Способ управления энергоблоком и система для его осуществления

 

Целью изобретения является более быстрое достижение задаваемой новой мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора энергосистемы. Это достигается тем, что при скачкообразном увеличении задаваемой мощности сигнал с выхода задатчика 11 мощности дифференцируют в пропорционально-дифференциальном регуляторе 14 быстрого изменения мощности и подают в устройство 19 управления регулятором мощности, имеющее два реле времени. Сигналы с выходов устройства 19 увеличивают подачу первичного воздуха мельничного вентилятором 20 и отключают динамические звенья регулятора 13 мощности на эмпирически установленное время, необходимое для достижения по меньшей мере 60% задаваемого прироста мощности. Одновременно с увеличением подачи воздуха сигналом с выхода регулятора 14 увеличивают подачу угля углепитателем 1 на величину, в 1,5 раза превышающую количество угля, необходимое для достижения новой задаваемой мощности. Затем избыточное количество подаваемого угля уменьшают до нуля. При этом на регулировочный клапан 4 турбины 5 воздействуют сигналом с выхода регулятора 7 давления так, чтобы по всему диапазону регулирования давления пара соблюдалось выполнение закона регулирования Y 8R=Y 8N-KΔY 9, где O*98K*98(Y 8N- Y 8P)/ΔY 9

Y 8R-заданное давление пара

Y 8N - номинальное давление

Y 8P - давление пара при минимальной регулировочной мощности Y 9мин

ΔY 9=Y 9N-Y 9мин

Y 9N - мощность блока. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 11 ил.

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15971) (51) 5 F 23 N 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4355450/24-06 (22) 05.04.88 (31) P-265055; P-26576 (32) 06.04.87; 30.04.87 (33) РТ (46) 30.09.90. Бюл. Ф 36 (71) Полудневы Окрэнг Энергэтычны

Катовицэ Эльэктровня Лазиска и Пшэдсембиорство Рэализаций Будов- ництва Энэргэтычнэго и Экспорту

"Энергобуд" Заклад -Розруху Ужондзэнь

Энэргэтычных "Энергорозрух" (PL)(72) Здзислав Шимоняк, Лешек Скшипэк, Клеменс Сьцерски, Хенрик Тымовски, Януш Сайковски, Дитер Охот, Ромуальд

Копец, Анджей Сьверо, Януш Тхуж, Чеслав Квецень, Рудольф Ханус и Густав Грэхута (Р .) (53) 621 .1 82.26(088.8) (56) Пивень В,Д. и др ° Автоматизация энергетических блоков. М. — Л.: Энергия, 1 965, с. 268-275, р.1 2-1д.

1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОБЛОКОМ

И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Целью изобретения является более быстрое достижение задаваемой новой мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора энергосистемы. Это достигается тем, что при скачкообразном увеличении задаваемой мощности сигнал с выхода задатчика 11 мощности дифИзобретение относится к теплоэнергетике.

Целью изобретения является более быстрое достижение задаваемой новой

2 ференцирует в пропорционально-дифференциальном регуляторе 14 быстрого изменения мощности и подают в устройство 19 управления регулятором мощности, имеющее два реле времени, Сигналы с выходов устройства 1 9 увеличивают подачу первичного воздуха мельничным вентилятором 20 и отключает динамические звенья регулятора 13 мощности на эмпирически установленное время, необходимое для достижения по меньшей мере 60Х задаваемого прироста мощности. Одновременно с увеличением подачи воздуха сигналом с выхода регулятора 14 увеличивают подачу угля углепитателем l на величину, в 1,5 раза превышающую количество угля, необходимое для достижения новой задаваемой мощности. Затем избыточное количество подаваемого угля уменьшают до нуля. При этом на регулировочный клапан 4 турбины 5 воздействуют сигналом с выхода регулятора 7 давления так, чтобы по всему диапазону регулирова-. ния давления пара соблюдалось выполнение закона регулирования Y <г 7 — КЛ7, где О (К c (Y> Y8<) /АY>, 7 — заданное давление пара; У < номинальное давление, Y — давление пара при минимальной регулировочной мощности Уз/диц з ЙУ 9 — 9я Уз дд

Y> — мощность блока. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 11 ил. мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора энергосистемы.

