Способ регулирования паровой турбины

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИЙЫ с генератором, работающим в энергосистеме, путем формирования управляющих воздействий на сервомотор турбины по заданным значениям положения сервомотораj мощности и степени статизма с учетом обратных связей по фактическим положению сервомотора и мощности, изме рения скорости изменения MOBQIOCTH турбины и сравнения этой скорости с порогоньЕм значёнкем, JO т л я ч аю щ и и с я тем, то, с целью повышения надежности турбины и увеличения выработю алектроэнергии, после превьшеяня скоростыо изменения мопцюсти порогового 9начен1{я формирование у11равпя{ощих воздействий ведут по пропорционадьяо-интегральнсжу . закону отключают обратную связь по мощности, понижают степень статизма и после вь(цержки вр&4ени и при . отсутствии в заданного интервала времеш иревишеаия средним, значением мощости пороговой величины задают волояеение сервомотора соотвётствукшрш собственным нухдам турбины. .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

° с»

РЕСПУБЛИК

0% 01). за, F 0 1 D 17/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / " . сс свсоссмомс СсидсСйъству с " ".=*-. с (21) 3634974/24-06 (22) 15.08. 83 (46) 07.12.84; Бюл. N- 45 (72) Ю.В. Никитин,. В.А. Клочко, В.А..Мирный, Б.Н. Бальзамов и В.Ю. Рохленко (53) 621. 165-.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР !.по заявке Р 3276885, кл. F 01 D 17/20

i 981. (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ с генератором, работаю- щим в энергосистеме, путем формиро- вания управляющих воздействий на сервомотор турбины.по заданным значениям.положенйя сервомотора, мощйости и степени статизма с учетом обратных связей по фактическим положению сервомотора и мощности, измерения скорости изменения мощности турбины и сравнения этой скорости с пороговым значением, о т л и ч аю щ.и и с я тем, атос, с целью повышения надежностй турбины и увели- . чения выработки электроэнергии, после превьипеищя скоростью изменения мощности порогового значения 4юрмирование управпяющйж воздействий ведут по пропорционально-интегральному . закону, отключают. обратную связь по мощности, понижают степень статизма и после выдержки времени и при отсутствии в течение заданного интервала времени превышения средним. значением мощности пороговой вели- . g

l чины задают положение сервомотора соответствующим собственным нуждам турбины.

1 1

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации регулирования паровых турбин с генератором, работающим в энергосистеме.

Наиболее близким к Йзобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования паровой турбины о генератором, работающим в энергосистеме, путем формирования управляющих воздействий на сервомотор турбины по заданным значениям положения сервомотора и мощности турбины и сравнения этой скорости с пороговым зна-.. ченнем N .

Недостатки известного способа заключаются в несколько пониженной надежности турбины и недостаточном использовании возможностей для выработки электроэнергии.

Цель изобретения — повышение надежности турбины и увеличение,выработки электроэнергии.

Для достиженйя поставленной цели при способе регулирования паровой турбины с генератором, работаю. щим в энергосистеме,.путем.формирования управляющих воздействий на сер вомотор турбины по заданным значе1 ниям положения сервомотора, мощнос.ти и степени статизма с учетом обратных связей по фактическим положению сервомотора и мощности, измерения скорости изменения мощности турбины и сравнения этой скорости с пороговым значением, после превышения скоростью измейения мощ" ности порогового значения формирование управляющих воздействий ведут по пропорционально-интегральному закону, ртключают обратную связь по мощности, понижают степень статизма и после выдержки времени и при отсутствии s течение заданного интервала времени превышения средним значением мощности. пороговой величины задают положение сервомотора соответствующим собственным нуждам турбины.

На чертеже представлен пример блок-схемы устройства для осуществления предлагаемого способа.

127981 2

40 Регулятор 1 может содержать первый блок 20 формирования управ-.

50 устройство содержит регулятор подключенный к сервомотору 2 турбины 3, датчик 4 фактического положения сервомотора 2 и датчик 5 фактической мощности турбины 3, диффе5

f0

35 ренциатор 6, пороговый элемент 7, блок 8 формирования переключающего сигнала, гереключатели -9-11, элементы 12-13 сравнения, задатчик 14 мощности, задатчик 15 текущего положения сервомотора, задатчик 16 степени статизма, задатчик 17 положения сервомотора, соответствующего собственным нуждам турбины, задатчик 18 пониженной стенени статиэма и элемент 19 временной задержки.

