СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОБЛОКОМ Российский патент 1995 года по МПК F01K7/24 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для регулирования мощности энергоблоков, работающих в режимах номинального и скользящего давления свежего пара.

Известна система регулирования блока котел-турбина на скользящих параметрах свежего пара, например система, содержащая регулятор котла с подключенным к нему датчиком положения регулирующих клапанов турбины и регулятор турбины с подключенными к нему датчиком частоты вращения и датчиком давления свежего пара, причем в системе между датчиком положения регулирующих клапанов и регулятором котла установлен пропорционально-интегральный регулятор [1]. В этой системе реализован способ управления энергоблоком при скользящем давлении свежего пара путем изменения паропроизводительности котла в зависимости от отклонения фактического положения регулирующих клапанов от заданного по пропорционально-интегральному закону.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ, реализованный в системе регулирования мощности энергоблока [2] , содержащий регулятор давления с подключенными к нему на вход через первый сумматор датчиком и задатчиком давления пара и через второй сумматор датчиком и задатчиком положения регулирующих клапанов турбины, причем между выходами сумматоров и входом регулятора давления включен выделитель экстремального сигнала.

Способ заключается в том, что расход пара в турбину от парового котла изменяют в зависимости от экстремального сигнала из двух сигналов, один из которых является отклонением от заданного значения давления свежего пара, а другой - отклонением от заданного значения положения регулирующего органа турбины.

Недостатком известного способа является узкая область его применимости, ограниченная возможностью его использования только на режиме работы энергоблока при скользящем давлении пара.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей управления энергоблоком путем обеспечения режимов работы энергоблока как при скользящем давлении пара, так и при номинальном его уровне.

Цель достигается тем, что по способу управления энергоблоком, заключающемуся в изменении расхода пара в турбину от парового котла путем изменения пропускной способности регулирующего органа турбины, согласно изобретению пропускную способность регулирующего органа изменяют в зависимости от управляющего сигнала, формируемого в виде суммы двух сигналов, из которых первый является суммой сигналов заданного значения пропускной способности регулирующего органа и отклонения частоты вращения турбины от заданного значения, а второй - детектированной суммой проинвертированного первого сигнала и проинвертированного сигнала отклонения от заданного значения давления пара за котлом.

Для реализации управления энергоблоком по предлагаемому способу на режиме скользящего давления пара заданное значение давления пара за котлом изменяют путем сложения с ним ограниченного сигнала, формируемого в виде суммы проинвертированного сигнала отклонения от заданного значения давления пара и проинвертированного суммарного сигнала заданного значения пропускной способности регулирующего органа и отклонения от заданного значения частоты вращения турбины.

С целью повышения степени устойчивости процессов регулирования мощности энергоблока при его работе в составе электроэнергетической системы, определяющей частоту вращения турбогенератора, по предлагаемому способу сигнал отклонения от заданного значения частоты вращения турбины формируют при превышении отклонением определенного значения. Указанные отличительные признаки позволяют сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом техническом решении.

Из анализа заявляемого и известных решений следует, что тождественных по технической сущности и решаемой задаче не имеется.

На чертеже представлена функциональная схема, иллюстрирующая заявляемый способ управления энергоблоком.

Энергоблок 1 включает в себя котел 2, паровую турбину 3 и регулирующий орган 4, который связан через исполнительный механизм 5 с системой 6 управления энергоблоком. Система 6 может быть построена в виде управляющей вычислительной машины, реализующей предлагаемый способ управления, соответствующим образом представленный в виде управляющих программ, и связана с выходами датчика 7 давления свежего пара за котлом 2 и датчика 8 частоты вращения вала турбины 3.

Сущность предлагаемого способа управления энергоблоком состоит в следующем.

Возможные мощностные режимы турбины 3 энергоблока 1 определяются паропроизводительностью котла 2 с давлением пара за ним, контролируемым датчиком 7 и поддерживаемым на заданном уровне системой 6 управления в соответствии с заданным значением давления Р_зад1 за счет изменения через исполнительный механизм 5 пропускной способности регулирующего органа 4. К регулирующему органу 4 турбины 3 приложен управляющий сигнал, изменяющий его пропускную способность как в зависимости от давления пара за котлом 2 - сигнал U₂, так и в зависимости от частоты вращения турбины n_ф и заданного значения пропускной способности - сигнал G_зад регулирующего органа 4.

Из схемы согласно изобретению можно записать следующие соотношения сигналов (в относительных единицах):
U_р.о=U₁+ U_2д; (1)
U₁= (n_зад-n_ф)+G_зад ; (2)
U₂= (Р_зад1-Р_ф)(-1)-U₁ , (3) где U_р.о - сигнал, управляющий пропускной способностью регулирующего органа 4;
n_зад,n_ф,Р_зад1,Р_ф - заданные и фактические значения частоты вращения турбины 3 и давления пара за котлом 2;
G_зад - заданное значение пропускной способности регулирующего органа 4;
U_2д - продетектированный U₂, т.е. U_2д =
Следует отметить, что знак при U₂ определяется соотношением генерируемого и потребляемого турбиной количества пара, а именно при избытке пара U₂>0 (U_2д=0 и не воздействует на регулирующий орган турбины), при недостатке пара U₂<0 и оказывает прикрывающее воздействие на регулирующий орган.

