(57) 1. Sposób i układ sterowania blokiem energetycznym,

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl5: F22B 35/00 F23N 5/00 (54) Sposób i układ sterowania blokiem energetycznym (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 13/92 (73) Uprawniony z patentu: Przedsiębiorstwo Modernizacyjno- Wdrożeniowe "ENERGOTECHNIKA" Spółka z o.o., Gliwice, PL Elektrownia "HALEMBA", Ruda Śląska, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/94 (72) Twórcy wynalazku: Grzegorz Franosz, Ruda Śląska, PL Józef Wąsik, Ruda Śląska, PL Czesław Kwiecień, Gliwice, PL Jerzy Jaskólski, Sosnowiec, PL Henryk Wilczek, Ruda Śląska, PL Józef Łapiński, Gliwice, PL Eugeniusz Brzózka, Bytom, PL Jan Piotrowski, Warszawa, PL PL B1 (57) 1. Sposób i układ sterowania blokiem energetycznym, przy skokowo zadanej zmianie mocy sygnałem automatycznej regulacji częstotliwości i mocy - ARCM, w którym zmienia się wydajność młynowego wentylatora o część zakresu jego regulacji odpowiadającej względnej zmianie zadanej mocy i jednocześnie zmienia się ilość węgla dostarczanego do węglowego młyna o wielkość przekraczającą niezbędną ilość do wytwarzania energii w wielkości nowozadanej, a następnie ten naddatek ilości węgla stopniowo zmniejsza się, znamienny tym, że w chwili skokowej zmiany zadanej mocy bloku zmienia się ciśnienie zadane pary przed turbiną tak by zmiana mocy generatora przez czas krótszy niż 2 minuty nie przekraczała 0,5 MW, zarazem zmienia się ilość powietrza do generatora pary oraz ilość spalin odprowadzanych z generatora pary o część zakresu regulacji odpowiadającej względnej zmianie mocy zadanej bloku przez czas krótszy od 2 minut.

2 Sposób i układ sterowania blokiem energetycznym Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób i układ sterowania blokiem energetycznym, przy skokowo zadanej zmianie mocy sygnałem automatycznej regulacji częstotliwości i mocy - ARCM, w którym zmienia się wydajność młynowego wentylatora o część zakresu jego regulacji odpowiadającej względnej zmianie zadanej mocy i jednocześnie zmienia się ilość węgla dostarczanego do węglowego młyna o wielkość przekraczającą niezbędną ilość do wytwarzania energii w wielkości nowozadanej, a następnie ten naddatek ilości węgla stopniowo zmniejsza się, znamienny tym, że w chwili skokowej zmiany zadanej mocy bloku zmienia się ciśnienie zadane pary przed turbiną tak by zmiana mocy generatora przez czas krótszy niż 2 minuty nie przekraczała 0,5 MW, zarazem zmienia się ilość powietrza do generatora pary oraz ilość spalin odprowadzanych z generatora pary o część zakresu regulacji odpowiadającej względnej zmianie mocy zadanej bloku przez czas krótszy od 2 minut. 2. Układ sterowania blokiem energetycznym, przy skokowo zadanej zmianie mocy wyjściowej bloku, szczególnie sygnałem automatycznej regulacji częstotliwości i mocy - ARCM, który to blok energetyczny zawiera palenisko, generator pracy, parową turbinę i elektryczny generator oraz jest wyposażony w układy automatycznej regulacji bloku, ciśnienia pary przed turbiną, zawartości tlenu w spalinach wylotowych, podciśnienia w komorze paleniskowej, znamienny tym, że wyjście układu formującego (2) sygnał mocy zadanej bloku jest podłączone do elementu nieliniowego (3 i 4), do którego wyjścia jest podłączony regulator pary przed turbiną (5) oraz nadto regulator zaw artości tlenu w spalinach wylotowych (6) i regulator podciśnienia w komorze paleniskowej (7). 3. Układ sterowania według zastrz. 2, znamienny tym, że element nieliniowy zawiera układ ograniczający (3), którego wyjście podłączone jest do wejścia rozdzielacza impulsów (4), którego wyjścia podłączone są do regulatora pary przed turbiną (5), regulatora zawartości tlenu w spalinach wylotowych (6) i regulatora podciśnienia w komorze paleniskowej (7). 