Диагностическая система для контроля запаса теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала

 

Изобретение относится к энергетике, предназначено для использования в теплоэнергетических установках, содержащих многоканальное парогенерирующие агрегаты , и позволяет повысить надежность теплоэнергетической установки. Система по сигналам измерителей 1 и 5 шума перепада давления в канале и расходов теплоносителя с помощью блоков 2 и 6 взаимоспектрального анализа и автоспектрального анализа, блоков 3 и 7 деления, квадраторов 4 и 8, сумматора 10, фазоанализатора 9, блока 11 вычисления квадратного корня, блока 12 индикации , блока 13 сравнения, блоков 14 и 15 оперативной памяти и блока 16 управления позволяет непосредственно определять запас теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала, представляющий собой минимальное значение модуля амплитудно-фазовой частотной характеристики и соответствующее ему значение фазы названной частотной характеристики. Такое выполнение системы позволяет повысить ее надежность. 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

)ЬЭ

i Q)

О

i Q) ! (ъ (21) 4706739/06 (22) 19.06.89 (46) 23.04.92. Бюл. М 15 (71) Одесский политехнический институт (72) В.Т.Роговский (53) 621.182,26(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1456693, кл. F 22 В 35/18, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N- 1456692, кл. F 22 B 35/18, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N. 1513305, кл. F 22 В 35/18, 1988. (54)ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

КОНТРОЛЯ ЗАПАСАТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПАРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО КАНАЛА (57) Изобретение относится к энергетике, предназначено для использования в теплоэнергетических установках, содержащих многоканальное парогенерирующие агрега„,. Ж„„1728708 А1 ты, и позволяет повысить надежность теплоэнергетической установки. Система по сигналам измерителей 1 и 5 шума перепада давления в канале и расходов теплоносителя с помощью блоков 2 и 6 взаимоспектрального анализа и автоспектрального анализа, блоков 3 и 7 деления, квадраторов 4 и 8, сумматора 10, фазоанализатора 9, блока 11 вычисления квадратного корня, блока 12 индикации, блока 13 сравнения, блоков 14 и 15 оперативной памяти и блока 16 управления позволяет непосредственно определять запас теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала, представляющий собой минимальное значение модуля амплитудно-фазовой частотной характеристики и соответствующее ему значение фазы названной частотной характеристики, Такое выполнение системы позволяет повысить ее надежность. 1 ил.

1728708

Изобретение относится к энергетике и предназначено для использования в теплоэнергетических установках, содержащих многоканальные парогенерирующие агрегаты.

Известно устройство для контроля запаса теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала, в котором для определения запаса устойчивости используют амплитудно-фазовую частотную характеристику (АФЧХ) парогенерирующего канала. В качестве величины названного запаса устойчивости используют значение действительной части АФЧХ при равенстве нулю мнимой части последней. Другими словами, о запасе устойчивости судят по модулю АФЧХ (длине вектора, вычерчивающего годограф) при пересечении годографом действительной оси комплексной плоскости.

Однако известное устройство оставляет без внимания фазу АФЧХ, что снижает достоверность контроля запаса устойчивости парогенерирующего канала. Ведь то, что модуль АФЧХ окажется минимальным именно в точке пересечения АФЧХ с действительной осью — возможный частный случай.

Наиболее близкой к предлагаемой является диагностическая система для контроля запаса теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала, содержащая блок индикации, измеритель шума перепада давления на канале, подключенный к первому входу блока взаимоспектрального анализа, измеритель шума расхода теплоносителя, подключенный к второму входу блока взаимоспектрального анализа и одновременно к входу блока автоспектрального анализа, первый блок деления, подключенный первым входом к выходу мнимой части спектра блока взаимоспектрального анализа, а вторым входом — к выходу блока автоспектрального анализа, второй блок деления, подключенный первым входом к выходу реальной части-спектра блока взаимоспектрального анализа, а вторым входом — к выходу блока автоспектрального анализа, при этом выход первого блока деления соединен с входом первого квадратора, выходом подключенного к первому входу сумматора и к первому входу фазоанализатора, а выход второго блока деления — с вторым входом фазоанализатора и с входом второго квадратора, выходом подключенного к второму входу сумматора, выходом соединенного с входом блока вычисления квадратного корня.

