CS243803B1

CS243803B1 - Automatic pressure regulation of superheated steam and electrical power

Info

Publication number: CS243803B1
Application number: CS841639A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Pidermann; Vaclav Zacek; Slavomir Krasnicky; Frantisek Pokorny
Original assignee: Bohumil Pidermann; Vaclav Zacek; Slavomir Krasnicky; Frantisek Pokorny
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS163984A1

Abstract

Využití regulace se předpokládá v energetice u elektrárenských bloků pracujících v regulačním rozsahu v režimu s klouzavým tlakem zejména pro 200 MW bloky. fiešení sníží teplotní namáhání vysokotlakého dílu turbiny, a tím umožní zvýšit zatěžovací rychlost bloku v regulačním rozsahu. Zajistí autonomnost regulačních obvodů tlaku a výkonu. Zkrátí dobu najetí bloku ze studeného a teplého stavu. Zlepší,dynamiku bloku při najíždění a sníží náklady při najíždění. Sníží spotřebu'paliva a prodlouží životnost zařízení. Dosáhne to eapojepím průmyslově vyráběných prvků, a to tak, že ďdaje pro regulátor tlaku přehřáté páry ovlivní žádaneu hodnotou jejího tlaku odvozenou ze skutečné hodnoty elektrického výkonu a skutečnou hodnotou přehřáté páry. Kromě uvedených znaků existují i další možné varianty.The use of regulation is expected in the energy sector for power plant units operating in the regulation range in the sliding pressure mode, especially for 200 MW units. The solution will reduce the thermal stress of the high-pressure part of the turbine, and thus allow to increase the load speed of the unit in the regulation range. It will ensure the autonomy of the pressure and power regulation circuits. It will shorten the start-up time of the unit from cold and hot states. It will improve the dynamics of the unit during start-up and reduce the costs of start-up. It will reduce fuel consumption and extend the service life of the equipment. This will be achieved by using industrially manufactured elements, in such a way that the data for the superheated steam pressure regulator will be influenced by the desired value of its pressure derived from the actual value of the electrical power and the actual value of the superheated steam. In addition to the above features, there are other possible variants.

Description

Vynález se týká automatické regulace tlaku přehřáté páry a elektrického výkonu uhelných elektrárenských bloků umožňujících práci v regulačním rozsahu v režimu s klouzavým tlakem s možností použití zejména pro stávající bloky 200 MW.The present invention relates to automatic control of superheated steam pressure and electrical power of coal-fired power stations allowing operation in the control range in a sliding pressure mode, with the possibility of being used, in particular, for existing 200 MW units.

Ze známých provedení regulátorů tlaku přehřáté páry a elektrického výkonu pro provoz v režimu s klouzavým tlakem lze uvést například regulaci československého bloku 500 MW.Among the known designs of superheated steam pressure and electric power controllers for sliding pressure operation, for example, the control of a 500 MW Czechoslovak block can be mentioned.

Zde žádaná hodnota tlaku páry je odvozena od žádané hodnoty elektrického výkonu bloku, přičemž do tohoto obvodu je ještě vložen zpoždovací člen z toho důvodu, aby při změně žádané hodnoty výkonu nedošlo k současné změně tlaku i výkonu.Here the steam pressure setpoint is derived from the electrical power setpoint of the block, and a delay element is inserted into the circuit in order not to change both the pressure and the power at the same time as the power setpoint changes.

Při zvyšování žádané hodnoty výkonu by současná změna tlaku i výkonu způsobila značné čerpání akumulace kotle, což by vedlo jednak k přetápění a jednak k přechodnému poklesu výkonu a tedy i zhoršení dynamických vlastností bloku z hlediska elektrizační soustavy.When increasing the power setpoint, the simultaneous change in pressure and output would cause considerable pumping of the boiler accumulation, which would lead both to overheating and to a temporary decrease in output and thus to a deterioration of the dynamic properties of the unit in terms of the electricity system.

Pokud se týká provedení těchto regulátorů na československých blocích 200 MW, jsou přizpůsobeny pouze pro provoz v režimu s konstantním tlakem. Nevýhodou systému regulace tlaku a výkonu bloku 500 MW je umělé zpoždění vkládané do obvodu žádané hodnoty tlaku.Regarding the design of these controllers on Czechoslovak units 200 MW, they are adapted only for operation in constant pressure mode. A disadvantage of the 500 MW block pressure and power control system is the artificial delay inserted into the pressure setpoint circuit.

U bloků 200 MW je nevýhodou těchto regulací nemožnost provozu v režimu s klouzavým tlakem.For 200 MW units, the disadvantage of these controls is the inability to operate in sliding pressure mode.

