Система регулирования блока котелтурбина-генератор Советский патент 1974 года по МПК F01K7/24 

1

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использоано на блочных электростанциях, где турбины имеют сопловое парорасределение.5

Известны системы регулирования блока котел-тзгрбина-генератор, содержащие регулятор мощности, ко входам которого подключены задат- . чик мощности и датчик активной мощ-ю ности генератора, а выход соединен с синхронизатором турбины; регулятор давления пара, ко входам которого подключены датчик давления, пара перед турбиной и задатчик мощ-15 ностн через задащий преобразователь оптимального давления, а выход соединен с регулятором котла; и дифференциатор, включенный между задатчиком мощности и регулято- 20 ром давления пара.

Такие системы не всегда в полной мере позволяют оптимизировать экономичность работы блока, особенно при отклонениях некоторых параметров установки.

Цель изобретения - повысить экономичность работы блока,

Для этого ко входу задающего преобразователя дополнительно подключен экстремальный регулятор с датчиками величины критерия оптимальности, например к.п.д, блока, а на входе регулятора давления предусмотрен переключающий блок, снабженный элементом сра внения, ко входам которого подключены задающий преобразователь и датчик давления, а выход соединен с исполнительными реле во входных цепях ре гулятора давления, и каналом форсировки с дополнительным дифференциатором, выход которого соединен с рехулятором мощности.

На фиг I показана система регулирования нагрузки блока; на фиг, 2 - пример выполнения задающего преобразователя; на фиг. 3 пример выполнения переключающего блока; на фиг. 4 - кривая зависимости мощность - оптимальное допустимое положение сервомотора

бины; на фиг. 5 - кривая зависимости мощность - оптимальное допустимое давление; на фиг, 6 - осциллограмма переходного процесса работы системы регулирования. 5

Система регулирования блока состоит из обычной схемы регулирования мощности, схемы регулирования давления пара, .экстремального регулятора и переключащего блока, ю

Схема регулирования мощности (см. фиг, 1; состоит из датчика I ;

активной мощности генератора 2 и задатчика 3 мощности, подключенных к входам регулятора 4 мощности, вы-- 15 ход которого соединен с синхронизатором 5, воздейсо вующим при помощи гидравлической системы (на чертеже не показана) через сервомотор 6 на регулирующие клапаны 7 турбины 8, 20 Выход задатчика 3 подключен также к входу задающего преобразователя 9, входщего в схему регулирования давления пара, а через дифференци-; атор 10 и переключающий блок II - 25 к входу регулятора 12 давления па-; ра. На один из входов регулятора 4 подается сигнал от переклкяающе-i го блока II,

Схема регулирования давления зо пара содержит регулятор 12 давления пара, на входы которого через переклвнающий блок II поступают сигналы датчика 13 давления, диффере1щиатор 10, задающий преобра- 35 зователь 9 и задатчик 3 мощности, . Через переключающий блок II регулятор 12 замкнут отрацительной обратной связью.

Выход регулятора 12 подключен 40 к входу регулятора 14 производительности котла. Таким регулятором в конкретных случаях может быть регулятор расхода топлива или регуглятор питания с воздействием на 45 производительность питательного насоса, Можно построить схему с регулятором питания, воздействующим только на регулирущие питательные клапаны котла, однако эф- 5о фективность оптимизации давления пара при этом будет пониженной, В схему регулирования давления входит также регулятор 15 температуры среды в промежуточной точке паро- i 55 водяного тракта котла. На вход ВТОГО регулятора помимо обычных сигналов, не показанных на чертеже, приходит также сигнал от задающего преобразователя 9, проходящий через корректирущее устройство 16. В том случае, когда регулятор 14 является регулятором расхода топлива, регулятор 15 воздействует на расход питательной воды. Если же регулятор 14 управляет расходом питательной воды, функции управления расходом топлива возложены на регулятор 15.

На вход экстремального регулятора Г7 подаются сигналы датчиков, необходимых для расчета критерия оптимальности, например к,п, д. блока, а сигнал с выхода регулятора 17 поступает на один из входов задающего преобразователя 9,

Сигналы от задатчика 3 и экстремального регулятора 17 подключены к входам элемента сравнения 18 (см, фиг. 2), от которого сигнал поступа ет на оййотку реле 19 с контактами 20 и 21. Сигнал от элемента сравнешш поступает также на усилитель 22 и через контакт 20 - на усилител 23, имеющие зоны линейности и зоны ограничения выходного сигнала. При этом зоны линейности усилителей 22 и 23 смещены таким образом, что начало работы усилителя 22 совпадает по входному сигналу с вступлением усилителя 23 в зону ограничения (до этого сигнал усилителя 22 равен нулю). Контакт 20 осуществляет перевод работы схемы с усилителя 23 на усилитель 22. Выходные сигналы усилителей 22 и 23 подклю(чены к входу сумматора 24, Выход сумматора 24 подан на переключащии блок II и корректирующее устройство 16 Контакт 21 подюхючает сигнал постороннего источника к одному из входов переключащего блока 11,

Переключающий блок II предназначен для временной блокировки работы регулятора 12 давления пара и временного форсирования регулятора 4 мощности.

