Способ управления энергоблоком и система для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИК Я 0159711(71) Полудневы Окрэнг ЭнергэтычныКатовицэ Эльэктровня Лазискаи Пшэдсембиорство Рэализаций Вудов-ництва Энэргэтычнэго и Экспорту"Энергобуд" Заклад Розруху УжондзэньЭнэргэтычных "Энергорозрух" (Р 1.) .(72) Здзислав Шимоняк, Лешек Скшипэк,Клеменс Сьцерски, Хенрик Тымовски,Януш Сайковски, Дитер Охот, РомуальдКопец, Анджей Сьверо, Януш Тхуж,Чеслав Квецень, Рудольф Хануси Густав Грэхута (Р.)(56) Пивень В,Д. и дрАвтоматизацияэнергетических блоков. М, - Л,: Энергия, 1 965, с. 268-275, р, 2-1 д. Р 30.04.87 ра- аб(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОБЛОКОМИ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Целью изобретения является болеебыстрое достижение задаваемой новоймощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центральногорегулятора энергосистемы. Это достигается тем, что при скачкообразномувеличении задаваемой мощности сигналс выхода задатчика 1 мощности дифзобретение относит лоэнер- мощности при скачкообразном увеличении задания мощности от центральногоболее регулятора энергосистемы.новой те гетике, Целью изобретения являетсябыстрое достижение задаваемой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 2ференцирует 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 мельничным вентилятором 20 и отключает динамические звенья регулятора 13 мощности на эмпирически установленное время, необходимое для достижения по меньшей мере 607. задаваемого прироста мощности. Одновременно с увеличением подачи воздуха сигналом с выхода регулятора 14 увеличивают подачу угля углепитателем 1 на величину, в 1,5 за превышающую количество угля, нео ходимое 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 регулирова-. ния давления пара соблюдалось выполнение закона регулирования У гУ - КЛУ, где О (К (У- У 81) ЙУ, У- заданное давление пара; Уноминальное давление; У - давление пара при минимальной регулировочной мощности Узниц, ЙУ 9 -9 я Уз дд у У - мощность блока. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 11 ил.1597116 едактор Ю.Середа и ГКНТ ССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 1 ЗаказВНИИПИ Составитель А,Зосимовред М.Дидик Корректор О.Ципле 9 Тираж 461. Подписноесударственного комитета по изобретениям иоткрытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5На фиг.1 представлена схема систе 1мы управления энергоблоком; на фиг.2 -схема устройства управления регулятором мощности на Фиг.З - диаграмма)5изменения сигнала заданной мощностиУ, по времени с; на Фиг.4 - то же,для сигнала 7 количества угля, подаваемого в мельницу; на фиг,5 - диагРамма сигнала Уз пРоизводительности 1 Овентилятора; на Фйг.б - характеристика 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 изменениямощнссти; на фиг,9 - то же, на выходе устройства управления регулятороммощности; на фиг,.10 - то же, на втором выходе этого устройства; на .Фиг.11 - диаграмма изменения давленияпара,Система управления энергоблоком,имеющим углепитатель 1, угольную мельницу 2, котел 3 с топкой и парогенератором, соединенным через регулировочный клапан 4 с турбиной 5, вращающей электрический генератор 6, содержит регулятор 7 давления, соединенныйвыходом с клапаном 4, а входом - ссуммирующим устройством 8, на входыкоторого подключены задатчик 9 давления, датчик давления пара (не показано), нелинейное звено 10, соединенное с датчиком мсуцности (не показано) и задатчик 11 мощности - черездинамическое звено 12. Задатчик 11мощности соединен также с регулятором13 мощности и пропорционально-дифференциальным регулятором 1.4 быстрогоизменения мощности. Выходы регулятора 13 и 14 соединенычерез суммирующее устройство 15 с углепитателем 1.Регулятор 14 быстрого изменения мощности содержит пропорциональное звено1 б, дифференцирующее звено 17, подключенное к суммирующему устройству18, выход которого соединен с вторымвходом суммирующего устройства 15,Выход дифференцирующего звена 17 подключен к входу устройства 19 управления регулятором мощности, выходы которого подключены к мельничному вентилятору 20 и к регулятору 13 .Устройство 1 9 управления регуля 55тором мощности содержит поляризован- .ное реле 21, цепь возбуждения которого является входом устройства 19, идва реле 22 и 23 времени, контакты 24 и 25 которых соединены с вентилятором 20 и регулятором 13Реле 22 и23 времени запускаются контактами 26и 27 поляризованного реле 21,Способ осуществляют следующим образом.