Способ управления энергоблоком и система для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК F23N1/02 

На фиг,1 представлена схема систе мы управления энергоблоком; на фиг,2 схема устройства управления регулято ром мощности; на фиг.З диаграмма изменения сигнала заданной мощности Y, по времени t; на фиг.4 - то же, для сигнала Y количества угля, подаваемого в мельницу; на фиг.З - диаграмма сигнала Y. производительност вентилятора; на фиг.б - характеристи ка изменения давления перед турбиной как функции мощности; на фиг.7 - диаграмма сигнала на выходе динамического звена; на фиг.8 - то же, на выходе регулятора быстрого изменения мощности; на фиг.9 - то же, на выходе устройства управления регулятором мощности; на фиг,.10 то же, на вторрм выходе этого устройства; на . фиг.11 - диаграмма изменения давлени пара. Система управления энергоблоком, имеющим углепитатель 1, угольную мель ницу 2, котел 3 с топкой и парогенератором, соединенным через регулировочный клапан 4 с турбиной 5, вращаю щей электрический генератор 6, содер жит регулятор 7 давления, соединенны выходом с клапаном 4, а входом - с суммирующим устройством 8, на входы которого подключены задатчик 9 давле ния, датчик давления пара (не показано), нелинейное звено 10, соединен ное с датчиком модности (не показано) и задатчик 11 мощности - через динамическое звено 12. Задатчик 11 мощности соединен также с регуляторо 13 мощности и пропорционально-дифференциальным регулятором 14 быстрого изменения мощности. Выходы регулятора 13 и 14 соединены через суммирующее устройство 15 с углепитателем 1. Регулятор 14 быстрого изменения мощности содержит пропорциональное звен 16, дифференцирующее звено 17, подключенное к суммирующему устройству 18, выход которого соединен с вторым входом суммирующего устройства 15. Выход дифференцирующего звена 17 под ключен к входу устройства 19 управле ния регулятором мощности, выходы которого подключены к мельни-гаому вентилятору 20 и к регулятору 13 . Устройство 19 управления регуля-. тором мощности содержит поляризованнов реле 21 , цепь возбу кдения которо го является входом устройства 19, и два реле 22 и 23 времени, контакты 24 и 25 которых соединены с вентилятором 20 и регулятором 13. Реле 22 и 23 времени запускаются контактами 26 и 27 поляризованного реле 21. Способ осуществляют следующим образом. Первоначальньй сигнал задания Y имеет такое значение Y, что электрический генератор имеет выходную мощность Е , которую получают путем подачи питателем угля (Y на фиг.2-4) в количестве Y в единицу времени. Уголь из угольной мельницы поставляется в топку при помощи воздуха (Y на фиг.5), который подается в мельницу в количестве Yg в единицу времени. Благодаря наличию обратных связей и системы регулирования мощности, выходная мощность Е удерживается на постоянном уровне. Тенденция энергоблока к изменению величины Е противодействует регулятор мощности. Если, например, калорийностьугля снижает-. ся, в связи с чем начинает уменьшаться Е, система регулирования вызьшает увеличение количества угля Yj таким образом, чтобы компенсировать дефицит тепловой энергии. Система регулирования способна удержать . Ев границах ±1%. Если извне в энергоблок подается команда скачкообразно повысить выходную мощность генератора до значения т1е. прирост мощности равен Еj-Е ЛЕ, то это осуществляется путем введения в систему регулирования сигнала задания Y , + , , причем прирост Y сигнала задания обьино соответствует изменению выходной мощности более, чем на 3% номинальной мощности. Например, характерные скачки для блока 200 МВт составляют 10 или 20 МВт. Сигнал задания Y рый появился в момент t вызьшает отключение регулятора мощности или только его динамических звеньев, что условно показано на фиг.6. Импульс с дифференцирующего звена 17 регулятора 14 (фиг.9) фозбуждает реле 21, которое через реле 23 времени импульсом, поданным на вход регулятора 13, задержит процесс дифференцирования и интегрирования. Одновременно