СПОСОБ ПУСКА И СИНХРОНИЗАЦИИ ПАРОТУРБИННОГО АГРЕГАТА Российский патент 1995 года по МПК F01D19/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для пуска паротурбинных агрегатов и синхронизации их с сетью.

Известен способ пуска паротурбинного агрегата путем подачи пара в турбину и разворота роторов турбины и турбогенератора до частоты вращения, близкой к синхронной, с последующей подачей тока возбуждения в обмотку ротора турбогенератора и подгонкой частоты вращения с помощью изменения положения регулирующих клапанов турбины [1]
При использовании этого способа помимо снижения термопрочности деталей из-за неоптимального теплового состояния цилиндров турбины на холостом ходу синхронизация осуществляется с невысокой точностью вследствие невозможности тонкого управления регулирующими клапанами турбины на этом этапе. Это приводит к затягиванию процесса синхронизации и снижению надежности генератора в связи с возможными толчками тока при включении генератора в сеть.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ пуска и синхронизации паротурбинного агрегата, имеющего систему регулирования с механизмом управления турбины и ограничителем мощности, путем изменения частоты вращения ротора турбогенератора путем изменения подачи пара в турбину регулирующими клапанами и изменения тормозного или вращающего момента генератора с помощью тиристорного преобразователя [2]
Реализация этого способа позволяет улучшить тепловое состояние турбины, однако серьезным недостатком способа прототипа является трудность обеспечения высоконадежной синхронизации с сетью.

Целью изобретения является увеличение надежности и продолжительности синхронизации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пуска и синхронизации паротурбинного агрегата, имеющего систему регулирования с механизмом управления турбины и ограничителем мощности, путем изменения частоты вращения ротора турбогенератора путем изменения подачи пара в турбину регулирующими клапанами и изменения тормозного или вращающего момента генератора с помощью тиристорного преобразователя по достижении частоты вращения, превышающей значение критической частоты, ближайшей к синхронной, но отстоящей снизу от синхронной не менее, чем на величину нечувствительности системы регулирования, фиксируют положение клапанов и увеличивают частоту вращения ротора до синхронной плавным снижением тормозного момента, создаваемого преобразователем частоты. При этом фиксацию положения клапанов осуществляют введением ограничителя мощности турбины и установкой механизма управления турбиной в положение, обеспечивающее превышение синхронной частоты на величину, большую нечувствительности системы регулирования. При традиционном способе пуска паротурбинного энергоблока источником изменения частоты вращения в процессе синхронизации является изменение количества пара, проходящего через турбину, обеспечиваемое механическим путем (перемещением регулирующих клапанов). Инерция этого процесса и существенный уровень нечувствительности системы регулирования приводят к неоднократному повторению воздействий на регулирующие клапаны.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью заключается в том, что в предлагаемом способе изменение частоты вращения осуществляется только электрическим путем без изменения положения клапанов и может проводиться плавно с заданной для надежности синхронизации скоростью путем изменения тока генератора, что оказывается возможным из-за ограничения положения регулирующих клапанов турбины и установки соответствующего положения механизма управления турбиной.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что в известном способе преобразователь частоты на начальном этапе пуска работает в режиме создания вращающего момента, а по мере увеличения частоты вращения переходит в режим создания максимального тормозного момента и стабилизирует это значение момента при увеличении частоты вращения вплоть до синхронных оборотов путем открытия регулирующих клапанов. В предлагаемом способе открытием регулирующих клапанов при подключенном преобразователе частоты, создающем максимальный тормозной момент, частоту вращения увеличивают до значения ниже синхронной, после чего фиксируют положение клапанов ограничителем мощности турбины, выводят механизм управления турбиной в положение, обеспечивающее превышение синхронной частоты на величину, большую нечувствительности системы регулирования по частоте, и дальнейшее увеличение частоты вращения осуществляют путем плавного снижения величины тормозного момента, создаваемого преобразователем частоты. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "Новизна".

Дополнительный анализ отличительных признаков выявил, что поставленная цель изобретения может быть достигнута только совокупностью всех перечисленных операций, так как только выполнение их в указанной последовательности обеспечивает возможность осуществления синхронизации электрическим путем при неизменном положении регулирующих клапанов и обеспечивает достижение поставленной цели. Отличительные признаки в отрыве от ограничительных признаков формулы самостоятельного значения не имеют и их отдельное использование лишено смысла. Таким образом, можно заключить, что предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа пуска паротурбинного агрегата.

