Способ и устройство для регулирования паротурбинной электростанции



Способ и устройство для регулирования паротурбинной электростанции
Способ и устройство для регулирования паротурбинной электростанции
Способ и устройство для регулирования паротурбинной электростанции
Способ и устройство для регулирования паротурбинной электростанции
Способ и устройство для регулирования паротурбинной электростанции

 


Владельцы патента RU 2472006:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу и устройству для регулирования паротурбинной электростанции. Соответствующий изобретению способ содержит этапы: предоставление первого сигнала (S1), который указывает уменьшение фактической мощности (PEL) генератора, формирование второго сигнала (KU), который указывает прерывание короткого замыкания, в зависимости от первого сигнала (S1), сброс второго сигнала (KU) спустя предопределенный первый временной интервал (TKU) и блокирование второго сигнала на предопределенный второй временной интервал (TSPKU), остановку и последующий запуск турбины в зависимости от второго сигнала (KU), формирование третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки, в зависимости от первого сигнала (S1), а также продолжительную остановку турбины в зависимости от третьего сигнала (LAW). Изобретение позволяет обеспечить стабильность напряжения и частоты в сети как при сбросе нагрузки, так и при прерывании короткого замыкания. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к способу регулирования паротурбинной электростанции с генератором и турбиной.

Паротурбинные электростанции в значительной степени способствуют стабилизации напряжения и частоты как в объединенной энергосистеме, так и в изолированных сетях. Чтобы удовлетворять этим требованиям стабилизации, стратегии регулирования паротурбинной электростанции должны удовлетворять наивысшим требованиям. При этом стратегии регулирования имеют особое значение при неисправностях в сети и быстрых изменениях нагрузки.

Если, например, число оборотов генератора существенным образом отклоняется от номинального значения и машине грозит проскальзывание или трансмиссия генератора и турбины подвергается опасности из-за превышения номинального числа оборотов, то вся паротурбинная электростанция должна целенаправленно отсоединяться от соответствующей сети и возвращаться в режим собственного потребления, чтобы она максимально быстро вновь могла быть предоставлена в распоряжение для восстановления сети. После такого сброса нагрузки мощность на клеммах генератора снижается за короткое время до очень низких значений. Для того чтобы трансмиссия из-за такого снижения фактической мощности генератора не слишком ускорялась, клапаны соответствующей турбины должны соответственно регулироваться. После сброса нагрузки электрическая мощность на клеммах генератора в общем случае остается длительное время на низком значении.

Напротив, упоминаемая далее как прерывание короткого замыкания неисправность представляет собой, как правило, 3-полюсное сетевое короткое замыкание вблизи электростанции, которое продолжается лишь несколько 100 мс. Мощность на клеммах генератора в случае такой сетевой неисправности, ввиду названного спада напряжения, кратковременно равна нулю. Если короткое замыкание в течение времени определения неисправности по меньшей мере 150 мс может быть устранено, то генератор должен продолжать подавать в сеть действительную и реактивную мощность, чтобы стабилизировать частоту и напряжение. Таким образом, если короткое замыкание имеет место в течение 150 мс или менее, то трансмиссия может не проскальзывать, и соответствующая турбина может не замедляться. Во многих паротурбинных электростанциях возможное время устранения неисправности еще короче.

Регулирование паротурбинной электростанции должно реагировать на оба типа неисправности, причем проблема состоит в том, что сброс мощности и прерывание короткого замыкания в соответствующем их начале неразличимы, так как в обоих случаях мощность на клеммах генератора падает. Кроме того, проблема состоит в том, что хотя при прерывании короткого замыкания электрическая мощность после устранения неисправности восстанавливается, после чего турбина должна была бы продолжать эксплуатироваться, однако электрическая мощность в дальнейшем процессе многократно колеблется относительно ее перехода через нуль, так что известный регулятор при спадании ниже предопределенных предельных значений мощности вновь распознавал бы неисправность. При каждом распознавании неисправности, особенно в известных паротурбинных электростанциях, мощность соответствующей турбины снижается за счет того, что относящиеся к ней клапаны быстро срабатывают. Такой быстрый ход клапана паровой турбины может из-за упомянутого колебания действительной мощности генератора относительно нулевой точки после прерывания короткого замыкания многократно последовательно срабатывать. Из-за этого мощность турбины и, тем самым, рекуперация действительной мощности в сеть на несоразмерно длительное время в несколько секунд сильно снижается.

При возникновении этой проблемы во многих паротурбинных электростанциях это приводит к недопустимым проблемам по нагрузке и частоте. Паротурбинные электростанции должны, при подобных неисправностях во временном интервале менее 100 мс, гарантировать стабильность по частоте и напряжению.

В основе изобретения лежит задача создать способ для регулирования паротурбинной электростанции с генератором и турбиной, при котором вышеназванные проблемы в значительной степени устраняются и, в частности, гарантируется стабильность напряжения и частоты в соответствующей сети как при сбросе нагрузки, так и при прерывании короткого замыкания.

Эта задача решается в соответствии с изобретением способом регулирования паротурбинной электростанции с генератором и турбиной согласно пункту 1 формулы изобретения. Кроме того, эта задача решается устройством для регулирования паротурбинной электростанции согласно пункту 16 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Соответствующий изобретению способ регулирования паротурбинной электростанции с генератором и турбиной содержит этапы: предоставление первого сигнала, который указывает уменьшение фактической мощности генератора, формирование второго сигнала, который указывает прерывание короткого замыкания, в зависимости от первого сигнала, возврат назад (сброс) второго сигнала спустя предопределенный первый временной интервал и блокирование второго сигнала на предопределенный второй временной интервал, остановку и последующий запуск турбины в зависимости от второго сигнала, формирование третьего сигнала, который показывает сброс нагрузки, в зависимости от первого сигнала, а также продолжительную остановку турбины в зависимости от третьего сигнала.

Соответствующее изобретению решение базируется на знании того, что при прерывании короткого замыкания именно многократное срабатывание и несимметричное время установки клапана соответствующей турбины при ускоренном срабатывании в направления отпирания и запирания должно в максимальной степени предотвращаться, потому что из-за этого мощность турбины вновь и вновь понижается, но что далее даже при прерывании короткого замыкания однократное переключение ускоренного хода не должно быть предотвращено, потому что такой ускоренный ход приводит к восстановлению момента турбины, что имеет ослабляющее воздействие на проявляющееся в противном случае колебание сети. Соответствующее изобретению решение исходя из этого идет таким путем, что при обоих названных типах неисправностей (таким образом, как при прерывании короткого замыкания, так и при сбросе нагрузки) вырабатывается сигнал, который прежде всего приводит к остановке турбины. Этот сигнал согласно редакции пункта 1 формулы изобретения является вторым сигналом, который генерируется в зависимости или одновременно с первым сигналом, который указывает снижение фактической мощности генератора. Иными словами, турбина соответствующей изобретению паротурбинной электростанции останавливается или снижается по своей мощности (что, как правило, осуществляется за счет ускоренного хода клапана), как только соответствующий сигнал показывает заметное уменьшение фактической мощности генератора. В соответствующем изобретению способе, вслед за этой остановкой турбины, последняя вновь запускается. Во время этой остановки и запуска с помощью соответствующего изобретению регулятора соответствующей паротурбинной электростанции проверяется, имеются ли дополнительные критерии для падения нагрузки. Если распознается сброс нагрузки и вырабатывается соответствующий третий сигнал, то только затем инициируется долговременная остановка турбины в зависимости от этого в редакции пункта 1 формулы изобретения третьего сигнала. Иными словами, в соответствующем изобретению способе как при прерывании короткого замыкания, так и при сбросе нагрузки, турбина сначала в принципе останавливается и только в последующем временном процессе проверяется, можно ли провести различие между прерыванием короткого замыкания и сбросом нагрузки. Во время этого временного процесса турбина предусмотрительно вновь приводится в режим запуска, чтобы она повторно запускалась, если распознается прерывание короткого замыкания, а как раз сброс нагрузки не распознается.

Кроме того, в соответствующем изобретению способе является важным, что второй сигнал, который указывает на прерывание короткого замыкания, устанавливается в исходное состояние (сбрасывается) и затем блокируется. Тем самым гарантируется, что этот второй сигнал не может повторно указать на прерывание короткого замыкания, если в последующем временном процессе действительная мощность генератора колеблется относительно нулевой точки.

Иными словами, в соответствующем изобретению способе можно провести различие между сбросом нагрузки и прерыванием короткого замыкания за счет того, что так называемый второй сигнал всегда инициирует кратковременное регулирование с ограничением соответствующей турбины, причем заданная мощность генератора также кратковременно устанавливается в нуль. Только третий сигнал инициирует продолжительное регулирование с ограничением соответствующей турбины, причем тогда заданная мощность генератора продолжительно устанавливается в нуль. Этот третий сигнал генерируется независимо от второго сигнала и образует сигнал различения, чтобы сначала предполагаемое прерывание короткого замыкания различить от сброса нагрузки.

В первом предпочтительном осуществлении соответствующего изобретению способа первый сигнал предоставляется, если фактическая мощность генератора скачкообразно уменьшается на предопределенное значение, или фактическая мощность генератора больше, чем предопределенное отрицательное значение, а также фактическая мощность генератора стала меньше, чем двукратное собственное потребление, а также разность между заданной мощностью и фактической мощностью генератора стала больше, чем двукратное собственное потребление. Иными словами, генерируется первый сигнал, который указывает уменьшение фактической мощности генератора, если мощность генератора скачкообразно уменьшается, причем это скачкообразное уменьшение предпочтительно составляет по меньшей мере 70%. Для проверки скачков мощности сигнал мощности предпочтительно фильтруется DT1-звеном. С этим условием в форме «ИЛИ»-связи связано следующее соединение: мощность генератора сравнивается с предопределенным отрицательным значением, в частности, -2%. Если мощность генератора больше, чем это значение, то генератор находится не в нормальном режиме двигателя, мощности которого больше, чем эта номинальная мощность. Кроме того, проверяется, стала ли фактическая мощность генератора меньше, чем двукратное собственное потребление. В качестве третьего условия проверяется, является ли разность между заданным значением мощности и фактическим значением мощности генератора большей или меньшей, чем двукратное собственное потребление. Снижение фактической мощности может, таким образом, обнаруживаться. Три вышеназванных условия связываются при этом логическим «И». Таким образом, сигнал генерируется, если все эти условия выполняются или мощность генератора скачкообразно изменяется на названное предопределенное значение.

