Система регулирования блока котелтурбина-генератор

Союз СоветскихСоциалистицескихРеотубяик ОП Ис ИЗОБРЕ(51) М Кл Г 01 к 7/24 заявки с присоединение асударственный номнтетСонета Мнннстроа СССРпо делам нэооретеннйн открытий(32) Приорите Опубликовано 30, 0 Дата опубликовани 74 Бюллетень 36писания 10. 10. 74 53) УДК 621. 311. 22-546 (088. 8) анюк, Б,Е. о, Ю.А. Ветров, О.К. Грицжко, О.Т. Птгаксин, И.Ф.Золследовательский инстиая государственная элтделение Всесоюзногозации и рационализаци Р.А. Цейтлин, В 4 И. ШапирВ.П.МереЦентральный научно-иавтоматизации,Змиевстанция и Уральскоеного т еста по о ган(72) Авторы изобретения тут комплекснктрическаягосударственраионных 71) Заявитель СТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ БЛОКА КОТЕЛТУРБИНА-ГЕНЕРАТОР.2 3ть тур.; Изобретение относится к тепло- цель изобретения - повыси энергетике и может быть использо- экономичность работы блока. вано на блочных электростанциях, Для этого ко входу задающего где турбины имеют сопловое парорас- преобразователя дополнительно подпределение. 5 ключен экстремальный регулятор сИзвестны системы регулирова- датчиками величины критерия оптиния блока котел-турбина-генератор, мальности, например к.п.д. блока, содержащие Регулятор модности, ко а на входе регулятора давления входам которого подключены задат- предусмотрен переключающий блок, чик мощности и датчик активной мощо снаоженны элементом сравнения, ко ности генератора, а выход соединен входам которого подключены задавс синхронизатором турбины; регуля- щий преобразователь и датчик давтор давления пара, ко входам кото- ления, а выход соединен с исполни- рого подключены датчик давления тельными реле во входных цепях ре пара перед турбиной и задатчик мощгулятора давления, и каналом форности через задающий преобразова- сировки с дополнительным дифферентель оптимального давления, а вы- циатором, выход которого соединен ход соединен с регуляторомкотла; с Регулятором мощности. и дифференциатор, включенный меж- На фиг. 1 показана система ду задатчиком моЮости и регулято О Ргулирования нагрузки блока; на ром давления пара. риг. 2 - пример выполнения задаюТакие системй не всегда в пол- щего преобразователя; на фиг. 3- ной мере позволяют оптимизировать пРимер выполнения переключающего экономичность работы блока, особен- блока 3 на фиг. 4 - кривая зависи-но при отклонениях некоторйх пара- мости мощность - оптимальное до-метРов установки. пустшое положение сервомотора3444 89 бины; на фиг. 5 - кривая зависимости мощность - оптимальное допус. тимое давление; на фиг. 6 - осциллограмма переходного процесса ра. боты системы регулирования. 5Система регулирования блока состоит из обычной схемы регулирования мощности, схемы регулирования давления параэкстремального регулятора и переключающего блока. 1 оСхема оегулирования мощноста (см, фиг. 17 состьит из датчикаактивной мощности генератора 2 и задатчика 3 мощности, подключенных к входам регулятора 4 мощности, вы ход которого соединен с синхройиза-. тором 5, воздействующим при помощи гидравлйческой системы (на чертеже не показана) через сервомотор 6 нагулирующие клапаны 7 турбины 8. 20од задатчика 3 подключен также к входу задающего преобразователя 9, входящего в схему регулирования давления пара, а через диФФеренциатор 10 и переключающий блок 11 25 . к входу регулятора 12 давления паа. На один из входов регулятораподается сигнал от переключающе-го блока 11.Схема регулирования давления зо ара содержит регулятор 12 давления пара, на входы которого через переключающий блок 11 поступают сигналы датчика 13 давления, дифференциатор 10, Задающий преобра- з 5 зователь 9 и задатчик 3 мощности. Через переключающий блок 11 регулятор 12 замкнут отрацительной обратной связью.Выход лятора 12 подключен 4 о к входу регулятора 14 производительности котла. Таким регулятором в конкретных саях может быть регулятор расхода топлива или регу лятор питания с воздействием на 45 производительность питательного насоса. Можно построить схему с регулятором питания, воздействую- , щим только на регулйрующие питательные клапаны котла, однако эффективность оптиюизацйи давления пара при этом будет пониженной. В , схему регулирования давления вхо-дит также регулятор 15 температуры среды в промежуточной точке даро водяного тракта котла. На вход этого регулятора помимо обычных сигналов, не показанных на чертеже, приходит также сигнал от задающего преобразователя 9, проходящий через корректирующее устройство 16. В том случае, когда регулятор 14 является регулятором расхода топО4лива, регулятор 15 воздействует нарасход питательной воды. Если жерегулятор 14 управляет сходомпитательной воды, функции управле-.ния расходом топлива возложены нарегулятор 15,На вход экстремального регулятора 17 подаются сигналы датчиков, необходимых для расчета критерйя оптимальности, например к.п.д. блока а сигнал с выхода регулятора 17 поступает на один рз входов задающего преобразователя 9.Сигналы от задатчика 3 и экстремального регулятора 17 подключенык входам элемента сравнения 18 (см.фиг. 2), от которого сигнал поступа.ет йа обмотку реле 19 с контактами20 и 21. Сигнал от элемента сравнения посает также на усилитель22 и через контакт 20 - на усилитель23, имеющие зоны линейности и зоныограничения выходного сигнала. Приэтом зоны линейности усилителей 22и 23 смещены таким образом, что ачало работы усилителя 22 совпадаетпо входному сигналу с вступлениемусилителя 23 в зону ограничения (доэтого сигнал усилителя 22 равен нулю), Контакт 20 осуществляет перевод работы схемы с усилителя 23 наусилитель 22. Выходные сигналы усилителей 22 и 23 подключены к входусумматора 24. Выход с матора 24 .подан на пеыюч блок 11 икорректирующе е устройство 16, Контакт 21 подключает сигнал посторон-него источника к одному из входов"переключающего блока П.Переключающий блок 11 предназначен для временной блокировки работы регулятора 12 давления пара ивременного форсирования регулятора4 мощности.Контакт 21 реле 19 см. фиг.2) подключен на вход дифференциатора 25 (см. фиг. 3), а выход диффенциатора 25 - на вход регуляторамодности, а также на выпрямитель26. Сигнал с выпрямителя 26 управляет обмоткой реле 27, имеющегоконтакт 28 самоподхвата, нормальнозамкнутый контакт 29 в цепи от датчика 13 давления к регулятору 12,нормально замкнутый контакт ЗО вцепи от сумматора 24 к регулятору12, нормально замкнутый контакт Э 1в цепи от дифференциатора 10 к ре-,гулятору 12 и нормально разомкнутые контакты 32 и 33 в цепи обратной связи регулятора 12 и в цепиот задатчика 3 к регулятору 12 соответственно. В переключающий блок5 4448входит также сумматор 34, получающий в противофазе сигналй от датчи-ка 13 и сумматора 24. Сумматор 34,управляет обмоткой реле 35, которое имеет контакт ЗБ, разрйвающий бцепь самоподхвата, роходящую отпостороннего источника через разделительный диод 37 к контакту 28реле 27.В соответствии с зависимостью 1 омощность Я/ - оптимальное допустимое давление Р (см.-фиг. 5) можно различить три основных режимаработы системы: с постоянным давле бнием пара, с повышением заданного цдавления йара при повышении нагрузки и с резким падением давления приповышении нагрузки.Первый режим работы совпадаетс режимом работы обычной системы ре гулирования нагрузки блока. При изменении задатчиком 3 задания по нагрузке в первую очередь начинаетработать регулятор 4, перемещаясинхронизатор 5 и сервомото 6 сгулирующими клапанами 7. рбинапринимает новую нагрузку. ийеренциатор 10 через переключающйблок 11 дает опережающий сигнал нарегулятор 12 и обеспечивает увели- зочение приемистости блока. Регулятор 12 воспринимает изменение давления пара и восстанавливает давление до прежнего уровня воздействием на регулятор 14 производитель бности котла,Второй режим отличается тем,что изменение задания по нагрузкеот задатчика 3 в преобразованномвиде поступает также на регулятор 4012 давления пара. В результате регуйтор 12 устанавливает новое давленив пара. Изменение задания подавлению играет также роль дополнительного опережающего сигнала ипоэтому приемистость блока в этомрежиме насколько возрастает.