сигнал задания Y « + dY, приводит к тому, что в этот момент система регулирования вызьгоает увеличение производительности венти51лятора и соответственно расхода воздуха на величину i:1Yjj . Величина г ,, соответствует увеличению количества вдуваемого воздуха на величину, соответствующую такой части диапазона 1зегулирования регулятора вентилятора которая соответствует изменению сигнала Y,, задания на величину JY . Реле 22 своими контактами 24 управляет открытием или закрытием направляющего аппарата мельничного вентиля тора 20. Это внезапное изменение количества вдзгааемого воздуха приводит к тому, что этот воздух вьщувает из угольной мельницы не только количест во У2 угля, как прежде, но также увлекает дополнительные количества угля, который перед этим накапливает ся в мельнице. Этот уголь в кратчайшее время попадает в топку, вызывая вьщеление до полнительной тепловой энергии. В это время углепитатель начинает поставлять увеличенное количество угля, а именно количество угля Y, + 1 ,5 Y, Приращение количества угля 4Yj, представляет собой разность между ко личеством Y угля , необходимым для получения выходной мощности Е элек трического генератора и количества . Yj угля, поставляемого перед появле нием сигнала Y . Таким образом, мел ница немедленно после момента t получит количество угля, увеличенное бо лее, чем на l,5dY,. Однако этот излишек уменьшается со временем таким образом, чтобы в момент он составлял yжeldY2f . Благодаря имевшему ра раньше место увеличению количества воздуха с Yji до Y 3, Y,,/ , поступающий в большем количестве уголь по падает в ранее опорожненную мельницу Опорожнение мельницы, наступающее в более ранний момент, предотвращает засыпание мельницы. Резкое вдувание в топку в момент t дополнительного количества угля, а затем увеличение количества угля, подаваемого в мельницу, вызьшает возврастание выходной мощности электрического генератора от значения Е до значения Е. Когда истечет эмпирически установленное на реле 23 (фиг.6 и 9) время, необходимбе обычно для достижения приращения мощности 4Е7 60%, снова происходит включение регулятора мощности или его динамических звеньев и, что с зтим связано, управление при помоши 6 сигнала задания Y + iJY , дальнейшим ростом выходной мощности Е до за данной величины Е. На фиг.6 представлен график, на котором на оси абцисс нанесена мощность Ya, на оси ординат - давление пара перед турбиной Y. На графике обозначена точка, соответствующая номинальной мощности Yjf и номинальному давлению Yaw точка Y,. определяет г1fc область регулирования, ограниченную с другой стороны значением минимальной мощности регулирования ,, находящуюся в начале графика. Кривая изменений Y,, соответствует изменениям, происходящим при скользящем режиме работы блока, т,е, в случае, когда степень открытия регулировочных клапанов пара остается неизменной. Кривая YJJ иллюстрирует пример процесса, во время которого оказывается влияние на процесс путем изменения открытия клапана пара. Рекомендуется при изменении мощности таким образом воздействовать на регулировочный клапан А турбины, чтобы ко всему диапазону регулирования давления пара соблюдалось выполнение закона регулирования,ы - , ovK.l Iii-% ° dYj где Y. - величина заданного давления перед турбиной, как функция мощности; Y .ц - номинальное давление; Yje - давление перед турбиной при минимальной регулировочной мощности Yg при скользящем режиме работы, что соответствует на графике точке пересечения линии Yj, с осью ординат. Коэффициент К принимается согласно указанному алгоритму, dY обозначает диапазон регулирования, т.е, J Y 9м 9д,ян . При работе системы углепитатель I поставляет уголь в угольную мельницу 2, в которой он перемальшается в пыль. К угольной мельнице 2 подключен вентилятор 20, который посредством дутья воздуха транспортирует угольную пыль в котел 3. Пар, полученный в котле 3, проходит через регулировочный клапан 4 в турбину 5, которая приводит во вращение электрический генератор 6.

Сигнал давления пара перед клапаном 4 подается в суммирующее устройство 8. Одновременно в устройство 8 подаются следующие сигналы: сигнал от задатчика 9 давления, сигнал о текущем значении выходной мощности генератора 6. поступающий через нелинейное звено 10, и сигнал с динамического зве.на 12, Выход суммирующего устройства 8 соединен с регулировочным клапаном 4 через регулятор 7 давления.

Динам}гческое звено 12 соединено с Зещатч1псом 11 мощности, с которого на него подается сигнал, определяющий требуемую выходную мощность энергоблока. Одновременно выход задатчика {1 мощности соединен с параллельно соединенными входами регулятора 13 мощности и регулятора 1k быстрого изменения моащости. Выход регулятора 13 мощности соединен с,суммирующим устройством 15 регулятора мощности, сигнал с выхода которого воздействует на углепитатель 1. Выход регулятора 14 быстрого изменения мощности, состоящего из дифференцирующего звена 17 и пропорционального звена 16, подключен к суммирующему устройству 18 с суммирующим устройством 15. Одновременно сигнал с выхода дифференциГ) ,тощего звена 17 регулятора 14 подводится к устройству 19 управления регулятором мощности, выходы которого соединены с входом регулятора 13 мощности и с мельничным вентилятором 20. Устройство 19 состоит из поляризованного реле 21 продифференцированного зндчеиия заданной мощности, имеющего две пары 26 и 27 нормально открытых контактов, пр1таем нормально открытые контакты 26 срабатьюают при увеличении продифференцированного сигнала заданной мощности, а контакты 27 срабатывают при уменьшении продифференцированного сигнала заданной мощности. Поляризованное реле рекомендуетс выполнять в виде контактного указателя с нулевой отметкой в середине шсалы. Кроме этого в состав устройства 19 входят два реле 22 и 23 времени, которые передшот сигнал на мельничный вентилятор 20 и сигнал на регулятор 13 мощности.

Задатчик 11 мощности выдает сигнал, который определяет величину выходной заданной мощности электрического генератора 6. Когда задатчик 11 мощности, возбужденный извне, например из центральной системы, выдаст изменяющийся скачкообразно сигнал 28 представленный на фиг.7, то этот сигнал будет передан на регулятор 13 мощности и одновременно на регулятор 14 Регулятор 14 преобразовьгоает скачкообразный сигнал 28 по пропорционально-дифференциальному закону, высылая сигнал 29 на суммирующее устройство 15, а сигнал, с этого устройства : подается на углепитатель 1, чтовызьшает изменение количества угля, подаваемого вугольную мельницу 2. Если изменение величины выходной мощности заключается в ее увеличении, то сигнал 28 вызьгоает увеличение количества подаваемого угля свыше количества, необходимого для получения новой заданной мощности, обусловленной величиной изменения сигнала 28. Одновременносигнал 2В после его продифференцирования поступает в устройство 19 управления регулирования мощности.

Упомянутое дифференцирова1 иие осуществляется в дифференцирующем звене 17 регулятора 14 быстрого изменения мощности. Устройство 19 подает на регулятор 13 сигнал309 чем вызьшается его отключение на время длительности сигнала 30. Одновременно устройство

19посьшает на мельничный вентилятор

20сигнал 31, что приводит к немедленному изменению его производительности, прежде чем углепитатель 1 поставит в угольную мельницу 2 измененное количество угля, В случае задания сигналом 28 приращения выходной мощности электрического генератора 6 немедленное увеличение производительности вентилятора 20 вызовет вдувание

в котел 3 увеличенного количества угольной пыли, причем этот излишек возникает за счет аккумуляции угля в мельнице 2. Сигнал 30 в это время выключает регулятор 13, который уже принял сигнал 28. В момент повторного включения в систему регулятора 13 после исчезновения сигнала 30, регулятор 13 начинает работу в системе в соответствии со значением полученного сигнала 28..

