RZECZPOSPOLITA POLSKA (12)OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 174887 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 306983 (22) Data zgłoszenia: 26.01.1995 (51) IntCl6: F01K 13/02 F01D 17/00 (54) Sposób i układ kształtowania sygnałów zadanej mocy energetycznego bloku (43) Zgłoszenie ogłoszono: 05.08.1996 BUP 16/96 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.1998 WUP 09/98 (73) Uprawniony z patentu: Elektrownia "ŁAGISZA" S.A., Będzin, PL Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki "ENERGOPOM IAR" Sp. z o.o., Gliwice, PL (72) Twórcy wynalazku: T adeusz Latoś, Będzin, PL Arkadiusz Staszew ski, Mysłowice, PL Piotr G aw ęda, Sosnowiec, PL Piotr Cieśla, Sosnowiec, PL Henryk Bulanda, Gliwice, PL Andrzej Lupa, Gliwice, PL Ja n Penar, Gliwice, PL Antoni Pietraszek, Gliwice, PL Kazimierz Zator, Gliwice, PL (74) Pełnomocnik: Kulińska Jadw iga, Elektrownia "ŁAGISZA" S.A. PL 174887 B1 (57) 2. Układ kształtowania sygnałów zadanej mocy energetycznego bloku wyposażonego w układ automatycznej regulacji częstotliwości i mocy, a to skokowych sygnałów wtórnej regulacji Y0 i Y1 przekazywanych do energetycznego bloku z Krajowej Dyspozycji Mocy, znamienny tym, że ma w torach sygnałów (Y0) i (Y1) wtórnej regulacji, na drogach dodatnich i ujemnych sygnałów, między trójstawnym elementem (A1, A2) a całkującym elementem (C1, C2) elementy iloczynu logicznego (B1, B2), które jednym wejściem są połączone z wyjściem trójstawnego elementu (A1, A2), a drugim zanegowanym wejściem są połączone poprzez trój stawny element (A3) i regulator (R) z regulatorem ciśnienia (RC), a który to regulator (R) tworzy sygnał stanowiący sumę sygnału odchyłki ciśnienia pary przed turbinąi sygnału szybkości zmian odchyłki ciśnienia.
Sposób i układ kształtowania sygnałów zadanej mocy energetycznego bloku Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób kształtowania sygnałów zadanej mocy energetycznego bloku wyposażonego w układ automatycznej regulacji częstotliwości i mocy, a to skokowych sygnałów wtórnej regulacji Y0 i Y1 przekazywanych do energetycznego bloku z Krajowej Dyspozycji Mocy, które z postaci skokowej są na wejściu przetwarzane w sygnał narastający liniowo, znamienny tym, że szybkość zmiany przetworzonego w liniowo narastający sygnał zadanej mocy ogranicza się do przyjętej dopuszczalnej wartości, a w razie zagrożenia bezpiecznej pracy kotła, objawiającego się zmianąciśnienia pary za kotłem o przyjętą wartość z nadmierną szybkością wstrzymuje się zmianę sygnału zadanej mocy do czasu powrotu ciśnienia i szybkości jego zmian w obszar bezpiecznej pracy kotła (K). 2. Układ kształtowania sygnałów zadanej mocy energetycznego bloku wyposażonego w układ automatycznej regulacji częstotliwości i mocy, a to skokowych sygnałów wtórnej regulacji Y0 i Y1 przekazywanych do energetycznego bloku z Krajowej Dyspozycji Mocy, znamienny tym, że ma w torach sygnałów (Y0) i (Y1) wtórnej regulacji, na drogach dodatnich i ujemnych sygnałów, między trójstawnym elementem (A1, A2) a całkującym elementem (C1, C 2) elementy iloczynu logicznego (B1, 8 2 ), które jednym wejściem są połączone z wyjściem trójstawnego elementu (A1, A2), a drugim zanegowanym wejściem są połączone poprzez trójstawny element (A3) i regulator (R) z regulatorem ciśnienia (RC), a który to regulator (R) tworzy sygnał stanowiący sumę sygnału odchyłki ciśnienia pary przed turbiną i sygnału szybkości zmian odchyłki ciśnienia. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ kształtowania sygnałów zadanej mocy energetycznego bloku, a to skokowych sygnałów wtórnej regulacj i Y0 i Y1, która sąprzekazywane do energetycznego bloku z Krajowej Dyspozycji Mocy, przy czym sposób i układ ma zastosowanie w energetycznym bloku wyposażonym w układ automatycznej regulacji częstotliwości i mocy. Znany z polskiego zgłoszenia wynalazku P 303 359 sposób formowania sygnału zadanej mocy polega na przekształceniu sygnału skokowej zmiany wtórnej regulacji mocy na sygnał zmieniany liniowo w czasie od wartości początkowej sygnału do wartości sygnału zadanego przez Krąjową Dyspozycję Mocy. Układ do stosowania tego sposobu, znany z polskiego zgłoszenia wynalazku P 303 359, ma między wejściem sygnału regulacyjnego a regulatorem mocy turbiny usytuowane szeregowo trójstawny element i całkujący regulator, sprzężone zwrotnie przez połączenie wyjścia całkującego regulator z wejściem trójstawnego elementu. Znany z polskiego opisu patentowego nr 173 177 sposób sterowania zmianą mocy energetycznego bloku, którego celem jest skrócenie czasu osiągnięcia wartości zdanej mocy, polega na czasowym wstrzymaniu zmian sygnału regulacyjnego w chwili gdy uchyb ciśnienia świeżej pary przekroczy wartość zadanego uchybu, i przywróceniu zmian sygnału regulacji, gdy uchyb ciśnienia świeżej pary powróci do wartości mniejszej od wartości zadanego uchybu. W znanym z polskiego opisu patentowego nr 173 177 układzie, w torze sygnału regulacji wtórnej, między wejściem tego sygnału, a regulatorem mocy turbiny, jest iloczyn logiczny. Jedno wejście iloczynu jest połączone z torem sygnału regulacji wtórnej, a drugie wejście jest połączone z regulatorem świeżej pary poprzez element proporcjonalno różniczkujący. Pojawienie się sygnału zero na drugim ze wspomnianych wejść powoduje wstrzymanie zmian sygnału wtórnej regulacji do regulatora mocy. Istotą sposobu kształtowania sygnału zadanej mocy według wynalazku jest ograniczenie szybkości zmiany przetworzonego liniowo i narastającego sygnału zadanej mocy do przyjętej
174 887 3 dopuszczalnej wartości. Przy tym w razie zagrożenia bezpiecznej pracy kotła wstrzymuje się zmianę sygnału zadanej mocy do czasu spowolnienia zmian ciśnienia do przyjętej wartości. Zagrożenie bezpiecznej pracy kotła objawia się zmianą ciśnienia pary za kotłem i jej zmianą z nadmierną szybkością. Istotą układu kształtowania sygnałów zadanej mocy jest to, że układ ma w torach sygnałów Y0 i Y1 wtórnej regulacji mocy, na drogach dodatnich i ujemnych sygnałów, między trój stawnym elementem a całkującym regulatorem, elementy iloczynu logicznego. Jednym wejściem wspomniane elementy są połączone z wyjściem wspomnianego trój stawnego elementu, a drugim wejściem, zanegowanym, są połączone poprzez trójstawny element i sumujący element z regulatorem ciśnienia. Wspomniany sumujący element tworzy sygnał, podawany do trójstawnego elementu, który to sygnał jest sumą sygnału odchyłki ciśnienia pary przed turbiną i sygnału szybkości zmian odchyłki ciśnienia. Układ według wynalazku w formie blokowej przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku. Elektryczny generator G jest napędzany parową turbiną T zasilaną parą z kotła K przepływającąprzez zawory Z. Wielkość mocy oddawanej przez turbinę T generatorowi G zależy od wielkości otwarcia zaworów Z i zmiana wielkości otwarcia zaworów Z powoduje zmianę mocy turbiny T. Otwarcie zaworów Z jest regulowane przez regulator mocy RM. Regulator mocy RM działa od wpływem sumy sygnałów, a to sygnału mocy zadanej Nz oraz sygnałów Y0 i Y1 wtórnej regulacji mocy nadchodzących do energetycznego bloku z Krajowej Dyspozycji Mocy. Sygnały Nz, Y0, Y1 są sumowane w sumatorze S, z tym że sygnały Y0 i Y1 docierają do sumatora S w formie przekształconej. Przebiegi sygnałów Y0 i Y1 są podobne, będą więc w dalszej treści omawiane wspólnie. Sygnały Y0 i Y1 wtórnej regulacji mocy dochodzą do trój stawnych elementów A1, A2, z których sygnał wyjściowy może przybierać jedną z trzech wartości, a to wartość zero, lub wartość +1, lub wartość - 1. Sygnał+ 1 podany na element całkujący C1 lub C2 powoduje narastanie sygnału z0 lub z1 ze stałą prędkością. Sygnał -1 odwrotnie, powoduje malenie sygnału z0 lub ze stałąprędkością. Sygnał zero nie powoduje zmiany sygnału z0 lub z1. Sygnały te, to jest sygnały z0 i z 1są podawane do sumatora S. Wyjście elementu całkującego C l C2 jest połączone z wejściem trój stawnego elementu A1, A2, tworząc sprzężenie zwrotne, które powoduje, że całkowanie sygnału y 1 y2 w elemencie C1, C2 ustaje z chwilą, gdy sygnał z0 lub z1; będący wynikiem całkowania sygnału y1 y2, osiągnie wartość sygnału Y0 lub odpowiednio sygnału Y1. W układzie według wynalazku na drogach przebiegu sygnału z trójstawnego elementu A1 A2 do elementu całkującego C 1 C2 są usytuowane elementy iloczynu logicznego B1 B2. Wyjście elementu B1, B2 jest połączone z wejściem elementu całkującego C 1 C2. Jedno z wejść elementubl5 B2 jest połączone z wyjściem