PL B1. INSTYTUT AUTOMATYKI SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (13) B1 (51) Int.Cl. F01K 13/02 ( ) (54) Sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT AUTOMATYKI SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 10/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/11 (72) Twórca(y) wynalazku: WŁODZIMIERZ OBALEŃSKI, Wrocław, PL WŁODZIMIERZ FENNIG, Wrocław, PL ROBERT KIELIAN, Wrocław, PL ZBIGNIEW WIERZBICKI, Wrocław, PL MARIUSZ LIPIŃSKI, Wrocław, PL LESZEK BIAŁOBRZESKI, Ostrołęka, PL ROMAN MALUS, Ostrołęka, PL DARIUSZ NIECEWICZ, Olszewo-Borki, PL JAN PRUSACZYK, Ostrołęka, PL STANISŁAW SIEDLECKI, Ostrołęka, PL PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób tworzenia sygnału sterującego płożeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, pracującej w układzie rozruchowo-zabezpieczającym szeregowo ze stacją obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny parowej o niewystarczającym przełyku. Rosnące wymagania stawiane cieplnym blokom energetycznym uczestniczącym w obronie i odbudowie systemu elektroenergetycznego, zwłaszcza w warunkach przejścia z pracy w systemie sztywnym do pracy w systemie elastycznym przy nadmiarze generowanej pary przez kocioł w stosunku do odbieranej pary przez turbinę, zmuszają do takiego skoordynowania pracy kotła i turbiny, w którym nie dopuszcza się do awaryjnego wyłączenia bloku przez zabezpieczenia, przy zachowaniu jego własności regulacyjnych. Przyczyną awaryjnego wyłączenia bloku przez zabezpieczenia jest między innymi nadmierny wzrost ciśnienia pary wtórnej powodujący przekroczenie dopuszczalnej temperatury pary na wylocie z części wysokoprężnej turbiny. Zachowanie własności regulacyjnych bloku uzyskuje się spełniając warunek liniowości charakterystyki statycznej turbiny, czyli liniowej zależności między prędkością obrotową turbiny, a jej obciążeniem. Podczas spełniania warunku liniowości, wartości ciśnień pary świeżej i wtórnej są utrzymane na poziomach przewidywanych przez konstruktora turbiny. W takiej sytuacji organy wykonawcze regulatorów pary świeżej i wtórnej, to znaczy zawór parowy stacji redukcyjno-schładzającej części wysokoprężnej turbiny oraz zawór parowy stacji redukcyjno-schładzającej części średnio i niskoprężnej turbiny, nie osiągają podczas regulacji trwale skrajnych położeń (całkowite otwarcie) lub położenia te nie są ograniczone, przykładowo przez działania zabezpieczeń. Główną przyczyną występowania ograniczeń położeń otwarć stacji są zbyt małe ich przełyki i często z tego powodu dochodzi do otwierania się zaworów bezpieczeństwa, zainstalowanych na wylocie pary z kotła. Wpływ ciśnienia pary świeżej na zachowanie liniowej zależności między przyrostami prędkości obrotowej turbiny, a jej obciążeniem jest stosunkowo mały (zwłaszcza podczas zrzutu obciążenia bloku pracującego przed tym zrzutem z nominalnymi wartościami parametrów pary), natomiast szczególne znaczenie na zachowanie wymaganej liniowości ma wartość ciśnienia pary wtórnej. Utrzymanie w zakresie regulacji zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części średnio i niskoprężnej turbiny, a co za tym idzie ciśnienia pary wtórnej na zadanym poziomie nabiera w tych sytuacjach kluczowego znaczenia. Dokonuje się tego poprzez między innymi ograniczenie strumienia pary podawanej do tej stacji, zmniejszając wydajność stacji redukcyjnoschładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny. Znany jest z polskiego opisu patentowego nr sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, w układzie technologicznym z otwartą zasuwą parową przed tą stacją w czasie realizacji zrzutu obciążenia, w którym przetwarza się uchyb ciśnienia pary świeżej w regulatorze ciśnienia pary, a następnie ogranicza się jego wartość sygnałem minimalnej wartości przepływu pary przez przegrzewacz pary wtórnej, poniżej której blokuje się dalsze zamykanie zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny. Znany jest z publikacji pn. "Automatyka cieplnych urządzeń siłowni", autor Janusz Rakowski, Wydawnictwo Naukowo Techniczne - Warszawa 1976 r.. Rys str. 178, sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, w którym od wartości rzeczywistej ciśnienia pary świeżej odejmuje się wartość zadaną tego ciśnienia i tak utworzony uchyb ciśnienia pary świeżej przetwarza się w regulatorze ciśnienia pary. Następnie tak otrzymany sygnał zadanego położenia zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, blokuje się w kierunku dalszego jego zmniejszania w czasie, gdy ciśnienie pary wtórnej w przegrzewaczu obniży się poniżej wartości 1 MPa. Znany jest również z tej publikacji przedstawiony na str, 176 sposób sterowania położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, w którym sygnały: ciśnienia i temperatury w kondensatorze, ciśnienia wody wtryskowej, ciśnienia kondensatu wtryskowego, ciśnienia pary za schładzaczami, temperatury pary za stacją obejściową, przetwarza się na sygnały binarne w układzie zabezpieczeń i blokad technologicznych i tak utworzonymi sygnałami zamyka się z maksymalną prędkością zawór parowy tej stacji.

3 PL B1 3 Znany jest sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, w układzie technologicznym z zasuwą parową przed tą stacją, w którym przetwarza się uchyb ciśnienia pary świeżej w regulatorze ciśnienia pary, a następnie ogranicza się jego wartość sygnałem mocy czynnej bloku. Tak przetworzonym i ograniczonym sygnałem uchybu ciśnienia steruje się położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny, przy czym zasuwa parowa tej stacji pozostaje zamknięta. Sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjnoschładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym według wynalazku, w którym od wartości rzeczywistej ciśnienia pary świeżej odejmuje się wartość zadaną tego ciśnienia i tak utworzony uchyb przetwarza się w regulatorze ciśnienia, a następnie porównuje się z sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji i wybiera się sygnał o mniejszej wartości, którym steruje się położeniem zaworu parowego tej stacji charakteryzuje się tym, że sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji jest sygnał ciśnienia pary za stacją redukcyjno-schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny, który przetwarza się w bloku matematycznym nieliniowym, korzystnie o charakterystyce monotonicznej malejącej z ograniczeniami. Inny sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno- -schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym według wynalazku, w którym od wartości rzeczywistej ciśnienia pary świeżej odejmuje się wartość zadaną tego ciśnienia i tak utworzony uchyb przetwarza się w regulatorze ciśnienia, a następnie porównuje się z sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji i wybiera się sygnał o mniejszej wartości, którym steruje się położeniem zaworu parowego tej stacji charakteryzuje się tym, że sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji jest sygnał o stałej wartości zadanego ciśnienia pary za stacją redukcyjno-schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny, od którego odejmuje się sygnał ciśnienia pary za tą stacją i tak utworzony uchyb przetwarza się w regulatorze ciśnienia z ograniczeniami, korzystnie o charakterystyce proporcjonalnej. Sygnał ciśnienia pary za stacją redukcyjno-schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny jest wykorzystany w układzie zabezpieczeń tej stacji. Układ zabezpiecza przed nadmiernym wzrostem ciśnienia za stacją zmniejszając przepływ pary płynącej przez nią. Zmniejszenie tego przepływu następuje zwykle poprzez ograniczenie otwarcia zaworu parowego tej stacji. Powoduje to wzrost ciśnienia pary wtórnej i tym samym odstępstwo od wymaganej liniowej zależności między prędkością obrotową turbiny a jej obciążeniem, a także doprowadza w określonych sytuacjach do zadziałania zabezpieczeń bloku wyłączających go z pracy w związku z nadmiernym wzrostem temperatury pary wylotowej z części wysokoprężnej turbiny. Zastosowanie wynalazku pozwala uniknąć wyżej wymienionych skutków nadmiernego wzrostu ciśnienia pary wtórnej poprzez automatyczne ograniczenie strumienia pary dopływającej do stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części