Процесс работы системы дополнительно илгдастрируется графиками характеристик изменения сигналов, представленными на фиг.7-11, возрастание сигнала 28 в период времени t t , соответствует приращению выходной мощности электрического генератора 91 6, а также характеристики сигналов 29-32, как функций этого приращения. Для периода времени t t кривые на этих графиках иллюстрируют изменение сигналов 29-32 и 33 в случае, когда сигнал Y уменьшился в связи с заданием уменьшения выходной мощности электрического генератора 6. В перио времени t. показаны характерис тики сигналов, связанные с внутренними возмущениями парогенератора. Дв кратковременных возмущения демонстрируют переходный процесс системы, вызванный работой суммирукнцего устройства 8, стремящегося к стабилизации в его цепи (фиг.П, сигнал 32). На фиг.2 представлена схема устройства 19 .управления регулятором мощ ности. На цепь возбуждения поляризованного реле 21 с регулятора 14 пода ется сигнал, который представляет со бой продифференцированный сигнал Y задания, а когда реле 21 передаст по ложительньй или отрицательный продифференцированный сигнал, произойдет возбуждение реле 22 и 23 времени, закрытие контактов 24 и 25 которьк приводит к возникновению сигнала 30, отключающего регулятор 13. Сигнал 30 длится в течение времени, определяемого реле 22 и 23 времени в случае, когда сигнал, подаваемый на реле 21 , представляет собой положительный дифференцированный сигнал, т.е. когда речь идет о приращении заданной мощности энергоблока и связанным с этим скачкообразным и немедленным увеличении производительности вентилятора 20. В этом случае закроются контакты 26 реле 21 и возникнет положительный сигнал 31 . Когда продифференцированный сигнал, подаваемый на поляризованное реле. 21, имеет отрицательное значение, это реле, будучи поляризованным, закроет свои контакты 27, вызьшая возникновение отрицательного сигнала 33 (фиг.10), уменьшающего производительность вентилятора 20. Формула изобретения 1. Способ управления энергоблоком, имеющим углепитатели, угольные мельницы с вентиляторами топки, парогенератор, паровую турбину с регулировочным клапаном, электрический оператор и систему автоматического регулиро10вания нагрузки с динамическими звеньями, путем увеличения подачи угля в угольные мельницы при увеличении задания мощности энергоблока от центрального регулятора энергосистемы и одновременно увеличения расхода пара регулировочным клапаном турбины с использованием теплоаккумулирующей способности парогенератора за счет снижения давления перед турбиной до достижения вновь заданной мощности, о тличающийся тем, что, с - целью более быстрого достижения задаваемой новой мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора энергосистемы, скачкообразно увеличивают подачу угля в угольные мельниць на величину, превышующую его количество, необходимое для увеличения выходной мощности до нового заданного значения, одновременно отключают систему автоматического регулирования нагрузки энергоблока, в частности, ее динамические звенья и одновременно увеличивают производительность мельничных вентиляторов на величину, равную части диапазона его регулирования, соответствующую относительному изменению заданной мощности, при сохранении постоянства давления на входе мельничных вентиляторов, а по истечении эмпирически установленного времени, необходимого для достижения по меньщей мере 60% заданного приращения мощности, включают систему автоматического регулирования нагрузки энергоблока и уменьшают подачу угля до величины, соответствующей получению заданной выходной мощности. 2.Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что скачкообразно увеличивают подачу угля в угольные мельницы в 1,5 раза относительно количества угля, необходимого для получения заданного приращения мощности, а уменьшение подачи угля уменьшают с постоянной времени большей, чем упомянутое эмпирически установленное время, необходимое для достижения по меньшей мере 60% заданного приращения мощности. 3.Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что при изменении мощности энергоблока воздействуют на регулировочные клапаны турбины, поддерживая закон .регулирования Y,- KflYj, 11 где Y - значение давления пара перед турбиной, поддерживаемое в процессе изменения мощности; Yj - номинальное значение давле ния перед турбиной; К - коэффициент, удовлетворяющий неравенству 1« где „ - значения давления перед турбиной при минимальной регулировочной мощности; диапазон регулирования мощ ности, равный .д - Yj - ЗАЧНН где У„ - номинальное значение мощности, минимальное значение мощности при работе со скользящим давлением пара, 4. Система управления энергоблоком имекшщм углепитатели, угольную мельницу с вентилятором топки, парогенератор и паровую турбину с регулировочньи клапаном, содержащая задатчик мощности, подключенный к регулятору мощности, связанному с углепитателем и через динамические звенья - к регу лятору давления пара перед турбиной, соединенному с задатчиком давления пара и регулировочным клапаном турбины, отличающаяся тем, что, с целью более быстрого достижения задаваемой новой мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора 12 энергосистемы, система дополнительно содержит пропорционально-дифференциальный регулятор быстрого изменения мощности с двумя выходами, суммирующее и устройство управления рег; лятором мощности, выходы которого соединены с регулятором мощности и мельничным вентилятором, выход регулятора мощности связан с углепитателями через суммирующее устройство, вход, регулятора быстрого изменения мощности соединен с задатчиком мощности, выход, соответствующий продифференцированному сигналу - с входом устройства управления регулирования мощности, а выход, соответствующий пропорционально-дифференциальному сигналу - с вторым входом суммирзпощего устройства. 1: . . 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что устройство управления регулятором мощности содержит два реле времени с контактами и поляризованное реле с цепью возбуждения и двумя парами контактов, цепь возбуждения соединена с выходом регулятора быстрого изменения мощности, соответствующим продифференцированному сигналу, а контакты поляризованного реле соединены с реле времени, контакты которых соединены с мельничным вентилятором и регулятором мощности. Приоритет по пунктам 06.04.87 - по пп,1-3; 30.04.87 - по пп.4-7.