trójstawnego elementu A1, A2. Drugie wejście, zanegowane, elementu B1, B2 jest połączone z wyjściem trójstawnego elementu A3, a wejście elementu A3 jest połączone z wyjściem regulatora R o charakterystyce proporcjonalno różniczkującej PD. Na wejście regulatora R dochodzi sygnał uchybu z regulatora ciśnienia RC, na wejście którego podano sygnał ciśnienia z czujnika P umieszczonego na parowym przewodzie łączącym kocioł K z turbiną T oraz sygnał wartości zadanej tego ciśnienia pz. Sygnał z czujnika P jest porównywany z wartością zadanego ciśnienia pz, przez co powstaje sygnał uchybu ε = pz - p podany na wejście regulatora R, w którym jest tworzony sygnał proporcjonalny do sygnału uchybu ciśnienia i prędkości jego zmiany. Zostanie omówiony przykład stosowania sposobu w powiązaniu z opisem działania układu według wynalazku z tym, że będzie omówiony przebieg sygnału Y0 zwiększającego moc turbiny T. Sygnał Y0 wtórnej regulacji mocy jest wysyłany przez Kraj ową Dyspozycję Mocy. Sygnał Y0 ma charakter skokowy od wartości Y01 do większej wartości Y02. Sygnał Y02 wchodzi na wejście trójstawnego elementu A1, gdzie zostaje przetworzony na stały sygnał y1 który z trójstawnego elementu A t zostaje przekazany na wejście elementu iloczynu logicznego B1. Przed nadęjściem sygnału Y02 ciśnienie pary w przewodzie przed zaworami Z jest ustabilizowane, czyli nie występuje zmiana ciśnienia. Zatem z czujnika P do regulatora ciśnienie RC dochodzi sygnał o stałej wartości, czyli regulator ciśnienia RC przekazuje do regulatora R sygnał zero lub
4 174 887 mniejszy od progu ustawionego w elemencie A3. Sygnał ten powoduje generowanie sygnału zero z elementu A3 i zanegowany na wejściu B, dochodzi do elementu B1 jako jeden. Wobec tego na zasadzie działania elementu iloczynu logicznego na wyjściu elementu B1pojawia się sygnał y1 Sygnał y1 w całkującym regulatorze C 1 jest całkowany i pojawia się na jego wyjściu jako sygnał z0 wzrastający liniowo w czasie. Sygnał z0 poprzez sumator Sjest przekazywany do regulatora mocy RM, który powoduje stopniowy wzrost otwarcia zaworów Z, a w konsekwencji stopniowy wzrost ilości pary dopływającej do turbiny T i tym samym stopniowy wzrost mocy turbiny T. Wyjście całkującego regulatora C 1 jest połączone z wejściem ujemnym trójstawnego elementu A1 co powoduje, że gdy sygnał z0 osiągnie wartość odpowiadającą wartości sygnału Y02, ustanie całkowanie sygnału w całkującym elemencie C 1. Wartość sygnału z0 od tej chwili pozostaje stała, czyli zawory Z pozostaną w niezmiennej pozycji otwarcia. W przypadku dużej różnicy sygnałów Y02 - Y01 czyli w przypadku zbyt szybkiego narastania wartości sygnału z0, a co za tym idzie, zbyt szybkiego otwierania zaworów Z, może nastąpić w przewodzie doprowadzającym parę z kotła K spadek ciśnienia tak szybki, że stworzy to sytuację niebezpieczną dla pracy kotła K. Wówczas sygnał z regulatora R o charakterystyce proporcjonalno różniczkującej PO, proporcjonalny do zmiany, czyli uchybu ciśnienia i jego pochodnej, czyli szybkości tej zmiany, gdy przekroczy wartość uznaną za dopuszczalną, spowoduje pojawienie się sygnału +1 na wyjściu elementu A3, który zanegowany na wejściu elementu B1przybiera wartość zero. Powoduje to, że na wyjściu elementu B1, zgodnie z zasadą działania elementu iloczynu logicznego, pojawia się sygnał zero. Tym samym całkujący element C 1 przerywa całkowanie i w konsekwencji regulator mocy RM przestaje dalej otwierać zawory Z. Sytuacja ta trwa do chwili, gdy w przewodzie doprowadzającym parę z kotła K nastąpi zregulowanie ciśnienia do wartości zadanej, co w sposób opisany, spowoduje pojawienie się sygnału zero na wejściu elementu Bl5 a po zanegowaniu tego sygnału na wejściu elementu B1 pojawi się ponownie sygnał y1. Całkujący element C 1 rozpoczyna znowu całkowanie i na jego wyjściu ponownie pojawia się wzrastający liniowo sygnał z0, a więc regulator mocy RM otwiera bardziej zawory Z, aż do osiągnięcia przez turbinę T mocy zadanej sygnałem Y02, czyli do momentu zrównania wartości sygnałów Y02 i Z0. Taki sam przebieg ma działanie układu po nadejściu sygnału Y1szybkiej wtórnej regulacji mocy z Krajowej Dyspozycji Mocy.
174 887
174 887 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł