СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКА ПАРОВОЙ КОТЕЛ - ТУРБИНА Российский патент 2008 года по МПК F01K13/02 

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.

В последние годы повышенное внимание уделяется проблеме эффективного участия энергоблоков тепловых электростанций (ТЭС) в регулировании частоты и перетоков мощности в Единой электроэнергетической системе (ЕЭС) России. Решение этой проблемы требует оснащения энергоблоков достаточно совершенными САРМ.

Известна САРМ энергоблока паровой котел-турбина, содержащая котельный и турбинный регуляторы мощности, формирователь сигнала отклонения от заданного значения частоты или скорости вращения ротора турбины, задатчик и датчик давления пара перед турбиной, измеритель мощности, измеритель расхода топлива и формирователь задания по мощности для обоих регуляторов, причем котельный регулятор мощности в качестве первичного регулятора содержит регулятор расхода топлива [1] - прототип. Согласно [1] регулирование мощности энергоблока осуществляется только котельным регулятором по разомкнутой схеме (без обратной связи) с блокированием на время изменения мощности работы регулятора давления пара перед турбиной. Учитывая сложную динамику изменения мощности в процессе регулирования энергоблока котлом, регулирование по разомкнутой схеме значительно упрощает систему регулирования. При этом, однако, для обеспечения высокой точности регулирования требуется выдача соответственно высокоточного задания по мощности котельному регулятору. Вместе с тем регулирование мощности энергоблока котлом сводится к воздействию задания по мощности на регулятор подачи топлива, калорийность которого практически не остается постоянной. Кроме того, недостаточная точность выдачи задания по мощности обусловлена также погрешностью измерения расхода топлива и отклонениями КПД энергоблока от расчетного значения, что является одним из недостатков прототипа.

Достигаемым результатом изобретения является повышение качества регулирования за счет повышения точности формирования задания по мощности при разомкнутой системе автоматического регулирования.

Указанный результат достигается тем, что САРМ энергоблока паровой котел - турбина, содержащая котельный и турбинный регуляторы мощности, формирователь сигнала отклонения от заданного значения частоты или скорости вращения ротора турбины, задатчик и датчик давления пара перед турбиной, измеритель мощности, измеритель расхода топлива и формирователь задания по мощности для обоих регуляторов, причем котельный регулятор мощности в качестве первичного регулятора содержит регулятор расхода топлива, согласно изобретению дополнительно содержит формирователь задания регулятору расхода топлива, корректор задания по расходу топлива указанному формирователю и формирователь управляющего воздействия на турбинный регулятор мощности, причем один из входов формирователя задания регулятору топлива подключен к выходу формирователя задания по мощности для обоих регуляторов, другой - к выходу указанного корректора, входы формирователя управляющего воздействия подключены к выходу формирователя задания по мощности обоих регуляторов, задатчику по давлению на входе в турбину и датчику указанного давления.

Указанный корректор задания по расходу топлива, согласно изобретению, может содержать дифференциатор, сумматор, делитель и два демпфера, причем вход дифференциатора подключен к датчику давления пара перед турбиной, выход - к одному из входов сумматора, к другому входу которого подключен выход измерителя мощности, выход сумматора подключен к одному из входов делителя, другой вход которого подключен к выходу первого демпфера, вход которого подключен к измерителю расхода топлива, а выход делителя - ко входу второго демпфера, выход которого является выходом корректора.

На фиг.1 изображена САРМ согласно изобретению с элементами регулируемой технологической схемы энергоблока; на фиг.2 - структурная схема САРМ согласно изобретению.

Технологическая схема энергоблока (фиг.1) включает в себя паровой котел К 1 с топливопроводом 2 и регулирующим клапаном 3 подачи топлива, паровую турбину Т 4 с электрогенератором 5 и паропровод 6 с пароперегревателем 7 и регулирующими клапанами 8 подачи пара в турбину Т 4.

