专利名称：汽轮机介质流速检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测沿一个汽轮机叶片通路流动的介质流。
汽轮机叶片被构成以经受推动介质的流动，这种介质可以是蒸汽或气体，它们具有可达到最大设计值的流率。如果推动介质的流率超过这最大值，就可能导致叶片损坏，各种异常操作工况可以引起流率超过其最大设计值，这种异常操作工况包括带有供水加热器的汽轮机不工作。由于超过最大设计流率，就低压汽轮机排出端叶片来说损坏的可能性特别大。
为了避免产生能引起叶片损坏的流率，目前的实际做法是给操作者提供专门的操作指示和/或预防指令。然而，目前还没能提供仪表来提醒操作者正出现超过设计流率的情况。
本发明的首要目的是提供一个可靠的警告，它可以警告人们沿汽轮机叶片通路流动的汽轮机驱动介质的流率正在接近或超过最大设计值。
鉴于这个目的，本发明涉及检测驱动汽轮机的液体流动的方法，通过在流体的入口和流体出口之间的汽轮机叶片通道流动的流体以及与一个最大希望流率相关的叶片通道，其特征为检测在流体入口和流体出口外的流体压力值，用电子学仪器计算流体流率是基于检测出的压力值利用关系式
计算出来的。
其中W为流体流率Pain在叶片通道入口处实际绝对压力Paout在叶片通道出口处实际绝对压力将计算得到的流率与最大理想流率相比较，当计算流率超过最大理想流率时，自动发出一个指示。
作为一个通常的规则，最大理想流率就是最大设计流率，最大设计流率是在不产生叶片损坏危险的情况下可以维持的最大流率。根据工程实践，一个给定的最大设计流率可以含有一个选定的安全系数。在下面的描述中，本发明将参考一个根据汽轮机段的最大设计流率进行检测的系统。然而，人们将懂得本发明可以应用于一个检测装置，在该检测装置中参考压力值与一个最大期望流率相关，该最大期望流率是根据最大设计流率之外的因素选择的。
图1和图2是电路图，它们描述了根据本发明的检测电路的二个实施例。
根据本发明的检测方法和装置是基于辨别发生流率超过或正在接近最大设计流率来实现的，这种辨别可以根据测量汽轮机叶片通道的入口和出口处推动介质的绝对压力来观察得出。因此，根据由stodola等式演变出的等式
其中Wa为实际流率Wd为设计流率Pain为入口实际绝对压力Paout为出口实际绝对压力Pdin和Pdout为与最大设计流率有关的设计入口和出口绝对压力。
标准的stodola等式建立起单一的流率值与入口和出口压力的关系式，并且包括一项入口压力和蒸汽比容的乘积。如果蒸汽的特性在整个时间变化不大，上述关系式成立，即这个附加项可以忽略。这种关系式对于在同一汽轮机中检测不同流速也是大体成立的。然而，在大差别的蒸汽工况下，相同的叶片用于不同的汽轮机，这种关系式是靠不住的，在这种情况下如果该PV项成为上述关系的分子和分母，有必要引入一个倒数。
如果Wa/Wd＞1，设计流率正被超过，这对应于
由于Pdin和Pdout已知，则
可以设定为C，所以当
则超过设计流率该关系还可以表达为
这样通过测量汽轮机叶片通路的入口和出口的绝对压力值并且在一个简单电路中处理该测量值就可以检测出流率大于选定的设计值的情况。该电路可以是一个模拟电路，如果计算出的结果大于一等于1的阈值，则该电路提供一个警告。然而，当每个不等式(1)和(2)的左侧关系本身大于1时则其关系平方也将大于1，所以用于产生警告的电路不包括进行平方根运算的部件。
用于产生这样一个警告的电路的第一实施例由图1描述，该电路与两个压力传感器2和4的信号输出端相连。传感器2和4可以是任何常规类型的，其构形产生表示与传感器相关连的液体绝对压力的输出压力。传感器2设置在汽轮机叶片通道入口，而传感器4设置在该通道的出口。
来自传感器2的输出信号Vpin送到第一二极管运算放大器平方电路6的信号输入端，而传感器4的输出信号Vpout与第二二极管运算放大器平方电路8的输入端相连。电路6和8除了将传感器2的输出信号送到运算放大器电路6的反向输入端，而传感器4的输出送到运算放大器8的正向输入端以外，其它基本相同，从而来自两个电路6和8的输出信号将具有各自相反的极性。
然后来自电路6和8的输出信号送到模拟加法电路10，与电路6和8相同，该电路以常规的运算放大器为基础。
来自加法电路10的输出信号正比于由传感器2产生的电压平方和传感器4提供的电压平方之差。来自电路10的输出信号供给比较器12的一个输入端。将一个与1/C2成比例的信号提供给比较器12的另一个输入端。比较器12的输出连到警告装置14的输入端以在上面不等式(1)成立时产生一个警告。
如果人们期望使警告信号的产生基于输入和输出压力平方差的平方根，可以把一个平方根功能发生器插入加法电路10和比较器12的相关输入端之间，并且比较器12的比较输入端可以接收一个与1/C成比例的信号，或者可以把平方根功能发生器插入比较器12的输出和警告装置14的输入之间。这个平方根功能发生器可以由另一个运算放大器构成，该运算放大器在其反馈通路与一个平方电路，例如电路6相连。
