Система регулирования блока котелтурбина-генератор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Реотублик (ll) 444890 (51) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено I9 OI 7$21)I8729440/246 (51) М. Кл.

Г OIz 7/24 с присоединением заявки

Гасударственный номнтет

Совета Мнннстров СССР по делам нэооретеннй н открытий (32) Приоритет

Опубликовано30 09.74 Бюллетень № 36

Дата опубликования описания10.IQ.74 (53) УДК

62I. ЗП. 22-546 (088. 8) P.À. Цейтлин, ВфИ. Шапиро, Ю.А. Ветров, О.К. Грицанюк, Б.Е. Зима, В.П. Мережко, О.Т. Птгаксин, И.Ф. Золотов (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации, Вциевская государственная электрическая станция и Уральское отделение Всесоюзного государствен ного т еста по о ганизации и рационализации раионных (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ БЛОКА КОТЕЛТУРБИНА-ГЕНЕРАТОР.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на блочных электростанциях, где турбины имеют сопловое парораспределение. 5

Известны системы регулирования блока котел-турбина-генератор, содержащие регулятор мощности, ко входам которого подключены задатчик мощности и датчик активной мощ-1о ности генератора, а выход соединен с синхронизатором турбины; регулятор давления пара, ко входам которого подключены датчик давления. пара перед турбиной и задатчик мощ-15 ности через задающий преобразователь оптимального давления, а выход соединен с регулятором котла; и дифференциатор, включенный между задатчиком мощности и регулято- 2р ром давления пара.

Такие системы не всегда в полной мере позвоапю оптимизировать экономичность работы блока, особен но при отклонениях некоторйх пара метров установки.

2 цель изобретения - повысить экономичность работы блока.

Для этого ко входу задающего преобразователя дополнительно подключен экстремальный регулятор с датчиками величины критерия оптимальности, например к.п.д. блока, а на входе регулятора давления предусмотрен переключающий блок, снабженный элементом сравнения, ко входам которого подключены задающий преобразователь и датчик давления, а выход соединен с исполнительнйми реле во входных цепях ре гулятора давления, и каналом Форсировки с дополнительным дифференциатором, выход которого соединен с регулятором мощности.

На фиг. I показана система гулированйя нагрузки блока; на иг. 2 - пример выполнения задающего преобразователя; на фиг. 3пример выполнения переключающего блока; на фиг. 4 — кривая зависимости мощность - оптимальное допустимое положение сервомотора

1—

4 лива, регулятор Б воздействует на расход питательной води. Если же регулятор I4 управляет сходом питательной воды, функции управле-. ния расходом топлива возложены на регулятор I5, На вход экстремального регулятора Г1 подаются сигналы датчиков, необходимых для расчета критерйя оптимальности, например к.п. д. блока а сигнал с выхода регулятора Г/ поступает на один з входов задающего преобразователя 9.

Сигналы от задатчика 3 и экстремального регулятора I7 подключены к входам элемента сравнения I8 (cM, фиг. 2), от которого сигнал поступает йа обмотку реле I9 с контактами

20 и 2I. Сигнал от элемента сравнения пос ает также на усилитель

22 и через контакт 20 - на усилитель

23, имеющие зоны линейности и зоны ограничения выходного сигнала. При этом зоны линейности усилителей 22 и 23 смещены таким образом, что ачало работы усилителя 22 совпадает по входному сигналу с вступлением усилителя 23 в зону ограничения (до этого сигнал усилителя 22 равен нулю). Контакт 20 осуществляет перевод работы схемы с усилителя 23 на усилитель 22. Выходные сигналы усилителей 22 и 23 подключены к входу сумматора 24. Выход с матора 24 . подан на nepezzm блок II u корректирующее устройство I6.Контакт 2I подключает сигнал посторон- него источника к одному из входов" переключающего блока П.

Переключающий блок П предназначен для временной блокировки работы регулятора I2 давления пара и временного форсирования регулятора

4 мощности.

Контакт 2I реле I9 (ñì. фиг.