САРМ энергоблока паровой котел К 1 - турбина Т 4 содержит котельный регулятор мощности (на чертеже не показан) с регулятором расхода топлива РРТ 9 в качестве первичного регулятора, турбинный регулятор мощности ТРМ 10, формирователь сигнала отклонения от заданного значения частоты или скорости вращения ротора турбины ФСОЧ 11, задатчик и датчик соответственно 12, 13 давления пара перед турбиной Т 4, измеритель мощности ИМ 14, измеритель расхода топлива ИРТ 15 и формирователь задания по мощности ФЗМ 16 для обоих регуляторов. САРМ содержит также формирователь задания регулятору расхода топлива ФЗРТ 17, корректор задания по расходу топлива КЗРТ 18 и формирователь управляющего воздействия ФУВ 19 на ТРМ 10. При этом один из входов ФЗРТ 17 подключен к выходу ФЗМ 16, другой - к выходу КЗРТ 18, входы ФУВ 19 подключены к выходу ФЗМ 16, задатчику 12 по давлению на входе в турбину Т 4 и датчику 13 указанного давления.

КЗРТ 18 учитывает нестабильность качественных характеристик сжигаемого топлива и влияние изменения давления пара перед турбиной Т 4, вызванного перемещением ее регулирующих клапанов 8. Согласно изобретению он содержит (фиг.2) дифференциатор Д 20, сумматор 21, делитель 22 и два демпфера соответственно 23 и 24, причем вход дифференциатора Д 20 подключен к датчику 13 давления пара перед турбиной Т 4 (фиг.1), вырабатывающему сигнал p_т', выход - к одному из входов сумматора 21 (фиг.2), к другому входу которого подключен выход ИМ 14 (фиг.1), вырабатывающему сигнал N, выход сумматора 21 подключен к одному из входов делителя 22 (фиг.2), другой вход которого подключен к выходу первого демпфера 23, вход которого подключен к ИРТ 15 (фиг.1), вырабатывающему сигнал F_т, a выход делителя 22 - ко входу второго демпфера 24 (фиг.2).

САРМ, согласно изобретению, содержит также блок турбинного регулятора мощности БТРМ 25 (фиг.2), включающий в себя формирователь управляющего воздействия ФУВ 19 на ТРМ 10, сам ТРМ 10 и механизм управления турбины МУТ 26. ФУВ 19 в свою очередь содержит динамический преобразователь ДП 27 и сумматор 28, причем вход ДП 27 подключен к выходу ФЗМ 16, а выход - к первому входу сумматора 28. Другие два входа сумматора 28 подключены соответственно к задатчику 12, вырабатывающему сигнал и датчику 13 давления пара перед турбиной 4 (фиг.1), вырабатывающему сигнал p_т'. Выход сумматора 28 является выходом ФУВ 19.

ФЗМ 16 (фиг.2) содержит сумматор 29 и формирователь задания по первичной мощности ФЗПМ 30 на основе вырабатываемого ВСОЧ 11 сигнала Δf(Δn) по отклонению от заданного значения частоты f или скорости n вращения ротора турбины Т 4. При этом один из входов сумматора 29 подключен к задатчику плановой составляющей мощности N_зд.пл (на чертеже не показан), второй вход - к задатчику неплановой составляющей мощности N_зд.нпл (на чертеже не показан), третий вход - к выходу ФЗПМ 30, вход которого подключен к датчику 11 (фиг.1) отклонения от заданного значения частоты или скорости вращения ротора турбины Т 4. Выход сумматора 29 является выходом ФЗМ 16.

