Система регулирования энергоблока Советский патент 1979 года по МПК F01K13/02 

1

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при управлении мощностью энергоблоков котелтурбина, работающих в широком диапазоне изменения нагрузок с переменным давлением пара перед турбиной.

Известны системы регулирования энергоблока, содержащие регуляторы топлива и производительности питательного насоса, регулятор скорости, регулятор воздуха и задатчик мощности 1. Эти системы отличаются сложностью наладки и имеют узкий диапазон регулирования. При этом не удается управлять котлом и турбиной оптимальным образом, что снижает надежность и экономичность работы энергоблока.

Известна также система регулирования энергоблока, содержащая регуляторы топлива и производительности питательного насоса и корректор .мощности с сумматором, подключенные своими входами к выходу сумматора задатчика мощности, снабженного промежуточным ограничителем, регулятор скорости с задатчиком и корректор давления, подключенные своими входами к

выходузадатчика мощности через задатчик нелинейности, частотный корректор, связанный с корректором давления и мощности, и регулятор воздуха с множительным блоком 2.

Эта система обеспечивает управление котлом и турбиной в соответствии с сигналом задатчика мощности в достаточно щироком диапазоне.

Указанная система является ближайщей к данной по технической сущности и достигаемому результату.

Однако известная система не позволяет получить высокое качество процесса регулирования давления пара перед турбиной, что снижает экономичность и надежность работы энергоблока. Следует отметить также нестабильность работы известной системы при быстрых изменениях нагрузки.

Цель данного изобретения - повышение экономичности и надежности работы системы.