Tyto nevýhody systémů regulace tlaku přehřáté páry a elektrického výkonu jsou podstatně zmírněny automatickou regulací tlaku přehřáté páry a elektrického výkonu elektrárenského bloku pracujícího v regulačním rozsahu v režimu s klouzavým tlakem, obsahující sériové zapojení svorky žádané hodnoty elektrického výkonu, součtového členu žádané a skutečné hodnoty výkonu, regulátoru výkonu, součtového členu výstupu proporcionálního členu a regulátoru výkonu a regulačního obvodu malé smyčky paliva, když proporcionální člen je zapojen paralelně se součtovým členem žádané a skutečné hodnoty výkonu a s regulátorem výkonu mezí svorku žádané hodnoty elektrického výkonu a součtový člen výstupu proporcionálního členu a regulátoru výkonu a obsahující dále regulátor tlaku přehřáté páry, podle vynálezu.These disadvantages of the superheated steam pressure and electric power control systems are substantially mitigated by automatically controlling the superheated steam pressure and electric power of the power block operating in the sliding pressure control range, comprising a series connection of the electrical power setpoint terminal, setpoint and actual power summation. the power regulator, the proportional element output member and the power loop and the small fuel loop control circuit, when the proportional member is connected in parallel to the power setpoint actual value and the power regulator between the power setpoint terminal and the proportional element output power controller and further comprising a superheated steam pressure regulator according to the invention.

Její podstata spočívá v tom, že svorka skutečné hodnoty elektrického výkonu nebo tlaku páry v regulačním stupni turbiny je zapojena přes generátor funkce žádané hodnoty tlaku přehřáté páry a součtový člen skutečné a žádané hodnoty tlaku přehřáté páry na regulátor tlaku přehřáté páry a svorka skutečné hodnoty tlaku přehřáté páry je zapojena na součtový člen skutečné a žádané hodnoty tlaku přehřáté páry.It is based on the fact that the actual electrical power or steam pressure terminal in the turbine control stage is connected via the superheated steam setpoint function generator and the summation of the superheated steam pressure setpoint and the superheated steam pressure regulator and the superheated pressure setpoint The steam is connected to the summation of the actual and set point of the superheated steam pressure.

Výstup regulátoru tlaku přehřáté páry může být zapojen přes dynamický člen na součtový člen odchylky elektrického výkonu a výstupu dynamického členu, vloženého mezi součtový člen žádané a skutečné hodnoty výkonu a regulátor výkonu. Na součtový člen skutečné a žádané hodnoty tlaku přehřáté páry může být zapojena svorka odchylky otevření ventilů.The output of the superheated steam pressure regulator may be connected via a dynamic member to the sum of the electric power deviation sum and the output of the dynamic element interposed between the sum and actual value sum members and the power regulator. The valve opening deviation terminal can be connected to the summation of the actual and set point of superheated steam pressure.

Výhody automatické regulace tlaku přehřáté páry a elektrického výkonu podle vynálezu se projeví Ihned po jejím zavedení a budou ještě účinnější při dalším rozvoji elektrizační soustavy. Odstraní se umělé zpoždění v obvodu výpočtu žádané hodnoty tlaku a umožní se provoz 200 MW elektrárenských bloků v regulačním rozsahu v režimu s klouzavým tlakem.The advantages of the automatic control of superheated steam pressure and electrical power according to the invention will be realized immediately after its introduction and will be even more effective in further developing the power system. The artificial delay in the pressure setpoint calculation circuit is eliminated and 200 MW power plant units are allowed to operate in the sliding pressure control range.

Zajistí se autonomnost regulačních obvodů tlaku a výkonu. Při práci bloků 200 MW v režimu s klouzavým tlakem se asi třikrát sníží teplotní namáhání vysokotlakého dílu turbiny, což umožní zvýšit zatěžovací rychlost bloku v regulačním rozsahu a přesunem čerpání životnosti zkrátit dobu najetí bloku ze studeného a teplého stavu.The autonomy of pressure and power control circuits is ensured. When running 200 MW units in sliding pressure mode, the thermal stress of the high-pressure turbine component is reduced by about three times, allowing the unit to increase its load speed in the control range and shorter run-time from cold and warm conditions.

Tyto vlastnosti se projeví ve zlepšení dynamiky bloku při najíždění a v regulačním rozsahu a současně ve snížení nákladů na najíždění, ale i v přesnějším dodržování sjednaných předávaných výkonů elektrizační soustavy.These features will result in improved unit dynamics at start-up and in the control range, while reducing start-up costs, but also in more precise adherence to the agreed power transmission system outputs.

Další podstatnou výhodou je snížení měrné spotřeby tepla bloku při jeho provozu na niž3 ších hladinách výkonu. Dálo se zamezí vznik namáhání silnostěnných částí kotle tečením a sníží se namáhání turbonapáječky, která bude pracovat na nižších hladinách výkonu do menšího protitlaku. Dosáhne se lepší jakosti regulace výkonu.Another significant advantage is the reduction of the specific heat consumption of the unit during its operation at lower power levels. Furthermore, creep stress on the thick-walled parts of the boiler will be avoided and stress on the turbo-feeder, which will work at lower power levels to a lower back pressure, will be reduced. A better quality of power control is achieved.

Růst elektrizační soustavy je v blízké budoucnosti závislý na budování atomových elektráren, jejichž ekonomický provoz je předurčuje především pro pokrývání základního zatížení.The growth of the electricity system in the near future depends on the construction of nuclear power plants, whose economic operation predetermines them primarily for covering the base load.

Vzhledem k tomu, že účast těch elektráren, které se mohou podílet na krytí proměnné části denního diagramu odtížení se zmenší, přičemž naopak absolutní velikost této proměnné části zatížení bude stoupat, bude nezbytné, aby se na krytí změn zatíženi zejména v rann'í špičce a při regulaci kmitočtu a předávaných výkonů podílely prakticky všechny zbývající uhelné bloky a vodní elektrárny. Využití vynálezu bude proto s rozvojem elektrizační soustavy stále četnější.Since the participation of those power plants that may be involved in covering the variable part of the daily unloading diagram will decrease, while the absolute magnitude of this variable part of the load will increase, it will be necessary to burden the changes especially in the morning peak and practically all remaining coal blocks and hydroelectric power stations participated in the regulation of the frequency and the transferred outputs. The use of the invention will therefore become more frequent as the power system develops.

Příklad automatické regulace tlaku přehřáté páry a elektrického výkonu podle vynálezu je nakreslen v blokovém schématu na připojeném výkrese.An example of automatic regulation of superheated steam pressure and electric power according to the invention is illustrated in the block diagram of the attached drawing.

Na součtový člen' £ žádané a skutečné hodnoty výkonu jsou zapojeny svorka ÍJ_S skutečné hodnoty elektrického výkonu a svorka Ng žádané hodnoty elektrického výkonu. Táto svorka Ng je současně zapojena na vstup proporcionálního členu £.On adding member '£ setpoint and actual power values are involved ß terminal _{with the} actual values of electrical power and terminal Ng setpoint electric power. This terminal Ng is simultaneously connected to the input of the proportional member 6.

V sérii se součtovým členem 2 žádané a skutečné hodnoty výkonu jsou dále zapojeny součtový člen '10 odchylky elektrického výkonu a výstupu dynamického členu £, regulátor 2, součtový člen £ výstupu proporcionálního členu £ a regulátoru £ výkonu a regulační obvod' £ malé smyčky paliva.Further, in series with the desired and actual power sum sum 2, the power power variation sum 10 and the output of the dynamic element 4, the controller 2, the sum element 6 of the output proportional element 4 and the power regulator 4 and the small fuel loop control circuit 4 are further connected.

Na druhý vstup součtového členu £ výstupu proporcionálního členu’ £ a regulátoru'£ výkonu je zapojen výstup proporcionálního členu' £. Na vstupy součtového členu' £ skutečné a žádané hodnoty tlaku přehřáté páry jsou zapojeny svorka_£_s skutečné hodnoty tlaku přehřáté páry, svorka ΔY odchylky otevření výstupů ventilů turbiny a přes generátor'£ funkce žádané hodnoty tlaku přehřáté páry svorka N_g skutečné hodnoty elektrického výkonu nebo tlaku páry v regulačním stupni turbiny.At the second input of the summation member výstupu of the output of the proportional member £ and the power controller £, the output of the proportional member £ is connected. At the inputs of adder '£ actual and reference pressure values of the superheated steam are connected svorka_ £ _{with the} actual value of the pressure of superheated steam terminal ΔY deviation of the opening of the valve outlet of the turbine and through the generator' £ function of the setpoint pressure of the superheated steam N terminal _{g of} the actual value of electric power or steam pressure in the turbine control stage.

Výstup součtového členu' £ skutečné a žádané hodnoty tlaku přehřáté páry je zapojen na vstup regulátoru £ tlaku přehřáté páry, jehož výstup je přes dynamický člen'£ zapojen na druhý vstup součtového členu' 10 odchylky elektrického výkonu a výstupu dynamického členuThe output of the actual and superheated steam pressure setpoint £ is connected to the input of the superheated steam pressure regulator jehož whose output is connected via the dynamic element £ to the second summation input 10 of the electric power deviation and the dynamic element output.

