Устройство для контроля прогрева ротора паровой турбины

(7) Заявит Дена Трудово ческий инсти альскии политех 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГР РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫю яв- рог 2 ержарежима емператуых каскаИзобретение относится к теплоэнер гетике и может быть использовано для контроля термонапряженного состояния роторов паровых турбин в переходных режимах.Известны устройства для контроля прогрева ротора паровой турбины, содержащие датчики температуры пара и режима работы турбины, вычислительный блок и умножитель, связанный через функциональный преобразователь с датчиком режима 1. Однако эти устроиства основаныматематическом моделировании процеса изменения температурного поля ротора, поэтому их точность, как прало, недостаточна.Наиболее близким к иэобретениляется устройство для контроля ирева ротора паровой турбины, содщее датчики температуры параработы турбины и начальной тры ротора и два вычислительн да, один из которых выполнен в виде первого сумматора, первого вычислительного блока и умножителя, связанного своими входами с первым суммато" ром непосредственно я с датчиком режима через функциональный преобразо" ватель и выходом - с входом первого вычислительного блока, а другой вычислительный каскад выполнен в виде последовательно соединенных второго сумматора и второго вычислительного блока Г 23Недостатком известного устройства следует считать несколько пониженную точность контроля иэ-за неучета двух- мерности температурного поля ротора.Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета двухмерности температурного поля ротора. Для достижения цели в устройствб введены три выходных суммирующих звена, два из которых подключены к вхо 3 976114 4 ду третьего, и датчик температуры па- рые выходы суммирующих звеньев.32 и ра подсоединен к входам второго сум и выход суммирующего звена 14 подматора и первого выходного суммирую- ключены к показывающим и регистрирующего звена, датчик начальной темпера- щим приборам 15" 17, они же могут, истуры ротора - к входам второго сумма-пользоваться в элементах автоматичестора и второго выходного суммирующего кого регулирования 18-20звена, выход умножителя дополнительно На фиг. 2 показан один из вариан" связан с входом первого выходного сум- тов схемы вычислительных блоков 7 и мирующего звена, выход первого вычис, Вычислительный блок может состолительного блока подключен к входу 10 ять из соединенных последовательно второго выходного суммирующего звена, интеграторов 21-23 и сумматора 24, а выход второго вычислительного блока- причем три входа интегратора 21 соек входу первого сумматора. динены с выходами интеграторов 21"23,На фиг. 1 приведена схема устрой- а четвертый вход соединен с общим вхоства; на фиг. 2 - пример выполнения и дом блока, Выходы интеграторов 21-23 вычислительного блока. и общий вход блока подсоединены к вхо"дам сумматора 24. Первым выходом блоУстройство содержит датчик 1 тем- ка является выход сумматора 24, а втопературы пара, датчик 2 режима рабо- рым его выходом - выход последнего из ты турбины, датчик 3 начальной темпе" в последовательно соединенных интеграратуры ротора и два вычислительныхторов 23.каскада 4 и 5, Первый каскад 4 состо-Принцип, на котором основана рабо= ит из первого сумматора 6, первого та устройства, связан с разделениемвычислительного блока 7, умножителя температурного поля ротора и всех его 8 и функционального преобразователя 2 з параметров на две составляющие: параа второй каскад 5 состоит из вто- метры одной из них формируются в прерого сумматора 10 и второго вычисли- делах первого вычислительного каска- тельного блока 11, Выходная информа- да, второй вычислительный каскад форция формируется на трех выходных сум- мирует параметры, связанные с другой мирующих звеньях 12- 14. Первый выход з составляющей. датчика 1 температуры пара соединен В данном устройстве принято, что с первым входом сумматора 10, второй, первая составляющая Об (,ъ ) избыточвход которого соединен с первым выхо- ной температуры обогреваемой поверхдом датчика 3 начальной температуры, ности ротора в точке поверхности с+ выход сумматора 10 соединен с входом координатами р , й ) равна избыточ 33вычислительного блока 11. Второй вы- ной температуре пара Оп. вблизи ход датчика 1 температуры пара соеди- этой же точки. При этом мгновениые нен с первым входом выходного сумми- значения температуры пара йп.и корующего звена 12, Первый выход выцис- эффициентов теплоотдачи критерия лительного блока 11 соединен с первым БИО В 1 (С) в различных точках вбливходом сумматора 6, а второй - с пер- зи обогреваемой поверхности ротора вым входом выходного суммирующего зве- связаны статически. на 13, Выход датчика 2 режима работы . п 6. = п, ЧОБ, турбины соединен с входом функциональ- ВОб(С) = 810ЧОБ, (1) ного преобразователя 9, выход которо- где йп (с) и В 1 о " температура паго соединен с первым входом умножите- ра и критерий ля 8, первый выход которого соединен Био вблизи хас входом вычислительного блока 7, а рактерной точки второй выход - с вторым входом выход- поверхности роного суммирующего звена 12. Первый вы- тора;50.ход вычислительного блока 7 соединен время; с вторым входом сумматора 6, а второй ОБ,Чвб- некоторые функ- выход -с вторым входом суммирующего ции геометрии звена 13, третий вход выходного сум- поверхности Ромирующего звена 13 соединен с вторым тора. выходом датчика 3 нацальнои темпераи И Тогда с учетом того, что туры ротора, а первые выходы звеньев х,Б= И (-) -я;12 и 13 - с первым и вторым входами гдея - начальная температура ротора, выходного суммирующего звенаующего звена 14. Вто- гРаничные условия 1 И -го рода на обо97611 ч да Е д"Е 1 о 6 т оа дй дй 13В 1 (ь)о 6 о= Эйов . (2)где Ор БИ)- вторая составляющая избыточной температуры; дфЕоБ дЕ-, 5 первая и вторая составур и рй ииеаие градиента теипе, ратуры.