Принцип действия такой диагностической системы основан на определении зна5

55 чений фазы и модуля АФЧХ, соответствующих ряду фиксированных значений частоты.

Полученные значения фазы и модуля АФЧХ отображаются в блоке индикации, например, в графическом виде (годограф на комплексной плоскости) или в формализованном буквенно-цифровом виде (таблица значений).

Недостатком известной системы является то, что она не определяет непосредственно запас теплогидравличес кой устойчивости парогенерирующего канала, представляющий собой минимальное значение модуля АФЧХ и соответствующее ему значение фазы АФЧХ, Система выдает oneра гору большой избыток информации, а если учесть, что в промышленной теплоэнергетической установке необходимо контролировать запас теплогидравлической устойчивости не одного парогенерирующего канала, а множества каналов, то становится очевидным невозможность для оператора оперативно оценивать годографы или буквенно-цифровые таблицы. Указанный недостаток снижает как достоверность контроля устойчивости отдельных парогенерирующих каналов, так и надежность теплоэнергетической установки в целом, Целью изобретения является повышение достоверности контроля запаса теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала.

Поставленная цель достигается тем, что выход фазоанализатора подключен к входу первого блока оперативной памяти, выходом соединенного с первым входом блока индикации, выход блока вычисления квадратного корня подключен к первому входу блока сравнения и к входу второго блока оперативной памяти, выходом соединенного с вторым входом блока индикации и с вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго блоков оперативной памяти, при этом управляющие входы блока взаимоспектрального анализа, автоспектрального анализа, первого и второго. блоков деления, первого и второго квадраторов, фазоанализатора, сумматора, блока вычисления квадратного корня и блока индикации соединены с соответствующими входами блока управления.

На чертеже представлена блок-схема диагностической системы для контроля запаса теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала.

Система содержит измеритег ь 1 шума перепада давления, выходом подключенный к первому входу блока 2 взаимоспект1728708 рального анализа, выход мнимой части спектра которого подключен к первому входу первого блока 3 деления. Выход блока 3 деления соединен с входом первого квадратора 4. Измеритель 5 шума расхода выходом подключен к входу блока 6 автоспектрального анализа и одновременно к второму входу блока 2. Выход блока 6 подключен к второму входу второго блока 7 деления и одновременно к второму входу первого блока 3 деления. Первый вход второго блока 7 деления соединен с выходом реальной части спектра блока 2. Выход блока 7 деления подключен к входу второго квадратора 8 и одновременно к второму входу фазоанализатора 9, к первому входу которого подключен выход блока 3 деления, Выход квадратора 4 подключен к первому входу сумматора 10, второй вход которого соединен с выходом квадратора 8, а выход — с входом блока 11 вычисления квадратного корня. Выход фазоанализатора 9 подключен к входу блока 12 оперативной памяти, а выход блока 11 вычисления квадртного корня — к входу блока 13 оперативной памяти и к первому входу блока 14 сравнения. Выход блока 13 оперативной памяти соединен с вторым входом блока 14 сравнения, выход которого подключен к управляющим входам блока 12 и 13 оперативной памяти, управляющим входам блоков 12 и 13 оперативной памяти, выходы которых соединены с соот- ветствующими входами блока 15 индикации, Управляющие входы блоков 2-11 и 15 подключены к соответствующим выходам блока 16 управления.

Система работает следующим образом, С выхода измерителя 1 сигнал, пропорциональный шуму перепада давления на канале, поступает на первый вход блока 2. С выхода измерителя 5 сигнал, пропорциональный шуму расхода теплоносителя, поступающего в канал, поступает на второй вход блока 2 и на вход блока 6. B блоке 2 осуществляется взаимный спектральный анализ сигналов, подаваемых на первый и второй входы блока. На первый выход блока поступают значения мнимой части комплексного взаимного спектра (кодовые сигналы), а на второй выход — значения реальной (действительной) части взаимного спектра (кодовые сигналы). На выход блока 6 поступают значения в виде кодовой последовательности — автоспектра сигнала, поданного на его вход. Спектральный анализ в блоках 2 и 6 осуществляется путем аппаратурной реализации алгоритма прямого преобразования Фурье. С первого выхода блока 2 сигналы поступают на первый вход блока 7 деления. На вторые входы обоих

30

35 ного корня сигнал, пропорциональный кор40

55

15 блоков деления поступают сигналы с выхода блока 6, В каждом из блоков 3 и 7 осуществляется операция деления сигнала, поступающего по первому входу блока, на сигнал, поступающий по второму входу блока. На выход блока 3 деления поступают сигналы, пропорциональные мнимой части отношения взаимного спектра измеряемых шумов к автоспектру шума расхода (т.е. мнимой части АФЧХ парогенерирующего канала расход — перепад давления на канале). На выход блока 7 деления поступают сигналы, пропорциональные действительной части

АФЧХ парогенерирующего канала расход— перепад давления на канале.

С выходов блоков 3 и 7деления сигналы поступают соответственно на входы квадраторов 4 и 3, где осуществляется возведение в квадрат входных сигналов, Результирующие сигналы передаются на входы сумматора 10, с выхода которого сигнал, пропорциональный сумме квадратов, поступает на вход блока 11 вычисления квадратного корня.

Наряду с этим с выходов блоков 3 и 7 сигналы поступают соответственно на первый и второй входы фазоанализатора 9. В фазоанализаторе 9 осуществляется определение фазы (аргумента АФЧХ) путем вычисления арктангенса отношения сигнала, пропорционального мнимой части, к сигналу, пропорциональному действительной части АФЧХ.

С выхода блока 11 вычисления квадратню квадратному из суммы квадратов мнимой и действительной частей АФЧХ парогенерирующего канала (модуль АФЧХ), поступает на первый вход блока 14 сравнения, где происходит сравнение величины этого сигнала с величиной сигнала, хранящегося в блоке 13 оперативной памяти, Если на входы блока 14 сравнения поступают кодовые сигналы (например, двоичные коды), то этот блок может быть выполнен в виде схемы сравнения двух многоразрядных кодов, Если величина сигнала, поступившего на первый вход блока 14 сравнения, меньше величины сигнала, поступившего на второй вход блока 14 сравнения {хранящегося в блоке 13 оперативной памяти), то на выходе блока 14 сравнения появляется сигнал, производящий запись в блок 13 оперативной памяти сигнала (кода) с выхода блока 11, т.е. значения модуля

АФЧХ. Одновременно этот же сигнал с выхода блока 14 сравнения производет запись в блок 12 оперативной памяти сигнала (кода) с выхода фазоанализатора 9, т.е. значения фазы АФЧХ. Таким образом, после оконча1728708 ния последовательной подачи одного за другим значений модуля АФЧХ на первый вход блока14 сравнения, соответствующих ряду фикисрованных частот, в блоке 13 оперативной памяти будет зафиксировано (записано) минимальное из этих значений модуля АФЧХ, а в блоке 12 оперативной памяти — соответствующее минимальному значению модуля АФЧХ значение фазы

АФЧХ. Полученные таким образом минимальное значение АФЧХ и соответствующее ему значение фазы АФЧХ при наличии разрешающего сигнала с выхода блока 15 управления отображаются в блоке 15 индикации.

После этого система начинает очередной анализ значений модуля и фазы АФЧХ, соответствующих ряду фиксированных частот, в результате которого в блоке 15 индикации будет отображена новая пара значений: минимальное значение модуля

АФЧХ и соответствующее ему значение фазы АФЧХ, Затем система начнет новый цикл анализа сначала и т.д.

Перед началом очередного цикла анализа, т,е. после отображения в блоке 15 индикации очередной пары значений модуля и фазы АФЧХ, в блок 13 оперативной памяти производится запись некоторого постоянного значения (кода, сигнала), заведомо большего, чем текущие значения модуля

АФЧХ.

Синхронизация работы блоков 2-11 и 15 осуществляется за счет подачи на управляющие входы этих блоков тактовых импульсов из блока 16 управления.