САРМ энергоблока, согласно изобретению, работает следующим образом. При изменении одной из составляющих задания по мощности N_зд.пл, N_зд.нпл, N_{зд.перв} (последнее формируется в ФЗПМ 30 (фиг.2) путем умножения сигнала, пропорционального изменению Δf частоты или Δn скорости вращения ротора турбины Т 4, на K_перв - коэффициент, определяющий статизм первичного регулирования) результирующий сигнал N_зд задания по мощности с выхода ФЗМ 16 поступает на РРТ 9 (фиг.1) и ТРМ 10 (фиг.1 и 2). При возникновении сигнала N_зд пропорционально ему изменяется задание по расходу топлива F_т.зд, приводящее к согласованному изменению расходов топлива, воздуха и питательной воды. При этом на РРТ 9 сигнал N_зд поступает через ФЗРТ 17, формирующий выходной сигнал задания по расходу топлива F_т.зд=N_зд(F_т/N)_cp, где (F_т/N)_cp - усредненное отношение расхода топлива к текущему значению мощности. Это отношение получается путем деления в делителе 22 (фиг.2) сигнала по F_т, пропущенного через первый демпфер 23, на сумму сигнала по N и формируемого дифференциатором Д 20 исчезающего сигнала по давлению пара p_т' перед турбиной Т 4. При правильной настройке дифференциатора Д 20 указанная сумма N+dp_n/dt практически не реагирует на отклонение положения регулирующих клапанов 8 и в то же время интенсивно изменяется при изменении F_т. Первый демпфер 23 настраивается таким образом, чтобы сблизить его динамические характеристики с динамикой изменения N+dp_n/dt при возмущении F_т. Выходной сигнал делителя 22 дополнительно сглаживается вторым демпфером 24. Таким образом, при неизменной калорийности топлива изменение F_т не приводит к существенному изменению (F_т/N)_cp, что и обуславливает высокое качество регулирования по каналу F_т в разомкнутом контуре. Сигнал, пропорциональный указанному отношению, формируется в КЗРТ 18. Сигнал задания по мощности N_зд, поступающий на ТРМ 10 в БТРМ 25 (фиг.2), подается на вход ДП 27 и после преобразования суммируется в сумматоре 28 с задающим и текущим сигналами соответственно и по давлению пара перед турбиной Т 4. Выходной сигнал от сумматора 28, пройдя ТРМ 10 и МУТ 26, преобразуется в сигнал Н_т перемещения регулирующих клапанов 8 турбины Т 4 (фиг.1). При этом ТРМ 10 получает основной сигнал по небалансу между фактическим и заданным значениями давления пара перед турбиной Т 4 и динамический исчезающий сигнал по N_зд, формируемый динамическим преобразователем ДП 27 и предназначенный для компенсации изменения при перемещении Н_т.

Таким образом, техническое решение, согласно изобретению, обеспечивает высокое качество регулирования мощности энергоблока котельным регулятором в разомкнутой системе регулирования.

Источник информации

1. Авторское свидетельство SU №691586, F01K 13/02, 1976.

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. В САРМ с регулированием мощности энергоблока только котельным регулятором (по разомкнутой схеме) предусмотрен корректор задания котельному регулятору по расходу топлива (КЗРТ), учитывающий влияние на выработку мощности нестабильности калорийности топлива, КПД энергоблока и влияние изменения положения регулирующих клапанов турбины в процессе регулирования мощности. Достигаемым результатом изобретения является повышение качества регулирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система автоматического регулирования мощности энергоблока паровой котел - турбина, содержащая котельный и турбинный регуляторы мощности, формирователь сигнала отклонения от заданного значения частоты или скорости вращения ротора турбины, задатчик и датчик давления пара перед турбиной, измеритель мощности, измеритель расхода топлива и формирователь задания по мощности для обоих регуляторов, причем котельный регулятор мощности в качестве первичного регулятора содержит регулятор расхода топлива, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит формирователь задания регулятору расхода топлива, корректор задания по расходу топлива указанному формирователю и формирователь управляющего воздействия на турбинный регулятор мощности, причем один из входов формирователя задания регулятору топлива подключен к выходу формирователя задания по мощности для обоих регуляторов, другой - к выходу указанного корректора, входы формирователя управляющего воздействия подключены к выходу формирователя задания по мощности обоих регуляторов, задатчику по давлению на входе в турбину и датчику указанного давления.2. Система автоматического регулирования по п.1, отличающаяся тем, что корректор задания по расходу топлива содержит дифференциатор, сумматор, делитель и два демпфера, причем вход дифференциатора подключен к датчику давления пара перед турбиной, выход - к одному из входов сумматора, к другому входу которого подключен выход измерителя мощности, выход сумматора подключен к одному из входов делителя, другой вход которого подключен к выходу первого демпфера, вход которого подключен к измерителю расхода топлива, а выход делителя - ко входу второго демпфера, выход которого является выходом корректора.