1597116

На фиг.1 представлена схема систе- мы управления энергоблоком; на фиг.2схема устройства управления регулятором мощности на фиг.3 — диаграмма ф °

5 изменения сигнала заданной мощности

У, по времени t; на фиг.4 — то же, для сигнала У количества угля, подаваемого в мельницу; на фиг.5 — диаграмма сигнала У производительности ® вентилятора; на фйг.6 — характеристика изменения давления перед турбиной, как функции мощности; на фиг,7 — диаграмма сигнала на выходе динамического звена; на фиг,8 — то же, на выходе регулятора быстрого изменения мощнссти; на фиг,9 — то же, на выходе устройства управления регулятором мощности; на фиг,.10 — то же, на втором выходе этого устройства; на фиг.i1 — диаграмма изменения давления пара.

Система управления энергоблоком, имеющим углепитатель 1, угольную мельницу 2, котел 3 с топкой и парогенератором, соединенным через регулировочный клапан 4 с турбиной 5, вращающей электрический генератор 6, содержит регулятор 7 давления, соединенный выходом с клапаном 4, а входом — с суммирующим устройством 8, на входы которого подключены задатчик 9 давления, датчик давления пара (не показано), нелинейное звено 10, соединенное с датчиком мсуцности (не показано) и задатчик 11 мощности — через динамическое звено 12. Задатчик 11 мощности соединен также с регулятором

13 мощности и пропорционально-дифференциальным регулятором 1.4 быстрого изменения мощности. Выходы регулятора 13 и 14 соединены через суммирующее устройство 15 с углепитателем 1.

Регулятор 14 быстрого изменения мощности содержит пропорциональное звено

1 6, дифференцирующее звено 17, подключенное к суммирующему устройству

18, выход которого соединен с вторым входом суммирующего устройства 15.

Выход дифференцирующего звена 17 подключен к входу устройства 19 управления регулятором мощности, выходы которого подключены к мельничному вентилятору 20 и к регулятору 13 .

Устройство 1 9 управления регуля55 тором мощности содержит поляризован- . ное реле 21, цепь возбуждения которого является входом устройства 19, и два реле 22 и 23 времени, контакты

24 и 25 которых соединены с вентилятором 20 и регулятором 13 ° Реле 22 и

23 времени запускаются контактами 26 и 27 поляризованного реле 21, Способ осуществляют следующим образом.

Первоначальный сигнал задания У, имеет такое значение Y что электри1 ческий генератор имеет выходную мощность Е, которую получают путем подачи питателем угля (Y< на фиг.2-4) в количестве Y в единицу времени.

Уголь из угольной мельницы поставляется в топку при помощи воздуха (Y на фиг.5), который подается в мельницу в количестве У> в единицу времени.

Благодаря наличию обратных связей и системы регулирования мощности, выходная мощность Е„ удерживается на постоянном уровне. Тенденция энергоблока к изменению величины Е проти1 водействует регулятор мощности. Если, например, калорийность. угля снижает- . ся, в связи с чем начинает уменьшаться Е, система регулирования вызывает т увеличение количества угля Y таким образом, чтобы компенсировать дефицит тепловой энергии. Система регулирования способна удержать: Е „в границах

+1 X.

Если извне в энергоблок подается команда скачкообразно повысить выходную мощность генератора до значения

Е, т.е. прирост мощности равен Е

-Е = Д Е, то это осуществляется путем введения в систему регулирования сигнала задания Y + dY причем прирост dY ц сигнала задания обычно соответствует изменению выходной мощности более, чем на З номинальной мощности, Например, характерные скач— ки для блока 200 МВт составляют 10 или 20 МВт.

Сигнал задания Y + dY „, котоff рый появился в момент t вызьвает ото ключение регулятора мощности или только его динамических звеньев, что условно показано на фиг.6. Импульс с дифференцирующего звена 17 регулятора

14 (фиг ° 9) фозбуждает реле 21, которое через реле 23 времени импульсом, поданным на вход регулятора 13, задержит процесс дифференцирования и интегрирования.

Одновременно сигнал задания У +

И

+ ДУ„приводит к тому, что в этот момент система регулирования вызывает увеличение производительности венти45

5 1597! 1 лятора и соответственно расхода воздуха на величину ДУ,, Величина dY соответствует увеличению количества вдуваемого воздуха на величину, соответствующую такой части диапазона регулирования регулятора вентилятора, которая соответствует изменению сигнала У, çàäàíèÿ на величину дУ

Реле 22 своими контактами 24 управляет открытием или закрытием направляющего аппарата мельничного вентилятора 20. Это внезапное изменение количества вдуваемого воздуха приводит к тому что этот воздух выдувает из 15 угольной мельницы не только количество Y „ óãëÿ, как прежде, но также увлекает дополнительные количества угля, который перед этим накапливается в мельнице. 20

Этот уголь в кратчайшее время попадает в топку, вызывая выделение дополнительной тепловой энергии. В это время углепитатель начинает поставлять увеличенное количествоугля, а 25 именно количество угля Y, + 1,5 Y, .

