Устройство для автоматического регулирования параметра турбоустановки при пуске Советский патент 1978 года по МПК F01D19/02 

Нзобретепие относится к области теилоэиергетики, а именно к пусковым режимам турбоустановок тепловых и атомных электростанций и автоматизации управления ими.

При иусках турбоустановок необходимо регулировать изменение во времени параметров их работы. К числу таких параметров, в первую очередь, относятся нагрузка (или расход пара через турбину) и температура пара, подаваемого в турбину. Оптимальные программы их изменения должны обеспечивать минимальную длительность пусковых режимов при соблюдеиии ограничений по показателям термонапряженного состояния элемеитов конструкции турбины.

Известно устройство для автоматического пуска турбины паром номинальных параметров, реализуюпдее временнью нрограммы нагружения с постоянной скоростью, задаваемой в зависимости от начального теплового состояния турбины. При этом пусковая программа измепеиия регулируемого параметра (нагрузки) может существенно отличаться от оптимальной.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для автоматического регулирования параметра турбоустаиовки ири пуске (устройство для автоматического пуска турбины), содержащее регулирующий нрибор, ко входам которого

подключены датчик регулируемого параметра, задатчик предельной скорости изменения этого параметра и корректор, а к выходу - исполнительный орган, и блок задания допустимых изменений регулируемого параметра с нодключенным к нему датчиком температуры металла турбины 2. Автоматическое устройство реализует зависимость изменения регулируемого параметра (нагрузки) от контролируемой температуры металла наиболее напряженного «критического элемента конструкции турбины; на первой стадии пагружения блок допустимых изменений регулируемого параметра (блок начальных нагрузок)

обеспечнвает с нредельпой скоростью начальную нагрузку, соответствующую предпусковому температурному состоянию, далее по достижении в ироцессе пуска заданного значения темнературы металла корректор автоматически изменяет угол паклона статической зависимости регулятора нагрузки от температуры металла.

Такой способ автоматнческого управления косвенным образом приближенно учитывает

изменение в процессе пуска условий теплоотдачи от пара к металлу турбины, однако получаемые программы изменения регулируелшго параметра (нагрузки) во времени (графики пуска) не являются оптт1мальными. Кроме того, для ряда конструкций турбин «крптическим элементом конструкции турбины является ротор, непосредственный контроль за прогревом которого для унравления нуском невозможен.

Целью изобретения является иовышенне надежности регулнровання путем онтимизации нрограммы нуска. Для достижения этой цели устройство снабжено блоком сравнения, нреобразователем функциональной связи между параметром и скоростью его изменения, переключателем и интегратором, к одному из входов блока сравнения подключен выход блока задания, а к выходу - корректор, соединенный с нереключателем, входы которого связаны с задатчиком и нреобразователем, подключенным к датчику регулируемого параметра, а выход - с входом интегратора, соединенного своими выходами со вторым входом блока сравнения и с входом регулирующего прибора.

Прннципнальная схема описываемого устройства показана на чертеже.

В состав устройства входит регулирующий прибор 1 с датчиком 2 обратной связи и задатчиком 3 предельной скорости изменения регулируемого параметра, а также корректором 4, подключенными ко входам регулирующего нрибора 1. Выход регулирующего прнбора 1 подключеп к исполнительному органу 5. Вход корректора 4 соединен с блоком допустимых изменений 6 регулируемого нараметра, ко входу которого подключен датчик 7 темнературы металла турбины. Между блоком и корректором 4 включен блок сравнения 8, а к датчику 2 регулируемого параметра дополнительно подключен преобразователь 9 функциональной связи между значением этого параметра и скоростью его изменения, донустимой по условиям термопанряженного состояния турбины. Выходы задатчика 3 нредельной скорости изменения регулируемого параметра н преобразователя 9 подключены к клеммам переключателя 10, соединенного с корректором 4, а выход переключателя 10 соединен со входом интегратора 11 регулирующего прибора 1. К выходу интегратора 11 подключен второй вход блока сравнения 8.