4. Układ sterowania według zastrz. 2, znamienny tym, że układ formujący (2) składa się z elementu proporcjonalngo i różniczkującego połączonych równolegle, przy czym wyjścia obu elementów są sumowane w węźle sumacyjnym. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ sterowania blokiem energetycznym, z kotłem wyposażonym w palniki pyłowe narożne, przeznaczony dla układu automatycznej regulacji obciążenia bloku energetycznego sterowanego sygnałem zadanym automatycznej regulacji częstotliwości i mocy - ARCM. W układ regulacji obciążenia bloku wchodzi układ regulacji mocy, regulacji ciśnienia pary świeżej przed turbiną, regulacji zawartości tlenu w spalinach i podciśnienia w komorze paleniskowej. Znany sposób sterowania blokiem energetycznym z polskiego opisu patentowego nr , przy skokowo zadanej zmianie mocy, szczególnie układem automatycznej regulacji częstotliwości i mocy, przy czym blok składa się z podajników węgla, węglowych młynów szczególnie z wentylatorami paleniska generatora pary, parowej turbiny i elektrycznego generatora. Blok energetyczny jest wyposażony w układ automatycznej regulacji obciążenia regulacji ciśnienia przed turbiną oddziaływujący na zawory regulacyjne turbiny i regulator mocy oddziaływujący na ilość paliwa. Sposób sterowania blokiem energetycznym polega na tym, że w chwili skokowej zmiany zadanej mocy bloku wyłącza się działanie układu regulacji mocy w szczególności jego członów dynamicznych i jednocześnie zmienia się wydajność młynowego wentylatora o część zakresu jego regulacji odpowiadającej względnej zmianie zadanej mocy, zarazem zmieniając ilość węgla dostarczanego do węglowego młyna o wielkość przekraczającą niezbędną ilość do wytworzenia energii w wielkości nowo zadanej, naddatek ilości węgla zmniejsza się następnie do zera, a po upływie czasu potrzebnego na osiągnięcie co najmniej 60% zmiany cieplnej włącza się działanie układu regulacji

3 mocy. Przyrost ilości węgla dostarczanego do młyna zwiększa się o ilość 1,5 krotnie przekraczając niezbędny przyrost do wytwarzania energii wielkości nowozadanej i zanika ze stałą czasową T d>t-t0. Przy zmianie mocy oddziaływuje się na zawory regulacyjne turbiny w taki sposób, by w całym zakresie regulacji bloku zapewnić dotrzymanie określonego algorytmu. Znany układ sterowania blokiem energetycznym z polskiego opisu patentowego nr , który to układ realizuje sposób znany z polskiego opisu patentowego nr polega na połączeniu równoległym wejść regulatora mocy i regulatora szybkiej zmiany mocy z wyjściem zadajnika mocy. Wyjście regulatora mocy i regulatora szybkiej zmiany mocy łączą się w węźle sumacyjnym regulacji mocy, który sygnałem wyjścia oddziaływuje na węglowy podajnik, przy czym sterownik regulacji mocy pobiera zróżniczkowany sygnał z zadajnika mocy, a jedno wyjęcie wspomnianego sterownika oddziaływuje na młynowy wentylator, zaś drugie wyjście jest sprzężone z wejściem regulatora mocy. Ponadto regulator mocy ma wejście odbierające sygnał o stanie wyjściowej mocy elektrycznego generatora bloku energetycznego. Wspomniany sterownik regulacji mocy zawiera spolaryzowany przekaźnik pobudzany różniczką zmiany sygnału, a poprzez styki czasowych przekaźników generuje sygnały sterujące odpowiednio regulatorem mocy i aparatem kierowniczym młynowego wentylatora. W szczególnym wykonaniu wspomniany sterownik regulacji zmiany mocy jest połączony z wyjściem regulatora szybkiej zmiany tarczy skąd otrzymuje zróżniczkowany sygnał zmiany mocy. Znany sposób i układ sterowania blokiem energetycznym nie zabezpieczającą wymaganej szybkości zmian mocy przy zadanym sygnale skokowym z układu automatycznej regulacji częstotliwości i mocy w szczególności dla boków z kotłem OP-215, przy czym wymuszona zmiana mocy wyjściowej bloku jest związana z dużymi