего элемента 25, на два других входа которого поступают сигнал по величине температуры пара 1 в характерном сечении ротора от блока 12, соединенного с 20 датчиком 5 температуры пара в характерном сечении ротора, и сигнал по величине характерной температуры 1.й ротора от блока 12, Алгебраическое суммирование этих сигналов в третьем 25 суммирующем элементе 25 обеспечивает формирование на его выходе сигнала, пропорционального характерной разности температур в роторе: разности температуры обогреваемой поверхности З 0 708и среднепцеграньной НО сечению ро тора температуры.Таким образом, изобретение позволяет повысить точность контроля прогрева ротора за счет учета влияния температур ротора ца участках, омь ва. емых маслом и паром, подаваемым на уплотнения цилиндра, на средцемассовую температуру ротора и за счет учета ограничения свободы теплового расширения статора вследствие защемления в направляющих шпонках.Кроме того, в устройстве формируется сигнал, предупреждающий оперативный персонал о возникновении защемления, что.повышает Точность контроля прогрева цилиндра и позволяет повысить надежность турбины в переменных, в том числе и пусковых режимах. Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в возможности сокращения продолжительности пуска турбины, снижения эксплуатационных издержек на пусковое топливо, изменения эксплуатационных издержек на топливо в энергосистеме эа счет вытеснения блоком резервных мощностей и сокращения ущерба потребителя от цедоотпуска электроэнергии.1 з. I 70 Составитель А. Калашниковдактор И, Николайчук ТехредЖ.Кастелевич Корректор 0 Луговая ПодписиССР иал ППП "Патент", г,од, ул. Проектна каз 3309/34ВНИИПИпо113035,Тираж л 97осударственного комитетаам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб,