Система автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора

(51) 4 Р 23 И 1/О ИЗОБРЕТЕН ПИСА ВТОРСКОМУ сиг- ляОСУДАРСТНЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 848893, кл, Р 23 И 1/00, 1979,(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДЛЯПРЯМОТОЧНОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА, содержащая датчики температур рабочей средыперед и после зоны максимальной теплоемкости, датчики перепадов давления и расхода воды в каждом из двухпараллельных потоков водопаровоготракта парогенератора, при этом датчики расхода воды подключены к входам блока умножения, первый, второйи третий сумматоры, причем выход пер-.вого сумматора подключен к первомувходу стабилизирующего регулятора,выход которого через переключательприсоединен к регулирующему органурастопочного топлива и блоку управления станции:бесступенчатого регулирования питателей основного топлива, выход второго сумматора подключен к первому входу корректирующего регулятора, а выхода третьегосумматора и блока умножения подключены к входам блока деленйя, выходкоторого через нелинейный преобразователь подключен к второму входустабилизирующего регулятора, а к второму входу корректирующего регулятора подключен источник задающего нала, выход корректирующего регу тора подсоединен к первому входу блока переключения, выход последнего к третьему входу стабилизирующего регулятора, а к второму входу блока переключения подсоединен эадатчик стабилизирующего регулятора, о т л и чающая с я тем, что, с целью повышения качества процесса регулиро вания подачи топлива путем повьппения чувствительности системы при отклонениях положения эоны максимальной теплоемкости от расчетного, она дополнительно снабжена датчиками давления рабочей среды, установленными в тех же точках, что и датчики темпе ратуры перед и после зоны максимальной теплоемкости, блоками выборки датчиков температуры перед и после зоны максимальной теплоемкости, на входы которых подключены датчики температур и давлений рабочей среды, размещенные по потокам водопарового тракта парогенератора, причем блоки выборки датчиков температуры перед зоной максимальной теплоемкости выходами подключены к входам первого сумматора, а блоки выборки датчиков температуры после зоны максимальной теплоемкости выходами подключены к выходам второго сумматора и связаны между собой перед и после зоной максимальной теплоемкости в каждом потоке.Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для регулирования подачи топлива в прямоточный парогенератор.Цель изобретения - повышение качества процесса регулирования подачи топлива путем повышения чувствительности системы при отклонениях положения зоны максимальной теплоемкости (ЗМТ) от расчетного.На фиг. 1 изображена структурная схема системы автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора; на фиг. 2 структурная схема блока выборки датчика температуры; на фиг. 3 - кривые распределения теплоемкостей по потокам относительно установленных в этих потоках датчиков температур и давлений; на фиг. 4 - графики построения границ ЗМТ в координатах: давление Р - температура Ч для реального парогенератора. Водопаровой тракт парогенератора (фиг.имеет параллельные потоки 1 и 2. Система автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора содержит датчики 3 и 4 расхода питательной воды, поступающей в каждый из потоков, датчики 5-1, 5-2, , 5-и температуры среды (воды или пара) в первом потоке и размещенные в тех же точках датчики 6-1, 6-2, , б-п давления рабочей среды, датчики 7-1, 7-2,, 7-п температуры среды во втором потоке и размещенные в тех же точках датчики 8-1, 8-2, , 8-и давления рабочей среды, блок 9 умножения, к входу которого подключены датчики 3 и 4, а выход - к входам блока 10 деления, блок 11 нелинейных преобразований, включенный на выходе блока 10, присоединен к первому вхОду стабилизирующего регулятора 12, ко второму входу которого подключен блок 13 переключения, с помощью которого к этому входу регулятора 12 подключаются либо задатчик 14, либо выход корректирующего регулятора 15. Первый сумматор 16 сигналов по температуре перед ЗМТ подключен на третий вход регулятора 12. Корректирующий регулятор имеет два входа: первый вход - от второго сумматора 17 усредненный сигнал по температуре после ЗМТ, и второй вход - от источника 18 задающего сигнала, а третий5 О 55 Модули 28 и 29, являющиеся преобразователями входных сигналов напряжения постоянного тока в двоичный код, своими выходами подсоединены к интерфейсу 30, представляющему собой устройство установления связей между отдельными модулями, Двоичные коды сигналов от датчиков обрабатываются в модуле 31 центрального просумматор 19 подключен на вход блока 10 деления,Выход регулятора 12 подсоединенк переключателю 20, с помощью которого осуществляется переключение регулятора 12 либо на управление регулирующим органом 21 растопочного топлива либо блоком 22 управления станцией бесступенчатого регулирования.10 К входам третьего сумматора 19подключены датчики 23 перепадов давления в фиксированных точках обоихпотоков водопарового тракта парогенератора. Блок 24 выборки датчика температуры перед ЗМТ в первом потокеи блок 25 выборки датчика температуры перед ЗМТ во втором потоке водопарового тракта своими выходами подключены к первому сумматору 16, а2 О блок 26 выборки датчика температурыпосле ЗМТ в первом потоке и блок 27выборки датчика температуры после ЗМТво втором потоке водопарового трактасвоими выходами подключены к второму25 сумматору 17. Блоки 24 и 26 соединенымежду собой с целью взаимного контроля работы этих блоков при выборкедатчиков температуры перед и послеЗМТ в первом потоке, аналогично соеЗО динены блоки 25 и 27.Блок выборки датчика температурыаппаратурно одинаков для каждого изблоков 24 - 27 (фиг, 2) .Датчики температур 5-1, 5-2,355-п, размещенные вдоль первого потока, подключены к модулям 28, входящим в состав блоков 24 и 26 выборки,а датчики давления 6-1, 6-26-ивк модулям 29, входящим в состав техже блоков 24 и 26. Датчики температур и давлений рабочей среды, размещенные вдоль второго потока,подключены. датчики 7-1, 7-2.7-и температуры - к модулям 28, входящимв состав блоков 25 и 27 выборки датчиков температуры, а датчики 8-1,8-2 8-п давления к модулям 29,входящим в состав тех же блоков 25и 27 выборки,1249 цессора, который осуществляет выполнение команд, обращенных к модулям памяти, формирование и выдачу в ин - терфейс 30 сигналов, используемых другими модулями, а также в модуле 32, который предназначен для сдблюдения правильной последовательности опроса датчиков и обработки аварийных ситуаций в системе электропитания. 10К интерфейсу 30 подключены модуль 33 оперативной памяти, предназначенный для приема, хранения и выдачи оперативной информации в виде машинных кодов (команд или чисел), 15 модуль 34 постоянной памяти, предназначенный для хранения уставок (заданных значений параметров) и постоянных коэффициентов уравнений, решаемых блоком выборки в целом, причем 20 модули 33 и 34 являются управляемыми устройствами по отношению к модулю 31 процессора, модуль 35 таймера, также подключенный к интерфейсу 30, предназначен для отсчета задаваемых 25 машинной программой интервалов времени. Модуль 36 вывода аналоговых сигналов предназначен для преобразования двоичного машинного кода, поступающего от интерфейса 30, в постоянный ток, имеющий величину 0 - 5 мА, пропорциональную сигналу того датчика температуры, который по машинной программе выборки оказался ближайшим З 5 к ЗМТ. Для блока 24 выборки датчика температуры в первом потоке (фиг.1), как и для блока 25 выборки датчика температуры во втором потоке водопа- . рового тракта парогенератора выход 40 модуля 36 подключен к входу первого сумматора 16, который выдает сигнал среднего значения температуры среды перед ЗМТ, а для блоков выборки 26 и 27 выход модуля 36 подключен к входу второго сумматора 17, формирующего усредненный сигнал по температуре среды после ЗИТ. Выходы модулей связи 37, 37-1, 37-2, предназначенных для сопряжения между собой системных интерфейсов 30 двух блоков выборки, соедийены у блока выборки 24 с аналогичным модулем 37 блока выборки 26, .а у блока выборки 25 - с аналогичным" модулем 37 блока выборки 27, выходы модулей связи 37-1, предназначенных для сопряжения системного интерфейса 30 данного блока выборки с внеш 268 4ней памятью, соединены с соответствующим устройством внешней памяти,например с гибким диском,Кривая 38 (фиг, 1) показывает изменение изот арной теплоемкости С Ррабочей среды вдоль потока 1, а кривая 39 - вдоль потока 2 водопаровоготракта парогенератора. Зоны максимальных теплоемкостей (ЗМТ) заключены между точками о и о кривой 38 имежду точками В и ь кривой 39, этиточки - точки пересечения кривых СРс линиями С, где С- заданное значение, которое вводится в каждый из блоков выборки как постоянная величина.Точка 40, обозначающая вершинукривой 38, является границей междуводой и перегретым паром в первомпотоке, точка 4 1 - во втором потоке.При циклическом опросе всех датчиков 5,и 6, 7 и 8, размещенных вдольпервого (второго) потока, блоки 24и 26 (25 и 27) производят выборкудвух датчиков температуры, один изкоторых окажется ближайшим к ЗМТ слева, т.