kosztami, gdyż w stanie dynamicznym zdecydowanie pogarsza się sprawność obiegu dynamicznego. Istota wynalazku w zakresie układu sterowania blokiem energetycznym polega na tym, że w chwili skokowej zmiany zadanej mocy bloku zmienia się ciśnienie zadane pary przed turbiną tak, by zmiana mocy generatora przez czas krótszy niż 2 minuty nic przekraczała 0,5 MW, zarazem zmienia się ilość powietrza kierowanego do generatora pary oraz ilość spalin odprowadzanych z generatora pary o część zakresu regulacji odpowiadającej względnej zmianie mocy zadanej bloku przez czas krótszy od 2 minut. Istota wynalazku w zakresie układu sterowania blokiem energetycznym polega na tym, że wyjście układu formującego sygnał mocy zadanej bloku jest podłączone do elementu nieliniowego, do którego wyjścia jest podłączony regulator pary przed turbiną oraz nadto regulator zawartości tlenu w spalinach wylotowych i regulator podciśnienia w komorze paleniskowej. Element nieliniowy zawiera układ ograniczający, którego wyjście podłączone jest do wejścia rozdzielacza impulsów, którego wyjścia podłączone są do regulatora pary przed turbiną, regulatora zawartości tlenu w spalinach wylotowych i regulatora podciśnienia w komorze paleniskowej. Układ formujący składa się z elementu proporcjónalngo i różniczkującego połączonych rów nolegle, przy czym wyjścia obu elementów są sumowane w węźle sumacyjnym. Dzięki sposobowi według wynalazku w chwili zmiany wielkości zadanej mocy natychmiast podnosi się jądro płomienia w komorze paleniskowej poprzez zmianę prędkości spalin w komorze paleniskowej wynikającej z podwyższenia wydajności wentylatora podmuchu i wentylatora ciągu, szybko zmienia się ilość pyłu węglowego do komory paleniskowej poprzez podwyższenie ilości powietrza pierwotnego do młynów stanowiącego część strugi powietrza za wentylatorem podm u- chu oraz przygotowuje się zawory regulacyjne wysokoprężne do regulowania ciśnienia pary przed turbiną zgodnie z charakterystyką poślizgu kontrolowanego. Zapewnia to podwyższenie mocy bloku przez okres krótszy od 2 minut o około 0,5 MW. Po tym czasie zdecydowanie wzrasta ilość pyłu węglowego podawanego do komory paleniskowej, a w związku z tym rośnie moc bloku do wartości wynikającej z mocy zadanej bloku i w czasie nie dłuższym niż 4 minuty ustala się na wartości zadanej. Układ według wynalazku zabezpiecza przede wszystkim szybką zmianę mocy wyjściowej bloku przy skokowej zmianie mocy zadanej bloku. Stan ustalonej mocy rzeczywistej przy skokowej zmianie mocy zadanej uzyskuje się w ciągu 4 minut, przy czym gradient przyrostu ciśnienia pary przed turbiną nie przekracza 0,025 M Pa na minutę. Zawartość tlenu w spalinach nie przekracza 4%

4 objętościowych, a podciśnienie utrzymywane jest w wielkości 3 mm±10%. Ponadto praktycznie nie zmienia się w stanie dynamicznym sprawność obiegu termodynamicznego. Wynalazek zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, który jest schematem ideowym układu sterowania blokiem energetycznym. Sygnał Y0 będący pięciopoziomowym odwzorowaniem mocy zadanej bloku energetycznego doprowadzony jest do separatora galwanicznego 1 i dalej do układu formującego 2 o charakterystyce proporcjonalno-różniczkującej. Wyjście układu formującego 2 doprowadzone jest do wejścia elementu nieliniowego zbudowanego z ogranicznika góra - dół 3 oraz rozdzielacza impulsów 4, przy czym ogranicznik 3 jest ustawiony w ten sposób, aby stan nasycenia uformowanego impulsu Y0 nie był mniejszy niż 40 sek. Trzy niezależne wyjścia układu rozdzielacza impulsów 4 doprow a- dzone są równolegle do wejść regulatora ciśnienia pary przed turbiną 5, regulatora zawartości tlenu w spalinach wylotowych 6 i regulatora podciśnienia w komorze paleniskowej 7. Sygnałem wiodącym regulatora ciśnienia 5 jest ciśnienie pary przed