Устройство для автоматического поддержания допустимого изменения нагрузки турбины

(51)4 Р 01 П 19 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТМ А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 752803/4-08.06.84 зователя свя с входо ик темп гулятор уры мет ия, о т нагрузки, и дат ла цилиндра сре лич ающе е его да я тем, что, садежности турбиныературы пара перейство снабжено эа елью повышения ри снижении те цилиндатчик рами, устр ом темпера ры металла туры, датчиком темстопорного клапана, управляющим входом перат перек ателем ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 699206, кл. Р 01 Р 19/02, 1976,Авторское свидетельство СССР Р 575433, кл,Г О 1 Р 19/02, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС - КОГО ПОДДЕРЖАНИЯ ДОПУСТИМОГО ИЗМЕНЕНИЯ НАГРУЗКИ ТУРБИНЫ, содержащее регулятор нагрузки с подключенным к его входу датчиком нагрузки, датчик температуры металла цилиндра высокого давления с нелинейным преобразователем, датчики температуры пара пе" ред цилиндрами высокого и среднего, , давления с функциональными преобразователями, подключенными к входу блока выделения минимума, вьмод которого вместе с выходом нелинейного преобраи логическим блоком, причем переключатель введен в линии связи выходовблока выделения минимума и нелинейного преобразователя с входом регулятора нагрузки и соединен управляющим входом с выходом логическогоблока, который выполнен в виде элемента ИЛИ, двух элементов памяти, двухэлементов И и четырех нуль-органов,причем к входам элемента ИЛИ подсоединены выходы элементов памяти, входы первого из которых соединены с выходами первого элемента И и первогонуль-органа, входы второго элементапамяти соединены с выходами второгоэлемента И и второго нуль-органа,входы первого элемента И соединеныс выходами первого и третьего нульорганов, а входы второго элемента И -с выходами второго и четвертого нульорганов, причем задатчик температурыподключен к входам первого и второгонуль-органов, датчик температуры пара перед цилиндром высокого давленияподключен к входам первого и третьего нуль-органов, датчик температурыпара перед цилиндром среднего давления - к входам второго и четвертогонуль-органов, датчик температуры металла стопорного клапана или датчиктемпературы металла цилиндра высокого давления - к входу третьего нульоргана, а датчик температуры металлацилиндра среднего давления - к входучетвертого нуль-органа.Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации контроля за переменными режимами работы паровых5турбин.Цель изобретения - повьдление надежности турбины при снижении температуры пара перед цилиндрами,На фиг.1 приведена схема устрой, ства с подключением к логическомублоку датчика температуры металластопорного клапана; на фиг.2 - схемаустройства с подключением к этомублоку датчика температуры металла 15цилиндра высокого давления; нафиг.3 - характеристика, реализуемаяв нелинейном преобразователе; нафиг.4 - характеристика, реализуемаяв функциональных преобразователях, 20Устройство (фиг.1 и 2) содержитрегулятор 1 нагрузки с датчиком 2нагрузки, датчики 3 и 4 температурыпара перед цилиндрами высокого исреднего давления (соответственно 25датчики температуры свежего пара ипара после промперегрева), датчики5 и 6 температуры металла в характерных точках цилиндров высокого и среднего давления соответственно, дат чик 7 температуры металла стопорногоклапана цилиндра высокого давления,В качестве датчиков 3-7 температуры пара и металла могут использоваться стандартные термопары, снабженные нормирующими преобразователя; ми, обеспечивающими возможность использования более чем одного выхода, датчика в виде унифицированного сигнала. В качестве датчиков 5 и 6 температуры металла может использоваться также устройство, моделирующеепрогрев конструктивных элементовтурбин, например роторов высокогои среднего давления. В качестве 45датчика 2 нагрузки турбины можетбыть использован датчик активной мощности турбогенератора или датчик давления пара, например, в промежуточной ступени турбины, с унифицированным выходом,Устройство содержит также нелинейный преобразователь 8, подсоединенный к датчику 5 температуры металлацилиндра высокого давления, функциоэ 5нальные преобразователи 9 и 10, подсоединенные соответственно к датчикам 3 и 4 температуры пара перед цилиндрами высокого (ЦВД) и среднего(ЦСД) давления, блок 11 выделенияминимума выходных "игналов функциональных преобразователей 9 и 10,переключатель 12 с подключенным кего управляющему входу логическимблоком 13, к входам которого подключены выходы датчиков 3 и 4 температуры пара перед ЦВД и ЦСД соответственно и выходы датчиков 6 и 7 температуры металла, а также выход эадатчика 14 температуры. Один вход переключателя 12 подключен к выходу нелинейного преобразователя 8, другойк выходу блока 11 выделения минимума, а выход - к регулятору 1 нагрузки и к показывающему прибору 15.Логический блок 13 содержит четыре нуль-органа 16-19, логическиеэлементыИ 20 и 21, элементы 22 и 23памяти, выходной элемент ИЛИ 24. Квходам первого 16 и третьего 18 нульорганов подключены выходы датчика 3температуры пара перед ЦВД. К входамвторого 17 и четвертого 19 нуль-органов подключены выходы датчика 4температуры пара перед ЦСД. Другиевходы первого 16 и второго 17 нульорганов подключены к эадатчику 14температуры. Вход третьего нуль-органа 18 подключен к датчику 7 температуры металла стопорного клапана, авход четвертого нуль-органа 19 подключен к датчику 6 температуры металла ЦСД,Инверсные входы первого элементаИ 20 подключены к выходу первого 16и третьего 18 нуль-органов, а выходподсоединен к входу элемента ИЛИ 24через первый элемент 22 памяти, причем к другому входу первого элемента 22 памяти подключен выход первогонуль-органа 16, Инверсные входы второго элемента И 21 подключены к вьходу второго 17 и четвертого 19 нульорганов, а выход подсоединен к входу элемента ИЛИ 24 через второй элемент 23 памяти, причем к входу второго элемента 23 памяти подключен выход второго нуль-,органа 17.Нелинейный преобразователь 8 служит для формирования величины задания нагрузки турбинь, допустимой потепловому состоянию цилиндра высокого давления в нормальных эксплуатационных режимах. В частности, приизменениях нагрузки в пределах регулировочного диапазона, а также припусках и остановках с номинальными3 д11 доп.аь = ЗЭгде Идопаь 35 Н нои нагрузки;и ицаА (С ) - температура пара передцилиндром высокого"орй иин - верхнее пороговое и минимально допустимоезначение температурыпара;ф- коэффициенты, определяющие степень необходимого снижения нагрузки сизменением температурпара.В эксплуатационных условиях с целью предотвращения."заброса" паро - водяной смеси в проточную часть турбины требуется разгрузка турбины вплоть до нуля по мере снижения какой-либо из температур (свежего лара или пара после промперегрева) ниже определенного порогового значенияиС ор . В связи с этим на характеристике, представленной на фиг.4, в параметрами пара перед турбинойпроцессы изменения нагрузки зависятлишь от теплового состояния ЦВД, таккак дросселирование в регулирующихклапанах среднего давления пренебрежимо мало. Характеристика, реализуемая в преобразователе 8 и представленная на фиг.3 в виде зависи 9 Эмос ти допустимой нагрузки У ум, нн,т температуры металла цилиндра йч 1м. строится в соответствии с даннымитеплового расчета турбины, с учетомхарактеристик перераспределения ипрогрева "критического" элементаЦВД вследствие дросселирования парав нормальных режимах. Нелинейный преобразователь 8 может быть выполненнапример, на стандартных блоках.- допускаемое значениенагрузки в .аварийных режимах снижения температур пара,- номинальное значение 5 10 15 20 функциональные преобразователи 9 и 10 служат для формирования величины задания нагрузки турбины в аварийных ситуациях, связанных с недопустимым снижением температуры лара перед ЦВД и ЦСД. Функциональный преобразователь 9, подключенный к датчику 3 температуры лара перед ЦВД, соответственно используется для формирования величины задания нагрузки, допустимой ло условиям снижения температуры свежего пара, а функциональный преобразователь 10 - величины задания нагрузки, допустимой по условиям снижения температуры пара после лромлерегрева, Характер зависимостей, реализуемых в преобразователях 9 и 10, представлен на фиг.4 и определяется нормами эксплуатации турбины. Эта зависимость выражаетсяформулой й р лпри ЧРР, (Сцс 4)ТЕОР о о и Плри 1 ииниед(о,сд)пор О длри цвд(д) й виде зави имости допускаемой нагЗЭрузки М по от температур лара переди Пцилиндрами Сд, 1 ц, имеют место "излом", соответствующий пороговому значению Ср температуры пара передя.цилиндрами, а также зона снижения нагрузки вплоть до нуля по мере уменьшения температуры пара. Укаэанные функциональные преобразователи 9 и 10 также могут быть выполнены на базе стандартных блоков.Для автоматического обеспечения допустимого режима изменения нагрузки турбины в устройстве имеется переключатель 12 с логическим блоком 13, обеспечивающий подключение к регулятору нагрузки турбины либо сигналов задания нагрузки, .сформированных в нелинейном преобразователе 8 и соответствующих неаварийным режимам работы турбины, либо в аварийных режимах, сопровождающихся недопустимо глубоким снижением температуры пара перед цилиндрами турбины, сигналов, сформированных в функциональных преобразователях 9 и 10. Для подключения в этом случае на вход регулятора5 14 1 нагрузки минимального из допустимых значений нагрузки, соответствующих наиболее глубокому изменению какой-либо из температур пара, используется блок 11 выделения минимума,Для автоматического определения аварийных и неаварийных режимов работы турбины используется логический блок 13. При этом связанный с одним из его входов эадатчик 14 температуры служит для установки порогового значения температур, являющегося обычно одинаковым для ЦВД и ЦСД.