Zygfryd Domachowski REGULACJA AUTOMATYCZNA TURBOZESPOŁÓW CIEPLNYCH

Transkrypt

1 Zygfryd Domachowski REGULACJA AUTOMATYCZNA TURBOZESPOŁÓW CIEPLNYCH Gdańsk 2011

2 PRZEWODNICZ CY KOMITETU REDAKCYJNEGO WYDAWNICTWA POLITECHNIKI GDA SKIEJ Romuald Szymkiewicz RECENZENT Andrzej Miller PROJEKT OKŁADKI Katarzyna Olszonowicz Wydano za zgod Rektora Politechniki Gda skiej Oferta wydawnicza Politechniki Gda skiej jest dost pna pod adresem Copyright by Wydawnictwo Politechniki Gda skiej Gda sk 2011 Utwór nie mo e by powielany i rozpowszechniany, w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób, bez pisemnej zgody wydawcy ISBN WYDAWNICTWO POLITECHNIKI GDA SKIEJ Wydanie I. Ark. wyd. 11,3, ark. druku 12,25, 962/612 Druk i oprawa: EXPOL P. Rybi ski, J. D bek, Sp. Jawna ul. Brzeska 4, Włocławek, tel

3 Spis tre ci 1. CHARAKTERYSTYKA ZMIENNYCH WARUNKÓW RUCHU, WIELKO CI CHARAK- TERYSTYCZNE PROCESU REGULACJI AUTOMATYCZNEJ TURBOZESPOŁU WSPÓŁDZIAŁANIE UKŁADU REGULACJI AUTOMATYCZNEJ TURBOZESPOŁU Z INNYMI UKŁADAMI REGULACJI I ZABEZPIECZE Praca samodzielna turbozespołu i współpraca turbozespołów w systemie elektroenergetycznym System elektroenergetyczny wydzielony zasilany pojedynczym turbozespołem System elektroenergetyczny wydzielony zasilany kilkoma turbozespołami System elektroenergetyczny du ej mocy Praca podstawowa turbozespołu Uczestnictwo turbozespołu w regulacji pierwotnej cz stotliwo ci systemu elektroenergetycznego Uczestnictwo turbozespołu w regulacji wtórnej cz stotliwo ci systemu elektroenergetycznego Wzajemne oddziaływanie układu regulacji turbozespołu i innych układów regulacji Współdziałanie układu regulacji turbozespołu i kotła (wytwornicy pary) Regulacja bloku z prowadz c turbin Regulacja bloku z prowadz cym kotłem Regulacja bloku z sygnałem wyprzedzaj cym Regulacja turbiny zasilanej z szybu geotermicznego Współdziałanie układu regulacji automatycznej mocy czynnej/cz stotliwo ci (regulacja turbiny) i mocy biernej/napi cia (regulacja pr dnicy) Współdziałanie układu regulacji turbozespołu z układami regulacji urz dze pomocniczych Współdziałanie układu regulacji turbozespołu i układu zabezpiecze Literatura WPŁYW RÓDŁA ENERGII PIERWOTNEJ NA CHARAKTERYSTYKI UKŁADU RE- GULACJI TURBOZESPOŁU Turbozespoły w elektrowniach j drowych Turbozespoły w elektrowniach geotermicznych Literatura PODSTAWY PROJEKTOWANIA UKŁADU REGULACJI AUTOMATYCZNEJ TURBO- ZESPOŁU Podstawowe zadania układu regulacji automatycznej turbozespołu Charakterystyki statyczne układu regulacji automatycznej turbozespołu Charakterystyki dynamiczne układu regulacji automatycznej turbozespołu Stabilno Odpowiedzi skokowe Szybkie zamykanie zaworów regulacyjnych turbiny (fast valving)... 36

4 Wra liwo charakterystyk układu regulacji automatycznej turbozespołu Rodzaj działania turbozespołu Współdziałanie z innymi układami regulacji automatycznej Prostota konstrukcyjna i technologiczna układu regulacji automatycznej turbozespołu Zm czenie wytrzymało ciowe materiałów Niezawodno działania układu regulacji automatycznej Bezpiecze stwo działania turbozespołu Koszt ekonomiczny Zasady projektowania układu regulacji automatycznej turbozespołu Rola teorii sterowania w projektowaniu układu regulacji automatycznej turbozespołu Rola symulacji komputerowej w projektowaniu układu regulacji automatycznej turbozespołu Rola bada do wiadczalnych w projektowaniu układu regulacji automatycznej turbozespołu Literatura STEROWANIE MOCY TURBOZESPOŁU CIEPLNEGO A ZU YCIE ENERGII Sterowanie optymalne ródłem zwi kszenia sprawno ci energetycznej Automatyzacja rozruchu (odstawiania) turbozespołu Sterowanie czasowo optymalne mocy turbozespołu Sterowanie ekstremalne mocy turbozespołu Literatura CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE UKŁADU REGULACJI AUTOMATYCZNEJ TURBOZESPOŁU Rozdział obci enia mi dzy współpracuj ce turbozespoły Charakterystyka statyczna regulacji cz stotliwo ci turbozespołu w rozkładzie ła cuchowym na charakterystyki składowe Charakterystyka statyczna serwomotoru narzucona Charakterystyka h SM =F 4 (h v ) narzucona Charakterystyka h SM =F 4 (h v ) projektowana Charakterystyka statyczna serwomotoru projektowana Wykres poczwórny Charakterystyka statyczna serwomotoru oraz charakterystyka sygnał wyj ciowy serwomotoru/ sygnał wyj ciowy zaworu regulacyjnego narzucone Narzucone nieprofilowane zawory regulacyjne Charakterystyki statyczne elementów składowych układu sterowania turbozespołu Charakterystyka statyczna turbozespołu Charakterystyki statyczne elementów regulatora turbozespołu Miernik pr dko ci k towej wirnika turbozespołu Przetwornik sygnału pr dko ci k towej wirnika turbozespołu Wzmacniacz sygnału regulacyjnego Serwomotor zaworów regulacyjnych turbiny Linearyzacja charakterystyki statycznej regulatora turbozespołu Wra liwo charakterystyki statycznej regulatora na zmiany parametrów konstrukcyjnych Literatura... 82

