PL B1. ABB Spółka z o.o.,warszawa,pl BUP 03/02. Paweł Mróz,Wrocław,PL WUP 02/08 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F22G 5/20 ( ) F22G 5/12 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób regulacji temperatury pary wodnej za przegrzewaczami (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 03/02 (73) Uprawniony z patentu: ABB Spółka z o.o.,warszawa,pl (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/08 (72) Twórca(y) wynalazku: Paweł Mróz,Wrocław,PL PL B1 (57) Sposób regulacji temperatury za przegrzewaczem polegający na tym, że mierzy się temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem i steruje się zaworem wtryskującym wodę do schładzacza, znamienny tym, że w układzie przegrzewacza ze schładzaczem i zaworem, dokonuje się ciągłego pomiaru parametrów technologicznych, takich jak temperaturę pary wodnej przed schładzaczem (T 1 ), temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem (T 4 ), ciśnienie pary wodnej (P 1 ), ciśnienie wody wtryskowej (P 2 ) oraz temperaturę wody wtryskowej (T 2 ) oraz przepływ ilości pary wodnej na wlocie do danego schładzacza (V 1 ), po czym wyznacza się energię cieplną pary wodnej na wlocie do schładzacza (Q 1 ), energię cieplną wody wtryskowej (Q 2 ) oraz energię cieplną pary wodnej na wylocie z przegrzewacza (Q 4 ), w układzie przegrzewacza (UP) bilansuje się energię cieplną i wyznacza się energię cieplną pary wodnej uzyskaną na przegrzewaczu (Q 3 ), następnie w układzie regulacji wody wtryskowej (UR) określa się zadaną energię cieplną wody wtryskowej (Q Z ), zaś przy pomocy układu instalacji wtryskowej (UW) ustawia się zadane położenie zaworu (Z).

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji temperatury pary wodnej za przegrzewaczami w elektrowniach i elektrociepłowniach stosowany zwłaszcza od momentu rozpalenia kotła do osiągnięcia mocy nominalnej jak również przy dowolnym obciążeniu kotła wykorzystywany do automatycznego sterowania zaworami regulacyjnymi wody wtryskowej do schładzaczy. Znany ze stosowania sposób regulacji temperatury pary wodnej za przegrzewaczem polega na tym, że mierzy się temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem, po czym steruje się zaworem wtryskającym wodę do schładzacza. W okresie od momentu rozpalenia kotła do osiągnięcia mocy nominalnej czyli w okresie rozruchu kotła stosowane układy automatycznej regulacji temperatury pary wodnej zawierają najczęściej dodatkowe struktury rozruchowe składające się z programatora wartości zadanej oraz układów przełączanych w obszarach pojawiających się nasyceń za schładzaczami, z układu typu kaskada na układ regulacji jednoparametrowej, którego zadaniem jest utrzymanie zadanej temperatury pary wodnej za przegrzewaczem. Dodatkowo praca tych układów jest utrudniona zarówno z powodu dużej inercji przegrzewacza przy małych przepływach pary wodnej, jak również dużej względnej zamienności obciążenia komory paleniskowej oraz warunków pracy instalacji wtryskowej. Konieczność ręcznego sterowanie wtryskami z powodu niezadowalającej pracy stosowanych obecne układów doprowadza do skokowych zmian temperatur pary wodnej, szczególnie przy zalaniu przegrzewacza, co często utrudnia i opóźnia stabilizację temperatury pary wodnej niezbędną przed uruchomieniem turbiny. Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji temperatury pary wodnej za przegrzewaczem polegający na tym, że mierzy się temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem i steruje się zaworem wtryskającym wodę do schładzacza. Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w układzie przegrzewacza ze schładzaczem i zaworem dokonuje się ciągłego pomiaru parametrów technologicznych, takich jak temperaturę pary wodnej przed schładzaczem, temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem, ciśnienie pary wodnej, ciśnienie wody wtryskowej, temperaturę wody wtryskowej oraz przepływ ilości pary wodnej na wlocie do danego schładzacza, po czym wyznacza się energię cieplną pary wodnej na wlocie do schładzacza, energię cieplną wody wtryskowej oraz energię cieplną pary wodnej na wylocie z przegrzewacza. W układzie przegrzewacza bilansuje się energię cieplną i wyznacza się energię cieplną pary wodnej uzyskaną na przegrzewaczu. Następnie w układzie regulacji wody wtryskowej określa się zadaną energię cieplną wody wtryskowej, zaś przy pomocy układu instalacji wtryskowej ustawia się zadane położenie zaworu. Zaletą techniczną sposobu według wynalazku jest bezzwłoczne określanie nowego położenia zaworu wtryskowego, które spowoduje zmianę temperatury za przegrzewaczem do nowej wartości zadanej temperatury pary wodnej. Nowy sposób regulacji temperatury za przegrzewaczem jest odporny na występujące stany nasyceń za schładzaczami. Układ do realizacji nowego sposobu ciągle określa położenie zaworu wtryskowego dla aktualnej wartości zadanej i stanu obiektu. Zabezpiecza przegrzewacze przed przelaniem i nie dopuszcza do przekroczenia naprężeń w elementach grubościennych. Sposób charakteryzuje się dobrą kompensacją zaburzeń pochodzących od temperatury pary wodnej na stopniu poprzedzającym, przepływu pary wodnej, ciśnienia pary wodnej, ciśnienia wody wtryskowej oraz temperatury wody wtryskowej, zapewnia dużą stabilność układową jak również w pełni automatyczną pracę od momentu rozpalenia kotła do osiągnięcia mocy nominalnej. Przedmiot wynalazku objaśniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ przegrzewacza ze schładzaczem i zaworem, a fig. 2 - schemat blokowy układu regulacji temperatury za przegrzewaczem. Sposób regulacji temperatury za przegrzewaczem polega na tym, że w układzie przegrzewacza ze schładzaczem i zaworem dokonuje się ciągłego pomiaru parametrów technologicznych, takich jak temperaturę pary wodnej przed schładzaczem T 1, temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem T 3, ciśnienie pary wodnej P 1, ciśnienie wody wtryskowej P 2, temperaturę wody wtryskowej T 2 oraz przepływ ilości pary wodnej na wlocie do danego schładzacza V 1. Przy czym w pierwszym układzie wyznaczania ciepła pary wodnej U 1 na podstawie zmierzonych wartości temperatury pary wodnej przed schładzaczem T 1, ilości pary wodnej na wlocie do danego schładzacza V 1 i ciśnienia pary wodnej P 1 wyznacza się entalpię pary wodnej na wlocie do schładzacza E 1 oraz energię cieplną pary wodnej na wlocie do schładzacza Q 1. W układzie wyznaczania ciepła wody U 3 na podstawie zmierzonych wartości temperatury wody wtryskowej T 2, ilości wody wtryskowej V 2 i ciśnienia wody wtryskowej P 2 wyzna-

3 PL B1 3 cza się entalpię wody wtryskowej E 3 oraz energię cieplną wody wtryskowej Q 2. W drugim układzie wyznaczania ciepła pary wodnej U 2 na podstawie zmierzonych wartości temperatury pary wodnej za przegrzewaczem T 3, ilości pary wodnej na wlocie do danego schładzacza V 1, ilości wody wtryskowej V 2 i ciśnienia pary wodnej P 1 wyznacza się entalpię pary wodnej na wylocie z przegrzewacza E 2 oraz energię cieplną pary wodnej na wylocie z przegrzewacza Q 4. Po czym w układzie przegrzewacza UP na podstawie zmierzonych wartości temperatury