СИСТЕМА АВТОНОМНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ДАВЛЕНИЯ В ОТБОРЕ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2001 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а его объектом является система связанного автономного регулирования частот вращения и давления в отборе паровой турбины.

Регулирование частоты вращения и давления в отборе сопряжено с перераспределением паровых потоков, пропускаемых через части высокого и низкого давления турбины, что осуществляется воздействием на регулирующие органы, управляющие расходом пара на впуске в эти части турбины. В паровых турбинах применяют в основном систему связанного регулирования, в котором регуляторы скорости и давления связаны с сервомоторами регулирующих органов через сумматоры, каждый из которых на входе соединен с обоими регуляторами. Указанные связи выполняют такими, чтобы при изменении электрической нагрузки турбины и отклонении частоты вращения от номинальной регулятор скорости обеспечивал перемещение обоих регулирующих органов в одном направлении (на закрытие или открытие), а при изменении количества отбираемого пара и отклонении давления в отборе от расчетного регулятор давления обеспечивал перемещение регулирующих органов в противоположных направлениях. В большинстве эксплуатируемых турбин указанная часть системы регулирования турбины выполнена гидравлической с использованием в качестве сумматоров суммирующих золотников.

Известны системы связанного регулирования, в которых, для обеспечения поддержания неизменным количества отпускаемой теплоты при изменении электрической нагрузки и наоборот, расчетным путем определяют необходимое соотношение передаточных чисел от регуляторов скорости и давления к сервомоторам. Эти системы относятся к системам автономного связанного регулирования.

Подобная система автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе, содержащая регуляторы скорости и давления, каждый из которых через сумматор связан с сервомотором регулирующего органа на паровпуске соответствующей части турбины, является ближайшим аналогом настоящего изобретения [1] . Такая известная система, как и другие системы автономного регулирования, выполнена с заданием указанных передаточных чисел для одного расчетного значения давления перед регулирующими органами. Это, по существу, обеспечивает автономность регулирования только при расчетных значениях давления или небольших отклонениях от них. Однако на современных энергоблоках все большее распространение получает работа со скользящим давлением свежего пара, изменяется и давление в отборе, что создает проблему для обеспечения автономности регулирования частоты вращения и давления в отборе. Было предложено решить эту проблему коррекцией передаточных чисел от регуляторов скорости и давления к сервомоторам обратно пропорционально давлению перед регулирующими органами [2]. Однако это не позволяет полностью разрешить названную проблему при больших возмущениях, а кроме того существенно усложняет систему регулирования.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания системы автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе, которая обеспечивала бы достижение автономности регулирования по частоте вращения и давления в отборе при любых изменениях давления перед регулирующими органами и имела бы вместе с тем относительно простую аппаратурную реализацию.

Эта задача решается в системе автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины, содержащей регуляторы скорости и давления, связанные через сумматоры с сервомоторами регулирующих органов, в которой, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, по меньшей мере для одного из регулирующих органов в линию управления его сервомотором за сумматором введен блок деления управляющего сигнала на давление перед регулирующим органом.

Т.к. расход через регулирующий орган является функцией от давления перед ним и степени открытия проходного сечения, деление на давление позволяет компенсировать нелинейность процесса автономного регулирования при любых изменениях режима работы паровой турбины. При постоянстве давления перед одним из регулирующих органов в линию управления его сервомотором нет необходимости введения блока деления. Это относится, в частности, к турбинам, особенно неблочным, предназначенным для работы при постоянном давлении свежего пара. При этом выполнение блоков деления известно и не создает проблем при их разработке, особенно при наиболее современной форме реализации линий управления сервомоторами в виде электронной цифровой системы, включенной совместно с электрогидравлическими преобразователями перед сервомоторами регулирующих органов.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его реализации, иллюстрируемого чертежом, на котором изображена блок-схема системы автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины.