Во втором предпочтительном осуществлении соответствующего изобретению способа предопределенный первый временной интервал составляет от 100 мс до 200 мс, в частности 150 мс. Предопределенный первый временной интервал служит для того, чтобы установить, как долго второй сигнал остается установленным, и тем самым указывается прерывание короткого замыкания. Этот второй предопределенный временной интервал предпочтительно выбирается таким образом, что соответствующая турбина может останавливаться, или ее клапаны могут быстро запираться, таким образом, может инициироваться ускоренный ход. К тому же этот предопределенный первый временной интервал выбирается так, что турбина достаточно быстро вновь переводится в режим запуска, чтобы посредством рекуперации действительной и реактивной мощности поддерживать генератором стабильность частоты и напряжения в сети. Запуск сам сопряжен с известным замедлением, которое приводит к тому, что турбина в рамках последующего контроля сброса нагрузки достаточно быстро может останавливаться на продолжительное время.

В третьем предпочтительном осуществлении соответствующего изобретению способа предопределенный второй временной интервал составляет от 4 с до 10 с, в частности 7 с. Предопределенный второй временной интервал служит для того, чтобы блокировать второй сигнал и препятствовать тому, что после распознавания прерывания короткого замыкания за счет колебания действительной мощности генератора вокруг нулевой точки распознавание прерывания короткого замыкания срабатывает многократно одно за другим. Предопределенный второй временной интервал при этом предпочтительно выбран таким образом, что механический момент и, следовательно, электрическая мощность генератора восстанавливается быстрее, чем этот выбранный предопределенный второй временной интервал.

В четвертом предпочтительном осуществлении соответствующего изобретению способа осуществляется формирование третьего сигнала, который указывает сброс нагрузки, в зависимости от первого сигнала и предопределенного третьего временного интервала. Для сигнала, указывающего сброс нагрузки, таким образом, запускающим является вновь первый сигнал, и дополнительно определяется, существует ли этот первый сигнал в течение предопределенного третьего временного интервала. Таким образом, сброс нагрузки имеет место тогда, когда в течение продолжительного временного интервала, а именно этого предопределенного третьего временного интервала, фактическая мощность генератора сильно снижается. В противоположность этому, при прерывании короткого замыкания мощность, близкая к нулю, имеет место только в течение нескольких 100 мс.

Особенно предпочтительным образом предопределенный третий временной интервал выбирается со значением между 1,5 с и 2,5 с, в частности 2 с. Этот временной интервал приводит к тому, что может надежным образом устанавливаться, имеет ли место сброс нагрузки или только колебание электрической мощности относительно механической мощности после прерывания короткого замыкания. Кроме того, временной интервал выбирается таким образом, что соответствующая турбина достаточно рано останавливается продолжительным образом. При этом, в частности, следует принимать во внимание, что после повторного запуска турбины, вслед за установкой сигнала, прерывание короткого замыкания этого запуска управляется соответствующим регулированием числа оборотов турбины. В отсутствие электрической мощности генератора трансмиссия турбины ускоряется настолько сильно, что ее регулирование числа оборотов в достаточной степени задействуется, и предотвращается превышение допустимой частоты вращения турбины. Это также приводит к тому, что турбина, которая спустя 1,5 с после остановки вновь начинает собственное вращение, при продолжительной остановке спустя 2 с не превышает допустимую частоту вращения, и в любом случае происходит очень кратковременное проскальзывание в генераторе. После сброса нагрузки трансмиссия ускоряется и воспринимает избыточную мощность турбины, которая больше не может выдаваться в сеть. Число оборотов турбины повышается выше номинального значения (например, до значения, до 5% превышающего номинальное значение). Вслед за этим регулятор числа оборотов определяет важные для отпирания соответствующих клапанов турбины параметры. Тем самым клапаны остаются закрытыми, даже если снова прикладывается сигнал для запуска турбины в зависимости от второго сигнала. Затем, при необходимости, поступает сигнал для продолжительной установки турбины, так что клапаны в течение этого промежутка времени в целом еще остаются закрытыми, и момент турбины, как требуется, приводится к нулю, пока число оборотов турбины лежит ниже заданного значения.

В шестом предпочтительном осуществлении соответствующего изобретению способа осуществляется формирование третьего сигнала, который показывает сброс нагрузки, в зависимости от переключателя нагрузки для генератора. Переключатель нагрузки генератора указывает, должен ли генератор вообще вводить электрическую мощность в сеть. Во всяком случае, такой переключатель нагрузки не при каждом сбросе нагрузки надежным образом совместно действует, так что по этой причине дополнительно должны учитываться вышеназванные условия, чтобы надежным образом распознать сброс нагрузки.

Ниже поясняется пример выполнения соответствующего изобретению решения на основе схематичных чертежей, на которых представлено следующее:

фиг.1 - блок-схема соответствующего изобретению устройства для регулирования паротурбинной электростанции,

фиг.2 - блок-схема соответствующего изобретению способа для регулирования паротурбинной электростанции,

фиг.3 - характеристики различных параметров паротурбинной электростанции в случае прерывания короткого замыкания согласно уровню техники,

фиг.4 - характеристики различных параметров паротурбинной электростанции в случае прерывания короткого замыкания согласно соответствующему изобретению решению,

фиг.5 - характеристики различных параметров паротурбинной электростанции в случае сброса нагрузки согласно соответствующему изобретению решению.

На фиг.1 показана схема или устройство 10 для регулирования далее непоказанной паротурбинной электростанции с генератором 12 и турбиной 14. Устройство 10 содержит в качестве существенных элементов PEL-сигнальную линию 16, а также PSW-сигнальную линию 18, которые ведут от генератора 12 к средству 20 для предоставления первого сигнала. Это средство 20 выполнено как управляющее или регулирующее устройство, в котором всего предусмотрено шесть схемных элементов 20a, 20b, 20c, 20d, 20е и 20f. При этом через PEL-сигнальную линию 16 передается фактическая мощность (PEL) генератора 12 на схемный элемент 20а, который проверяет, понизилась ли фактическая мощность скачкообразно на предопределенное значение GPLSP. При этом, в особенности, проверяется наличие скачкообразного снижения на более чем 70%. Для проверки на наличие подобных скачков мощности сигнал мощности PEL сначала фильтруется DT1-звеном.

В схемном элементе 20b из входного сигнала PEL выводится, является ли фактическая мощность генератора 12 большей, чем определенное отрицательное значение GPNEG. При этом, в частности, мощность генератора сравнивается с значением GPNEG=-2%. Тем самым проверяется, находится ли генератор 12 в режиме двигателя с мощностями более -2% номинальной мощности.

В схемном элементе 20c проверяется, является ли фактическая мощность PEL генератора 12 меньшей, чем двукратное значение собственного потребления GP2EB. Таким образом распознается снижение фактической мощности на значение, меньшее двукратного собственного потребления.

С помощью схемного элемента 20d посредством входных сигналов фактической мощности PEL и заданной мощности PSW генератора 12 определяется разность между заданным значением мощности и фактическим значением мощности и сравнивается со значением двукратного собственного потребления. Тем самым обнаруживается спад фактической мощности.

Результаты схемных элементов 20b, 20c и 20d через схемный элемент 20е связываются друг с другом, причем это образует связывание по схеме «И». Результат этого связывания посредством схемного элемента 20f связывается с результатом схемного элемента 20a, причем это связывание в схемном элементе 20f соответствует связыванию по схеме «ИЛИ». Таким образом, с помощью средства 20 для обеспечения первого сигнала генерируется сигнал S1, который указывает, имеет ли место снижение фактической мощности PEL генератора 12. Этот сигнал S1 подается на средство 22 для формирования второго сигнала KU. Этот сигнал KU рассматривается как сигнал, который в принципе указывает на прерывание короткого замыкания, а именно в зависимости от первого сигнала S1. Сформированный второй сигнал KU спустя предопределенный первый временной интервал TKU в 150 мс сбрасывается и затем на предопределенный второй временной интервал CSPKU в 7 с блокируется. Это осуществляется с помощью средства 24 для сброса и блокирования второго сигнала KU, причем это средство выполнено с помощью RS-триггера и соответствующего установочного сигнала. Сигнал удерживается на временной интервал CSPKU и выдается на вход сброса триггера. Это схемное соединение обуславливает то, что сигнал KU максимально существует 150 мс и затем может снова существовать самое раннее только через 7 с. Сигнал KU подается через KU-сигнальную линию 26 на турбину 14, где непоказанное средство в виде регулятора предусматривается для остановки и запуска турбины 14. Этот регулятор на основе кратковременного сигнала KU обуславливает временное отключение заданного значения мощности PSW турбины 14.

Сигнал S1, кроме того, направляется на средство 28 для формирования третьего сигнала LAW, причем этот третий сигнал LAW образуется, если существует первый сигнал S1 дольше, чем предопределенный третий временной интервал TLAW длительностью 2 с. Сигнал LAW при этом подается через LAW-сигнальную линию 30 на турбину 14, где предусмотрено непоказанное средство для продолжительной остановки турбины в зависимости от сигнала LAW.

На фиг. 2 показана соответствующая блок-схема способа для регулирования паротурбинной электростанции с генератором 12, турбиной 14 и устройством 10. Способ включает в себя этап 34, на котором обеспечивается первый сигнал S1, который указывает уменьшение фактической мощности PEL генератора 12. Этот сигнал представляет собой «нет» или 0, причем осуществляется возврат на вход этапа 34, или сигнал S1 представляет собой 1 или «да», причем сначала осуществляется следующий этап 36 формирования второго сигнала KU. Сигнал KU показывает, как пояснено выше, в принципе прерывание короткого замыкания, или исходят из того, что такое прерывание короткого замыкания могло бы иметь место. На последующем этапе 38 затем второй сигнал KU спустя предопределенный первый временной интервал TKU сбрасывается и затем на предопределенный второй временной интервал TSPKU блокируется. При этом проходится цикл, который приводит назад на этап 36. К тому же таким образом сформированный, затем сброшенный и блокированный сигнал подается на этап 40, при котором турбина 14 останавливается и затем снова запускается. Ветвь от этапа 40 приводит затем вновь на этап 34.