Оптимизацию соотношения положения клапанов 4 турбины (см. фиг.4) и давления свежего пара осест бовляют регуляторы мощности и давления пара путем совместного действия,Работу этих регуляторов при изменении заданной мошности Уф, например ото 1 доЛГ 2, иллюстрирует ос- ббциллограмма на фиг. 6. Цри изменении задания от /1 до 2 регулятормощности практически мгновеннопо сравнению с регулятором давления) отслеживает задание, открываяклапаны Е турбины. Одновременно 906сигнал заданйя мощности от задатчика 3 через заданиций преобразователь 9 поступает на регулятор 12 давления пара, изменяя его уставку в соответствии с графиком Работы заающего преобразователя 1 см. фиг.). Задание, выработанное задающйм преобразователем 9, показано на фиг. Б линией Рф .Давление пара в первый момент изменения (увеличения) мощности турбоагрегата падает линия Р на фиг. 6), а затем по мере отработки новой установки регулятором 12 и увеличения производительности котлоагрегата давление начинает возрастать. Поскольку рассогласование сигнала задания и действительного давления на входе регулятора 12 велико, последний продолжает увеличивать производительность котла. Возникает тенденция увеличения нагрузки генератора выше заданной, и регулятор 4, стремясь сохранить нагрузку неизменной, начинает постепенно прикрывать клапаны 7 турбины 8. При соответствии условии эксплуатации блока тем, для которых определена зависймость Р ф: ф клапаны 7 турбины 8 будут постепенно возвращены в исходное положение в тоЧном соответствии с участком Л - ЛГ зависимости оптииальнапа папуатйпого положения клапановот нагрузки рГ (см.фиг, 4)При изменении условий эксплуатации (вакуум в конденсаторе, величины отборов и прочее) задайное значение мощности будет получено при другом, отличном от оптимального, положении клапанов. В связи с этйм исходную зависимость давления пара от нагрузки корректирует экстремальный регулятор 17 в соответствии с действительным значением критерия оптимальности, например, в соответствии с к,п.д. турбинй нетто или к,п.д. блока. Величину критерия оптимальности регулятор 17 рассчитывает по информации, полученои от соответствующих датчиков, Регулятор обеспечивает поиск максимума критерия оптимальности, воздействуя на вход задающего йреобразователя 9.Результатом действия регулятора 17 является восстановление оптимального положения клапанов. Регулятор 17 вступает в работу йри существенных изменениях условий эксплуатации.7Третий режим характерен тем, что при определенном и неизменном значении нагрузки турбогенератора (см.Ф 3 на фиг. 4, Б) и соответственно постоянной производительности котлоагрегата необходимо совершить автоматический скачкообразный переход от одного значения давления до другого. Этот перехож осуществляют соответствующим скачкообразным изменением положения клапанов без существенного динамического изменения нагрузки турбогенератора и производительности кот ла. Поскольку регулятор 12 давления пара в этом режиме работает ложно ,(при увеличении сигнала зэдатчика мощности происходит уменьшение сигнала задающего преобразователя, т.е. уменьшение заданного давления пара ниже его действительного значения), действие его блокируют с помощью переключающего блока 11.Для рассмотренных примеров реализации задающего преобразователя 9 и переключающего блока 11 третий режим работы возникает при срабатывании реле 19, когда сигнал элемента 18 сравнения достигает уровня срабатывания этого реле. При малом увеличении сигнала задатчика 3 мощности и срабатывании реле 19 последнее при йомощи контакта 20 отключает усилитель 23, изменяя тем самы 4 задание регулятору 12, а контактом 21 подает скачкообразный сигнал на вход дифференциатора 25 (см.