Устройство для контроля прогрева цилиндра турбины

 

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 выход блока вычисления среднемассовой температуры ротора, и блок вычисления характерной разности температур ротора, соединенный входами с выходом блока вычисления характерной температуры ротора, датчиком режима работы турбины и датчиком температуры пара в характерной точке, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля путем учета влияния температуры масла в подщипниках ij температуры пара на концевые уплотнения , оно снабжено датчиками осевого перемещения корпусов подшипников цилиндра, датчиками температур масла в подшипниках цилиндра, датчиками температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра, сумматором и компаратором, причем датчики осевого перемещения корпусов подключены к входам сумматора вместе с выходом блока вычисления среднемассовой температуры статора, выходы сумматора соединены с входом блока вычисления среднемассовой температзгры ротора и входом компаратора , а датчики температуры масла сд в подшипниках и датчики температуры -si пара, подаваемого на уплотнения, &чЭ подключены к входам блока вычисления KJ характерной температуры ротора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯО„„3 157270

4(51) F 01 D 19/02

ОЛЙОАНКЕ ИЗОБРЕТГЙИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3673877/24-06 (22) 15. 12. 83 (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

И 907277, кл. F 01 D 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 вьыод блока вычисления среднемассовой температуры ротора, и блок вычисления характерной разности температур ротора, соединенный входами с выходом блока вычисления характерной температуры ротора, дат.чиком режима работы турбины и датчиком температуры пара в характерной точке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем учета влияния температуры масла в подшипниках н температуры пара на концевые уплотнения, оно снабжено датчиками осевого перемещения корпусов подшипников цилиндра, датчиками температур масла в подшипниках цилиндра, датчиками температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра, сумматором н компаратором, причем датчики осевого перемещения корпусов подключены к входам сумматора вместе с выходом блока вычисления среднемассовой температуры статора, выходы сумматора соединены с входом блока вычисления среднемассовой температуры ротора и входом компаратора, а датчики температуры масла в подшипниках и датчики температуры пара, подаваемого на уплотнения, подключены к входам блока вычисления

- характерной температуры ротора.

270 2 пературы ротора и блок вычисления характерной разности температур ротора, соединенный входами с выходом блока вычисления характерной температуры ротора, датчиком режима работы турбины и датчиком температуры пара в характерной точке, снабжено датчиками осевого перемещения корпусов подшипников цилиндра, датчиками температур масла в подшипниках цилиндра, датчиками температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра, сумматором и компаратором, причем датчики осевого перемещения корпусов подшипников подключены к входам сумматора вместе с выходом блока вычисления среднемассовой температуры статора, выходы сумматора соединены с входом блока вычисления среднемассовой температуры ротора и входом компаратора, а датчики температуры масла в подшипниках и датчики температуры пара, подаваемого на уплотнения, подключены к входам блока вычисления характерной температуры ротора.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчики 1 температур статора, датчик 2 относительного удлинения ротора, датчик

3 частоты вращения ротора, датчики

4 осевого перемещения корпусов подшипников цилиндра турбины, датчик 5 температуры пара в характерном сечении ротора, датчик б режима работы турбины, датчики 7 температур масла в подшипниках, датчики 8 температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра, соединенные последовательно блок 9 вычисления среднемассовой температуры статора, блок

10 вычисления среднемассовой температуры ротора, блок 11 вычисления характерной температуры ротора, блок

12 вычисления характерной разности температур ротора, а также функцио нальный преобразователь 13, сумматор 14 и компаратор 15. Датчики температур статора подключены к входам блока 9 вычисления среднемассовой температуры статора, своим выходом соединенного с входами блока 10 вычисления среднемассовой температуры ротора, входы которого соединены также с датчиком