При положительном сигнале S1 на этапе 42 одновременно с этапами 36, 38 и 40, кроме того, проверяется, существует ли сигнал S1 только в продолжение третьего временного интервала TLAW 2 с. Если это не имеет места, то способ возвращается на этап 34. А если это имеет место, то соответствующий третий сигнал LAW устанавливается в «да» или 1, и на этапе 44 турбина 14 продолжительно останавливается.

На фиг.3 показаны различные характеристики сигналов и измеренных значений генератора 12 и турбины 14 по времени. При этом наглядно представлен способ для регулирования паротурбинной электростанции согласно уровню техники, причем первая кривая 46 показывает характеристику механического момента турбины 14. Можно видеть, как этот механический момент на основе внезапного уменьшения фактической мощности генератора падает и затем из-за имеющего место прерывания короткого замыкания вновь по меньшей мере незначительно возрастает. Кривые 48 и 50 показывают соответствующую характеристику электрического момента генератора 12, а также действительную мощность генератора 12. Эта действительная мощность соответствует фактической мощности PEL. Можно видеть, что как электрический момент, так и действительная мощность, ввиду прерывания короткого замыкания, начинают колебаться и многократно демонстрируют переход через нуль. Кривая 52 показывает соответствующую характеристику или кривую получаемого при этом согласно уровню техники первого сигнала S1. Этот сигнал самостоятельно генерируется с прерыванием короткого замыкания и затем еще многократно на основе протекания перехода через нуль. При этом получается, что на основе сигнала S1 соответствующая турбина 14 многократно останавливается (см. три маркировки кружками на кривой 46), и это приводит к сильному уменьшению и замедлению мощности турбины. Соответствующие кривые 54 и 56 показывают, наконец, еще угол выбега ротора в °, а также проскальзывание в генераторе 12.

На фиг.3 и 5 наглядно представляется, как ход подобных и похожих кривых изменяется, когда используется соответствующее изобретению решение. В частности, на фиг.4 с помощью кривой 58 наглядно представляется, как ведет себя механический момент во времени, если с помощью соответствующего изобретению способа и соответствующего устройства определяется прерывание короткого замыкания. Можно явно видеть, что не происходит многократной остановки или инициирования ускоренного хода. В то время как кривые 60 и 62 показывают соответствующий электрический момент, а также соответствующую действительную мощность генератора 12, с помощью кривой 64 наглядно представляется, что при соответствующем изобретению способе только однократно вырабатывается сравнительно короткий KU-сигнал. Он, как пояснено выше, сбрасывается и затем блокируется таким образом, что не происходит повторного инициирования ускоренного хода. Соответственно, такой образ действий приводит к очень близкому по времени повторному запуску соответствующей турбины 14 с соответственно другим углом выбега ротора (см. кривую 66), а также к несколько отличающемуся режиму проскальзывания (см. кривую 68).

На фиг.5 наглядно показывается, как действует паротурбинная электростанция, соответствующая изобретению, если имеет место сброс нагрузки. При этом кривая 70 показывает действительную мощность генератора, а кривая 72 - соответствующую заданную мощность (PSW). Кривая 74 показывает режим соответствующего регулятора турбины, причем можно видеть, что этот регулятор турбины после короткого прерывания вновь запускает соответствующую турбину 14, однако ограничивает ее число оборотов. Кривыми 76 и 78 наглядно представлена соответствующая характеристика среднего давления клапана турбины 14, а также давления свежего пара турбины 14. При этом можно видеть, что клапаны при отсутствии механического момента замыкаются регулятором турбины и затем регулятором турбины также целенаправленно в течение 1,5 с удерживаются закрытыми. Кривая 80 показывает соответствующий вышеназванный первый сигнал и его ход изменения. Можно видеть, что этот сигнал с момента отсутствия механического момента постоянно прикладывается. Наконец, кривая 82 показывает ход изменения соответствующего упомянутого второго сигнала (KU), который кратковременно генерируется, затем сбрасывается и после этого блокируется. Кривая 84 показывает ход изменения вышеназванного третьего сигнала (LAW), который генерируется тем, что первый сигнал (см. кривую 80) продолжительно прикладывается. С помощью этого третьего сигнала 84 турбина 14 соответственно продолжительно останавливается, что вновь можно видеть на ходе изменения кривой 74 (регулятора турбины). Кривая 86 показывает характеристику механического момента на турбине, причем можно видеть, что этот механический момент, ввиду отсутствия механического момента генератора 12, падает. С понижением механического момента турбина 14 ускоряется, так как имеется маховая (инерционная) масса значительной величины, хотя соответствующие клапаны удерживаются закрытыми (см. кривые 76 и 78). При этом ускорении турбины 14 формируется кривая 88, которая представляет характеристику отклонения числа оборотов. Можно также видеть, что это ускорение имеет место при таком ограничении, что оно не может привести к превышению допустимой частоты вращения турбины 14.