Приращение количества угля dY представляет собой разность между количеством У zz угля, необходимым для получения выходной мощности Е электрического генератора и количества

Y,,угля, поставляемого перед появлением сигнала Y . Таким образом, мельfà ница немедленно после момента t получит количество угля, увеличенное более, чем на 1,5ДУ,. Однако этот из35 лишек уменьшается со временем таким образом, чтобы в момент . он составлял ужей Yq . Благодаря имевшему рараньше место увеличению количества

i воздуха с Yç„до Y з1 + Yý,, ooTÓ пающий в большем количестве уголь попадает в ранее опорожненную мельницу.

Опорожнение мельницы, наступающее в более ранний момент, предотвращает засыпание мельницы. Резкое ндувание в топку в момент t дополнительного количества угля, а затем увеличение количества угля, подаваемого и мельницу, вызывает воэнрастание выходной мощности электрического генератора от значения Е,д oF. . Когда истечет эмпирически установленное на реле 23 (фиг.6 и 9) время, необходимбе обычно для достижения приращения мощности d Е 60%, снова происходит включение регулятора мощности или

его динамических звеньев и, что с этим связано, управление при помоши сигнала задания У + dY дальнейtl 11 шим ростом выходной мощности Е до за данной величины E

На фиг.6 предстанлен график, на котором на оси абцисс нанесена мощность У, на оси ординат — давление пара перед турбиной Y . На графике обозначена точка, соответствующая номинальнОЙ мощнОсти У9я и нОминальнОму давлению Y „,,точка Y определяет 6 область регулирования, ограниченную с другой стороны значением минимальной MoeHocTH регулирон ания Y 9 4(g g находящуюся в начале графика.

Кривая изменений У, соответстнует изменениям, происходящим при скользящем режиме работы блока, т.е ° в случае, когда степень открытия регулировочных клапанов пара остается неизменной.

Криная YS иллюстрирует пример процесса, во время которого оказывается влияние на процесс путем изменения открытия клапана пара. Рекоменду" ется при изменении мощности таким образом воздействовать на регулироночный клапан 4 турбины, чтобы ко всему диапазону регулирования давления пара соблюдалось выполнение закона регулирования

6г где

Y sv У6Р

0(К< — ——

dY) где Y — величина заданного давлеSY ния перед турбиной, как функция мощности; Y 6, — номинальное давление;

YS< — давление перед турбиной при минимальной регулироночной мощности

Y „ при скользящем режиме работы, 9 миН что соответствует на графике точке пересечения линии Y с осью ординат.

Коэффициент К принимается согласно укаэанному алгоритму, ДY > обозначает диапазон регулирования, т.е. d Y> у9р< у эмин °

При работе системы углепитатель поставляет уголь в угольную мельницу

2, в которой он перемалывается в пыль.

К угольной мельнице 2 подключен вентилятор 20, который посредством дутья воздуха транспортирует угольную пыль в котел 3. Пар, полученный н котле 3, проходит через регулироночный клапан

4 в турбину 5, которая приводит но вращение электрический генератор 6.

1597116

Сигнал давления пара перед клапаном 4 подается в суммирующее устройство 8.

Одпон ременно н устройство 8 подаются следующие сигналы: сигнал от эадатчика 9 давления, сигнал о текущем значении выходной мощности генератора 6. поступающий через нелинейное звено

10, и сигнал с динамического звена

12, Выход суммирующего устройства 8 соединен с регулировочным клапаном

4 через регулятор 7 давления.

Динамическое звено 12 соединено с. э;"матч ком 1 1 мОщнОсти, с KGTopoI 0 на него подается сигнал, определяющий ребуемую выходную мощность энергоблока, Одновременно выход задатчика !1 мощности соединен с параллельно соединенными входами регулятора 13 мощности и регулятора 1 4 быстрого изменения мощности. Выход регулятора

13 мощности соединен с,суммирующим устройстном 15 регулятора мощности, сигнал с выхода которого воздействует на углепитатель 1. Выход регуля- 25 тора 14 быстрого изменения мощности, состоящего из дифференцирующего звена

17 и пропорционального звена 16, подключен к суммирующему устройству 18 с суммирующим устройством 15. Одновременно сигнал с выхода дифференцирующего звена 17 регулятора 14 подводится к устройству 19 управления регулятором мощности, выходы которого соединены с входом регулятора 13 мощ35 ности и с мельничным вентилятором 20.