Вход дифференциатора 6 подключен к датчику 5 мощности,а выход — к, входу порогового элемента 7, подключенного к входам переключателей 10 .и 11 регулятора 1 и через элемент

19 задержки к входу блока 8. Вход элемента 13 сравнения подключен к датчику 5 мощности, а .также. к задатчику 14 мощйости, а ..выход — к входу переключателя 10. Вход переключателя 11 подключен также к задатчику

16 степени статизма и задатчику 18 пониженной степени статизма, а выход - к входу регулятора 1. Вход блока 8 подключен также к датчику 5 мощности, а выход - к входу переключателя 9, подключенного также к эадатчикам 15 и 17 текущего и соответствующего собственным нуждам турбины положений сервомотора соответственно. Вход элемента 12 сравнения подключен к датчику 4 положе- . ния сервомотора и выходу переключателя 9, а выход — к входу переключателя 10, выход которого подключен к входу регулятора 1. I ляющнх воздействий, второй блок 21 формирования управляющих воздей— ствий - . по пропорционально - интегральному закону регулированияи переключатель 22,один вход которого подключен к выходу блока 20, другой - к выходу блока 21, а тре— тий — к пороговому элементу 7

Блок 8 формирования переключающего сигнала может содержать формирователь 23 среднего значения мощности, таймер (счетчик времени)

24, пороговые элементы 25 и 26, задатчик 27 порогового значения мощности, задатчик 28 интервала времени измерения среднего значения мощности и элемент 29 конъюнк

Э . 1 ции. Вход блока 8 подключен к входу таймера 24 и входу формирователя 23, другой вход которого является также входом блока 8. Выходом блока 8 является выход элемента 29 конъюнкции, один вход которого через пороговый элемент 25 связан с выходом формирователя 23, а другой вход через пороговый элемент 26 — с выходом таймера 24. (пороговому элементу 25 подключен задатчик 27, а к пороговому элементу 26 — задатчик 28.

Способ осуществляется следующим образом.

Паровую турбину 3 регулируют при сбросе нагрузки без признака отключения генератора и качаниях . в энергосистеме путем формирования в регуляторе .1 управляющих aosдействий на сервомотор 2 турбины 3 с учетом обратных связей по положению сервомотора и мощности, заданных положения сервомотора, мощнос= ти и степени статизма характеристики частота-мощность. При этом с помощью дифференциатора. 6 измеряют скорость изменения мощности турбины, которую в пороговом элементе 7 сравнивают с пороговым значением.

Если™ скорость не превьппает пороговое значение, с выхода порогового элемента 7 на первые входы блока 8,,переключателей 10 и 11 и регулято- . ра 1 не поступают управляющие сигналы и управляющие воздействия в регуляторе 1 формируют следующим образом.:

На вход блока 20 через переключатель 10 поступает с выхода элемента 13 сравнения сигнал по отклонению текущей мощности (сигнал по. которой поступает с датчика 5 мощности на вход элемента 13 сравнения) от заданной (сигнал по которой поступает с задатчика 14 мощности также на вход элемента 13 сравнения). На вход блока 20.через переключатель 11 поступает с задатчика 16 также сигнал по заданной степени статизма. Блок 20 формирует через переключатель 22 на вход сервомотора 2 управляющие воздействия по закону, соответствующему предшествующему сбросу нагрузки и качаниям в энергосисте,ме режиму регулирования турбины.

127981 4

5

Этот закон, в общем случае, может быть любым. Важно, чтобы после момента определения сброса нагрузки или качаний, в энергосистеме закон регулирования бып именно пропорционально-интегральным. Поэтому после превышения скоростью изменения мощности порогового значения с выхода порогового элемента 7 на входы переключателей 10 и 11, регулятора 1 и через элемент 19 згдержки иа первый вход блока 8 посту-пают управляющие сигналы. При этом переключатель 22 отключает сигнал блока 20 и подключает к входу сервомотора.2 сигнал блока 21, который формирует управляющие воздействия по пропорционально-интегральному закону. Переключатель 10 отключает сигнал с вьцсода элемента сравнения и подключает к входу ре-. гулятора 1 сигнал по отклонению текущего положения сервомотора (сигнал по которому поступает с датчиfca 4 на первый вход элемента 12 сравнения) от заданного (сигнал по которому поступает с выхода переключателя 9 на второй вход элемен-та 12 сравнения), переключатель 11 отключает сигнал задатчика 16 и подключает к входу регулятора 1 сигнал с задатчика 18 пониженной степени статизма. После задержки в элементе 19 на время Чнякешл мощности до уровня собственных нужд при сбросе нагрузки поступает управляющий сигнал на таймер 24 и вход формирователя 23. Таймер 24 начинает отсчет времени, сигнал по которому поступает на пороговый элемент 26, где сравнивается с сигналом по заданному интервалу времени измерения среднего значения мощности с зада чика 28. При превышении заданного интервала времени с выхода порогового элемента 26 на вход элемента 29 конъюнкции посту пает управляющий сигнал. Управляющий сигнал на входе формирователя

23 вызывает формирование на пороговый элемент 25 с выхода формирователя 23 сигнала по среднему значе-. нию мощности, сигнал по текущей величине которой поступает с датчика

5 мощности на вход формирователя 23;

При непривышении сигналом формирователя 23 порогового значения с задатчика 27 пороговый элемент 25

1127981 формирует на входе элемента 29 коньюнкции управляющий сигнал. При одновременном появлении на входах элемента 29 конъюнкции управляющих сигналов он формирует на переключатель 9 управляющий сигнал, приводящий к отключению сигнала с за атчика 15 текущего положения. сервомотора и подключению к второ@у входу элемента 12 сравнения сигнала с задатчика 17 положения сервомотора ° соответствующего собственным нуждам турбины. В противном случае унрарляюпрФ сигнал на переключатель 9 не поступает, на вход элемента 12 сравнения поступает сигнал задатнжа 15. Формирователь 23 среднего значения мощности может быть вьнюолнеи, например, как иктегратор с коэффициентом усилеt ния вЂ, где Т вЂ” длительность интегри- рования, реализующий функцию т т МНУ

25 о. где N - -входной сигнал интегратора.