Устройство работает следующим образом,В сумматор второго каскада 5 поступают сигналы-аналоги текущего значения температуры пара, омывающего ро" тор, от датчика 1 и начального значения температуры ротора от датчика 3. Алгебраическое суммирование этих величин дает на выходе сумматора 10 сигнал" аналог первой составляющей избыточной температуры обогреваемой поверхности ротора. Блоки 7 и 11 реализуют дробно-рациональные передаточные функции видаМьФОФ. (5)==4,2,(3)3Ед; 51)=0 35 где а 1 и Ь ) - коэффициенты, зависящие от геометрическихразмеров ротора;5 - параметр интегрального преобразования Ла впласа.На первом выходе вычислительного блока 11 вырабатывается сигнал, пропорциональный первой составляющей .градиента температуры обогреваемой 4 здфвтовповерхности, который поступает на первый вход сумматора 6, на второй вход которого поступает сигнал, про" порциональный второй составляющей гранейдОцоБдиента Н , с первого выхода вычислительного блока 7. Сигнал, пропорциональный алгебраической суммедЕт Ь д"Е;Бт о)1УЙ дейпосле сумматора 6 поступает на второй вход умножителя 8, где умВ множителе 8 сигнал умножается навеличину, пропорциональную величине,обратной критерию Био. В силу того,5греваемой поверхности могут быть за- писаны 6ножается на величину, обратную критерию Био, поступающую на первый вход умножителя 8 от датчика 2 режима работы турбины через функциональный преобразователь 9. На выходе умножителя 8вырабатывается сигнал, пропорциональный второй составляющей избыточнойтемпературы обогреваемой поверхности ротора Е- Б В результате чего на перЙовом выходе вычислительного блока 7 вырабатывается сигнал, пропорциональд ЕВобный , . На вторых выходах вычислительных блоков 7 и 11 получают сигналы, пропорциональные составляющим избыточной температуры осевой расточки 82 и Е 1 соответственно. Выходная информацйя формируется на трех сумми" рующих звеньях 12-1 ч,На звено 12 поступают сигналы-аналоги составляющих температур обогреваемой поверхности п= Вт б+н и Е, б Суммирование этих сигналов дает величину температуры обогреваемой поверхности ротора Ф 5. В звено 13 поступают сигналы-аналоги составляющих температур поверхности осевой расточки Е и 61 , суммирование этих сигна 1 ор ор рлов с сигналом-аналогом начальной температуры ротора дает величину температуры поверхности осевой расточки ротора й . В звене 14 формируется сигорнал, пропорциональный разности температур обогревамой поверхностиБ и поверхности осевой расточки сор.При необходимости в блоках 7 и 11 могут быть сформированы сигналы, пропорциональные средней по толщине ротора температуре. Это достигается путем включения дополнительных сумматоров в состав блоков 7 и 11. Схема подключения этих сумматоров аналогична схеме подключения сумматора 2 Й (фиг. 2), отлицаться будут только коэффициенты усиления на входах этих сумматоров. Коэффициенты.а 14, а 1 О, ЬТМ, ЬС 19 в передаточных функциях Я(5) и Чк (5) получают путем предварительного решения дифференциальных уравнений в часто ных производных второго порядка(типа уравнений Пуассона) на цифровых вычислительных машинах. При этом никаких ограничений на геометрическую фор, му ротора в рассматриваемой зоне не накладывается.7 97 б 1 что для обеспечения более высокой точности моделирования более благоприятны малые коэффициенты усиления, такое подключение целесообразно использовать при интенсивном теплообменне между з греющим паром и металлом ротора.Предварительное вычисление коэффициентов а 1 и Ь 4 в передаточной Функции (3) на ЭЦВИ обеспечивает учет реальной геометрической формы ротора 1 О вместо схематизации ротора для гладкого полого цилиндра, как это принято в известных устройствах.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точ- О .ности контроля по сравнению с известными устройствами за счет учета двух- мерноСти температурного поля ротора.формула изобретенияУстройство для контроля прогрева ротора паровой турбины, содержащее датчики температуры пара, режима ра боты турбины и начальной температуры ротора и два вычислительных каскада, один из которых выполнен в виде первого сумматора, первого вычислительного блока и умножителя, связанного зф своими входами с первым сумматором непосредственно и с датчиком режима 8через функциональный преобразователь и выходом, - с входом первого вычислительного блока, а другой вычислительный каскад выполнен в виде последовательно соединенных второго сумматора и второго вычислительного блока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем учета двухмерности температурного поля ротора, в устройство введены три выходных суммирующих звена, два из которых подключены к входу третьего, и датчик температуры пара подсоединен к входам второго сумматора и первого выходного суммирующего звена, датчик начальной температуры ротора - к вхо" дам второго сумматора и второговыходного суммирующего звена, выход умножителя дополнительно связан с входом первого выходного суммирующего звена, выход первого вычислительного блока подключен к входу второго выходного суммирующего звена, а выход второго вычислительного блока - к входу первого сумматора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 569733, кл. Г 01 О 19/02, 1975.2. Авторское свидетельство СССРИ 75 б 049, кл. Г 01 0 19/02, 1978,976114 Составитель А. Калашник Техред И,Надь Ко Демчи К Тираж 539 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раушскказ 8966/59 илиал ППП "Пате г. Ужго ул. Проектная,Редактор Н. Джуган Подписноеитета СССРкрытийя наб., д. 4/5