Способ регулирования паровой турбины Советский патент 1984 года по МПК F01D17/20 

UD 00

Изобретение относится к тепло- . энергетике и может быть использовано при автоматизации регулирования паровых турбин с генератором, работающим в энергосистеме. .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ ре гулирования паровой турбины о генератором, работающим в энергосистеме путем формирования управляющих воздействий на сервомотор турбины по заданным значениям положения сервомотора и мощности турбинь и сравнения этой ск;орости с пороговьм значением m

Недостатки известного способа заключаются в несколько пониженной надежности тзфбйны и недостаточном использовании возможностей для выработки электроэнергии.

Цель изобретения - повышение надежности турбину и згаеличение выработки электроэнергии.

Для достижения поставленной цели при способе регулирования паровой турбины с генератором, работаю. щим в энергосистемеj путем формирования управляющих воздействий на севомотор турбины по эаданньм значениям положения сервомотора, мощности и степени статизма с обратных связей по фактическим положению сервомотора и мощности, измерения скорости изменения мощности турбины и сравнения этой скорости с пороговым значением, после превьшення скоростью изменения мощности порогового значения формирование управляющих воздействий ведут по пропорционально-интегральному закону, ртключают обратную связь по мощности, понижают степень статизма и после вьщержки времени и при отсутствии в течение заданног интервала времени превышения средним значением мощности, пороговой величины задают положение сервомотора соответствующим собственным .

нуждам турбины.

На чертеже представлен пример блок-схемы устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит регулятор 1, подключенньй к сервомотору 2 турбины 3, датчик 4 фактического положения сервомотора 2 идатчик 5 фактической мощности турбины 3, дифференциатор 6, пороговьй элемент 7, блок 8 формирования переключающего сигнала, переключатели-9-11, элементы 12-13 сравнения, задатчик 14 мощности, задатчик 15 текущего положения сервомотора, задатчик 16 степени статизма, задатчик 17 положения сервомотора, соответствующего собственным нуждам турбины, задатчик 18 пониженной степени cтaтиз fa и элемент 19 временной задержки.

Вход дифференциатора 6 подключен к датчику 5 мощности,а выход - к входу порогового элемента 7, подключенного к входам переключателей 10 и 11 регулятора 1 и через элемент 19 задержки к входу блока 8. Вход элемента 13 сравнения подключен к датчику 5 мощности, а также, к задат чику 14 мопщости, а .выход - к входу переключателя 10. Вход переключателя 11 подключен также к задатчику 16 степени.статизма и задатчику 18 пониженной степени статизма, а выход - к входу регулятора 1. Вход блока 8 подключен также к датчику 5 мощности, а выход - к входу переключателя 9, подключенного также к задатчикам 15 и 17 те.кзпцего и соответствующего собственным нуждам турбины положений сервомотора соответственно. Вход элемента 12 сравнения подключен к датчику 4 положения сервомотора и выходу переключателя 9, а выход - к входу переключателя 10, выход которого подключен к входу регулятора 1.

Регулятор 1 может содержать , первый блок 20 формирования улравлякш(их воздействий, второй блок 21 формирования управляющих воздей ствий - по пропорционально интегральному закону регулирования и переключатель 22 , один вход которого подключен к выходу блока 20 , другой - к выходу блока 21 , а тре тий - к пороговому элементу 7 .

Блок 8 формирования переключающего сигнала может содержать формирователь 23 среднего значенир мощности, таймер (счетчик времени) 24, пороговые элементы 25 и 26, задатчик 27 порогового значения мощности, задатчик 28 интервала времени измерения среднего значения мощности и элемент 29 конъюнк3. 1

ции. Вход блока 8 подключен к входу таймера 24 и входу формирователя 23, другой вход которого является также входом блока 8. Выходом блока 8 является выход элемента 29 конъюнкции, один вход которого через пороговьй элемент 25 связан с выходом формирователя 23, а другой вход через пороговый элемент 26 - с выходом таймера 24. С пороговому элементу 25 подключен задатчик 27, а к пороговому элементу 26 - задатчик 28.

Способ осуществляется следующим образом.