9.9.

Před regulátor £ výkonu je zařazen součtový člen' £ žádané a skutečné hodnoty výkonu, ve kterém se od žádané hodnoty elektrického výkonu odečte skutečná hodnota elektrického výkonu a odchylka těchto veličin je zavedena na součtový člen' 10 odchylky elektrického výkonu a výstupu dynamického členu £, kde je k ní přičten výstup dynamického členu' £ a dále na vstup regulátoru £ výkonu.In front of the power regulator there is a sum of the setpoint and actual power values, in which the actual power value is subtracted from the electric power setpoint and the deviation of these variables is applied to the sum of the electric power deviation and output. the output of the dynamic element 8 is added to it and further to the input of the power regulator 6.

Hodnota z jeho výstupu je v součtovém členu £ výstupu proporcionálního členu _4 a regulátoru £ výkonu sečtena s hodnotou proporcionálního členu _4, upravujícího vlivnost žádané hodnoty výkonu. Výstup součtového členu' £ výstupu proporcionálního členu 4_ a regulátoru £ výkonu je zaveden do regulačního obvodu 5 .malé smyčky paliva jako žádaná hodnota příkonu tepla do kotle.The value of its output is added to the sum of the output member 4 of the proportional member 4 and the power regulator 4 with the value of the proportional member 4 adjusting the influence of the power setpoint. The output of the summation member 6 of the output of the proportional member 4 and of the power regulator 6 is fed to the low-loop fuel control circuit 5 as a heat input to the boiler.

žádaná hodnota klouzavého tlaku páry před ventily turbiny je vypočtena v generátoru £ funkce žádané hodnoty tlaku přehřáté páry podle skutečné hodnoty elektrického výkonu nebo tlaku páry v regulačním stupni turbiny a je odečtena v součtovém členu £ skutečné a žádané hodnoty tlaku přehřáté páry od součtu skutečné hodnoty tlaku přehřáté páry a odchylky otevření ventilů.The sliding vapor pressure setpoint upstream of the turbine valves is calculated in the superheat steam setpoint function generator 6 according to the actual electrical power or steam pressure in the turbine control stage and is subtracted from the sum of the actual and superheated steam pressure setpoints from the sum of the actual pressure superheated steam and valve opening deviations.

Tím se zajistí přirozené zpoždění změny tohoto tlaku od změny elektrického výkonu. Výsledné hodnota součtového členu £ skutečné a žádané hodnoty tlaku přehřáté páry je zavedena na regulátor j3 tlaku přehřáté páry před ventily turbiny. Autonomnost regulace tlaku a výkonu je zajištěna zavedením dynamického členu' £ mezi tyto regulace.This ensures a natural delay in the change in this pressure from the change in electrical power. The resulting value of the summation member skutečné of the actual and set point of superheated steam pressure is applied to the superheated steam pressure regulator před upstream of the turbine valves. The autonomy of the pressure and power control is ensured by introducing a dynamic member 6 between these controls.

Jednotlivé prvky použité pro automatickou regulaci tlaku přehřáté páry a elektrického výkonu podle vynálezu jsou průmyslově vyráběny.The individual elements used for the automatic regulation of superheated steam pressure and electric power according to the invention are manufactured industrially.

Využití vynálezu se předpokládá v elektrizační soustavě, zejména na jejich 200 MW blocích.Application of the invention is envisaged in the power system, particularly on their 200 MW units.

Claims

1. Automatic control of superheated steam pressure and power output of a power block operating in a sliding pressure control range, comprising a series connection of a power setpoint terminal, a setpoint and actual power sum, a power regulator, a proportional element output sum and a power regulator and a small fuel loop control circuit, wherein the proportional member is connected in parallel to the sum and actual power sum members and the power regulator between the power set point terminal and the proportional output and power regulator sum members, and further comprising a superheated steam pressure regulator, that the terminal (N _g ) of the actual electric power or steam pressure in the turbine control stage is connected via the generator (6) of the superheated steam pressure setpoint function and the summation cell en / 7 / actual and reference values for the superheated steam pressure regulator / 8 / superheated steam pressure and clamp / _g P / actual values of the superheated steam pressure is connected to an adding member / 7 / actual and desired values of the pressure of superheated steam.

2. Automatic control according to claim 1, characterized in that the output of the superheated steam pressure regulator (8) is connected via a dynamic element (9) to a summation member (10) of electric power deviations and an output of a dynamic element (9) connected between the summation element. (1) setpoints and actual power values and power controller (2).

3. The automatic control system according to claim 1, characterized in that the summation member (7) of the actual and set value of the superheated steam pressure is connected to a valve opening deviation terminal (,!).