Система автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины, разработанная с возможностью работы в режиме скользящего давления пара, содержит две линии управления двумя регулирующими органами - блоком клапанов 1 на паровпуске части высокого давления и диафрагмой 2 в части низкого давления.

Первая их этих линий включает в себя электронно-цифровую часть из последовательно соединенных регулятора скорости 3, сумматора 4 и блока деления 5, электрогидравлический преобразователь 6 и сервомотор 7, управляющий клапанами 1. Ко входу регулятора скорости 3 подключен датчик частоты вращения 8.

Вторая линия включает в себя электронно-цифровую часть из последовательно соединенных регулятора давления 9, сумматора 10 и блока деления 11, электрогидравлический преобразователь 12 и сервомотор 13, управляющий диафрагмой 2. Ко входу регулятора давления 9 подключен датчик давления в отборе 15.

Сумматоры 4 и 10 перекрестно связаны с регуляторами давления 9 и скорости 3, соответственно. Ко входу деления 5 подключен датчик давления свежего пара 16, а ко входу блока деления 11 подключен датчик давления в отборе 15.

Все упомянутые структурные элементы системы относятся к известным типовым изделиям. В частности, в качестве блоков деления 5 и 11 могут быть использованы операционные усилители с отрицательной обратной связью через устройство умножения.

Описанная система работает, в основном, как и другие известные системы автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе. При изменении электрической нагрузки турбины происходит отклонение частоты вращения от номинальной, что регистрируется датчиком частоты вращения 8, и соответствующий сигнал поступает на регулятор скорости 3, который через сумматоры 4 и 10 и последующие элементы линий управления регулирующими органами 1 и 2 обеспечивает их перемещение в одном направлении - на закрытие или открытие в зависимости от характера изменения электрической нагрузки. При изменении количества отбираемого пара происходит отклонение давления в отборе от расчетного, что регистрируется датчиком давления в отборе 15, и соответствующий сигнал поступает на регулятор давления 9, который через сумматоры 4 и 10 и последующие элементы линий управления регулирующими органами 1 и 2 обеспечивает их перемещение в противоположных направлениях в зависимости от характера изменения количества отбираемого пара.

Вместе с тем описанная система регулирования обеспечивает компенсацию влияния изменений давления свежего пара перед клапанами 1 и давления в камере перед диафрагмой 2. Так, при повышении или понижении давления свежего пара перед клапанами 1 изменяется и расход пара через них, что может нарушить согласованность баланса расходов пара через регулирующие органы 1 и 2 и привести к нарушению автономности регулирования. Однако в описанной системе изменение давления свежего пара регистрируется датчиком 16 и соответствующий сигнал поступает на блок деления 5, который осуществляет компенсацию влияния изменения давления свежего пара на осуществление автономности регулирования, нивелируя сигнал на открытие или закрытие клапанов 1. Аналогично осуществляется компенсация блоком деления 11 и влияния изменения давления перед диафрагмой 2 на обеспечение автономности регулирования.

Источники информации
1. В. А. Иванов. Регулирование энергоблоков. Л., 1982 г., с. 280-284, рис. 9.5.

2. Там же, с. 284.

Система предназначена для автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины. Система автономного регулирования содержит регуляторы скорости и давления, каждый из которых связан с сервомотором регулирующего органа через сумматор, подключенный к обоим регуляторам. Кроме того, по меньшей мере для одного из регулирующих органов в линию управления его сервомотором за сумматором введен блок деления управляющего сигнала на давление перед регулирующим органом. Такая система обеспечивает автономность регулирования по частоте вращения и давлению в отборе при любых возмущениях и может быть относительно просто реализована с использованием электронных цифровых устройств. 1 ил.

Система автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины, содержащая регуляторы скорости и давления, каждый из которых через сумматор связан с сервомотором регулирующего органа, отличающаяся тем, что по меньшей мере для одного из регулирующих органов в линию управления его сервомотором за сумматором введен блок деления управляющего сигнала на давление перед регулирующим органом.