2) подключен на вход дифференциатора 25 (см. фиг. 3), а выход диффенциатора 25 - на вход регулятора модности, а также на выпрямитель

26. Сигнал с выпрямителя 26 управляет обмоткой реле 27, имеющего контакт 28 самоподхвата, нормально замкнутый контакт 29 в цепи от датчика ТЗ давления к регулятору I2, нормально замкнутый контакт ЗО в цепи от сумматора 24 к регулятору

I2, нормально замкнутый контакт Л в цепи от дифференциатора 10 к ре-, гулятору I2 и нормально разомкну- .тые контакты 32 и 33 в цепи обратной связи регулятора I2 и в цепи от задатчика 3 к регулятору I2 соответственно. В переключающий блок

444 89 бикы; на фиг. 5 — кривая зависимости мощность — оптимальное допус. тимое давление; на фиг. 6 - осциллограмма переходного процесса ра. боты системы регулирования. 5

Система регулирования блока состоит из обычной схемы регулирования мощности, схемы регулирования давления пара,,экстремального регулятора и переключающего блока. 1о

Схема регулирования мощности (см. фиг. Л состоит из датчика активной мощности генератора 2 и задатчика 3 мощности, подключенных к входам регулятора 4 мощности, вы 15 ход которого соединен с синхройиза-. тором 5, воздействующим при помощи гидравлйческой системы (на чертеже не показана) через сервомотор 6 на гулирующие клапаны 7 турбины 8. о од задатчика 3 подключен также к входу задающего преобразователя

9, входящего в схему регулирования давления пара, а через дифференци-, атор 10 и переключающий блок П вЂ” 25 . к входу регулятора I2 давления паа. На один из входов регулятора подается сигнал от переключаище- го блока П.

Схема регулирования давления зо нара содержит регулятор 12 давления пара, на входы которого через переключающий блок П поступают сигналы датчика I3 давления, дифференциатор I0, з:щающий преобра- з5 зователь 9 и задатчик 3 мощности.

Через переключающий блок II регулятор I2 замкнут отрацительной обратной связью.

Выход лятора I2 подключен 4о к входу регулятора I4 производительности котла. Таким регулятором в конкретных с аях может быть регулятор расхода топлива или регу лятор питания с воздействием на 45 производительность питательного насоса. Можно построить схему с регулятором питания, воздействую-, щим только на регулйрующие питательные клапаны котла, однако эффективность оптимизацйи давления пара при этом будет пониженной. В, схему регулирования давления вхо- дит также регулятор I5 температуры среды в промежуточной точке паро-,у водяного тракта котла. На вход этого регулятора помимо обычных сигналов, не показанных на чертеже, приходит также сигнал от задающего преобразователя 9, проходящий через корректирующее устройство I6, В том случае, когда регулятор I4 является регулятором расхода топ5 4448 входит также сумматор 34, получающий в противофазе сигналй от датчи- ка ЕЗ и сумматора 24. Сумматор 34, управляет обмоткой реле 35, которое имеет контакт 36, разрйвающий з цепь самоподхвата, роходящую от постороннего источника через разделительный диод 37 к контакту 28 реле 27.

В соответствии с зависимостью 1о мощность P — оптимальное допусти мое давление P (см.-фиг. 5) можно различить три основных режима работы системы: с постоянным давле- 1 нием пара, с повышением заданного давления йара при повышении нагрузки и с резким падением давления при повышении нагрузки.

Первый pezzh! работы совпадает о с режимом работы обычной системы ре-2 гулирования нагрузки блока. При изменении задатчиком 3 задания по нагрузке в первую очередь начинает работать регулятор 4, перемещая синхронизатор 5 и сервомото 6 с гулирующими клапанами 7. рбина принимает новую нагрузку. ифференциатор IO через переключающ и блок II дает опережающий сигнал на регулятор I2 и обеспечивает увели- зо чение приемистости блока. Регулятор I2 воспринимает изменение давления пара и восстанавливает давление до прежнего уровня воздействием на регулятор Е4 производитель- З5 ности котла.

