Способ регулирования паровой турбины

Э СОВЕТСНИХссцьлищнеш СПУБЛИН ЯУ. 301 Э 17/ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О мм аидеувъству УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(5 б) 1. Авторское свидетельство СССР .по заявке В 3276885, кл. Р 01 Р 17/20.1981.(54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЦ с генератором, работаю- щим в энергосистеме, путем формиро- вания управляющих воздействий на сервомотор турбины.по заданным значениям.положенйя сервомотора, мощйости и степени статизма с учетом обратных связей по фактическим положению сервомотора и мощности, измерения скорости изменения мощности.турбины и сравнения этой скоростис пороговым значением, о т л и ч аю щ.и й с я тем, Мто, с целью повышения нвдежностй турбины и увеличения выработки электроэнергии,после превьипеищн скоростью изменениямощности порогового значения 4 юрмирование управияющйж воздействий ведутпо пропорционально-интегральному .закону, отключавт.обратную связь помощности, понижают степень статизмаи после выдержки времени и приотсутствии в течение заданного интервала времени иревьвения средним.значением мощности пороговой вели-чины задают положение сервомоторасоответствующимсобственным нуждамтурбины,1 1Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации регулированияпаровых турбин с генератором, работающим в энергосистеме.Наиболее близким к Йзобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования паровой турбины о генератором, работающим в энергосистеме,путем Формирования управляющих воздействий на сервомотор турбины позаданным значениям положения сервомотора и мощности турбины и сравнения этой скорости с пороговым значеннем Я .Недостатки известного способазаключаются в несколько пониженнойнадежности турбины и недостаточномиспользовании возможностей для выработки электроэнергии.Цель изобретения - повышение надежности турбины и увеличение,выработки электроэнергии,Для достиженйя поставленной цели при способе регулирования паро"вой турбины с генератором, работаю. щим в энергосистеме,.путем.формирования управляющих воздействий на сервомотор турбины о заданным значениям положения сервомотора, мощнос.ти и степени статизма с учетом обратных связей по фактическим положению сервомотора и мощности,измерения скорости изменения мощности турбины и сравнения этой скорости с пороговым значением, послепревышения скоростью измейения мощ"ности порогового значения Формирование управляющих воздействий ведутпо пропорционально-интегральномузакону, ртключают обратную связьпо мощности, понижают степеньстатизма и после выдержки времении при отсутствии в течение заданногоинтервала времени превышения средним значением мощности. пороговойвеличины задают положение сервомо"тора соответствующим собственным .нуждам турбины.На чертеже представлен примерблок-схемы устройства для осуществления предлагаемого способа. 127981 2 40 - РегУлятор 1 может содержать первый блок 20 Формирования управ-. 45 50 устройство содержит регулятор подключенный к сервомотору 2 турбины 3, датчик 4 фактического положе" ния сервомотора 2 идатчик 5 Фактической мощности турбины 3, диффе 5 10 15 20 25 30 35 ренциатор 6, пороговый элемент 7, блок 8 формирования переключающего сигнала, гереключатели.9-11, элементы 12-13 сравнения, задатчик 14 мощности, задатчик 15 текущего положения сервомотора, задатчик 16 степени статизма, задатчик 17 положения сервомотора, соответствующего собственным нуждам турбины, задатчик 18 пониженной степени статиэма и элемент 19 временной задержки.Вход дифференциатора 6 подключен к датчику 5 мощности,а выход - к, входу порогового элемента 7, подключенного к входам переключателей 10 .и 11 регулятора 1 и через элемент 19 задержки к входу блока 8. Вход элемента 13 сравнения подключен к датчику 5 мощности, а .также. к задатчику 14 мощйости, а .выход - к входу переключателя 10. Вход переключателя 11 подключен также к задатчику 16 степени статизма и задатчику 18 пониженной степени статизма, а выход " к входу регулятора 1. Вход блока 8 подключен также к датчику 5 мощности, а выход - к входу переключателя 9, подключенного также к эадатчикам 15 й 17 текущего и соответствующего собственным нуждам турбины положений сервомотора соответственно. Вход элемента 12 сравнения подключен к датчику 4 положе- . ния сервомотора и выходу переключателя 9, а выход - к входу переключателя 10, выход которого подключен к входу регулятора 1.е ляющнх воздействий, второй блок 21Формирования управляющих воздей -ствий - по пропорционально - интегральному закону регулированияи переключатель 22 ,один вход которого подключен к выходу блока 20 ,другой - к выходу блока 21 , а тре -тий - к пороговому элементу 7 Блок 8 формирования переключающего сигнала может содержать Формирователь 23 среднего значения мощности, таймер (счетчик времени) 24, пороговые элементы 25 и 26, задатчик 27 порогового значения мощности, задатчик 28 интервала времени измерения среднего значения мощности и элемент 29 конъюнкЭ. 1 ции. Вход блока 8 подключен к входу таймера 24 и входу Формирователя 23, другой вход которого является также входом блока 8. Выходом блока 8 является выход элемента 29 конъюнкции, один вход которого через пороговый элемент 25 связан с выходом формирователя 23, а другой вход через пороговый элемент 26 - с выходом таймера 24.пороговому элементу 25 подключен задатчик 27, а к пороговому элементу 26 - задатчик 28.Способ осуществляется следующимобразом.Паровую турбину 3 регулируютпри сбросе нагрузки без признакаотключения генератора и качаниях. в энергосистеме путем формирования в регуляторе .1 управляющих воздействий на сервомотор 2 турбины 3с учетом обратных связей по положению сервомотора и мощности, заданных положения сервомотора, мощнос-.ти и степени статизма характеристики частота-мощность. При этом спомощью дифференциатора. 6 измеряютскорость изменения мощности турбины, которую в пороговом элементе 7сравнивают с пороговым значением.Если скорость не превьппает пороговое значение, с выхода пороговогоэлемента 7 на первые входы блока 8,,переключателей 10 и 11 и регулято- .ра 1 не поступают управляющие сигналы и управляющие воздействия врегуляторе 1 формируют следующимобразом.,На вход блока 20 через переключа" тель 10 поступает с выхода элемента 13 сравнения сигнал по отклонению текущей мощности (сигнал по. которой поступает с датчика 5 мощности на вход элемента 13 сравнения) от заданной (сигнал по которой поступает с задатчика 14 мощности также на вход элемента 13 сравнения). На вход блока 20.через переключатель 11 поступает с задатчика 16 также сигнал по заданной степени статизма. Блок 20 формирует через переключатель 22 на вход сервомотора 2 управляющие воздействия по закону, соответствующему предшествующему сбросу нагрузки и качаниям в энергосисте,ме режиму регулирования турбины.127981 4 5 1 О 20 25 30 35 40 45 50 55 Этот закон, в общем случае, может быть любым. Важно, чтобы после момента определения сброса нагрузки или качаний, в энергосистеме закон регулирования бып именно пропорционально-интегральным. Поэтому после превьппения скоростью изменения мощности порогового значения с выхода порогового элемента 7 на входы переключателей 10 и 11, регулятора 1 и через элемент 19 згдержки иа первый вход блока 8 посту- . пают управляющие сигналы. При этом переключатель 22 отключает сигнал блока 20 и подключает к входу сервомотора,2 сигнал блока 21, которыйформирует управляющие воздействияпо пропорционально-интегральному закону. Переключатель 10 отклю-.чает сигнал с вьюода элемента сравнения и подключает к входу ре-. гулятора 1 сигнал по отклонению текущего положения сервомотора (сигнал по которому поступает с датчика 4 на первый вход элемента 12 сравнения) от заданного (сигнал по которому поступает с выхода пере" ключателя 9 на второй вход элемента 12 сравнения), переключатель 11 отключает сигнал задатчика 16 и подключает к входу регулятора 1 сигнал с задатчика 18 пониженной степени статизма. После задержки в элементе 19 на время Чнякенкл мощности до уровня собственных нужд при сбросе нагрузки поступает управляющий сигнал на таймер 24 и вход Формирователя 23. Таймер 24 начинает отсчет времени, сигнал по которому поступает на пороговый элемент 26, где сравнивается с сигналом по заданному интервалу времени измерения среднего значения мощности с задачика 28. При превышении заданного интервала времени с выхода порогового элемента 26 на вход элемента 29 конъюнкции посту пает управляющий сигнал. Управляющий сигнал на вхЬде формирователя 23 вызывает Формирование на порого. вый элемент 25 с выхода Формирователя 23 сигнала по среднему значе-. нию мощности, сигнал по текущей величине которой поступает с датчика 5 мощности на вход формирователя 23;При непривышении сигналом Формирователя 23 порогового значения с задатчика 27 пороговый элемент 251127981 формирует на входе элемента 29 коньюнкции управляющий сигнал. При одновременном появлении на входах элемента 29 конъюнкции управляющих сигналов он формирует на переключатель 9 управляющий сигнал, приводящий к отключению сигнала с эадатчика 15 текущего положения. сервомотора и подключению к второму входу элемента 12 сравне" ния сигнала с задатчика 17 положения сервомоторасоответствующего собственным нуждам турбины. В противном случае унрарляюпрФ сигнал иа переключатель 9 не поступает, на вход элемента 2 сравнения поступает сигнал задатщща 15. формирователь 23 среднего значения мощности может быть выполнен, например, как иктегратор с коэффициентом усиления в , где Т - длительность интегри- рования, реализующий Функциют25о.где Я - входной сигнал интегратора.В дискретном случае формирователь . 23 с помоною сумматора и счетчика тактов должен реализовать функцупоя- ",. Ми ,: 1где а - число тактов измерения;Я - дискретные значения мощнос.