Контакт 21 реле 19 (см. фиг. 2) подключен на вход дифференциатора 25 (см. фиг. 3), а выход дифференциатора 25 - на вход регулятора 4 модности, а также на выпрямитель 26. Сигнал с выпрямителя 2ь управляет обмоткой реле 27, имеющего контакт 28 самоподхвата, нормально замкнутый контакт 29 в цепи от датчика 13 давления к регулятору 12, нормально замкнутый контакт 50 в цепи от сумматора 24 к регулятору 12, нормально замкнутый контакт 31 в цепи от дифференциатора 10 к регулятору 12 и нормально разомкнутые контакты 32 и 33 в цепи обратной связи регулятора 12 и в цепи от задатчика 3 к регулятору 12 соответственно, В переключа«щ1й блок

ВХОДИТ также сумматор 34, получающий в противофазе сигналы от датчика 13 и сумматора 24, Сумматор 34 .управляет обмоткой реле 35, которое имеет контакт 36, разрывавяций цепь самоподхвата, проходящую от постороннего источника через разделительный диод 37 к контакту 28 реле 27,

В соответствии с зависимостью мощность Л - оптимальное допустимое давление Р (см,-фиг, 5) можно различить три основных режима работы системы: с постоянным давлением пара, с повышением заданного давления пара при повышении нагрузки и с резким падением давления при повышении нагрузки.

Первый режим работы совпадает с режимом работы обычной системы регулирования нагрузки блока. При изменении задатчиком 3 задания по нагрузке в первую очередь начинает работать регулятор 4, перемещая синхронизатор 5 и се рвомотор 6с 1регулирую1цими клапаншли 7. Турбина 8 принимает новую нагрузку, дифференциатор 10 через переключающий блок II дает опережащий сигнал на регулятор 12 и обеспечивает увеличение приемистости блока. Регулятор 12 воспринимает изменение давления пара и восстанавливает давление до прежнего уровня воздействием на регулятор 14 производителькости котла,

Второй режим отличается тем, что изменение задания по нагрузке от задатчика 3 в преобразованном виде поступает также на регулятор 12 давления пара, В результате реryjfeTop 12 устанавливает новое давление пара. Изменение задания по давлению играет также роль дополнительного опережащего сигнала и поэтому приемистость блока в этом режиме насколько возрастает.

Оптимизацию соотношения положения клапанов /г турбины (см, фиг, 4) и давления свежего пара осуществляют регуляторы мощности и давления пара путем совместного действия Работу этих регуляторов при изменении заданной мощности Л/, например до/к 2 иллюстрирует осциллограмма на фиг, 6, При измене-. НИИ задания OT/KJ до//2 регулятор

4 мощности практически мгновенно (по сравнению с регулятором давления) отслеживает задание, открывая клапаны ri турбины. Одновременно

сигнал задания мощности от задатчика 3 через задаххций преобразователь 9 поступает на регулятор 12 давления пара, изменяя его ycTaBiqr в соответствии с графиком работы за§ащего преобразователя Тем, фиг, ), Задание, выработанное задащим преобразователем 9, показано на фиг, 6 линией Р ,

Давление пара в первый момент изменения (увеличения) мощности турбоагрегата падает (линия Р на

иг, 6), а затем по мере отработки овой установки регулятором 12 и величения производительности котоагрегата давление начинает возастать. Поскольку рассогласование сигнала задания и действительного авления на входе регулятора 12 веико, последний продолжает увелиивать производительность котла. Возникает тенденция увеличения нагрузки генератора выше заданной, регулятор 4, стремясь сохранить нагрузку неизменной, начинает постепенно прикрывать клапаны 7 турбины 8, При соответствии условии эксплуатации блока тем, для которых определена зависимость Р Ш)/ клапаны 7турбины 8 будут постепенно возвращены в исходное положение в точном соответствии с участком //т - /у Р зависимости оптимального допустимого положения клапанов п. от нагрузки л (см. фиг. 4)

При изменении условий эксплуатации (вакуум в конденсаторе, величины отборов и прочее) заданное значение мощности будет получено при другом, отличном от оптимального, положении клапанов, В связи с этим исходную зависимость давления пара от нагрузки корректирует экстремальный регулятор 17 в соответствии с действительным значением критерия оптимальности, например, в соответствии с к,п,д, турбины нетто или к,п,д, блока. Величину критерия оптимальности регулятор 17 рассчитывает по информации, полученной от соответствующих датчиков. Регулятор обеспечивает поиск максимума критерия оптимальности, воздействуя на вход задающего преобразователя 9,