Второй режим отличается тем, что изменение задания по нагрузке от задатчика 3 в преобразованном виде поступает также на регулятор

I2 давления пара. В результате регу йтор I2 устанавливает новое давленив пара. Изменение задания по давлению играет также роль дополнительного опережающего сигнала и поэтому приемистость блока в этом режиме насколько возрастает.

Оптимизацию соотношения положения клапанов 4 турбины (см. фиг.

4) и давления свежего пара ос ест- 50 вляют регуляторы мощности и давления пара путем совместного действия, Работу этих регуляторов при изменении заданной мошности N, например от лб Е до,,у 2, иллюстрирует ос- Б5 циллограмма на фиг. 6. Цри измене нии задания от, Е до 2 регулятор мощности практически мгновенно по сравнению с регулятором давления) отслеживает задание, открывая клапаны k турбины. Одновременно

6 сигнал заданйя мощности от задатчика 3 через задакиций преобразователь

9 поступает на регулятор 12 давления пара, изменяя его уставку в соответствии с графиком Работы заающего преобразователя см. фиг.

). Задание, выработанное задающйм преобразователем 9, показано на фиг. Б линией Р .

Давление пара в первый момент изменения (увеличения) мощности турбоагрегата падает (линия Р на фиг. 6), а затем по мере отработки новой установки регулятором Е2 и увеличения производительности котлоагрегата давление начинает возрастать. Поскольку рассогласование сигнала задания и действительного давления на входе регулятора I2 велико, последний продолжает увеличивать производительность котла.

Возникает тенденция увеличения нагрузки генератора выше заданной, и регулятор 4, стремясь сохранить нагрузку неизменной, начинает постепенно прикрывать клапаны 7 турбины 8. При соответствии условии эксплуатации блока тем, для которых определена зависймость

P = ® ") клапаны 7 турбины 8 будут постепенно возвращены в исходное положение в точном соответствии с участком Лб — ЛГ зависимости оптииельнапа папуатйпого положении клапанов от нагрузки pr (см. фиг. 4)

При изменении условий эксплуатации (вакуум в конденсаторе, величины отборов и прочее} задайное значение мощности будет получено при другом, отличном от оптимального, положении клапанов. В связи с этйм исходную зависимость давления пара от нагрузки корректирует экстремальный регулятор Т7 в соответствии с действительным значением критерия оптимальности, например, в соответствии с к,п.д. турбинй нетто или к.п.д. блока. Величину критерия оптимальности регулятор Е7 рассчитывает по информации, получеЕной от соответствующих датчиков. Регулятор обеспечивает поиск максимума критерия оптимальности, воздействуя на вход задающего йреобразователя 9.

Результатом действия регулятора I7 является восстановление оптимального положения клапанов.

Регулятор Е7 вступает в работу йри существенных изменениях условий эксплуатации.

4890

7 4

Третий режим характерен тем, что при определенном и неизменном значении нагрузки турбогенератора (см.Ф 3 на Фиг. 4, 5) и соответственно постоянной производительности котлоагрегата необходимо совершить автоматический скачкообразный переход от одного значения давления до другого. Этот перехож осуществляют соответствующим скачкообразным изменением положения клапанов без существенного динамического изменения нагрузки турбогенератора и производительносTH кот» ла. Поскольку регулятор I2 давления пара в этом режиме работает ложно ,(при увеличении сигнала задатчика мощности происходит уменьшение сигнала задающего преобразователя, т.е. уменьшение заданного давления пара ниже его действительного значения), действие его блокируют с помощью переключающего блока П.