тиеТаким образом, при непривышении в течение заданного интервала времени средним значением мощности порогового значения устанавливают заданное положение сервомотора соответствующим собственным нуждамтурбины.Пороговое значение скорости изменения мощности может быть определено экспериментально путем измерения минимальной скорости изменениямощности при пробном сбросенагрузки в конкретной системе регулирования. 5 10 ментами прохождения колеблющейсявеличины мощности,через уровень мощ 15ности собственных нужд. 30 35 40 45 0 55 Величина задержки начала формирования среднеГо значения мощности определяется дющтельностью достижения мощностью турбины уровня собственных нужд при сбросе нагрузки.Для различения сброса нагрузки в качаний в энергосистеме использован факт равенства мощности величинемощности собственных нужд турбинычерез определенное выше время поелесброса нагрузки. Необходимостьизмерения средней величины мощностив течение заданного интервала времени .обусловлена необходимостьюисключения ложного определениясброса нагрузки в ситуации, когдапри качаниях в энергосистеме рядомстоящие моменты измерения отклонения мощности от уровня собственныхнужд совпадают приблизительно с моИсходя из этого, пороговое эначе ние средней мощности отклонение от нулевого значения) определяется как максимальная погрешность изме-. рителя средней мощности, которая составляет,.как правило, около 1-27. номинальной мощности, просуммированная с мощностью собственных нужд турбины. Величину заданного интервала времени выбирают из следующих условий, С одной стороны, она должна быть достаточно большой, чтобы при качаниях величины средней мощйости успела изменяться на величину, превышающую зону .Нечувствительности измерителя. С другой стороны, она должна быть достаточно малой, чтобы своевременно реагировать на нали;чие сброса нагрузки, а именно установить заданное положение сервомото ра соответствующим собственным нуждам турбины. Сброс нагрузки и синхронные качания в энергосистеме характеризуются значительными колебаниями показаний датчика мощности по амплитуде н скорости изменения, искажающими реальный характер изменения мощности турбины. В этих условиях переход с регулирования цо статической характеристике частбта-мощность на регулирование но статической характеристике частота-положение сервомотора при водит к исключению ложных показаний датчика мощности и ограничению по амплитуде. снижения средней мощности турбины при синхронных кача- киях. Нонижение степени статиэма характеристики частота-положение сервомотора приводит к повышению1127981 быстродействия регулятора, что не" обходимо при сбросе нагрузки, являющемся более критичным режимом, чем режим качаний в.энергосистемеКонкретная величина снижения степени статизмазависит от конкретных характеристик реальной турбины и должна быть достаточно большой, чтобы по возможности ограниЧивать колебания мощности при качаниях Частоты в энергосистеме.Более точное определение момента перехода на режим сброса нагруз" ки или режим качаний в энергосистеме с помощью анализа скорости изменения мощности позволяет своевременно и автоматически перейти на ПИ-регулирование с обратной связьюпо датчику положения сервомотора и пониженной степенью статизма. Определение факта наличия именно сброса нагрузки с помощью дополни.тельного анализа средней мощности, турбины позволяет своевременно установить заданное положение сервомо. тора соответствующим собственным. нуждам турбины, что приводит к повышению степени готовности турбины к повторному пуску.Использование в законе регули рования пропорциональной составляющей позволяет обеспечить быструюреакцию на сброс нагрузки, а использование интегральной составляющей - сгладить колебания регулируеГ 8мого параметра при качаниях в энергосистеме. При этом выбирают из условия минимизации заброса скорости вращения роторапри сбросе 5 нагрузки, а затем из условия обеспечения минимального снижения средней мощности при .синхронных качакиах вы.бирают при Фиксированном значении пропорциональной составляющей вели чину постоянной времени интегральной составляющей. Таким образом, предлагаемыйспособ повышает качество регули 1% рования паровой турбины при сбросе.нагрузки без признака отключениягенератора и качаниях вфэнергосистеме путем обеспечения автоматическойреакции на качания в энергосистеме20 и более точного определения сбросанагрузки,:повышения степени готов,ности турбины к повторному пускупосле сброса нагрузки и ограничения изменения среднего значения25 мощности при синхронных качаниях.,Соответственно повьвается надежность турбины за счет сокращениявремени работыпри повваиенной.частоте вращения ротора; сокращаютсяЗО потери вырабатываемой электроэнергии и повышается ее качество засчет ускорения подготовки турбинык повторному пуску и ограниченияизменений среднего значения мощности,