Кап .3),срабатывает реле 35 и сво 1.м контактом 36 подготавливает цепь самоподхвата реле 27.Иачеэающий стенал с дцф)еренциатора 25 поступает на регулятор 4 мощности, что приводит к некоторому перере гулированию по нагрузке. Появление сйгнала на выходе дифференциатора 25 вызывает также срабатывание реле 27 которое контактом 28 тановится на самоподхват, а контактами 29-33 блокирует работу регулятора 12 давления пара. Блокировка работы регулятора происходит путем об-; хвата регулятора 12 отрицательной обратноЯ связью контактом 32, разыва его входных цепей контактами 9-31 и подключения на вход сигнала задатчика 3 мощности, В этомежиме выходной сигнал регулятора 2 давления пара соответствует сигналу задатчика 3 мощности. Поскольку задание регулятору 4 мощности временна увеличено сигналом диференциатОРа 25 и превышает прОизво 4890 5 И 15 20 25 За 35 40 45 50 дительность котла, регулятор 4 на-, чинает открывать клапаны 7, воздействуя на них через синхронизатор 5 и сервомотор 6. Когда давление пара становится йрактически равным заданию, малый сигнал на выходе, сумматора 34 вызывает размыкание реле 35, которое контактом 36 разрывает цейь самоподхвата реле 27. К этому времени выходной сигнал дифференциатора 25 уже не может удержать реле 27 во включенном состоянии, Оно размыкает контакты 32, 33, 36, замыкает контакты 29-31 и тем самым восстанавливает коммутацию регулятора 12 давленияеВ системе регулирования предусмотрена стати еская связь от задающего преобразователя 9 к регулятору 15 температуры среди в промежу точной точке пароводяного тракта котла (через корректирующее устрой ство 16). Эта связь необходима для компенсации эффекта самопроизвольного изменения нагрузки котлоагрегата при переводе его на пониженное давление. При снижении давления и неизменном теплоподводе температура пара в промежуточной точке тракта падает.При отсутствии статической связи регулятор 15, являясь, например, регулятором топлива, восстановил бы температуру, увелйчив нагрузку котлоагрегата. Статическая связь меняет задание регулятору 15, Обеспечивая с помощью корректирующего устройства 16 автономность работы регулятора 15 от действия системы оптимизации давления. Например, при снижении заданного давления статическая связь уменьшает заданное значение температуры. Статическая связь активно действует во втором и третьем режимах работы системы регулирования нагрузки блока ПРЕДАДЕТ ИЗБРЕТЕНИЯ Система регулирования блока котел-турбина-генератор, содержащая регулятор мощности, ко входам которого подключены задатчик мощности и датчик активной мощности генератора, а выход соединен с синхронизатором турбины, регулятор давления пара, ко входам которого подключены датчик давления пара пеоед турбиной и запатчик мощности9 444 через зыдающий преобразователь оптимального давления. а выход соединен с регуляторамй котла, и диф- ференциатор, включенный между задатчиком мощности и регулятором 5 давления пара, отличающаяся тем, что,с целью повышения экономичности работы блока, ко входу задающего преобразователя дополнительно подключен экстремальный регуля тор с датчиками величины критерия оптимальности, например к.п.д.,бло 890 10ка, а на входе регулятора давления предусмот н переключающий блок, снабже элементом сравнения, ко входам которого подключены задаииий преобразователь и датчик давления, а выход соединен с исполнительнымй реле во входных цепях регулятора давления, и каналом форсировки с дополнительным дифференциатором, выход которого соединен с регулятором мощности.444890 одпнсно У,У,Лаю,РпгРп Составитель Д. КЭЛ Ь Ш НИ КОВактор Е,ДЭЙЧ Техред Н,СЕНИНа Корректор квз фс иод, ибр 6т,рак НИИПИ Государственного комитета Совета Министровпо делам изобретений н открытийМосква, 113035, Раущская наб., 4 едпрнятне Патент, Москва, Г.59, Бережковская наб., 2