2 относительного удлинения ротора, датчиком 3 частоты вращения ротора через функциональный преобразоваДля достижения поставленной цели 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 тем- 50 пературы ротора, а к другим — датчик относительного удлинения ротора и через функциональный преобразователь датчик частоть1 вращения ротора, блок вычисления характерной температуры ротора, к входам которого подключены датчик режима работы турбины и выход ,блока вычисления среднемассовой темИзобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на электростанциях для автоматизации контроля и управления при переменных режимах паровых турбин.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля прогрева цилиндра турбины, содержащее датчики температур статора, подключенные к входам блока вычисле- 10 ния среднемассовой температуры статора, выход которого подключен к одному иэ 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 выход блока вычисления среднемассовой температуры ротора, и блок вычисления характерной разности температур ротора, соединенный входами с выходом блока вычисления характерной температуры ротора, датчиком режима работы турбины и датчиком температуры пара в характерной точке i1j.

Недостатком известного устройства является несколько пониженная точность контроля из-за отсутствия учета целого ряда эксплуатационных факторов, в том числе температуры масла в подшипниках и температуры пара, подаваемого на концевые уплотнения.

Цель изобретения — повышение точности контроля путем учета влияния температуры масла в подшипниках и температуры пара, подаваемого на концевые уплотнения, 1

3 1157 тель 13 и первым выходом сумматора

14, к входам которого подключены датчики 4 осевого перемещения корпусов подшипников цилиндра и выход. блока 9 вычисления среднемассовой

5 температуры статора.

Блоки 9 и 10 вычисления среднемассовых температур статора и ротора соответственно выполнены в виде суммирующих усилителей.

Функциональный преобразователь

13 реализует зависимость k„n, где постоянный коэффициент; n— частота вращения ротора.

Выход блока 10 вычисления среднемассовой температуры ротора подключен к входам блока 11 вычисления характерной температуры ротора, куда. через второй функциональный преобразователь 16 подключен также датчик 6 режима работы турбины, датчики

7 температур масла в подшипниках и датчики 8 температур пара, подаваемого на концевые уплотнения цилиндра. Блок 11 содержит первый суммирующий элемент 17, входы которого сое25 динены с входами блока 11, а выход подключен к первому входу умножителя 18, второй вход которого соединен через первый линейный преобразователь

19 с входом блока 11, к которому под-ЗО. ключен датчик 6 режима работы через второй функциональный преобразователь

16, выход умножителя 18,подключен к первому входу второго суммирующего элемента 20, второй вход которого 35 через второй линейный преобразователь

21 также соединен с входом блока 11, к которому подключен датчик 6 режима работы турбины.

Структура блока 10 вычисления <0 среднемассовой температуры ротора соответствует случаю, когда в каче-. стве датчика 6 режима работы турбины используется датчик давления пара P в характерной точке проточной части 45 цилиндра. В этом случае второй функциональный преобразователь 16 реализует фуикцию, G = k 1ГР -k, первий линейный преобразователь 19 — функцию k

G — расход пара.

Выход блока 11 подключен к входам блока 12 вычисления характерной раз- 55 ности температур ротора, куда подключены также через функциональный преобразователь 16 датчик режима работы

270 4 турбины 6 и датчик 5 температуры пара в характерном сечении ротора.

Блок 12 содержит элемент 22 дифференцирования, вход которого соединен с входом блока 12, а выход подключен к первому входу элемента 23 деления, к второму входу которого через третий линейный преобразователь 24 подключен вход блока 12. Выход элемента 23 деления подключен к первому входу третьего 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 преобразователь

24 реализует функцию k С + k, где и kö- постоянные величины.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от датчиков 1 температур статора суммируются и усиливаются в блоке 9, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный среднемассовой температуре статора поступающий на вход сумматора

14. Коэффициент усиления g по этому входу выбирают таким образом, что величина eL 4 пропорциональна величине теплового расширения статора при данном температурном состоянии цилиндра турбины и при отсутствии ограничений, препятствующих свободному тепловому расширению статора.