Таким образом, в соответствии с изобретением ускоренный ход клапанов на турбине 14 инициируется посредством сигнала KU, и это инициирование осуществляется по вышеуказанным причинам только однократно. Если спустя предопределенное время сигнал, который привел к формированию сигнала KU, продолжает прикладываться, то генерируется сигнал LAW, и клапаны остаются запертыми, пока число оборотов турбины существенным образом не снизится, после чего механический момент может повышаться безопасным образом до собственного потребления. Эта фаза замедления защищает генератор 12 от превышения допустимого числа оборотов и длится в общем случае более 10 с.

Из фиг.4 и 5 можно заключить, что многократное инициирование ускоренного хода при чистом прерывании короткого замыкания в соответствии с изобретением не может происходить. При появлении короткого замыкания момент турбины понижается и возрастает вновь спустя 1,5 с. Электрический момент (кривая 60), проскальзывание (кривая 68) и угол выбега ротора (кривая 66) генератора 12 показывают известный режим работы паротурбинной электростанции при 3-полюсном коротком замыкании сети. Угол выбега ротора (кривая 66) колеблется относительно нулевого значения, что означает, что генератор 12 еще не начал проскальзывать. При сбросе нагрузки до собственного потребления за счет соответствующего изобретению блокирования собственно многократного инициирования KU-сигнала не ухудшается упорядоченное замедление турбины 14. Напротив, сигнал KU сначала инициирует ускоренный ход также при сбросе нагрузки. Затем турбина 14 вновь запускается, из-за чего ее трансмиссия ускоряется и принимает избыточную мощность турбины 14, так как турбина 14 больше не может выдать мощность через генератор в сеть. Число оборотов трансмиссии повышается на величину до 5% выше номинального значения (см. кривую 88). При этом регулятор числа оборотов (см. кривую 74) определяет параметры для отпирания клапанов турбины 14. За счет этого клапаны остаются закрытыми, и момент турбины, как требуется, приводится к нулю, пока число оборотов находится ниже заданного значения. После прохождения временного интервала TLAW устанавливается сигнал LAW, который остается приложенным на 5 с. Это приводит к тому, что турбина на этом временном интервале продолжительно останавливается.

1. Способ регулирования паротурбинной электростанции с генератором (12) и турбиной (14), содержащий этапы:
- предоставление (34) первого сигнала (31), которой указывает уменьшение фактической мощности (PEL) генератора (12),
- формирование (36) второго сигнала (KU), который указывает прерывание короткого замыкания, в зависимости от первого сигнала (S1),
- сброс (38) второго сигнала (KU) спустя предопределенный первый временной интервал (TKU) и блокирование (38) второго сигнала на предопределенный второй временной интервал (TSPKU),
- остановку и последующий запуск (40) турбины (14) в зависимости от второго сигнала (KU),
- формирование (42) третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки, в зависимости от первого сигнала (S1), а также
- продолжительную остановку (44) турбины (14) в зависимости от третьего сигнала (LAW).

2. Способ по п.1,
при котором первый сигнал предоставляется, если фактическая мощность (PEL) генератора (12) скачкообразно уменьшается на предопределенное значение (GPLSP), или
фактическая мощность (PEL) генератора (12) понизилась на предопределенное отрицательное значение (GPNEG), а также фактическая мощность (PEL) генератора (12) стала меньше, чем двукратное собственное потребление (GP2EB), а также разность между заданной мощностью (PSW) и фактической мощностью (PEL) генератора (12) стала больше, чем двукратное собственное потребление (GP2EB).

3. Способ по п.1 или 2,
в котором предопределенный первый временной интервал (TKU) составляет от 100 мс до 200 мс, в частности 150 мс.

4. Способ по п.1 или 2,
в котором предопределенный второй временной интервал (TSPKU) составляет от 4 с до 10 с, в частности 7 с.

5. Способ по п.3,
в котором предопределенный второй временной интервал (TSPKU) составляет от 4 с до 10 с, в частности 7 с.

6. Способ по любому из пп.1, 2, 5,
в котором осуществляется формирование третьего сигнала (LAW), который указывает сброс нагрузки, в зависимости от первого сигнала и предопределенного третьего временного интервала (TLAW).

7. Способ по п.3,
в котором осуществляется формирование третьего сигнала (LAW), который указывает сброс нагрузки, в зависимости от первого сигнала и предопределенного третьего временного интервала (TLAW).

8. Способ по п.4,
в котором осуществляется формирование третьего сигнала (LAW), который указывает сброс нагрузки, в зависимости от первого сигнала и предопределенного третьего временного интервала (TLAW).

9. Способ по п.6,
в котором предопределенный третий временной интервал (TLAW) составляет от 1,5 с до 2,5 с, в частности 2 с.

10. Способ по п.7 или 8,
в котором предопределенный третий временной интервал (TLAW) составляет от 1,5 с до 2,5 с, в частности 2 с.

11. Способ по любому из пп.1, 2, 5, 7-9,
в котором формирование третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки, осуществляется в зависимости от переключателя нагрузки для генератора (GLSE).