Первоначальный сигнал задания У,имеет такое значение У что электри 1ческий генератор имеет выходную мощность Е , которую получают путем подачи питателем угля (71 на фиг.2-4)в количестве У в единицу времени,Угольиз угольной мельницы поставляется в топку при помощи воздуха (Узна Фиг.5), который подается в мельницу в количестве У в единицу времени.Благодаря наличию обратных связей исистемы регулирования мощности, выходная мощность Е удерживается напостоянном уровне. Тенденция энергоблока к изменению величины Е противодействует регулятор мощности, Если,например, калорийность угля снижает-,ся, в связи с чем начинает уменьшаться Е , система регулирования вызывает1увеличение количества угля У такимобразом, чтобы компенсировать дефициттепловой энергии, Система регулирования способна удержать: Е в границах+17,Если извне в энергоблок подаетсякоманда скачкообразно повысить выходную мощность генератора до значенияЕ, т.е. прирост мощности равен Е-Е = Д Е, то это осуществляется путемвведения в систему регулирования сигнала задания У,+ ЮУ причем прирост дУ 1, сигнала задания обычно соответствует изменению выходной мощности более, чем на Зноминальноймощности, Например, характерные скачки для блока 200 МВт составляют 10или 20 МВт.Сигнал задания У + дУ , котоИрый появился в момент е вызывает отоключение регулятора мощности или только его динамических звеньев, что условно показано на фиг.б, Импульс сдифференцирующего звена 17 регулятора14 (фиг.9) фозбуждает реле 21, которое через реле 23 времени импульсом,поданным на вход регулятора 13, задержит процесс дифференцирования иинтегрирования.Одновременно сигнал задания У +11+ ДУприводит к тому, что в этотмомент система регулирования вызываетувеличение производительности венти45 5 159711 лятора и соответственно расхода воздуха на величину ДУ Величина ЛУз, соответствует увеличению количества вдуваемого воздуха на величину, соответствующую такой части диапазона регулирования регулятора вентилятора, которая соответствует изменению сигнала Узадания на величину ДУРеле 22 своими контактами 24 управляет открытием или закрытием направляющего аппарата мельничного вентилятора 20. Это внезапное изменение количества вдуваемого воздуха приводит к тому, что этот воздух выдувает из угольной мельницы не только количество У угля, как прежде, но также увлекает дополнительные количества угля, который перед этим накапливается в мельнице. 20Этот уголь в кратчайшее время попадает в топку, вызывая выделение дополнительной тепловой энергии. В это время углепитатель начинает поставлять увеличенное количествоугля, а 25 именно количество угля У 1 + 1,5 71 . Приращение количества угля ДУпредставляет собой разность между количеством Уугля, необходимым для получения выходной мощности Еэлектрического генератора и количества У , угля, поставляемого перед появлением сигнала У . Таким образом, мельница немедленно после момента с получит количество угля, увеличенное более, чем на 1,5 ДУ ,. Однако этот из 35 лишек уменьшается со временем таким образом, чтобы в момент . он составлял ужей 71, Благодаря имевшему рараньше место увеличению количества воздуха с У до У 1 + УЗ 1, поступающий в большем количестве уголь попадает в ранее опорожненную мельницу. Опорожнение мельницы, наступающее в более ранний момент, предотвращает засыпание мельницы. Резкое ндувание в топку в момент С 6 дополнительного количества угля, а затем увеличение количества угля, подаваемого и мельницу, вызывает ноэнрастание выходной мощности электрического генератора от значения Е до значения Е . Когда истечет эмпирически установленное на реле 23 (фиг.б и 9) время, необходимое обычно для достижения приращения мощности Д Е602, снова происходит включение регулятора мощности или его динамических звеньев и, что сэтим связано, управление при помоши сигнала задания У + 0 У дальней 11 шим ростом выходной мощности Е до за данной величины ЕНа фиг.б предстанлен график, на котором на оси абцисс нанесена мощность У, на оси ординат - давление пара перед турбиной У . На графике обозначена точка, соответствующая номинальной мощности Уи номинальному давлению у , точка у определяет16область регулирования, ограниченную с другой стороны значением минимальной мощности регулирования Уэ находящуюся в начале графика.Кривая изменений У, соответстнует изменениям, происходящим при скользящем режиме работы блока, т.ев случае, когда степень открытия регулировочных клапанов пара остается неизменной.