Подставив выражения (2) и (3) в уравнение (1), получают
при недостатке пара
U_р.о=Р_ф-Р_зад1, (4)
при избытке пара
U_р.о=U₁=n_зад-n_ф+G_зад .

Таким образом, предлагаемый способ управления обеспечивает работу энергоблока так, что при недостаточной паропроизводительности котла 2 пропускная способность регулируемого органа 4 изменяется только в зависимости от отклонения от заданного значения давления пара, а при избыточной паропроизводительности - от суммы заданной пропускной способности G_зад и отклонения от заданного значения частоты вращения турбины.

Для перевода энергоблока на режим скользящего давления пара по предлагаемому способу сигнал U₂ суммируют с номинальным заданным значением давления Р_зад.н. При этом при недостаточной паропроизводительности котла одновременно со снижением фактического давления пара P_ф происходит снижение заданного значения Р_зад1 вследствие вычитания из Р_зад.н сигнала U₂, что позволяет удерживать согласно выражению (4) соотношение U_р.о≈ const. Это означает, что снижение мощности энергоблока 1 при снижении паропроизводительности котла происходит со скольжением давления при минимально возможных потерях в регулирующем органе турбины. Диапазон изменения давления пара на скользящих режимах определяется уровнем ограничения сигнала U₂ перед его суммированием с Р_зад.н.

При работе энергоблока в составе электроэнергетической системы в случае приведения во вращение турбиной электрогенератора, когда частота вращения турбогенератора определяется сетью, появляется возможность снизить влияние изменения частоты вращения турбины на пропускную способность регулирующего органа турбины за счет того, что сигнал отклонения (n_зад-n_ф) предварительно пропускают через нелинейный элемент с зоной нечувствительности. Это является чрезвычайно актуальным при использовании котла 2 рассматриваемого энергоблока 1 в качестве котла-утилизатора, утилизирующего энергию выхлопа газовой турбины в составе электростанции с основным газотурбогенератором. При этом отклонения частоты электросети от номинального значения в заданных пределах, обусловленных величиной зоны нечувствительности в канале сигнала n_зад-n_ф, не влияют на экономичность установки, так как расход пара в турбину целиком определяется паропроизводительностью котла-утилизатора.

Предлагаемый способ управления позволяет расширить функциональные возможности управления энергоблоком, так как решает задачу его эксплуатации как при номинальном, так и при скользящем давлении пара за котлом, а также позволяет просто осуществлять переход с режима номинального давления на скользящее давление и обратно.

Использование: в энергетике для регулирования мощности энергоблоков, работающих в режимах номинального и скользящего давления свежего пара. Сущность изобретения: способ управления энергоблоком 1 заключается в изменении расхода пара в турбину 3 от парового котла 2 путем изменения пропускной способности регулирующего органа 4 турбины, для чего пропускную способность регулирующего органа предлагается изменять в зависимости от управляющего сигнала, формируемого в виде суммы двух сигналов, из которых первый является суммой сигналов заданного значения пропускной способности регулирующего органа 4 и отклонения частоты вращения турбины 3 от заданного значения, а второй - детектированной суммой проинвертированного первого сигнала и проинвертированного сигнала отклонения от заданного значения давления пара за котлом 2. При этом при работе на режиме скользящего давления пара заданное значение давления пара за котлом 2 изменяют путем сложения с ним ограниченного сигнала, формируемого в виде суммы проинвертируемого сигнала отклонения от заданного значения давления пара и проинвертированного суммарного сигнала заданного значения пропускной способности регулирующего органа 4 и отклонения от заданного значения частотой вращения турбины 3. Сигнал отключения от заданного значения частоты вращения турбины формируют при превышении отклонением определенного значения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОБЛОКОМ путем изменения пропускной способности регулирующего органа турбины по управляющему сигналу, отличающийся тем, что в качестве управляющего сигнала используют сумму двух сигналов, первый из которых равен сумме сигналов заданного значения пропускной способности регулирующего органа и отклонения частоты вращения турбины от заданного значения, а второй - детектированной сумме проинвертированных первого сигнала и сигнала отклонения от заданного значения давления пара за котлом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при работе энергоблока на режиме скользящего давления пара сигнала заданного значения давления пара за котлом изменяют путем сложения с ним ограниченного сигнала, формируемого в виде суммы проинвертированных сигнала отклонения от заданного значения давления пара и первого сигнала. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал отклонения от заданного значения частоты вращения турбины перед сложением с сигналом заданного значения пропускной способности регулирующего органа пропускают через нелинейный элемент с зоной нечувствительности.