Устройство работает следующим образом.

Корректор 4 подключает интегратор 11 регулирующего ирибора 1 к преобразователю 9, если величина задання на выходе интегратора 11, выведенная на блок сравнения 8, больше величины допустимого изменения параметра на выходе блока 6. При этом автоматическое устройство осуществляет повыщение регулируемого параметра с переменной скоростью, зависящей от текущего значения этого параметра. В противном случае корректор 4 через переключатель 10 подключает интегратор 11 к выходу задатчика 3 предельной скорости изменения регулируемого параметра до достижейия значения допустимого изменепия, формируемого блоком 6. При этом повышенне регулируемого параметра осуществляется с постоянной нредельно допустимой скоростью, задаваемой задатчиком 3.

Для автоматическо1о )С1улн)овання темнсрат)ры нара, нодаваемого в турбину (темнературы свежего нара нлн пара носле нромнерегрева), при пусках блочных турбоустаиовок в качестве иснолнительного органа 5 используются, например, регулирующие клапаны на лнниях внрысков в соответствующий тракт.

При этом блоком допустимых изменений 6 устанавливается требуемое для оптимального нуска начальное превышение темнературы нара над температурой металла, измеряемой датчиком 7. В ходе дальнейшего повышения

температуры пара скорость ее изменения должна уменьшаться вследствие снижения прочностных свойств металла с ростом темнературы. Соответствующая функциональная зависимость реализуется нреобразователем 9.

При автоматическом нагружении турбины при пуске в качестве исполнительного органа 5 используются регулирующие клапаны турбины или органы регулирования мощности (паропроизводительности) парогенератора,

работающего в блоке с турбиной. На начальной стадии нагружения по условия.м предпускового температурного состояния допускается взятие с предельной скоростью значения нагрузки, формируемой блоком 6 в соответствии

с температурой металла, измеряемой датчиком 7. По достил :ении этого значения на выходе интегратора 11 корректор 4, воздействуя на переключатель 10, подключает ко входу интегратора преобразователь 9-задатчик

неременной допусти мой скорости нагружения. Для турбин, в частности атомных электростанций, как показывают исследования, может быть установлена практически линейная зависимость допустимой скорости иагружения

от уровня достигнутой нагрузки. Интегрирование этой скорости, получаемой на выходе преобразователя 9, осуществляемое интегратором И, формирует близкую к теоретически онтимальной экспоненциальную нрограмму

изменения нагрузки во времени. В случае вынужденных задержек в ходе нагружения на нромежзточной нагрузке и наличии обратной связи но текущему температурному состоянию турбины вследствие роста темнературы металла, измеряемой датчиком 7, сигнал на выходе блока 6 становится больше задания на выходе интегратора 11, и переключатель 10 вновь подключает ко входу интегратора задатчик 3 предельно допустимой скорости нагружеиия вплоть до выхода на уровень нагрузки, соответствующей величине на выходе блока 6.

Экономическая эффективность изобретения онределяется повышением маневренности и

надежности турбин благодаря оптимизации пусковых режимов.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулироваиия параметра турбоустановки при пуске,

например нагрузки или температуры пара, содержащее регулирующий ирибор, ко входам которого подключены датчик регулируемого параметра, задатчик предельной скорости изменения этого параметра и корректор, а к выходу - исполиительпый орган, и блок задания допустимых изменений регулируемого параметра с подключенным к нему датчиком температуры металла турбины, отличающееся тем, что, с целью новышения надежности регулирования путем оптимизации программы пуска, устройство снабжено блоком

сравнения, преобразователем функциональной связи между параметром и скоростью его изменения, переключателем и интегратором, к одному из входов блока сравнения подключен выход блока задания, а к выходу - корректор, соединенный с нереключателем, входы которого связаны с задатчиком н преобразователем, подключенным к датчику регулируемого нараметра, а выход-с входом интегратора, соединенного своими выходами со вторым входом блока сравнения и с входом регулирующего прибора.