Турбина 1 содержит регулятор скорости 2, регулировочные клапаны 3, систему регулирования 4 положения клапанов, ограничитель 5 мощности, механизм 6 управления турбиной. На одном валу с турбиной 1 расположен генератор 7, подключенный через высоковольтный трансформатор 8 посредством выключателя 9 к энергосистеме 10, а также через трансформатор 11 и выключатель 12 к преобразователю 13 частоты, связанному с энергосистемой 10 через выключатель 14, трансформатор 15 и выключатель 16. Управление преобразователем 13 осуществляется от блока управления 17, напряжение синхронизации блока управления 17 формируется через трансформатор 18, подключенный к зажимам турбогенератора 7. Обмотка возбуждения 19 турбогенератора 7 подключена к регулируемому возбудителю 20, управляемому от блока управления 17. Датчик частоты вращения 21 связан со входом блока управления 17. В состав энергоагрегата входит синхронизатор 22, на входы которого поступает напряжение турбогенератора от трансформатора 18 и напряжение энергосистемы от измерительного трансформатора 23. Управляющий выход синхронизатора 22 связан с блоком управления 17 преобразователя 13, релейный выход синхронизатора 22 связан с цепью включения выключателя 9. Выход датчика частоты 21 связан со входом компаратора 24, на другой вход 25 которого поступает сигнал задания по частоте, величина которой превышает значение критической частоты, ближайшей к синхронной, но отстоит от синхронной не менее, чем на величину нечувствительности системы регулирования. Выход компаратора 24 связан со входом управления ограничителя 5 мощности и со входом механизма 6 управления турбиной. Состояние турбины 1 контролируется блоком контроля 26 параметров турбины. Выход блока 26 связан со входом системы управления 17 преобразователя 13.

Пуск энергоагрегата начинается при отключенном выключателе 9 и включенных выключателях 12 и 14. Преобразователь 13 в соответствии с описанной в [2] технологией пуска сначала работает в режиме создания вращающего момента на валу турбогенератора, а затем переходит в режим создания максимально возможного тормозного момента. Управление режимов работы преобразователя 13 задается выходным сигналом блока контроля 26 параметров турбины. При достижении частоты вращения на выходе датчика 21 значения уставки на выходе компаратора 24 формируется команда на включение в работу синхронизатора 22, на изменение положения ограничителя 5 мощности для фиксации положения клапанов 3 с помощью системы регулирования 4, а также на перемещение механизма 6 управления турбиной 1 в положение, обеспечивающее возможное превышение синхронной частоты на величину, большую нечувствительности системы регулирования по частоте. Введение в работу ограничителя 5 мощности препятствует открытию клапанов 3 под влиянием регулятора скорости 2 и механизма 6 управления, которые стремятся к этому при снижении тормозного момента.

Синхронизатор 22 сравнивает частоту и напряжение энергосистемы 10 и турбогенератора 7 и при частоте турбогенератора, меньшей частоты энергосистемы, формирует сигнал в блок управления 17 на снижение величины тормозного момента, создаваемого преобразователем 13 частоты. Поскольку расход пара при этом неизменен, то снижение величины тормозного момента приводит к увеличению частоты вращения ротора турбогенератора. Согласование уровней напряжений турбогенератора и энергосистемы осуществляется воздействием из блока управления 17 на регулятор возбуждения 20, изменяющий величину тока возбуждения в обмотке возбуждения 19 турбогенератора 7. Фазовая подстройка частоты осуществляется блоком управления 17 преобразователя частоты 13.

При совпадении значений частоты, напряжения и фазы синхронизатор 22 формирует команду на включение выключателя 9. Энергосистема 10 нагружает энергоагрегат, после чего выключатели 12 и 14 отключаются, ограничитель 5 мощности выводится из работы.

Использование: в теплоэнергетике для пуска паротурбинных агрегатов и синхронизации их с сетью. Сущность изобретения: пуск и синхронизацию паротурбинного агрегата, имеющего систему регулирования с механизмом управления турбины и ограничителем мощности, осуществляют путем изменения частоты вращения ротора турбогенератора путем изменения подачи пара в турбину регулирующими клапанами и изменения тормозного или вращающего момента генератора с помощью тиристорного преобразователя. При этом по достижении частоты вращения, превышающей значение критической частоты, ближайшей к синхронной, но отстоящей снизу от синхронной не менее, чем на величину нечувствительности системы регулирования, фиксируют положение клапанов и увеличивают частоту вращения ротора до синхронной плавным снижением тормозного момента, создаваемого преобразователем частоты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ПУСКА И СИНХРОНИЗАЦИИ ПАРОТУРБИННОГО АГРЕГАТА, имеющего систему регулирования с механизмом управления турбины и ограничителем мощности, путем изменения частоты вращения ротора турбогенератора изменением подачи пара в турбину регулирующими клапанами и изменения тормозного или вращающего момента генератора с помощью тиристорного преобразователя, отличающийся тем, что при достижении значения частоты вращения, превышающего значение критической частоты, ближайшей к синхронной, но отстоящей снизу от синхронной не менее чем на величину нечувствительности системы регулирования, фиксируют положение клапанов и увеличивают частоту вращения ротора до синхронной плавным снижением тормозного момента, создаваемого преобразователем частоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фиксацию положения клапанов осуществляют введением ограничителя мощности турбины и установкой механизма управления турбиной в положение, обеспечивающее превышение синхронной частоты на величину, большую нечувствительности системы регулирования.