根据上述不等式(2)的，用于产生一个警告信号的本发明第二实施例示于图2。在此实施例中，将输出信号Vpin和Vpout都送到加法电路20和减法电路24，并把得到的和、差信号送到一个模拟乘法器26的相应输入端，该乘法器26的输出信号表示(Pin-Pout)(Pin+Pout)。
来自乘法器26的输出信号再一次送到比较器12，在那里与一个表示1/C2的信号相比较。当不等式(2)成立，来自比较器12的输出信号送到警告装置14以产生一个警告。这里再一次，平方根功能通过上面所述的在乘法器26的输出端和比较器12的输入端之间，或比较器12的输出端和警告装置14输入端之间的平方根功能发生器来实现。
在图1和图2中所描述的每个模拟电路可以由已知的常规电路构成以成为一个模拟信号处理器的基本标准部件。
在本发明设想的那种类型的检测系统中，产生一个警告的不等式可以使用最大设计流率或一个稍小于最大值的流率值作为参考值，从而提供一个可靠的安全因子。
由于本发明基本上与当给定的流率被超过时提供一个警告有关，可靠的结果可以由附图中所述类型的模拟系统获得。这种电路由于制造成本低并且能调节用于特定的应用，所以具有优越性。然而，对于精通本领域的普通技术人员来说，很明显，如果希望，由本发明设想的系统类型可以包括数字装置或给提供的数字系统编程序来实施以进行其它控制或执行检测功能。
通过对本发明的特定实施例的上述描述，可以明白在不脱离本发明的精神实质的基础上可以做许多修改。在本发明的实际的范围和精神内，所附的权利要求试图整个复盖这些修改。
因此，目前公开的实施例无论在哪方面都将被认为是示意性的和非限制性的，除上面描述以外，本发明的范围由所附权利要求表示，在权利要求书的意思和等价范围内引出的所有变化都包含在权利要求中。
权利要求
1.一种用于检测驱动汽轮机液体的流速的方法，流体流过流体入口和流体出口之间的汽轮机叶片通道，而叶片通道与一个最大期望流率有关，其特征在于检测流体入口和流体出口的流体压力值，流体流率是基于检测的压力值，用下列关系用电子学方法计算出来的，关系式为
其中W为流体流率；Pain为在叶片通道入口的实际绝对压力；Paout为在叶片通道出口的实际绝对压力；将计算得到的流率与最大期望流率进行比较，当计算出的流率超过最大期望流率时，自动发出一个指示。
2.根据权利要求1的方法，其特征为计算的步骤通过推导一个与P2ain成比例的第一表示;通过推导一个与P2aout成比例的第二表示;以及通过一个与第一和第二表示之差相对应的第三表示来进行。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于上述计算步骤包括得出一个与Pain-Paout相对应的第一表示;得出一个与Pain+Paout相对应的第二表示;以及得出一个对应于第一和第二表示的积的第三表示。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于计算和比较步骤由模拟信号处理装置来进行。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于发出一个指示包括产生一个警告。
6.一种用于检测驱动汽轮机流体的流速的装置，流体流过流体入口和流体出口之间的汽轮机叶片通道，并且与一个最大期望流率有关的叶片通道中包括用于检测在流体入口和出口处流体的压力值的压力传感装置(2、4)，其特征为第一电路装置(6、8、10)与上述压力传感装置相连，来以电子学方法，基于检测到的压力值采用下列关系计算流率
其中W为流体的流率Pain为叶片通道入口处的实际绝对压力;Paout为叶片通道出口处的实际绝对压力;与第一电路装置(6、8和10)相连的第二电路装置(12)，用来以电子学的方法将计算出的流率与最大期望流率相比较;与上述第二电路装置(12)相连的指示装置(14)，用来当计算流率超过最大期望流率时自动发出一个指示。
7.根据权利要求6的装置，其特征为上述第一电路装置包括用于推导出与P2ain成比例的第一表示的装置(6)，用于推导出与P2aout成比例的第二表示的装置(8)，用于推导出与第一和第二表示之差相对应的表示的装置(10)。
8.根据权利要求6的装置，其特征为上述第一电路装置包括用于推导出与Pain-Paout相对应的第一表示的装置(24);用于推导出与Pain+Paout相对应的第二表示的装置(20);用于推导出对应于第一表示和第二表示之积的第三表示的装置(26)。
9.根据权利要求6的装置，其特征为上述第一和第二电路装置(6、8、10、12)是模拟信号处理装置。
全文摘要
一种用于检测驱动汽轮机流体流率的方法和装置，流体通过一个流体入口和一个流体出口之间的叶片通道流动，通过检测在流体入口和流体出口处流体的压力值；根据检测到的压力值，以电子学的方法计算流体流率；用电子学的方法将计算出的流体流率与最大期望流率相比较；当计算出的流率超过最大期望流率时，自动发出一个指示。
文档编号G01P5/00GK1054290SQ9110118
公开日1991年9月4日 申请日期1991年2月26日 优先权日1990年2月26日
发明者詹姆斯·A·马丁, 安德鲁·S·布雷顿巴赫 申请人:西屋电气公司