Для достижения поставленной цели в систему введены ограничитель диапазона регулирования мощности и логический блок переключений, при этом ограничитель диапазона включен между промежуточным ограничителем и сумматором задатчика мощности, логический блок соединен своим входом с частотным корректором, а выходом - с задатчиком скорости и с корректорами давления и мощности, выход сумматора задатчика мощности дополнительно подключен к множительному блоку регулятора воздуха, входы регулятора топлива дополнительно подключены к выходам корректора мощности и его сумматора, а выход корректора давления подключен к входу регулятора скорости. На фиг. 1 приведена схема предлагаемой системы регулирования; на фиг. 2 - зависимости между мощностью N и сигналами задания регулятору скорости , регулятору производительности р и корректору давления пара р. Задатчик 1 мощности имеет вход 2 для подключения к выходу общестанционной части системы регулирования мощности и содержит промежуточный ограничитель 3, один вход которого соединен с задатчиком 4 нагрузки энергоблока, другой вход подключен к одному из выходов размножителя 5. Первый выход ограничителя 3 связан с одним из выходов сумматора 6 через ограничитель 7 диапазона регулирования мощности, а второй выход подключен к размножителю 5 через блок 8 импульсного интегрирования с задатчиком 9 скорости. Выходы сумматора 6 подключены к регулятору 10 топлива, множительному блоку 11 регулятора 12 воздуха, регулятору 13 производительности питательного насоса, сумматору 14 корректора 15 мощности. Второй выход размножителя 5 подключен ко входу следящего регулятора 16, а третий выход соединен с сумматором 17 регулятора скорости 18, второй вход которого соединен с одним из выходов размножителя 19 задатчика 20 нелинейности по давлению пара и положению регулирующих клапанов турбины. Третий вход сумматора 17 соединен с одним из выходов сумматора 14 корректора 15 мощности. Задатчик нелинейности 20 содержит следящий регулятор 16, первый вход которого подключен к одному из выходов размножителя 5, а второй - к одному из выходов размножителя 19, вход которого соединен с выходом сервомотора 21. Выход следящего регулятора 16 соединен со входом сервомотора 21 через нормально открытые контакты 22 концевых выключателей одного из регулирующих клапанов турбины. Выходы размнс)жителя 19 подключены к входам сумматора 17, корректора 23 давления пара перед т рбннон, регулятора 13 производительности питательного насоса. Логический блок 24 переключений связан по входу с выходом частотного корректора 25, снабженного схемой сравнения, а выходы подключены к корректору 15 мощно9. сти, корректору 23 давления пара перед турбиной, задатчику 9 скорости и регулятору 13 производительности питательного насоса. К другому входу корректора 23 давления подключен датчик 26 давления пара перед турбиной. Вход частотного корректора 25 со схемой сравнения подключен к выходу датчика частоты 27, а выходы частотного корректора 25 связаны со входами корректоров 23 давления пара перед турбиной и корректора 15 мощности, логического блока 24 переключений. Второй вход сумматора 14 корректора 15 мощности соединен с датчиком 28 мощности, выход корректора 15 мощности подключен к одному из входов регулятора 10 топлива, на другой вход которого подключен выход сумматора 14 корректора 15 мощности. Выход регулятора 10 топлива связан с датчиком 29 расхода топлива, который подключен ко входу регулятора 10 топлива в качестве жесткой обратной связи и к одному из входов регулятора 30 питания, на другой вход которого подключен датчик 31 температуры среды в промежуточной точке тракта дарогенератора через корректор температуры 32, вход которого соединен с датчиком 33 расхода питательной воды. На первый вход регулятора 12 воздуха подключен датчик 29 расхода топлива, второй вход соединен с датчико.м кислорода 34 через корректирующий регулятор 35 и множительный блок 11, а третий вход подключен к датчику 36 расхода воздуха. К регулятору 13 производительности питательного насоса подключен датчик 37 давления питательной воды, а выход регулятора 13 соединен с питательным насосом котла 38. Выход котла 38 соединен со входом турбины 39 через регулирующие клапаны 40 турбины, связанные с одним из выходов сервомотора 41, другой выход которого соединен с датчиком 42 положения регулирующих клапанов турбины, подключенным ко входу регулятора скорости 18 турбины. Система регулирования работает следующим образом. При поступлении задающего сигнала от задатчика 4 нагрузки или от общестанционной части системы регулирования мощности на вход 2 задатчика 1 мощности на выходе промежуточного ограничителя 3 возникает разбаланс напряжений, пропорциональный разности задающего сигнала и сигнала обратной связи от размножителя 5. При этом конечная величина разбаланса уменьщается на величину коэффициента ограничителя 3, который выбирается меньщим или равным 0,3 от номинальной мощности энергоблока. Появляющийся разбаланс напряжений приведет в действие блок 8 импульсного интегрирования, скорость следования импульсов которого определяется положением потенциометра задатчика 9 скорости. Напряжение на выходе блока 8 интегрирования размножится размножителем 5 и поступит на входы ограничителя 3, следящего регулятора 16 задатчика 20 нелинейности, сумматора 6 задатчика 1 мощности и сумматора 17 регулятора скорости 18. Одновременно с этим напряжение другого выхода ограничителя 3 промежуточного сигнала задания через ограничитель 7 диапазо на регулирования мощности поступит на другой вход сумматора б, на выходе которого будет сформирован суммарный сигнал задания, ограниченный по величине и скорости, который будет являться задающим сигналом для регулятора 10 топлива и регулятора 13 производительности питательного насоса, регулятора 12 воздуха и корректора 15 мощности. Одновременна с этим сигналом с одного из выходов размножителя 5 сигнал поступает на следящий регулятор 16, на другой вход которого поступает в качестве сигнала обратной связи напряжение от размножителя 19 задатчика 20 нелинейности, теля 19 задатчика 20 нелинейности. В результате на выходе регулятора 16 появится напряжение разбаланса, которое при замкнутом положении контактов 22 концевых выключателей одного из регулирующих клапанов турбины, закрытие которого характеризует переход на режим скользящего давления пара перед турбиной 39, приведет к перемещению сервомотора 21, с выходным валом которого кинематически связан плунжер индукционного датчика размножителя 19. Таким образом, при работе энергоблока в режиме номинального давления пара перед турбиной (т. е. при открытых контактах 22) на выходе размножителя 19 напряжение равно постоянному значению. При замыкании