е. в области жидкой фазы рабочей среды (воды), а другой - ближайшим справа - в области перегретогопара.3В первом потоке датчиком температуры, ближайшим к ЗМТ со стороны воды, для данного момента времени является датчик 5-5, а во втором потоке - датчик 7-6. Датчиками, ближайшими после ЗМТ, будут датчики 5-9(в первом потоке) и 7-10 (во второмпотоке). Для иллюстрации действия предлагаемого устройства (фиг. 4) показано построение границ ЗМТ в координатах давление Р - температура Ц рабочей среды для реального прямоточного парогенератора сверхкритического давления. Ломаная 42 показывает ход изменения температуры рабочей среды при ее движении (по стрелке на ломаной 42) для постоянной нагрузки парогенератора, внутри труб первой поверхности нагрева - участок 42-1, далее через впрыскивающий пароохладитель, в котором происходит снижение температуры, вторую поверхность нагрева - участок 42-2, через необогреваемые коллекторы - участок 42-3, третью поверхность нагрева - участок 42-4, вторые необогреваемые коллекторы и наконец через четвертую1249268 10 15 25 30 5поверхность нагрева - участок 42-5,после чего ломаная 42 обрывается.Термодинамическая прямая 43, являющаяся геометрическим местом точекмаксимальных теплоемкостей См,кс(точка 40 или точка 41, фиг. 3), по -строена по известному уравнению0 и = В,р+0,348(Р-Р ),где 8, Ря - температура и давлениев точках пересеченияломаной 42 с прямой 43,РС и кгс/см соответственно;Вкр = 374,12 С,Р = 225,52 кгс/см.Прямая 43 пересекается с ломаной 42 в точке 3, которая является точкой с максимальной теплоемкостью рабочей среды в потоке, проходящем третью поверхность нагрева - участок 42-4, в которой изменение температуры среды составляетс 18дР2 градсм /кгсЭ что в 10 раз меньше, чем в других поверхностях нагрева. Это приводит к тому, что датчики температуры, размещенные в поверхности - участок 42-4 или в коллекторах вблизи нее, не обеспечивают качественного процесса регулирования, если эти датчики использовать в системе автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора, поскольку сигналы по изменению температуры от этих датчиков оказываются либо в зоне нечувствительности, либо вблизи нее.Поэтому алгоритм выборки датчика температуры из общего их числа осно ван на задании пограничных кривых ЗМТ, в качестве которых изображены кривые 44 и 45 (фиг.4), построенные в координатах Р- для Ср 0=1,5 ккал/кгпв 11 град, а также кривые 46 и 47, построенные для С =2,0 ккал/кг град и являющиеся геометрическим местом точек а иили б и ь (фиг. 3)аСледовательно, задание граничногозначения теплоемкости, вводимойв модуль постоянной памяти блока выборки датчика температуры, позволяетдостичь требуемой точности действиявыбранного датчика температуры передили после ЗИТ. 55Предлагаемая система автоматического регулирования функционируетследующим образом. Перед началом растопки прямоточ -ного парогенератора с помощью блока 13 переключения на вход стабилизирующего регулятора 12 подан постоянный сигнал от задатчика 14, который (сигнал) определяет стартовыйрасход растопочного топлива. Включены датчики температур и давленийпервого потока водопарового тракта5-1, 5-2.5-и и 6-1, 6-26-п,датчики температур и давлений второгопотока 7-1,7 - 2. 7-и и 8-1,8-28 - и, блоки 9 - 11, первыйсумматор 16, датчики 23, причем выходрегулятора 12 переключателем 20 под -ключен к регулирующему органу 21 растопочного топлива. От датчиков 3 и 4к блоку 9 перед началом растопки парогенератора поступают неизменныесигналы, соответствующие расходу питательной воды, равному 30% номинального. Давление рабочей среды в потоке поддерживается закритическим науровне 25,0 МПа (250 кгс/см), рабочая среда сбрасывается во встроенныесепараторы, а пароперегревательныеучастки обоих потоков отключены,1На фиг. 1 это иллюстрируется нумерацией датчиков температур и давлений: датчики 5-1, 5-2.5-п,(а также 6-1, , 6-п, 7-17-п, 8-1, , 8-п) размещены в потоках 1 и 2 до отвода среды к встроенным сепараторам (ВС), а в промежутках между датчиками с индексами т. иустановлены встроенные в трактпарогенератора задвижки (ВЗ), разделяющие испарительный и пароперегревательный участки. От этих датчиковк блокам 24 - 27 выборки датчиковтемпературы перед началом растопкипоступают одинаковые, сигналы, соответствующие температуре питательнойводы перед растопкой (220-250 С) .С началом растопки, вскоре послерозжига горелок растопочного топлива, т.