Паровую турбину 3 регулируют при сбросе нагрузки без признака отключения генератора и качаниях

в энергосистеме путем формирования в регуляторе 1 управляющих воздействий на сервомотор 2 турбины 3 с учетом обратных связей по положению сервомотора и мощности, заданных положения сервомотора, мощноети и степени статизма характеристики частота-мощность. При этом с . помощью дифференциатора 6 измеряю т скорость изменения мощности турбины, которую в пороговом элементе 7 сравнивают с пороговым значением. Если скорость не превышает пороговое значение, с выхода порогового элемента 7 на первые входы блока 8,

переключателей 10 и 1.1 и регулято- . ра 1 не поступают управляющие сигналы и управляющие воздействия в регуляторе 1 формируют следующим образом. ;

На вход блока 20 через переключатель 10 поступает с вькода элемента 13 сравнения сигнал по отклонению текущей мощности (сигнал по. которой поступает с датчика 5 мощности на вход элемента 13 сравнения) от заданной (сигнал по которой поступает с задатчика 14 мощности также на вход элемента 13 сравнения) . На вход блока 20 чер.ез перек тючатель 11 поступает с задатчика 16 также сигнал по заданной . степени статизма. Блок 20 фо рмнрует через переключатель 22. на вход сервомотора 2 управляющие воздействия по закону, соответствующему предшествующему сбросу нагрузки и качаниям в энергосистеме режиму регулирования турбины. .

279814

Этот закон, в общем случае, может , быть любым. Важно, чтобы после момента определения сброса нагрузки или качаний, в энергосистеме закон 5 регулирования был именно пропорционально-интегральт м. Поэтому после превьшения скоростью изменения мощности порогового значения с выхода порогового элемента 7 на 10 входы переключателей 10 и 11, регуV лятора 1 и через элемент 19 задержки на первьй вход блока 8 поступают управляющие сигналы. При этом переключатель 22 отключает сигнал f5 блока 20 и подключает -к входу сервомотора. 2 сигнал блока 21, которьш формирует управляющие воздействия по пропорционально-интегральному закону. Переключатель 10 отклю20 чает сигнал с вьцюда элемента 1 сравнения и подключает к входу per гулятора 1 сигнал по отклонению текущего положения сервомотора (сигнал по которому поступает с датчи25 Ка 4 на первьй вход элемента 12 сравнения) от заданного (сигнал по которому поступает с выхода переключателя 9 на второй вход элемента 12 сравнения), переключатель 11 30 отключает сигнал задатчика 16 и подключает к входу регулятора 1 сигнал с задатчика 18 пош-гженной степени сТатизма;. После задержки в элементе 19 на время qHiDseHKH

-, мощности до уровня собственных

нужд при сбросе нагрузки поступает

управляющий сигнал на таймер 24 и вход формирователя 23. Таймер 24 начинает отсчет времени, сигнал по Q которому поступает на пороговьй

элемент 26, где сравнивается с сигналом по заданному интервалу времени измерения среднего значения мощности с задатчика 28. При превыше- 5 НИИ заданного интервала времени с выхода порогового элемента 26 на вход элемента 29 конъюнкции посту пает управлякиций сигнал. Управляю щий сигнал на вхЬде формирователя eg 23 вызьшает формирование на пороГовьй элемент 25 с выхода формирователя 23 сигнала по среднему значению мощности, сигнал по текущей величине которой поступает с датчика

5 мощности на вход формирователя 23.

При непривышении сигналом форми-, рователя 23 порогового значения с задатчика 27 пороговый элемент 25

формирует на входе элемента 29 конионкции управляюпщй сигнал. При одновременном появлении на входах элемента 29 конъюнкции управляющих сигналов он формирует на переключатель 9 управляющий сигнал, приводящий к отключению сигнала с эаДаГчнка 15 текущего полсхкения. сервомотора и подключению к второйу входу элемента 12 сравнения сягяала с эадатчика 17 положения сервомотора, сЬответствукяцего србственным нуждам турбины. В противнем случае упрарляю|щй сигнал на переключатель 9 не поступает, на вход эле(ента 12 сравнения поступает сигнал задатш1ка 15. Формирователь 23 среднего значения Мощности может быть вьшолкея например, как интегратор с ко9ффищ{ентом усиления , где Т - длительность йнтегрирования, peaJшзyющий функцию

т , .

т1

о. где Н - входной сигнал интегратора.

В дискретном случае форюфовател . 23 с n. сумматора и счетчика тактов должен реализовать функцию

I «

L.T м V

где п - число тактов измерения;

N - дискретные значения мощнос ти.

Таким образом, при непривьшении в течение заданного интервала времени средним значением мощности порогового значения устанавливают заданное положение сервомотора соответствукхфш собственным нуждам турбины.

Пороговое значение скорости изменения мощности может быть определено зксперяментально путем измерения 1в1нимальной скорости изменения могрюсти при пробном сбросе нагрузки-в конкретной системе регулирования .

Величина задержки начала формирования среднех о значения мощности определяется длз1тельност| ю достижения мощностьСо турбины уровня собственных нуящ при сбросе нагрузки-.

Для различения сброса нагрузки и качаний в энергосистеме использован факт равенства мощности величине

мощности собственных нужд турбины через определенное вьше время поела сброса нагрузки. Необходимость измерения средЬей величины мощности в течение заданного интервала времени обусловлена необходимостью :Исключения ложного определения сброса нагрузки в ситуации, когда при качаниях в энергосистеме рядом стоящие моменты измерения отклонения мойряости от уровня собственных нужд совпадают приблизительно с моментами прохождения колеблющейся величины мощности.через уровейь мощности собственных нужд.

Исходя из этого, пороговое знача ние средней мощности (отклонение от 1аулевого значения) определяется как максимальная погрешность измерителя средней мощности, которая составляет, как правило, около 1-2% номинальной мсицности просуммированная с мощностью собственных нуяд турбины.

Величину заданного интервала времени выбиршот из следующих условий. С одной стороны, она должна быть достаточ,но большой, чтобы при качаниях величины средней мощности успела изменяться на величину, превьвпайщую зону .Нечувствительности измерителя. С другой стороны, она должна быть достаточно малой, чтобы своевременно реагировать на нали;Чие сброса нагрузки, а именно уста новить заданное положение сервомотора соответствукнцим собственным нуждам турбины.

Сброс нагрузки и синхронные качания в энергосистеме характеризуются значительньфш колебаниями показаний датчика мопености по амплитуде и скорости из1 « Нения, искажающими реальный характер изменения мощности турбины. В этих условиях переход с регулирования по статической характеристике частота-мсицность на регулирование по статической характеристике частота-положение сервомотора приводит к исключению ложных показаний датчика мощности и,ограничению по амплитуде.снижения средней мощности турбины при синхронных качаНиях. Понижение степени статизма характеристики частота-положение сервомотора приводит к повышению

быстродействия регулятора, что необходимо при сбросе нагрузки, являющемся более критичным режимом, чем режим качаний в энергосистеме. Конкретная величина снижения степени статизма зависит от конкретных характеристик реальной турбины, и должна: быть достаточно большой, чтобы по возможности ограничивать колебания мощности пря качаниях частоты в энергосистеме.

Более определение момента перехода на режим сброса нагрузки или режим качаний э энергосис теме с помощью анализа скорости изменения мощности позволяет своевременно и автоматически перейти на пи-регулирование с обратной связью

по датчику положения сервомотора и пониженной степенью статизма. Определение факта; наличия именно сброса нагрузки с помощью дополниTe ibHoro анализа средней мощности . турбины позволяет своевременно ус- тановить заданное положение сервомотора соответствующим собственным нуждам турбины, что приводит к повышению степени готовности турбины к повторному пуску.

Использование в законе регулирования пропорциональной состанляющей позволяет обеспечить быструю

реак1щю на сброс нагрузки, а использование интегральной составляющей - сглада1ть колебания регулируемого параметра при качаниях в энергосистеме. При этом выбирают из условия минимизации заброса скорости вращения ротора при сбросе

5 нагрузки, а затем из условия обеспечения минимального снижения средней мощности при .синхронных качанкя рыбирают при фиксированном значении пропорциональной составлякнцей вели 0 чину постоянной- времени интегральной составляющей.

- Таким образом, предлагаемый способ повышает качество регуош15 рования паровой турбищл .при сбросе нагрузки без признака отключения генератора и качаниях в энергос1 сте. мё путем обеспечения автоматической реакции на качания в энергосистеме

0 и более точного определения сброса /нагрузки,.повьшения степени готов.ности турбины к повторному пуску после сброса нагрузки и ограничения изменения среднего значения

5 мощности при синхронных качаниях.. Соотв.етстренно повьшается надежность турбины за счет сокращения времени работы При повышенной частоте вращения ротора, сокращаются

0 потери вьфабатываемой электроэнергии и повышается ее качество за счет ускорения подготовки тур.бины, к повторному пуску и ограничения изменений среднего значения мощности..

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИЙЫ с генератором, работающим в энергосистеме, путем формирования управляющих воздействий на сервомотор турбины по заданным значениям положения сервомотораj мощности и степени статизма с учетом обратных связей по фактическим положению сервомотора и мощности, изме рения скорости изменения MOBQIOCTH турбины и сравнения этой скорости с порогоньЕм значёнкем, JO т л я ч аю щ и и с я тем, то, с целью повышения надежности турбины и увеличения выработю алектроэнергии, после превьшеяня скоростыо изменения мопцюсти порогового 9начен1{я формирование у11равпя{ощих воздействий ведут по пропорционадьяо-интегральнсжу . закону отключают обратную связь по мощности, понижают степень статизма и после вь(цержки вр&4ени и при . отсутствии в заданного интервала времеш иревишеаия средним, значением мощости пороговой величины задают волояеение сервомотора соотвётствукшрш собственным нухдам турбины. .

ЕгЕН