контактов 22 на выходе размножителя 19 появляется линейное напряжение, пропорциональное величине нагрузки энергоблока. Это напряжение совместно с напряжениями блоков, входящих в задатчик 1 мощности, через сумматор 17 формирует соответствующее задание регулятору скорости 18, регулятору 13 производительности питательного насоса и корректору 23 давления пара по закону, представленному на фиг. 2. Например, при 70% нагрузки энергоблок переходит в режим скользящего давления пара перед турбиной. Сигналом для перехода служит закрытие соответствующего регулирующего клапана турбины. При этом замыкание контактов 22 и определяет излом характеристик, приведенных на фиг. 2, а наличие выходного сигнала с сумматора 14 обеспечивает быстродействие системы при обработке мощности за счет динамического перемещения регулирующих клапанов турбины 39 и формирования сигнала подачи топлива регуляторам 10 топлива. Регулятор скорости 18, получая задающее напряжение с выхода сумматора 17 и сравнивая его с сигналом от датчика 42 положения регулирующих клапанов 40, воздействует на сервомотор 41, который приводит в движение рег.лирующие клапаны 40 турбины 39. Кроме того, регулятор скорости 18 получает корректирующий сигнал от корректора 23 давления пара перед турбиной, задание которому поступает с выхода размножителя 19 задатчика 20 нелинейности, а также от частотного корректора 25. Отключающим сигналом является напряжение от датчика 26 давления пара перед турбиной. Регулятор 13 производительности питательного насоса получает задание с выхода сумматора 6 задатчика 1 мощности и размножителя 19 задатчика 20 нелинейности, сравнивает его с сигналом датчика 37 давления питательной воды и воздействует через питательный насос на подачу воды в котел 38. Регулятор 10 топлива, получая задание с выхода сумматора 6, суммирует его с напряжением выхода сумматора 14 корректора 15 мощности, сравнивает его с сигналом датчика 29 расхода топлива и, при наличии разбаланса, воздействует на подачу топлива в котел 38. При этом регулятор 10 топлива получает также корректирующий сигнал от корректора 15 мощности, который получает задающий сигнал разности напряжений от сумматора 14 и датчика 28 мощности. Изменение сигнала по расходу топлива от датчика 29 приводит в действие регулятор 30 питания и регулятор 12 воздуха. Отключающими же сигналами для этих регуляторов являются, соответственно, сигналы по расходу питательной воды от датчика 33 и расходу воздуха от датчика 36. Корректирующим сигналом для регулятора 30 питания служит напряжение от датчика 31 температуры среды в промежуточной точке тракта котла, прощедшее через, корректор температуры 32. Корректирующим сигналом регулятора 12 воздуха служит сигнал по кислороду от датчика 34, прошедший через регулятор 35 кислорода. Подача корректирующего сигнала на вход регулятора 12 воздуха через множительный блок 11 приводит к автоматическому изменению коэффициента усиления по кислороду в функции заданной нагрузки энергоблока, что обеспечивает качественное поддержание кислорода в широком диапазоне изменения нагрузки без автоподстройки регулятора 35 по кислороду. При Отработке аварийного сигнала по мощности, когда текущее значение частоты превыщает допустимую уставку по сигналу от частотного корректора 25, срабатывает логический блок 24 переключений и осуществляет автопереключение задатчика 9 скорости на максимальное значение. Одновременно с этим логический блок 24 переключений подключает оптимальные настройки корректорам мощности 15 и давления 23 пара перед турбиной. Система регулирований энергоблока обеспечивает надежную и экономичную работу энергоблока во всех режимах и во всем рабочем диапазоне изменения режимов, так как при появлении на входе 2 задатчика 1 мощности сигнала, например, больщего верхнего предела диапазона регулирования, ограничитель 7 диапазона регулирования прерывает цепь выхода промежуточного ограничителя 3 с входом сумматора 6, тем самым отключая прохождение скачкообразного управляющего сигнала на котел и турбину, Кроме того, построение системы по иерархическому принципу (регуляторы скорости и топлива с жесткими обратными связями образуют первую ступень иерархии, а корректоры 15, 23 мощности и давления пара - вторую) также повыщает надежность работы энергоблока. Введение сигнала по расходу топлива в качестве задающего для регуляторов 30 и 12 питания и воздуха вместе с логическим блоком 24 переключений, осуществляющим отработку аварийных заданий с максимальной скоростью за счет автоматической корректировки динамических настроек корректоров 15 и 23 мощности и давления пара и перевод блока 8 импульсного интегрирования на режим максимальной отработки за счет перестановки задатчика 9 скорости в новое положение, приводит к повыщению надежности энергоблока в переменных режимах. Экономичность работы энергоблока достигается, во-первых, за счет автоматического перехода на режим переменного давления пара перед турбиной по сигналу от контактов 22 концевых выключателей одного из регулирующих клапанов турбины, закрытие которого подтверждает отсутствие дросселирования пара в регулирующих клапанах, во-вторых, за счет подачи на множительный блок 11 регулятора воздуха 12 с выхода сумматора 6, в-третьих, за счет корректировки динамических настроек корректоров 15 и 23 мощности и давления пара перед турбиной. Формула изобретения Система регулирования энергоблока, содержащая регуляторы топлива и производительности питательного насоса и корректор мощности с сумматором, подключенные своими входами к выходу сумматора задатчика мощности, снабженного промежуточным ограничителем, регулятор скорости с задатчиком и корректор давления, подключенные своими входами к выходу задатчика мощности через задатчик нелинейности, частотный корректор, связанный с корректорами давления и мощности, и регулятор воздуха с множительным блоком, отличающаяся тем, что, с целью повыщения экономичности и надежности работы энергоблока, в систему введены ограничитель диапазона регулирования мощности и логический блок переключений, при этом ограничитель диапазона включен между промежуточным ограничителем и сумматором задатчика мощности, логический блок соединен своим входом с частотным корректором, а выходом - с задатчиком скорости и с корректорами давления и мощности, выход сумматора задатчика мощности дополнительно подключен к множительному блоку регулятора воздуха, входы регулятора топлива дополнительно подключены к выходам корректора мощности и его сумматора, а выход корректора давления подключен к входу регулятора скорости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 436211, кл. F 22 D 5/18, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 442312, кл. F 01 К 7/24, 1972.