е. с началом сепараторного периода растопки, температура средыв точках 5-1, 5-2, , 5-п и 7-1,7-2.7-и начинает увеличиваться,что вызывает в свою очередь увеличение выходных сигналов от блоков выборки, пропускающих сигналы от датчиков 5 т. и 7 т., именно сигналы отэтих датчиков являются наибольшими,определяющими результат теплопоглощения средой тепла, полученного присгорании топлива, и блоки 24 - 27Одновременно начинает формироваться сигнал от сумматора 17, пропорциональный среднему значению температуры после ЗМТ, а блок 13 переключения переключает управляющий сигнал с задатчика 14 на корректируюпщй регулятор 15 после включения источника 18 задающего сигнала.По мере увеличения подачи топлива увеличивается и температура среды, после того, как температура после ЗМТ достигает значения, соответствующего основному режиму работы парогенератора, система поддерживает заданное значение температуры рабочей среды после ЗМГ путем воздействия на подачу твердого топлива через станцию. бесступенчатого регулирования.При появлении длительно действующего топочного возмущения в виде, например, зашлакования конвективных поверхностей нагрева, когда происходит смещение ЗМТ в сторону входа в парогенератор, блоки 24 - 27 выборки датчиков температуры, после определения новых границ ЗМТ, при циклическом опросе выбирают сигналы от тех датчиков температур и давления, которые размещены в точках, ближайших к новым границам ЗМТ, эти сигналы вводятся в машинную программу (фиг. 3), которая обеспечивает прохождение сигналов, пропорциональных температурам от нужных двух датчиков к первому и второму сумматорам. Аналогичные операции производятся блоками выборки при внешнем возмущении, когда ЗМТ смещается в сторону выхода из парогенератора, например, при снижении температуры питательной воды. 7 12492 выборки подключают именно датчики 51 и 71 при циклическом опросе всех датчиков температуры. Выходные сигналы от блоков выборки 24 и 25 поступают на входы первого сумматора 16 сигна 5 лов по температуре перед ЗМТ, а выходным сигналом блока 13 является сигнал, пропорциональный усредненной температуре перед ВЗ и в сепараторный период растопки, когда температура 10 среды низка относительно номинального режима, а ЗМГ находится вне пределов испарительного контура. Выходные сигналы от блоков 26 и 27 выборки поступают к второму сумматору 17, 5 но так как корректирующий регулятор 15 в сепараторном периоде отключен, сигналы от блоков 26 и 27 дублируют выходные сигналы блоков 24 и 25, а сами блоки 26 и 27 находятся в ре жиме ожидания момента, когда величина теплоемкости, ограничивающая ЗМТ, достигнет заданного значения СТаким образом, изменение суммар- . ного сигнала, поступающего на стаби лизирующий регулятор 12, в сепараторный период растопки определяетсяв основном изменением его температурной составляющей, которая представляет собой выходной сигнал от первого З 0 сумматора 16. По мере роста задающего сигнала от задатчика 14 регулятор 12 увеличивает подачу топлива, что приводит к увеличению температуры и теплоемкости рабочей среды, а по 5 мере роста теплоемкости - к снижению абсолютного изменения температуры. Одновременно увеличивается удельный объем среды и чем резче изменяется перепад на участке замера к датчи О кам 23, тем резче меняется отношение перепада к квадрату расхода питательной воды, остающегося постоянным в сепараторном периоде пускового режима, Таким образом, уменьшение абсолютных отклонений температуры среды по мере ее роста компенсируется увеличением сигнала, поступающего на стабилизирующий регулятор 12 от блока 10 . деления, через блок нелинейных преобразований.Подле подключения пароперегревательного участка водопарового тракта появляются сигналы от датчиков 515-п; 616 п, 7.17-п, 818-п.При нагружении энергоблока по электрической мощности до значений 3068 8407 номинальной включается некоторое количество пылепитателей, после чего с помощью переключателя 20 производится перевод регулятора2 на управление блоком 22.Когда теплоемкость рабочей среды достигнет заданного значения в области перед ЗМТ, блоки 24 и 25 выборки датчиков температуры перед ЗМТ автоматически переключаются с датчиков 51 и 7 д на тот датчик температуры, который явится ближайшим перед ЗМТ, а блоки 25 и 27 выборки датчиков температуры после ЗМТ автоматически переключатся с датчиков 5 и 71 на тот датчик, который явится ближайшим после ЗМТ (фиг. 3).1249268 с. оку сб,17l фц Рт датчик (г-г, г.г, 7 первого(тг л(гл, л, гг ФХ-(,бг, пеипературого/попгока т датчакооб./ Ю г,б /,Р.г,., б-и) даопенияербого(Юлорого/попгола1249268 аппаппппаааа аапппппппайаа г ипааппппаиюпюп йййайййййаааай гю юФиг. 9 р кгС/Са СоставительРедактор А,Сабо Техред З.Чем Желвака орректор И.Мус Зак нно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Произво 4217/37 ВНИИПИ Го по дел 113035, Моск