średnio i niskoprężnej turbiny, które uzyskuje się ograniczając położenie zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny. Sposób według wynalazku eliminuje występowanie warunków powodujących działanie zabezpieczeń stacji redukcyjno-schładzającej obejściowej części średnio i niskoprężnej turbiny, przez co jest zapewniona ciągłość pracy bloku energetycznego przy nieznacznie przedłużonym czasie działania zaworów bezpieczeństwa zainstalowanych na wylocie pary z kotła w warunkach zrzutów obciążeń. Wynalazek jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony układ technologiczny cieplnego bloku energetycznego wraz ze sposobem tworzenia sygnału ograniczającego położenie zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny od przetworzonego sygnału uchybu ciśnienia pary za stacją redukcyjno-schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny, w którym stosuje się regulator ciśnienia z ograniczeniami, a fig. 2 - przebieg zależności wartości sygnału ograniczającego położenie zaworu parowego stacji redukcyjno schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny od sygnału ciśnienia pary za stacją redukcyjno schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny. Układ technologiczny bloku energetycznego składa się z wytwarzającego parę kotła K, zawierającego w szczególności: przegrzewacz pary świeżej PP, przegrzewacz pary wtórnej PW, zawór bez-

4 4 PL B1 pieczeństwa ZB umiejscowiony na rurociągu pary świeżej, zasilanej parą turbiny, zawierającej w szczególności część wysokoprężną WP, część średnioprężną SP, część niskoprężną NP, zawory regulacyjne ZWP części wysokoprężnej turbiny WP, zawory regulacyjne ZSP części średnioprężnej turbiny SP, napędzanego turbiną generatora G oraz armatury rozruchowo zabezpieczającej. W skład armatury rozruchowo zabezpieczającej wchodzą: stacja redukcyjno-schładzająca RS obejściowa części wysokoprężnej turbiny oraz stacja redukcyjno-schładzająca AR obejściowa części średnio i niskoprężnej turbiny. Blok energetyczny wyposażony jest między innymi w typowe układy regulacji takie jak: układ regulacji prędkości obrotowej turbiny, układ regulacji ciśnienia pary świeżej z oddziaływaniem na położenie zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej RS obejściowej części wysokoprężnej turbiny, układ regulacji ciśnienia pary wtórnej z oddziaływaniem na położenie zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej AR obejściowej części średnio i niskoprężnej turbiny. W układzie regulacji prędkości obrotowej turbiny na wejście dodatnie pierwszego członu różnicowego CR1 podany jest sygnał zadanej prędkości obrotowej Snz turbiny, a na wejście ujemne sygnał prędkości obrotowej Sn turbiny. Sygnał wyjściowy z pierwszego członu różnicowego CR1 połączony jest z wejściem regulatora prędkości obrotowej turbiny RN, którego wyjście steruje położeniami zaworów regulacyjnych ZWP części wysokoprężnej turbiny WP i położeniem zaworów regulacyjnych ZSP części średnioprężnej SP turbiny. W układzie regulacji ciśnienia pary wtórnej na dodatnie wejście drugiego członu różnicowego CR2 podany jest sygnał ciśnienia pary wtórnej Scpw, a na wejście ujemne sygnał ciśnienia zadanego pary wtórnej Sczpw. Sygnał wyjściowy z drugiego członu różnicowego CR2 połączony jest z wejściem regulatora ciśnienia RCPW pary wtórnej, którego wyjście steruje położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno schładzającej AR obejściowej części średnio i niskoprężnej turbiny. W układzie regulacji ciśnienia pary świeżej na dodatnie wejście trzeciego członu różnicowego CR3 podany jest sygnał ciśnienia pary świeżej Scps, a na wejście ujemne sygnał ciśnienia zadanego pary świeżej Sczps. Sygnał wyjściowy z trzeciego członu różnicowego CR3, w którym od wartości rzeczywistej ciśnienia pary świeżej odejmuje się wartość zadaną tego ciśnienia, połączony jest z wejściem regulatora ciśnienia pary świeżej RCPS, w którym przetwarza się tak utworzony uchyb. Sygnał wyjściowy tego regulatora połączony jest z pierwszym wejściem członu ograniczającego CO, w którym wybiera się z sygnałów wejściowych, sygnał o