В дискретном случае формирователь . 23 с помоною сумматора и счетчика тактов должен реализовать функц по

Й

М

А, где и - число тактов измерения;

Я вЂ” дискретные значения мощностие

Таким образом, при непривышении в течение заданного интервала времени средним значением мощности порогового значения устанавливают saданное положение сервомотора соответствующим собственным нуждам турбины.

Пороговое значение скорости изменения мощности может быть определено экспериментально путем измерения минимальной скорости изменения мощности при пробном сбросе нагрузки в конкретной системе регулирования.

10 ментами прохождения колеблющейся величины мощности.через уровень мощ15 ности собственных нужд.

S0

Величина задержки начала формирования среднеГо значения мощности определяется д жтельност ю достижения мощностью турбины уровня собственных нужд при сбросе нагрузки.

Для различения сброса нагрузки в качаний в энергосистеме использован факт равенства мощности величине мощности собственных нужд турбины через определенное выше время поеле сброса нагрузки. Необходимость измерения средней величины мощности в течение заданного интервала времени обусловлена необходимостью исключения ложного определения сброса нагрузки в ситуации, когда при качаниях в энергосистеме рядом стоящие моменты измерения отклонения мощности от уровня собственных нужд совпадают приблизительно с моИсходя из этого, пороговое эначе ние средней мощности (отклонение от нулевого значения) определяется как максимальная погрешность изме-. рителя средней мощности, которая составляет,.как правило, около 1-27. номинальной мощности, просуммированная с мощностью собственных нужд турбины.

Величину заданного интервала времени выбирают нз следующих условий. С одной стороны, она должна быть. достаточно большой, чтобы при. качаниях величины средней мощйости успела изменяться на величину, превышающую зону .Нечувствительности измерителя. С другой стороны, она

:должна быть достаточно малой, чтобы своевременно реагировать на нали;чие сброса нагрузки, а именно установить заданное положение сервомото. ра соответствующим собственным нуждам турбины.

Сброс нагрузки и синхронные качания в энергосистеме характеризуются значительными колебаниями показаний датчика мощности по амплитуде н скорости изменения, искажающими реальный характер изменения мощности турбины. В этих условиях переход с регулирования но статической характеристике частота-мощность на регулирование но статической характеристике частота-положение сервомотора при. водит к исключению ложных показаний датчика мощности и ограничению по амплитуде. снижения средней мощности турбины при синхронных кача киях. Нонижение степени статнэма характеристики частота-положение сервомотора приводит к повышению

1127981 быстродействия регулятора, что необходимо при сбросе нагрузки, являющемся более критичным режимом, чем режим качаний в энергосистеме °

Конкретная величина снижения степени статизма зависит от конкретных характеристик реальной турбины и должна быть достаточно большой, чтобы по возможности ограниЧивать колебания мощности при качаниях частоты в энергосистеме..

Более точное определение момента перехода на режим сброса нагрузки или режим качаний в энергосис-. теме с помощью анализа скорости изменения мощности позволяет своевременно и автоматически перейти на

ПИ-регулирование с обратной связью по датчику положения сервомотора и пониженной степенью статизма. Определение факта наличия именно сброса нагрузки с помощью дополни.тельного анализа средней мощности . турбины позволяет своевременно ус- . тановить заданное положение сервомотора соответствующим собственным нуждам турбины, что приводит к повышению степени готовности турбины к повторному пуску.

Использование в законе регули рования пропорциональной составляю.. щей позволяет обеспечить быструю реакцию на сброс нагрузки, а использование интегральной составляющей - сгладить колебания регулируе8 мого параметра при качаниях в энергосистеме. При этом выбирают из условия минимизации заброса скорости вращения ротора при сбросе

5 нагрузки, а затем из условия обеспечения минимального снижения средней мощности при .синхронных качакийух выбирают при фиксированном значении пропорциональной составляющей вели-

10 чину постоянной-времени интегральной составляющей.

Таким образом, предлагаемый способ повышает качество регули1$ рования паровой турбины при сбросе. нагрузки без признака отключения генератора и качаниях в энергосистеме путем обеспечения автоматической реакции на качания в энергосистеме

20 и более точного определения сброса нагрузки,:повышения степени готов,ности турбины к повторному пуску после сброса нагрузки и ограничения изменения среднего значения

25 мощности при синхронных качаниях., Соответственно повьвпается надежность турбины за счет сокращения времени работы при повьаиенной.час тоте вращения ротора; сокращаются

ЗО потери вырабатываемой электроэнергии и повышается ее качество за счет ускорения подготовки турбины„ к повторному пуску и ограничения изменений среднего значения мощности.

1127981

Заказ 9004/23 Тирай 501 Подписное ану ° г, умрород, ул.Проектная,4