Сигнал одного из датчиков 4, замеряющего осевое перемещение корпуса подшипника, представляющего опору статора цилиндра, наиболее удаленную от фикс-пункта турбины, входит в сумму, формируемую сумматором 14, со знаком "минус", а сигнал второго датчика 4, замеряющего осевое перемещение корпуса подшипника цилиндра, наиболее близкого к фикс-пункту турбины — со знаком

"плюс". Разность сигналов, поступающих от двух датчиков 4, характеризует фактическое осевое перемещение одного конца статора цилиндра по 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 выходе сигнала, который пропорционален ве1157270 личине af«разности расширения ста- тора, определенного по его среднемассовой 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 превьш|ении сигналом на выходе сумматора 14 некоторого предела компаратор 15 вырабатывает сигнал, предупреждающий о наличии защемления в направляющих шпонках, ограничиваю- 15 щих свободу теплового расширения статора.

Сигнал по величине среднемассовой температуры статора tc с выхода блока 9 поступает на вход блока 10Ä 26 коэффициент усиления по этому входу — величина " tс пропорциональна величине свободного теплового расширения статора. В блоке 10 этот сигнал суммируется с сигналом 35 от датчика 2, пропорциональным величине относительного удлинения ротора У,, и сигналом от датчика 3 частоты вращения ротора, который после преобразования н функциональ- щ ном преобразователе 13 характеризует величину изменения длины ротора под воздействием центробежных сил

hP = k n . Из суммы перечисленных

P сигналов 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 среднемассовой температуре ротора, определенной по его полной длине:

t 1 lg tc + dp+ hPp BPc„j

Этот сигнал поступает на вход первого суммирующего элемента 17 бло- "@ 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 t, 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 t участка ротора, омыва.

Р8 емого рабочим паром.

От датчика 6 режима работы турбины на вход второго функционального преоб— разователя 16 поступает сигнал, пропорциональный давлению пара P в характерной точке проточной части, при этом на выходе преобразователя 16 формируется сигнал по расходу пара G 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„ = 1с С + kz в умножителе 18 перемножается с сигналом, пропорцио— нальным среднемассовой температуре

t" обогреваемого рабочим паром учаРх стка ротора, поступающим с выхода первого суммирующего элемента 17.

Сигнал, пропорциональный полученному произведению, во втором суммирующем элементе 20 суммируется с сигналом А, = k

20 формируется сигнал, пропорциональ ный характерйой теМпературе в сечении ротора, например среднеинтегральной по сечению температуре t . Этот сигнал поступает на вход блока 12 и далее на вход элемента 22 диффе— ренцирования, на выходе которого формируется сигнал по величине про.изводной характерной температуры с1 по времени . Сигнал по величине

) расхода пара G 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

i интенсивность теплообмена между паром и ротором в характерном сечении.

Функция, реализуемая преобразо

1157 вателем 24, о((рецеляется .(ввиснмо(-тью где (. и 1(. — ((остоянные величинь(.

11 11

Сигнал с выхода элемента 22 дифференцирования поступает »а первый вход элемента 23 деления, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего линейного преобразова— 10 теля 24. Формирующийся на выходе элемента 23 деления сигнал, пропорцио 1З нальный — — >подается на вход

8; ъ 15 третьего суммирующего элемента 25, на два других входа которого поступают сигнал по величине температуры пара „ в характерном сечении ротора от блока 12, соединенного с 20 датчиком 5 температуры пара в характерном сечении ротора, и сигнал по величине характерной температуры t.

Р 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 gp

? 70

8 и среднеш(те(ральной по сечeHH_#_ ро тора температурл(.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность контроля прогрева ротора за счет учета влияния температур ротора на участках, омь ваемых маслом и паром, подаваемым на уплотнения цилиндра, на среднемассовую 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 недоотпуска электроэнергии.

1!з./? 70

Составитель А. Калашников

Редактор И. Николайчук ТехредЖ.Кастелевич Корректор 0 Пуговая

Заказ 3309/34 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4