Для рассмотренных примеров реализации задающего преобразователя 9 и переключающего блока II третий режим работы возникает при срабатывании реле I9, когда сигнал элемента IB сравнения достигает уровня срабатывания этого реле. При малом увеличении сигнала задатчика

3 мощности и срабатывании реле I9 последнее при йомощи контакта 20

Отключает усилитель 23, изменяя тем саыьпм задание регулятору I2 а КОнтактом 2I подает скачкообразный сигнал на вход дифференциатора 25 (см. фиг.3),срабатывает реле 35 и своим контактом 36 подготавливает цепь самоподхвата реле 27.Исчезающий стенал с дифференциатора 25 поступает на регулятор 4 мощности, что приводит к некоторому перере гулированию по нагрузке. Появление сЙгнала на выходе диффВренциатора

25 вызывает также срабатывание реле 27„ EQTGgoe KQHTRKTQM 28 СTGHoвится на самоподхват, а контактами

29-33 блокирует работу регулятора

12 давления пара. Блокировка работы регулятора происходит путем об--: хвата регулятора I2 отрицательной

Обратной связью контактом 32, разыва его входных цепей контактами

9-31 и подключения на вход сигнала задатчика 3 мощности, В этом ежиме выходной сигнал регулятора

2 давления пара соответствует сигналу задатчика 3 мощности. Поскольку задание регулятору 4 мощности временна увеличено сигналом дифференциатОРа 25 и IIpeBHEBBT DpoM3305

За

50 дительность котла, регулятор 4 на-, чинает открывать клапаны 7, воздействуя на них через синхронизатор 5 и сервомотор 6. Когда давление пара становится йрактически равным заданию, малый сигнал на выходе, сумматора 34 вызывает размыкание реле 35, которое контактом

36 разрывает цейь самоподхвата реле 27. К этому времени выходной сигнал дифференциатора 25 уже не может удержать реле 27 во включенном состоянии, Оно размыкает контакты 32, 33, 36, замыкает контакты 29-ЗТ и тем самым восстанавливает коммутацию регулятора I2 давления, В системе регулирования предусмотрена стати 1еская связь от задающего преобразователя 9 к регулятору Хб температуры среды в промежу точной точке пароводяного тракта котла (через корректирующее устрой ство I6) Эта связь необходима для компенсации эффекта самопроизвольного изменения нагрузки котлоагрегата при переводе его на пониженное давление. При снижении давления и неизменном теплоподводе температура пара в промежуточной точке тракта падает.

При отсутствии статической связи регулятор I5, являясь, например, регулятором топлива, восстановил бы температуру, увелйчив нагрузку котлоагрегата. Статическая связь меняет задание регулятору I5„

Обеспечивая с помощью корректирующего устройства I6 автономность работы регулятора I5 от действия системы оптимизации давления. Например, при снижении заданного давления статическая связь уменьшает заданное значение температуры. Статическая связь активно действует во втором и третьем режимах работы системы регулирования нагрузки блоKR

ПРЦДЩД тД3(ДРРТЦЩД

Система регулирования блока котел-турбина-генератор, содержащая регулятор мощности, ко входам которого подключены задатчик мощности и датчик активной мощности генератора, а выход соединен с синхронизатором турбины, регулятор давления пара, ко входам которого подключены датчик давления пара пеРед турбиной и запатчик мощности

9 444 через задающий преобразователь оптимального давления. а выход соединен с регуляторамй котла, и диф- ференциатор, включенный между задатчиком мощности и регулятором б давления пара, отличающаяся тем, что,с целью повышения экономичности работы блока, ко входу задающего преобразователя дополнительно подключен экстремальный регуля- 10 тор с датчиками величины критерия оптимальности, например к.п.д.,бло890 10 ка, а на входе дег глятора давления предусмот н переключающими блок снабже элементом сравнения, ко входам которого подключены задакщий преобразователь и датчик давления, а выход соединен с исполнительными .реле во входных цепях регулятора давления, и каналом форсировки с дополнительным дифференциатором, выход которого соединен с регулятором мощности.

Puz. 7

444890 Риг.Ю

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

Af, Ó, Лаю, Pn Pï

Редактор К.Д ЙЧ з..

Составитель А. КЭЛ 3 Ш НИ КОВ

Техред Н . СВНИНа Корректор б Вб

Изд. h& /gal тираж 5Ь . Подписное