Устройство 19 состоит из поляризованного реле 21 продифференциронанного значения заданной мощности, имеющего две пары 26 и 27 нормально открытых 40 контактов, причем нормально открытые контакты 26 срабатывают при увеличении продифференциронанного сигнала заданной мощности, а контакты 27 сра— батьпзают при уменьшении продифференциронанного сигнала заданной мощности. Поляризованное реле рекомендуется выполнять в виде контактного указателя с нулевой отметкой в середине шкалы. Кроме этого в состав устройства 19 входят два реле 22 и 23 времени, которые передают сигнал на мельничный вентилятор 20 и сигнал на регулятор 13 мощности.

Задатчик 11 мощности выдает сиг55 нал, который определяет величину вы-. ходной заданной мощности электрического генератора 6. Когда задатчик ll мощности, возбужденный извне, например из центральной системы, выдаст изменяющийся скачкообразно сигнал 28, представленный на фиг.7, то этот сигнал будет передан на регулятор 13 мощности и одновременно на регулятор 14, Регулятор 14 преобразовывает скачкообразный сигнал 28 по пропорционально-дифференциальному закону, высылая сигнал 29 на суммирующее устройство

15, а сигнал, с этого устройства: подается на углепитатель 1, что вызывает изменение количества угля, подаваемого н угольную мельницу 2. Если изменение величины ныходной мощности заключается в ее увеличении, то сигнал

28 вызывает увеличение количества подаваемого угля свыше количества, необходимого для получения новой заданной мощности, обусловленной величиной изменения сигнала 28. Одновременно . сигнал 28 после его продифференцирования поступает н устройство 19 управ. ления регулирования мощности.

Упомянутое дифференциронаниие осуществляется н дифференцирующем звене

17 регулятора 14 быстрого изменения мощности. Устройство 19 подает на регулятор 13 сигнал 30, чем вызывается

его отключение на время длительности сигнала 30. Одновременно устройство

19 посылает на мельничный вентилятор

20 сигнал 31, что приводит к немедленному изменению его производительности, прежде чем углепитатель 1 поставит в угольную мельницу 2 измененное количество угля. В случае задания сигналом 28 приращения выходной мощности электрического генератора б немедленное увеличение производительности вентилятора 20 нызонeò ндунание н котел 3 увеличенного количества угольной пыпи, причем этот излишек возникает за счет аккумуляции угля н мельнице 2. Сигнал 30 в это время выключает регулятор 13, который уже причял сигнал 28. В момент повторного включения в систему регулятора 13 после исчезновения сигнала 30, регулятор 13 начинает работу в системе в соответствии со значением полученного сигнала 28.

Процесс работы системы дополнительно иллюстрируется графиками характеристик изменения сигналов, представленными на фиг.7-11, возрастание сигнала 28 н период времени с c t „, соответствует приращению выходной мощности электрического генератора

9 1 59711

6, а также характеристики сигналов

29-32, как функций этого приращения.:

Для периода времени ) t< кривые на этих графиках иллюстрируют изменение сигналов 29-32 и 33 в случае, когда сигнал Y уменьшился в связи с заданием уменьшения выходной мощности электрического генератора 6, В период времени (c (t2 показаны характерис1 10 тики сигналов, связанные с внутренними возмущениями парогенератора. Два кратковременных возмущения демонстрируют переходный процесс системы, вызванный работой суммирующего устройства 8, стремящегося к стабилизации в его цепи (фиг.ll, сигнал 32).

На фиг.2 представлена схема устройства 19.управления регулятором мощ.ности. На цепь возбуждения поляризо- 20 ванного реле 21 с регулятора 14 подается сигнал, который представляет со бой продифференцированный сигнал У задания, а когда реле 21 передаст положительный или отрицательный продиф- 25 ференцированный сигнал, произойдет возбуждение реле 22 и 23 времени, закрытие контактов 24 и 25 которых приводит к возникновению сигнала 30, отключающего регулятор 13. Сигнал 30 длится в течение времени, определяемого реле 22 и 23 времени в случае, когда сигнал, подаваемый на реле 21, представляет собой положительный дифференцированный сигнал, т.е ° когда речь идет о приращении заданной мощ35 ности энергоблока и связанным с этим скачкообразным и немедленным увеличении производительности вентилятора

20. В этом случае закроются контакты 40

26 реле 21 и возникнет положительный сигнал 31.