turbiną Prz, natomiast moc chwilowa bloku Nrz jest sygnałem korekcyjnym, a Wz jest wartością zadaną regulatora ciśnienia 5. Regulator ciśnienia 5 od strony wyjścia ma stacyjkę do przełączenia sterowania automatycznego lub ręcznego, przy czym samo wyjście połączone jest z elementem nastawczym 8, który umożliwia właściwą zmianę obrotów elementu wykonawczego 9, przy pracy automatycznej. Zadaniem układu regulacji ciśnienia przed turbiną jest utrzymanie odpowiedniego ciśnienia na dolocie do turbiny, przy czym ukształtowany sygnał Y0 powoduje w stanie dynamicznym chwilowy wzrost ciśnienia przy obniżeniu mocy zadanej bloku lub chwilowe obniżenie ciśnienia przy wzroście mocy zadanej bloku. Powyższe działanie umożliwia szybką zmianę mocy wyjściowej bloku przy skokowo zadanej zmianie mocy zadanej bloku. Sygnałem wiodącym regulatora zawartości tlenu w spalinach wylotowych 6 jest zawartość tlenu w spalinach O2 przed podgrzewaczem wody, natom iast moc chwilowa bloku Nrz jest sygnałem korekcyjnym, a Wz jest wartością zadaną regulatora zawartości tlenu w spalinach wylotowych 6. Regulator zawartości tlenu w spalinach wylotowych 6 od strony wyjścia na stacyjkę do przełączania sterowania automatycznego lub ręcznego, przy czym samo wyjście połączone jest z elementem wykonawczym 10. Zadaniem układu regulacji tlenu w spalinach wylotowych jest utrzymanie odpowiedniej wartości zawartości tlenu w spalinach wylotowych, przy czym ukształtowany sygnał Yo powoduje w stanie dynamicznym chwilowy wzrost ilości powietrza do kotła przy wzroście mocy zadanej bloku. Dla jednoczesnego wzrostu ilości węgla do młynów przyrost ilości powietrza zwiększa ilość powietrza przechodzącą przez młyny węglowe, a przez to rośnie wielkość paliwa podawanego do komory paleniskowej. Powoduje to szybką zmianę mocy wyjściowej bloku energetycznego. W przypadku obniżenia Y0 następuje zmniejszenie ilości powietrza do kotła, a więc i ilości powietrza do młynów węglowych, przez co maleje wielkość paliwa podawanego do komory paleniskowej i szybko obniża się moc wyjściowa bloku. Sygnałem wiodącym regulatora podciśnienia w komorze paleniskowej 7 jest wartość podciśnienia AP, a Wz wartością zadaną regulatora 7, przy czym regulator podciśnienia w komorze paleniskowej 7 od strony wyjścia ma stacyjkę do przełączania sterowania automatycznego lub ręcznego, podczas gdy samo wyjście połączone jest z elementem wykonawczym 11. Uformowany sygnał forsujący Y0 doprowadzony do regulatora 7 powoduje stabilizację podciśnienia w stanie dynamicznym. Sposób sterowania blokiem energetycznym według wynalazku polega na zmianie ciśnienia zadanego pary przed turbiną w momencie zadania skokowo zwiększonej mocy wyjściowej generatora w taki sposób, aby zmiana mocy generatora przez czas krótszy od 2 minut nie przekraczała około 0,5 MW. Jednocześnie zmienia się wydajność wentylatora podmuchu oraz wentylatora spalin o część zakresu regulacji odpowiadającej względnej zmianie mocy zadanej bloku energetycznego przez czas krótszy od 2 minut. W raz z tym zmienia się ilość węgla dostarczonego do węglowego młyna o ilość nie większą niż 1,5 krotną ilość węgla niezbędnego do uzyskania wzrostu mocy elektrycznego generatora, według nowej skokowo zadanej mocy wyjściowej, a następnie tę nadwyżkę ilości węgla po 1 minucie wycofuje się do zera.

5 Sterowanie blokiem energetycznym jest takie, że przy skokowo zadanej mocy bloku w czasie krótszym od 4 minut uzyskuje się pełną zmianę mocy rzeczywistej generatora przy praktycznie niezmiennej sprawności obiegu termodynamicznego kotła i turbiny w stanie dynamicznym. Rozwiązania techniczne według wynalazku przeznaczone są dla bloków energetycznych, szczególnie z kotłami wyposażonymi w palniki pyłowe narożne.

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena zł