Результатом действия регулятора 17 является восстановление оптимального положения клапанов. Регулятор 17 встзгпает в работу при существенных изменениях условий эксплуатации. Третий решил характерен тем, что при определенном и неизменном значении нагрузки турбогенератора (cMoyt/ 2 на фиг. 4, 5) и соответственно постоянной производительности котлоагрегата необходимо совершить автоматический скачкообразный переход от одного значения давления до другого. Этот перехож осуществляют соответствзгющим скачкообразным изменением положения клапанов без существенного динамического изменения нагрузки турбоге нератора и производительности котла Поскольку регулятор 12 давления пара в этом режиме работает ложно ,(при увеличении сигнала задатчика мощности происходит уменьшение сиг нала задающего преобразователя, т.е. у леньшение заданного давления пара ниже его действительного значения) , действие его блокируют с помощью переключающего блока II. Для раосмотреяных пршлеров реализащга задающего преобразователя 9 и переключающего блока II третий режтм работы возникает при срабатывании реле 19, когда сигнал элемента 18 сравнения достигает уровня срабатывания этого реле. Пр малом увеличении сигнала задатчика 3 мощности и срабатывании реле 19 последнее при помощи контакта 20 отключает усилитель 23, изменяя те саыт задание регулятору 12 а кон тактом 21 подает скачкообразный сигнал на вход дифференциатора 25 (смиТжг З),срабатывает реле 35 и СБОИЛ контактом 36 подготавливает цепь сшлоподхвата реле 27«Исчезающий С1Ггыал с дифференциатора 25 поступает на регулятор 4 мощности, что приводит к некоторому перере« гулироваяию по нагрузке. Появление сигнала на выходе дифференциатора 25 вызывает также срабатывание реле 27g которое контактом 28 становится на самоподхват, а контактами 29-33 блокирует работу регулятора 12 давления пара. Блокировка работы регулятора происходит путем обч хвата регулятора 12 отрицательной обратной связью контактом 32, разрыва его входных цепей контактами 2&-3I и подключения на вход сигнала задатчика 3 мощности, В этом режиме выходной сигнал регулятора 12 давления пара соответствует сиг налу задатчика 3 мощности. Посколь ку задание регулятору 4 мощности временно увеличено сигналом дифференциатора 25 и превышает производительность котла, регулятор 4 на-, чинает открывать клапаны 7, воздействуя на них через синхронизатор 5 и сервомотор 6. Когда давление пара становится пра|:тически равным заданию, малый сигнал на выходе .сумматора 34 вызывает размыкание реле 35, которое контактом 36 разрывает цепь самоподхвата реле 27. К этому времени выходной сигнал дифференциатора 25 уже не может удержать реле 27 во включенном состоянии, оно размыкает контакты 32, 33, 36, замыкает контакты 29-31 и тем самым восстанавливает коммутацию регулятора 12 давления. В системе регулирования предусмотрена статишская связь от задащего преобразователя 9 к регулятору 15 температзгры среды в промежу точной точке пароводяного тракта котла (через корректирующее устрой ство 16). Эта связь необходима для компенсации эффекта самопроизвольного изменения нагрузки котлоагреата при переводе его на пониженное давление. При снижении давления и неизменном теплоподводе температура пара в промежуточной точке тракта падает. При отсутствии статической связи регулятор 15, являясь, например, регулятором топлива, восстановил бы температуру, увеличив нагрузку котлоагрегата. Статическая связь меняет задание регулятору 15, обеспечивая с помощью корректирующего устройства 16 автономность работы регулятора 15 от действия системы оптимизации давления. Например, при снижении заданного давления статическая связь уменьшает заданное значение температуры. Статическая срязь активно действует во втором и третьем режимах работы системы регулирования нагрузки блока, ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ Система регулирования блока котел-турбина-генератор, содержащая регулятор мощности, ко входам которого подключены задатчик мощности и датчик активной мощности генератора, а выход соединен с синхронизатором турбины, регулятор давления пара, ко входам которого подключены датчик давления пара перед турбиной и залатчик мощности

через зедашщй преобразователь оптимального давления, а выход соединен о регуляторами котла, и дифференциатор, вклшенный меяду задатчгасом мощности и регулятором давления пара, отлнчащаяся тем, что,с пельв повышения экономичности работы блока, ко входу задающего преобразователя дополнительно подключен экстремальный регулятор с датчиками величины критерия оптимальности, например к.п.д. .блока, а на входе регулятора давления предусмотрен переклйчащий блок, снабженный элементом сравнения, ко входам которого подключены задапций преобразователь и датчик давления, а выход соединен с исполнительными реле во входных цепнх регулятора давления, и каналом фороировки с дополнительным дифференциатором, выход которого соединен о регулятором мощности.

От

7 &

(put 1 дотчинов

/7

19

HJOulS

Ik

23

21

От nocmopOHHeto

НЬиунреренииатору источника 25

Фиг. 2 On nocmopoHнего и cm04 Г(оJ o(PutJ / 28 /

yVj N Mf

NHUHC N Cpi/t.

Рмакс

X

/vj /VY y

N

Фиг.5

/vfM Л см, I flnW

N

(Риг.6 .