Фиг.1

Целью изобретения является более быстрое достижение задаваемой новой мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центрального регулятора энергосистемы. Это достигается тем, что при скачкообразном увеличении задаваемой мощности сигнал с выхода задатчика 11 мощности дифференцируют в пропорционально-дифференциальном регуляторе 14 быстрого изменения мощности и подают в устройство 19 управления регулятором мощности, имеющее два реле времени. Сигналы с выходов устройства 19 увеличивают подачу первичного воздуха мельничного вентилятором 20 и отключают динамические звенья регулятора 13 мощности на эмпирически установленное время, необходимое для достижения по меньшей мере 60% задаваемого прироста мощности. Одновременно с увеличением подачи воздуха сигналом с выхода регулятора 14 увеличивают подачу угля углепитателем 1 на величину, в 1,5 раза превышающую количество угля, необходимое для достижения новой задаваемой мощности. Затем избыточное количество подаваемого угля уменьшают до нуля. При этом на регулировочный клапан 4 турбины 5 воздействуют сигналом с выхода регулятора 7 давления так, чтобы по всему диапазону регулирования давления пара соблюдалось выполнение закона регулирования Y 8R=Y 8N-KΔY 9, где O*98K*98(Y 8N- Y 8P)/ΔY 9

Y 8R-заданное давление пара

Y 8N - номинальное давление

Y 8P - давление пара при минимальной регулировочной мощности Y 9мин

ΔY 9=Y 9N-Y 9мин

Y 9N - мощность блока. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 11 ил.

П Фиг. г

4J

Уг

to

Фиг.З

гг

А У 11

ФагЛ

Фиг. 5

BN

УвР

ffffUH

3Q

19

3f

19

yg/fУв

Фиг. 6

Фиг. 7

Фиг. 8

Фиг. 9

U

Фиг, W

Фие, 11