В качестве измерителей шума расхода и перепада давления могут быть использованы штатные первичные измерительные преобразователи, на выходе которых устанавливают схемы выделения переменной составляющей сигнала (например, резистивно-емкостные), Блоки 2 и 6 спектрального анализа могут быть реализованы на основе процессоров дискретного преобразования Фурье по алгоритму прямого преобразователя Фурье с активным использованием пауз между выборками, на входе которых установлены аналого-цифровые преобразователи, например, на микросхемах серий 240, 252 и др. Блоки 3 и 7 деления могут быть реализованы на основе устройств для реализации обобщенного метода деления без восстановления остатка.

Квадраторы 4 и 8 могут быть построены на потенциальных сумматорах, собранных по матричной схеме. Блок 14 сравнения может быть выполнен в виде цифровой схемы сравнения двух многоразрядных чисел, Блок 16 управления представляет собой ге5

55 нератор тактовых импульсов и набор счетчиков импульсов, выполняющих роль делителей частоты. Генератор тактовых импульсов может быть построен по схеме, содержащей кварцевый задающий генератор, работающий в непрерывном режиме, устройство синхронизации и устройство формирования тактовых импульсов. Блоки 12 и 13 оперативной памяти в простейшем случае представляют собой обыкновенные параллельные регистры, Предлагаемая система выгодно отличается от известной тем, что позволяет непосредственно определять запас теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала, представляющий собой минимальное значение модуля АФЧХ и соответствующее ему значение фазы АФЧХ, B блоке индикации отображается только непосредственно необходимая оператору информация. Предлагаемая система позволяет повысить как достоверность контроля запаса теплогидравлической устойчивости отдельных парогенерирующих каналов, так и надежность теплоэнергетической установки в целом.

В качестве базового объекта для выявления технико-экономической эффективности выбрана система теплотехнического контроля, используемая на отечественных

АЭС. Преимущества предлагаемой диагностической системы состоят в большей достоверности контроля запаса теплогидравлической устойчивости парогенерирующих каналов теплоэнергетических установок, содержащих многоканальные парогенерирующие агрегаты. Применение предлагаемой системы на промышленных теплоэнергетических установках повысит их надежность, снизит убытки от возможных простоев основного и вспомогательного оборудования и затраты на ремонтно-восстановительные работы, Формула изобретения

Диагностическая система для контроля запаса теплогидравлической устойчивости парогенерирующего канала, содержащая последовательно соединенные измеритель шума перепада давления в канале, блок взаимоспектрального анализа, первый блок деления и первый квадратор, последовательно соединенные измеритель шума расхода теплоносителя, блок автоспектрального анализа, второй блок деления и второй квадратор, фазоанализатор, сумматор, блок вычисления квадратного корня и блок индикации, выход измерителя шума расхода теплоносителя подключен к второму входу блока взаимоспектрального анализа, второй выход которого подключен

1728708

25

35.40

50

Составитель В, Роговский

Редактор С. Пекарь Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк

Заказ 1401 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 к второму входу второго блока деления, выход блока автоспектрального анализа.— к второму входу первого блока деления, выход которого подключен к первому входу фазоанализатора, второй вход которого подключен к выходу второго блока деления, выходы первого и второго квадраторов подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого подключен к входу блока вычисления квадратного корня, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности, она дополнительно содержит блок сравнения, первый и второй блоки оперативной памяти и блок управления, выход фазоанализатора подключен к входу первого блока оперативной памяти, выход которого подключен к первому входу блока индикации, выход блока вычисления квадратного корня подключен к первому входу блока сравнения и к входу второго блока оперативной памяти, выход которого под5 ключен к вторым входам блока индикации и блока сравнения, выход последнего подключен к управляющим входам первого и второго блоков оперативной памяти, с первого по седьмой выходы блока управления

10 подключены к управляющим входам соответственно блоков взаимоспектрального анализа и автоспектрального анализа, первого и второго блоков деления, первого и второго квадраторов, фазоанализатора, 15 сумматора, блока вычисления квадратного корня и блока индикации.