12. Способ по п.3,
в котором формирование третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки, осуществляется в зависимости от переключателя нагрузки для генератора (GLSE).

13. Способ по п.4,
в котором формирование третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки, осуществляется в зависимости от переключателя нагрузки для генератора (GLSE).

14. Способ по п.6,
в котором формирование третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки, осуществляется в зависимости от переключателя нагрузки для генератора (GLSE).

15. Способ по п.10,
в котором формирование третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки, осуществляется в зависимости от переключателя нагрузки для генератора (GLSE).

16. Устройство для регулирования паротурбинной электростанции с генератором и турбиной, содержащее:
- средство (20) для предоставления (34) первого сигнала (S1), который указывает уменьшение фактической мощности (PEL) генератора (12),
- средство (22) для формирования (36) второго сигнала (KU), который указывает прерывание короткого замыкания, в зависимости от первого сигнала (S1),
- средство (24) для сброса (38) второго сигнала (KU) спустя предопределенный первый временной интервал (TKU) и блокирования (38) второго сигнала на предопределенный второй временной интервал (TSPKU),
- средство для остановки (40) и последующего запуска (40) турбины (14) в зависимости от второго сигнала (KU),
- средство (28) для формирования (42) третьего сигнала (LAW), который показывает сброс нагрузки в зависимости от первого сигнала (S1), а также
- средство для продолжительной остановки (44) турбины (14) в зависимости от третьего сигнала (LAW).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики, в частности к паровым турбинам, использующим пар низких параметров. .

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к паротурбинным установкам (ПТУ) судов и электростанций. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), где установлены турбины с противодавлением (типов «Р», «ПР», «ТР», «ПТР») и привключенные к ним турбины (турбины мятого пара), работающие с прямой связью по пару.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано на мобильных миниТЭЦ. .

Изобретение относится к способу запуска паротурбинной установки. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автоматического регулирования мощности парогазовых установок (ПГУ). .

Изобретение относится к области энергетики, а именно к системам охлаждения теплоносителя, в частности к гидравлическим системам управления и регулирования температуры воды в контуре охлаждения оборудования.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при создании систем автоматического регулирования электрической мощности (САРМ) энергоблоков паровой котел - турбина как с барабанными, так и с прямоточными котлами.

Изобретение относится к гибридной сверхнадежной системе генерирования электроэнергии. .

Изобретение относится к способу функционирования термодинамического контура согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения, а также к термодинамическому контуру согласно родовому понятию пункта 7 формулы изобретения, подобный контур описан, например, в ЕР 1 613 841 В1

Изобретение относится к энергетике. Способ запуска водородной паротурбинной энергоустановки основан на продувке полостей и магистралей нейтральным газом, поэтапной подаче компонентов топлива и воды в энергоустановку, согласно первому варианту изобретения запуск осуществляют при сниженном расходе компонентов топлива, не более 80% от номинального, в процессе запуска регулируют расход пара через турбину, изменяя мощность на выходном валу, а при выходе на номинальный режим подают дополнительные компоненты топлива и воды. Кроме того, подача дополнительных компонентов топлива и воды, в отличие от первого варианта, может быть выполнена регулируемой. Также представлены устройства для реализации способов согласно первому и второму вариантам. Изобретение позволяет повысить долговечность за счет снижения термических напряжений в конструкции при запуске с малым временем выхода на режим. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ эксплуатации электростанции с системой управления и системой улавливания СО2 характеризуется тем, что систему управления используют для управления электрической мощностью, передаваемой из электростанции в систему улавливания СО2, причем мощность, потребляемую системой улавливания СО2, используют в качестве параметра управления для полезной выходной мощности электростанции, при этом полезную выходную мощность увеличивают путем управляемого уменьшения электрической мощности, потребляемой системой улавливания СО2. Изобретение позволяет минимизировать влияние улавливания и сжатия СО2 на производительность электростанции и улучшить эксплуатационные характеристики электростанции. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу стабилизации сетевой частоты электрической сети электропитания. Двухвальная газовая турбина содержит мощную турбину и газогенератор, причем мощная турбина посредством первого вала соединена с первым генератором с возможностью передачи крутящего момента. Также изобретение относится к устройству для осуществления способа. Обычные методы для стабилизации частоты сопряжены с высокими инвестиционными затратами и потерями КПД. Для решения этих проблем изобретение предусматривает, что первый вал мощной турбины и первого генератора постоянно вращается синхронизированным образом с сетью электропитания, и первый генератор приводит во вращение в качестве двигателя, а второй вал газогенератора постоянно вращается с числом оборотов запуска, причем при запросе мощности газогенератор запускается, и мощная турбина приводится в действие выработанным горячим газом газогенератора, так что первый генератор вырабатывает ток. Изобретение позволяет повысить эффективность и экономичность стабилизации сетевой частоты. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при эксплуатации теплофикационных турбоустановок на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Технический результат изобретения - повышение надежности эксплуатации теплофикационных турбоустановок на переменных режимах. Он достигается тем, что уменьшают подвод пара в регенеративные подогреватели в зависимости от изменения температуры питательной воды, которую измеряют, сравнивают с минимально допустимой величиной и при достижении минимально допустимой температуры питательной воды приостанавливают изменение величины подачи пара в регенеративные подогреватели и осуществляют эксплуатацию теплофикационной турбоустановки при минимально допустимой температуре питательной воды котельной установки. 1 ил.