pary wodnej za przegrzewaczem T 3, ilości pary wodnej na wlocie do danego schładzacza V 1, ilości wody wtryskowej V 2 oraz ciśnienia pary wodnej P 1, energii cieplnej pary wodnej na wlocie do schładzacza Q 1, energii cieplnej pary wodnej na wylocie z przegrzewacza Q 4 oraz energii cieplnej wody wtryskowej Q 2 bilansuje się energię cieplną, w wyniku czego wyznacza się energię cieplną pary wodnej uzyskaną na przegrzewaczu Q 3. Następnie w układzie regulacji wody wtryskowej UR z wartości energii cieplnej pary wodnej Q 3 i wartości zadanej temperatury pary wodnej za przegrzewaczem T Z entalpii pary wodnej E 1 i E 2, przepływu pary wodnej V 1 i wody wtryskowej V 2 określa się zadaną energię cieplną wody wtryskowej Q Z. Przy pomocy układu instalacji wtryskowej UW uwzględniając zadaną energię cieplną wody wtryskowej Q Z, ciśnienie pary wodnej P 1, ciśnienie wody wtryskowej P 2, temperaturę wody wtryskowej T 2, charakterystykę położenia zaworu K V oraz wartość spadku ciśnienia dyspozycyjnego H spowodowaną głównie hydrostatykę i opory instalacji wodnej, ustawia się położenie zaworu z dla zadanej ilości wody wtryskowej w celu uzyskania na wylocie zadanej temperatury pary wodnej za przegrzewaczem T Z. Nowy sposób regulacji temperatury za przegrzewaczem oparty jest o bilans ciepła w układzie obejmującym schładzacz, przegrzewacz oraz układ regulacji wody wtryskowej UR i instalacji wtryskowej UW. W stanach ustalonych podstawowy bilans cieplny można zapisać jako: Q 3 =Q 4 -Q 2 -Q 1 gdzie: Q 1 - energia cieplna pary wodnej na wlocie do schładzacza Q 2 - energia cieplna wody wtryskowej Q 3 - energia cieplna pary wodnej uzyskana na przegrzewaczu Q 4 - energia cieplna pary wodnej na wylocie z przegrzewacza Energię cieplną pary wodnej uzyskaną na przegrzewaczu Q 3 wyznacza się w układzie przegrzewacza, który zawiera w sobie dynamiczny model przegrzewacza z wewnętrznymi pętlami kompensującymi zakłócenia wywołane zmianami przepływu pary wodnej i ilości wody wtryskowej. Wartość energii cieplnej pary wodnej uzyskanej na przegrzewaczu Q 3 pozwala poprzez model odwrotny określić, w układzie regulacji wody wtryskowej, zadaną ilość energii cieplnej wody wtryskowej Q Z, a następnie ilość wody wtryskowej V 2, która sprowadzi temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem do zadanej wartości T Z. Zastrzeżenie patentowe Sposób regulacji temperatury za przegrzewaczem polegający na tym, że mierzy się temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem i steruje się zaworem wtryskującym wodę do schładzacza, znamienny tym, że w układzie przegrzewacza ze schładzaczem i zaworem, dokonuje się ciągłego pomiaru parametrów technologicznych, takich jak temperaturę pary wodnej przed schładzaczem (T 1 ), temperaturę pary wodnej za przegrzewaczem (T 4 ), ciśnienie pary wodnej (P 1 ), ciśnienie wody wtryskowej (P 2 ) oraz temperaturę wody wtryskowej (T 2 ) oraz przepływ ilości pary wodnej na wlocie do danego schładzacza (V 1 ), po czym wyznacza się energię cieplną pary wodnej na wlocie do schładzacza (Q 1 ), energię cieplną wody wtryskowej (Q 2 ) oraz energię cieplną pary wodnej na wylocie z przegrzewacza (Q 4 ), w układzie przegrzewacza (UP) bilansuje się energię cieplną i wyznacza się energię cieplną pary wodnej uzyskaną na przegrzewaczu (Q 3 ), następnie w układzie regulacji wody wtryskowej (UR) określa się zadaną energię cieplną wody wtryskowej (Q Z ), zaś przy pomocy układu instalacji wtryskowej (UW) ustawia się zadane położenie zaworu (Z).

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.