Когда продифференцированный сигнал, подаваемый на поляризованное реле, 21, имеет отрицательное значение, 45 это реле, будучи поляризованным, закроет свои контакты 27, вызывая возникновение отрицательного сигнала 33 (фиг.l О), уменьшающего производитель ность вентилятора 20.

Формула изобретения

1. Способ управления энергоблоком, имеющим углепитатели, угольные мельницы с вентиляторами топки, парогенератор, паровую турбину с регулировочным клапаном, электрический оператор и систему автоматического регулироб l0 вания нагрузки с динамическими звеньями, путем увеличения подачи угля в угольные мельницы при увеличении задания мощности энергоблока от центрального регулятора энергосистемы и одновременно увеличения расхода пара регулировачным клапаном турбины с использованием теплоаккумулирующей спо" собности парогенератора за счет снижения давления перед турбиной до достижения вновь заданной мощности, о тл и ч а ю шийся тем, что, с -"целью более быстрого достижения задаваемой новой мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора энергосистемы, скачкообразно увеличивают подачу угля в угольные мельницы на величину, превьппующую его количество, необходимое для увеличения выходной мощности до нового заданного значения, одновременно отключают систему автоматического регулирования нагрузки энергоблока, в частности, ее динамические звенья и одновременно увеличивают производительность мельничных вентиляторов на величину, равную части диапазона его регулирования, соответствующую относительному изменению заданной мощности, при сохранении постоянства давления на входе мельничных вентиляторов, а по истечении эмпирически установленного времени, необходимого для достижения по меньшей мере

607. заданного приращения мощности, включают систему автоматического регулирования нагрузки энергоблока и уменьшают подачу угля до величины, соответствующей получению заданной выходной мощности.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что скачкообразно увеличивают подачу угля в угольные мельницы в 1,5 раза относительно количества угля, необходимого для получения заданного приращения мощности, а уменьшение подачи угля уменьшают с постоянной времени большей, чем упомянутое эмпирически установленное время, необходимое для достижения по меньшей мере 607 заданного приращения мощности.

3. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что при изменении мощности энергоблока воздействуют на регулировочные клапаны турбины, поддерживая закон .регулирования

В ьй . Я

11 1 59711 значение давления пара пе-ред турбиной, поддерживаемое в процессе изменения мощности

HoMHHGJIbHoe значение давле- 5 ния перед турбиной; коэффициент, удовлетворяющий неравенству где Y

0 К< "

1О где Y — значения давления перед турбиной при минимальной регулировочной мощности;

Д7 — диапазон регулирования мощ 9 ности, равный

9 9И, 9 мин где Y — номинальное значение мощ9И ности

Y „,„„ — минимальное значение мощности при работе со скользящим давлением пара, 4. Система управления энергоблоком, имеющим углепитатели, угольную мельницу с вентилятором топки, парогенератор и паровую турбину с регулировочным клапаном, содержащая задатчик мощности, подключенный к регулятору мощности, связанному с углепитателем, и через динамические звенья — к регулятору давления пара перед турбиной, соединенному с задатчиком давления пара и регулировочным клапаном турбины, отличающаяся тем, что, с целью более быстрого достижения задаваемой новой мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора

6 12 энергосистемы, система дополнительно содержит пропорционально-дифференциальный регулятор быстрого изменения мощности с двумя выходами, суммирующее и устройство управления регулятором мощности, выходы которого соединены с регулятором мощности и мельничным вентилятором, выход регулятора мощности связан с. углепитателями через суммирующее устройство, вход, регулятора быстрого изменения мощности соединен с задатчиком мощности, выход, соответствующий продифференцированному сигналу — с входом устройства управления регулирования мощности, а выход, соответствующий пропорционально-дифференциальному сигналу — с вторым входом суммирующего устройства.

5. Система по п.4, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что устройство управления регулятором мощности содержит два реле времени с контактами и поляризованное реле с цепью возбуждения и двумя парами контактов, цепь возбуждения соединена с выходом регулятора быстрого изменения мощности, соответствующим продифференцированно1 му сигналу, а контакты поляризованного реле соединены с реле времени, контакты которых соединены с мельничным вентилятором и регулятором мощности, Приоритет п о пунктам

06.04.87 — по пп.1 -3;

30.04.87 — по пп.4-7.

1597116

1 597116

15971)6 стиг. 7

1 597116

Составитель А,Зосимов

Редактор Ю.Середа Техред М.Дидик Корректор О.Ципле

Заказ 2919 Тираж 461- Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-излательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101