Изобретение относится к способу регулирования теплового циклического процесса, в частности органического цикла Ренкина (ОЦР), который эксплуатируют с применением рабочей среды, в сочетании с динамическим источником тепла, при этом способ включает в себя следующие этапы: а) определение номинального значения технологического параметра теплового циклического процесса на основании значения входного параметра или соответствующих значений нескольких входных параметров теплового циклического процесса; б) регулирование теплового циклического процесса при помощи определенного номинального значения технологического параметра в качестве целевого параметра регулирования; в) повторное проведение этапов а) и б) при изменении по меньшей мере одного значения входных параметров. Обеспечивается возможность оптимизации в отношении коэффициента полезного действия системы регулирования, что дает возможность увеличить примерно на 10% выход энергии. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и в теплопотребляющих установках. Способ пуска заключается в открытии сбросных дренажей и открытии байпаса до положения, при котором дальнейшее открытие не приводит к выдерживанию постоянства скорости прогрева трубопровода. Для сохранения скорости прогрева на максимально допустимом уровне после полного открытия байпаса ограничивают сброс среды через сбросные дренажи, обеспечивая тем самым теплообмен при конденсации пара до достижения температурой нижней образующей трубопровода значения, равного величине температуры насыщения при давлении в источнике тепловой энергии. После чего открывают головную задвижку и обеспечивают скорость прогрева на максимально достижимом уровне за счет подключения потребителя пара и регулирования расхода на него. Заявляемое решение позволяет сократить время пуска паропровода в работу до минимального при условии соблюдения нормативных скоростей прогрева, повысить экономичность пуска путем сокращения потерь на пуске как за счет использования скрытой теплоты парообразования водяного пара, так и за счет ускорения пуска.

Изобретение относится к энергетике. Способ электрического повышения мощности пароэлектростанции с водопаровым контуром и расположенной в нем, состоящей из нескольких частей турбиной в электросеть. Пароэлектростанция содержит вспомогательный парогенератор, посредством которого потребители вспомогательного пара при пуске и/или остановке пароэлектростанции снабжаются вспомогательным паром. Согласно изобретению при запрашивании мощности от пароэлектростанции вне ее пуска и/или остановки вспомогательный пар подается из вспомогательного парогенератора в ее водопаровой контур, снабжая турбину пароэлектростанции дополнительным паром. Также представлена пароэлектростанция для осуществления способа. Изобретение позволяет быстро повысить мощность пароэлектростанции. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Система управления для оптимизации электростанции, работающей на кислородном топливе, содержит оптимизатор, взаимодействующий с электростанцией, работающей на кислородном топливе; при этом электростанция, работающая на кислородном топливе, выполнена с возможностью возвращать углекислый газ из потока отработанного газа к котлу; платформу управления, при этом платформа управления выполнена с возможностью управления электростанцией, работающей на кислородном топливе; и моделирующее устройство, выполненное с возможностью моделирования работы электростанции, работающей на кислородном топливе. Технический результат изобретения - повышение эффективности работы станции. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для утилизации теплоты тепловой электрической станции (ТЭС). Осуществляют подачу пара отопительных параметров из отборов паровой турбины в паровое пространство верхнего и нижнего сетевых подогревателей, подачу сетевой воды от потребителей по обратному трубопроводу сетевой воды в теплообменник-охладитель сетевой воды и в нижний, и верхний сетевые подогреватели, подачу сетевой воды в подающий трубопровод сетевой воды, направление отработавшего пара из паровой турбины в паровое пространство конденсатора, в котором пар конденсируется на поверхности конденсаторных трубок. Конденсат с помощью конденсатного насоса конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации. Дополнительно используют систему маслоснабжения подшипников паровой турбины, состоящую из охладителя, бака и насоса, и конденсационную установку, состоящую из конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара и системы маслоснабжения ее подшипников с маслоохладителем. Осуществляют утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины, утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины с производственным отбором пара, утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора и утилизацию избыточной низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина. В цикле Ренкина в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре. Низкокипящее рабочее тело сжимают в конденсатном насосе теплового двигателя, нагревают в теплообменнике-рекуператоре теплового двигателя, нагревают в охладителе масла, нагревают в маслоохладителе и нагревают в теплообменнике-охладителе сетевой воды, испаряют и перегревают в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара, расширяют в турбодетандере теплового двигателя, снижают его температуру в теплообменнике-рекуператоре теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе теплового двигателя. В частном случае осуществления изобретения в качестве теплообменника-конденсатора теплового двигателя используют конденсатор воздушного охлаждения или конденсатор водяного охлаждения, или конденсатор воздушного и водяного охлаждения. В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный пропан С3Н8. Обеспечивается повышение коэффициента полезного действия ТЭС за счет дополнительной выработки электрической энергии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Наверх