Криная У иллюстрирует пример процесса, во время которого оказывается влияние на процесс путем изменения открытия клапана пара. Рекоменду" ется при изменении мощности таким образом воздействовать на регулироночный клапан 4 турбины, чтобы ко всему диапазону регулирования давления пара соблюдалось выполнение закона ре- гулирования где У - величина заданного давле 1ния перед турбиной, как функция мощности; У 6, - номинальное давление; У - давление перед турбиной при минимальной регулироночной мощности Упри скользящем режиме работы,9 вИНчто соответствует на графике точке пересечения линии 71 с осью ординат. Коэффициент К принимается согласно укаэанному алгоритму, ДУобозначает диапазон регулирования, т,е. Д У9 р 1 эминПри работе системы углепитатель поставляет уголь в угольную мельницу 2, в которой он перемалывается в пыль. К угольной мельнице 2 подключен вентилятор 20, который посредством дутья воздуха транспортирует угольную пыль в котел 3. Пар, полученный н котле 3, проходит через регулироночный клапан 4 в турбину 5, которая приводит но вращение электрический генератор 6.Сигнал давления пара перед клапаном 4подается в суммирующее устройство 8.Одпов ременно в устройство 8 подаютсяследующие сигналы: сигнал от эадатчика 9 давления, сигнал о текущем значении выходной мощности генератора б,поступающий через нелинейное звено Р10, и сигнал с динамического звена12, Выход суммирующего устройства 8соединен с регулировочным клапаном4 через регулятор 7 давления,Динамическое звено 12 соединенос эздатч.ком 11 мощности с которогона него подается сигнал, определяющий 1 ребуел 1 ую выходную мощность энергоблока, Одновременно выход задатчика 11 мощности соединен с параллельно соединенными входами регулятора 13мощности и регулятора 14 быстрого изменения мощности. Выход регулятора13 мощности соединен с,суммирующимустройством 15 регулятора мощности,сигнал с выхода которого воздействует на углепитатель 1. Выход регулятора 14 быстрого изменения мощности,состоящего из дифференцирующего звена17 и пропорционального звена 16, подключен к суммирующему устройству 18с суммирующим устройством 15. Одновремснно сигнал с выхода дифференцирующего звена 17 регулятора 14 подводится к устройству 1 9 управления регулятором мощности, выходы которогосоединены с входом регулятора 13 мощ 35ности и с мельничным вентилятором 20.Устройство 19 состоит из поляризованного реле 21 продифференцированногозначения заданной мощности, имеющегодве пары 26 и 27 нормально открытых 40контактов, причем нормально открытыеконтакты 26 срабатывают при увеличении продифференцированного сигналазаданной мощности, а контакты 27 сра -батывают при уменьшении продифференцированного сигнала заданной мощности. Поляризованное реле рекомендуетсявыполнять в виде контактного указателя с нулевой отметкой в серединешкалы, Кроме этого в состав устройст.ва 19 входят два реле 22 и 23 времени, которые передают сигнал на мельничный вентилятор 20 и сигнал на регулятор 13 мощности,Задатчик 11 мощности выдает сиг 55нал, который определяет величину вы-.ходной заданной мощности электрического генератора 6. Когда задатчик 11мощности, 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 преобразовывает скачкообразный сигнал 28 по пропорционально-дифференциальному закону, высылая сигнал 29 на суммирующее устройство 15, а сигнал, с этого устройства: подается на углепитатель 1, что вызывает изменение количества угля, подаваемого в угольную мельницу 2. Если изменение величины выходной мощности заключается в ее увеличении, то сигнал 28 вызывает увеличение количества подаваемого угля свыше количества, необходимого для получения новой заданной мощности, обусловленной величиной изменения сигнала 28. Одновременно сигнал 28 после его продифференцирования поступает в устройство 19 управ. ления регулирования мощности.Упомянутое дифференцированиие осуществляется в дифференцирующем звене 17 регулятора 14 быстрого изменения мощности. Устройство 19 подает на регулятор 13 сигнал 30, чем вызывается его отключение на время длительности сигнала 30. Одновременно устройство 19 посылает на мельничный вентилятор 20 сигнал 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 пыпи, причем этот излишек возникает за счет аккумуляции угля в мельнице 2, Сигнал 30 в это время выключает регулятор 13, который уже причял 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 иллюстрируется графиками характеристик изменения сигналов, представленными на фиг.7-11, возрастание сигнала 28 в период времени с ( с , соответствует приращению выходной мощности электрического генератора9 159711 6, а также характеристики сигналов 29-32, как функций этого приращения .