В логическом блоке 13 первый 16 и третий 18 нуль-органы, относящиеся к ЦВД, служат для проверки условий наличия достаточно высокого уровня температуры свежего пара и заданного превьппения ее над уровнем температур металла паровпускных элементов ЦВД, например металла стопорного клапана, Одновременное невыполнение этих условий сопровождает аварийный режим снижения . температуры свежего пара и характеризуется изменением выхода элемента И 20, а соответственно и установкой переключателя 12 в нужное положение с возбуждением элемента 22 памяти.Переключатель 12 должен оставаться в положении, соответствующем аварийным режимам, и в случае повышения температуры свежевого пара сверх температуры металла стопорного клапана, вплоть до момента увеличения температуры пара выше порогового значения. Это соответствует режимам послеаварийного восстановления температуры свеже го пара и.обеспечивается с помощью элемента 22 и связи его с выходом первого нуль-органа 16, фиксирующего факт восстановления нормального уровня температуры свежего пара.Аналогично второй 17 и четвертый 19 нуль-органы относятся к ЦСД и служат для проверки условий наличия достаточно высокого уровня температуры пара после промперегрева и заданного превьппения ее над уровнем тем пературы металла цилиндра, которая используется в качестве характерной вследствие пренебрежимо малого дросселирования пара в регулирующих клапанах среднего давления. Одновременное невыполнение этих условий сопровождает аварийный режим снижения температуры пара после промперегрева и характеризуется изменением вы145 условие условие Пгде ,ьд50"и,сд температура свежего пара,измеряемая датчиком 3,температура пара послепромперегрева, измеряемая датчиком 4;величина порогового значения температуры свежегопара и пара после промперегрева, определяющая нижнюю, допустимую по условиям безаварийной работы П30559 бхода элемента И 21 с возбуждениемэлемента 23 памяти, а также установкой переключателя 12 в нужное положение и удержанием его в этом положении вплоть до момента послеаварийноговосстановления температуры. Это обеспечивается с помощью элемента 23 памяти и подсоединением его к входувторого нуль-органа 1,фиксирующегофакт восстановления нормального уровня температуры пара после промперег.,рева. Выходной элемент ИЛИ 24, связанный входами с элементами И 20 и 21соответственно через элементь: 22 и23 памяти, обеспечивает необходимыепереключения при аварийном снижениитемпературы пара перед любым из цилиндров высокого и среднего давления.Устройство работает следующим образом.Автоматического обеспечение допустимого изменения нагрузки турбиныпредусматривается для аварийных ре жимов, сопровождающихся недопустимымснижением температуры свежего параили пара после промперегрева, длянормальных эксплуатационных режимовизменения нагрузки в пределах регули-ровочного диапазона, а также для режимов пуска и остановка турбины.Соответственно этим режимам переключатель 12 имеет два положения,подключая свой выход к выходу блока11 выделения минимума или к выходунелинейного преобразователя 8.Для автоматического определениярежима работы турбины в логическомблоке 13 проверяются следующим условия (при подключении датчика 7)и пусловие А -цпА Зпоа7 430турбины границу температурв нормальных эксплуатаци-:-.онных режимах и устанавливаемая задатчиком 14температуры;5- температура металла стопорного клапана цилиндравысокого давления; йцсд - температура металла ЦСД; 1 О С - величина, определяющаяуровень необходимого отличия температуры пара оттемпературы металла соответствующего элемента тур ябины и являющаяся постоянной для конкретного типатурбоустановки. 20 ю.А.Тогда логическая схема автоматического определения режимов работы турбины может быть представлена следующим образом. На режимах(не А) и (не Б) или (не В) и (не Г) аварийное снижение температуры све, жего пара или пара после промперегРева,(не А) и (Б) при условии наличия памяти (не А) и (не Б)или Г(не В) и (Г) при условии наличия 559 ,8памяти (не В 1 и не Г)11 вос" ,становление температуры пара после ее аварийного снижения - переключатель 12 подсоединяет к регулятору 1 нагрузки выход блока 11 выделения минимума, и процессы изменения нагрузки осуществляются в соответствии с характеристиками функциональных преобразователей 9 и 1 О, т,е. в соответствии с требованиями аварийного регулирования. На режимах 1(А) и (Б) или (не Б) и (В) и (Г) или (не Г)11 - нормальное изменение нагрузки в пределах регулировочного диа - пазона, а также пуск и останов с номинальными параметрами пара перед турбиной(не А) и (Б) или 1. (не В) и (ГЦ при условии отсутствия памяти (не А) и (не Б) или(не В) и (не Г) - пуск со скользящими параметрами пара и останов с расхолаживанием турбины - переключатель 12 отсоединяет выход блока 11 выделения минимума и подсоединяе 1 к регулятору 1 нагрузки выход нелинейного преобразователя 8. Таким образом, осуществляется регулирование нагрузки в нормальных, неаварийных режимах.)митета ССС роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. 1 пои ВНИИПИ Государственного по делам изобретений113035 Москва Ж Э 5 Раув 3 У п дал.