wartości mniejszej. Drugie wejście członu ograniczającego CO połączone jest z wyjściem regulatora ciśnienia pary RCAR za stacją obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny. Na wejście regulatora ciśnienia pary RCAR za stacją obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny podany jest sygnał wyjściowy z czwartego członu różnicowego CR4, na którego dodatnie wejście podany jest sygnał o stałej wartości zadanego ciśnienia pary SczpAR za stacją redukcyjno schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny, a na wejście ujemne podany jest sygnał ciśnienia pary ScpAR za stacją redukcyjno schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny. W regulatorze ciśnienia pary RCAR za stacją obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny, o charakterystyce korzystnie proporcjonalnej, przetwarza się w funkcji malejącej podany na jego wejście sygnał wyjściowy z czwartego członu różnicowego CR4, w którym od sygnału zadanego ciśnienia SczpAR za stacją redukcyjno schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny odejmuje się sygnał ciśnienia pary ScpAR za tą stacją. Przebieg zależności wartości sygnału ograniczającego położenie zaworu parowego stacji redukcyjno schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny od sygnału ciśnienia pary za stacją redukcyjno schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny przedstawiono na fig. 2. Wzrostowi wartości z p1 do p2 sygnału ciśnienia pary ScpAR za stacją redukcyjno schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny odpowiada zmniejszanie sygnału ograniczającego So położenie zaworu parowego stacji redukcyjno schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny od wartości So1 do wartości So2. Wartości progów So1 i So2 są nastawiane w regulatorze ciśnienia pary RCAR za stacją obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny. Tak utworzony sygnał ograniczający So położenie zaworu parowego stacji redukcyjno schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny podaje się do członu ograniczającego CO, w którym wybiera się z sygnałów wejściowych, sygnał o wartości mniejszej i tak utworzonym sygnałem wyjściowym SRS z członu ograniczającego CO, steruje się położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno schładzającej RS, obejściowej części wysokoprężnej turbiny.

5 PL B1 5 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno- -schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, w którym od wartości rzeczywistej ciśnienia pary świeżej odejmuje się wartość zadaną tego ciśnienia i tak utworzony uchyb przetwarza się w regulatorze ciśnienia, a następnie porównuje się z sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji i wybiera się sygnał o mniejszej wartości, którym steruje się położeniem zaworu parowego tej stacji, znamienny tym, że sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji jest sygnał ciśnienia pary za stacją redukcyjnoschładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny, który przetwarza się w bloku matematycznym nieliniowym, korzystnie o charakterystyce monotonicznie malejącej z ograniczeniami. 2. Sposób tworzenia sygnału sterującego położeniem zaworu parowego stacji redukcyjno-schładzającej, obejściowej części wysokoprężnej turbiny parowej z przegrzewem międzystopniowym, w którym od wartości rzeczywistej ciśnienia pary świeżej odejmuje się wartość zadaną tego ciśnienia i tak utworzony uchyb przetwarza się w regulatorze ciśnienia, a następnie porównuje się z sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji i wybiera się sygnał o mniejszej wartości, w którym steruje się położeniem zaworu parowego tej stacji, znamienny tym, że sygnałem ograniczającym położenie zaworu parowego stacji jest sygnał o stałej wartości zadanego ciśnienia pary za stacją redukcyjno-schładzającą, obejściową części średnio i niskoprężnej turbiny od którego odejmuje się sygnał ciśnienia pary za tą stacją i tak utworzony uchyb przetwarza się w regulatorze ciśnienia z ograniczeniami, korzystnie o charakterystyce proporcjonalnej. Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)