Для периода временис кривые на этих графиках иллюстрируют изменение сигналов 29-32 и 33 в случае, когда сигнал У, уменьшился в связи с заданием уменьшения выходной мощности электрического генератора 6, В период времени С (й ( с показаны характерис 10 тики сигналов, связанные с внутренними возмущениями парогенератора. Два кратковременных возмущения демонстрируют переходный процесс системы, вызванный работой суммирующего устройства 8, стремящегося к стабилизации в его цепи (фиг.11, сигнал 32).На фиг.2 представлена схема устройства 19,управления регулятором мощ.ности, На цепь возбуждения поляризо ванного реле 21 с регулятора 14 подается сигнал, который представляет со бой продифференцированный сигнал У задания, а когда реле 21 передаст положительный или отрицательный продиф ференцированный сигнал, произойдет возбуждение реле 22 и 23 времени, закрытие контактов 24 и 25 которых 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.екогда речь идет о приращении заданной мощ 35 ности энергоблока и связанным с этим скачкообразным и немедленным увеличении производительности вентилятора 20. В этом случае закроются контакты 40 26 реле 21 и возникнет положительный сигнал 31.Когда продифференцированный сигнал, подаваемый на поляризованное реле, 21, имеет отрицательное значение, 45 это реле, будучи поляризованным, закроет свои контакты 27, вызывая возникновение отрицательного сигнала 33 (фиг.1 О), уменьшающего производительность вентилятора 20.50 Формула изобретения 1. Способ управления энергоблоком, имеющим углепитатели, угольные мельницы с вентиляторами топки, парогенератор, паровую турбину с регулировочным клапаном, электрический оператор и систему автоматического регулироб 10вания 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 регулировачным клапаном турбины с использованием теплоаккумулирующей спо" собности парогенератора за счет снижения давления перед турбиной до достижения вновь заданной мощности, о тл и ч а ю щ и й с я 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 мельницы на величину, превьппующую 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 меньшей мере 607. заданного приращения мощности, включают систему автоматического регулирования нагрузки энергоблока и уменьшают подачу угля до величины, соответствующей получению заданной выходной мощности.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й 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 607 заданного приращения мощности.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при изменении мощности энергоблока воздействуют на регулировочные клапаны турбины, под- держивая закон .регулированияВф ьй б 9 ф11 159711 значение давления пара пе-. ред турбиной, поддерживае" мое в процессе изменения мощности;номинальное значение давле ния перед турбиной;коэффициент, удовлетворяющий неравенству где Узг 1 О 0ЛУ где У - значения давления передтурбиной при минимальнойрегулировочной мощности;ДУ - диапазон регулирования мощ 9ности, равный 9 9 И, Эмингде У - номинальное значение мощ 9 Иности,У,д - минимальное значение мощности при работе со скользящим давлением пара,4. Система управления энергоблоком,имеющим углепитатели, угольную мельницу с вентилятором топки, парогенератор и паровую турбину с регулировочньпч клапаном, содержащая задатчикмощности, подключенный к регуляторумощности, связанному с углепитателем,и через динамические звенья - к регулятору давления пара перед турбиной,соединенному с задатчиком давленияпара и регулировочным клапаном турбины, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью более быстрого достижения задаваемой новой мощности прискачкообразном увеличении заданиямощности от центрального регулятора40 6 12энергосистемы, система дополнительно содержит пропорционально-дифференциальный регулятор быстрого изменения мощности с двумя выходами, суммирующее и устройство управления регулятором 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 суммирующего устройства.5. Система по п.4, о т л и ч а ющ а я с я тем, что устройство управления регулятором мощности содержитдва реле времени с контактами и поляризованное реле с цепью возбужденияи двумя парами контактов, цепь возбуждения соединена с выходом регулятора быстрого изменения мощности, соответствующим продифференцированно 1му сигналу, а контакты поляризованного реле соединены с реле времени,контакты которых соединены с мельничным вентилятором и регулятором мощности,Приоритет и о пунктам06.04.87 - по пп.1 -3;30.04.87 - по пп.4-7.