5 7 7. CHARAKTERYSTYKI DYNAMICZNE UKŁADU REGULACJI AUTOMATYCZNEJ TURBOZESPOŁU Model matematyczny turbiny parowej Turbina kondensacyjna z przegrzewem wtórnym Przegrzewacz wtórny Schemat blokowy turbiny parowej kondensacyjnej z przegrzewem wtórnym Przykłady modelu (w postaci transmitancji) turbiny kondensacyjnej z przegrzewem wtórnym Turbina kondensacyjna bez przegrzewu wtórnego Turbina przeciwpr na Turbina upustowo-kondensacyjna Turbina upustowo-przeciwpr na Model przestrzeni szkodliwej w turbinie parowej Model matematyczny turbiny gazowej Moment nap dowy turbiny gazowej Komora spalania Obj to gazu Obj to mi dzy spr ark a komor spalania Obj to mi dzy komor spalania a turbin Schemat blokowy turbiny gazowej Model wirnika turbozespołu Charakterystyki dynamiczne wybranych elementów regulatora Mierniki cz stotliwo ci (pr dko ci k towej) i mocy Wzmacniacz mechaniczno-hydrauliczny sygnału regulacyjnego Serwomotor hydrauliczny dwustronnego działania Literatura PROJEKTOWANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW REGULATORA TURBOZESPOŁU Projektowanie zaworów regulacyjnych Obliczenia termodynamiczne zaworów Wymiary zaworu Zawory jednosiedziskowe, dwusiedziskowe, zawory wst pne Projektowanie serwomotorów Literatura SPECYFIKA REGULACJI TURBOZESPOŁÓW PAROWYCH Podstawowe sposoby regulacji turbin parowych Regulacja dławieniowa Regulacja napełnieniowa Regulacja obej ciowa Regulacja po lizgowa Regulacja turbin z przegrzewem wtórnym Regulacja turbin przeciwpr nych Regulacja turbin upustowych Charakterystyki termodynamiczne regulacji turbin parowych Termodynamiczne aspekty regulacji dławieniowej Termodynamiczne aspekty regulacji napełnieniowej Porównanie, pod wzgl dem termodynamicznym, regulacji dławieniowej i napełnieniowej Zale no sprawno ci stopnia turbiny parowej od obci enia

6 Charakterystyki termodynamiczno-przepływowe ostatniego stopnia turbiny parowej w zmiennych warunkach obci enia Regulacja turbin parowych w elektrowniach j drowych Porównanie modelu matematycznego kotła w bloku konwencjonalnym i wytwornicy pary w bloku j drowym Porównanie modelu matematycznego turbozespołu w bloku konwencjonalnym i j drowym Porównanie modelu układu regulacji automatycznej bloku j drowego i konwencjonalnego Regulacja turbin w elektrowniach geotermicznych Literatura SPECYFIKA REGULACJI AUTOMATYCZNEJ TURBIN GAZOWYCH Regulacja temperatury gazów spalinowych Wra liwo mocy i sprawno ci termodynamicznej turbiny gazowej na zakłócenia Regulacja automatyczna dwuwałowej turbiny gazowej Literatura REGULACJA AUTOMATYCZNA BLOKÓW KOMBINOWANYCH GAZOWO-PARO- WYCH Koncepcja regulacji automatycznej bloku kombinowanego gazowo-parowego Charakterystyki statyczne bloku kombinowanego gazowo-parowego Przedział mocy bloku 0,7 < P B < 1, Przedział mocy bloku P B < 0, Algorytm regulacji automatycznej bloku kombinowanego gazowo-parowego Struktura układu regulacji automatycznej bloku kombinowanego gazowo-parowego Literatura REGULACJA AUTOMATYCZNA TURBIN OKR TOWYCH Regulacja okr towych turbin parowych Regulacja okr towych turbin gazowych Dobór regulatora turbiny okr towej Nawrotno turbin okr towych Regulacja cz stotliwo ci okr towego systemu elektroenergetycznego zasilanego przez pr dnice nap dzane turbinami nap du głównego Porównanie regulacji mocy turbiny i regulacji pr dko ci k towej ruby okr towej Literatura ROLA MODELOWANIA, BADA SYMULACYJNYCH, BADA LABORATORYJNYCH Znaczenie bada symulacyjnych w projektowaniu, optymalizacji i diagnostyce układu regulacji automatycznej turbozespołu Projektowanie układu regulacji turbozespołu Optymalizacja układu regulacji turbozespołu Testowanie regulatora turbozespołu Diagnostyka układu regulacji turbozespołu Znaczenie bada laboratoryjnych w projektowaniu, wytwarzaniu i działaniu regulatora turbozespołu Literatura