PL156003B1 - Układ sterowania blokiem energetycznym - Google Patents

Abstract

Układ sterowania blokiem energetycznym przy skokowo zadanej zmianie wyjściowej mocy bloku szczególnie sygnałem automatyczniej regulacji częstotliowści i mocy, który to blok energetyczny zawiera podajniki węgla, węglowe młyny szczególnie z wentylatorami, palenisko, generator pary, parową turbinę i elektryczny generator i jest wyposażony w układ automatycznej regulacji obciążenia, znamienny tym, że z wyjściem zadajnika mocy (11) są połączone równolegle regulator mocy (13) i regulator (14) szybkiej zmiany mocy, a ich wyjścia łączą się w sumującym węźle (15) regulacji mocy, który wyjściem oddziaływuje na węglowy podajnik (1), jednocześnie sterownik (17) regulacji mocy pobiera zróżniczkowany sygnał z zadajnika mocy (11), którego jedno wyjście oddziaływuje na młynowy wentylator (16), a drugie wyjście jest sprzężone z wejściem regulatora mocy (13) wyłączając jego oddziaływanie na układ na określony czas.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania blokiem energetycznym przy skokowo zadanej zmianie wyjściowej mocy bloku szczególnie sygnałem automatycznej częstotliwości i mocy.

Układ jest przeznaczony do sterowania energetycznego bloku zawierającego podajniki węgla, węglowe młyny szczególnie z wentylatorami, paleniska, generatora pary, parową turbiną i elektryczny generator. Energetyczny blok jest zaopatrzony w układ regulacji obciążenia, w skład którego wchodzi układ regulacji mocy i regulacji ciśnienia świeżej pary.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 118 919 układ automatycznej regulacji ciśnienia pary w kotłach energetycznych pracujących w układzie blokowym z turbogeneratorem sterowanym układem automatycznej regulacji częstotliwości i mocy w chwili zadania zmiany wyjściowej mocy oddziaływuje sygnałem na podajniki węgla do węglowych młynów, który to sygnał jest sumą dwóch składników a to właściwego sygnału podwójnie zróżniczkowanego. W tym celu między organem wykonawczym regulacji pracy podajników węgla, a sumatorem sygnałów zmiany zadanej mocy i ciśnienia pary w generatorze pary, układ ma szeregowo włączony regulator proporcjonalny, który jest zbocznikowany dwoma szeregowo usytuowanymi elementami różniczkującymi. W efekcie działania tego układu sygnał skokowej zmiany mocy wyjściowej zadanej z zewnątrz wywołuje skokową zmianę wydajności podajników węgla, przy czym jest to ilość węgla z pewnym nadmiarem w stosunku do zapotrzebowania przy nowo zadanej mocy wyjściowej bloku energetycznego.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 152 729 sposób sterowania blokiem energetycznym polega na wyłączeniu działania układu automatycznej regulacji mocy, w szczególności jego członów dynamicznych w chwili skokowo zadanej zmianie wyjściowej mocy. Jednocześnie zmienia się wydajność młynowego wentylatora o część zakresu jego regulacji odpowiadającej względnej zmianie zadanej mocy. Powoduje to zwiększony podmuch z nadmiarem w stosunku do podawanego do młyna węgla i powoduje wydmuch z młyna pyłu nagromadzonego w nim w poprzednim okresie pracy. Wywołuje to szybką i nagłą dostawę węgla do paleniska. Wraz ze zmianą wydajności wentylatora zmienia się ilość węgla dostarczanego do węglowego młyna o wielkość przekraczającą niezbędną ilość do wytworzenia energii w wielkości nowozadanej. Naddatek węgla zmniejsza się

156 003 3 następnie do zera. Po upływie czasu potrzebnego do osiągnięcia co najmniej 60% zadanej zmiany cieplnej energetycznego bloku włącza się ponownie działanie układu regulacji mocy.

Zadaniem układu według wynalazku jest realizować sposób znany z polskiego opisu patentowego nr 152729.

Istotą wynalazku jest połączenie równoległe wejść regulatora mocy i regulatora szybkiej zmiany mocy z wyjściem zadajnika mocy. Wyjścia 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 wyjście 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 W2, a poprzez styki czasowych przekaźników generuje sygnały W3 i W4 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. W innym szczególnym wykonaniu wspomniany sterownik jest połączony z wyjściem zadajnika mocy poprzez odrębny element różniczkujący.

Układ ten powoduje, iż przy skokowej zmianie mocy następuje jednocześnie zwiększenie wydajności podajników węglowych i zwiększenie ilości powietrza dostarczanego przez młynowy wentylator, a proces przejściowy bloku wywołany zmianą zadanej mocy nie podlega regulacji mocy przez okres niezbędny do osiągnięcia około 60% zmiany zadanej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony za pomocą ideowego schematu na fig. 1, schematu sterowania regulacji mocy na fig. 2 a na fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8 przedstawiono wykresy zmiany sygnałów przy skokowo zadanej zmianie mocy, w początkowej części wykresu zmiany przy zadaniu zwiększonej mocy w końcowej części wykresu zmiany przy zadaniu zmniejszonej mocy.

Podajnik węglowy 1 dostarcza węgla do węglowego młyna 2 gdzie węgiel zostaje zmielony na pył. Do węglowego młyna 2 jest przyłączony wentylator 16, który podmuchem powietrza transportuje węglowy pył do kotła 3. Para uzyskana w kotle 3 przepływa przez regulacyjny zawór 4 do turbiny 5, która napędza elektryczny generator 6. Miernik ciśnienia pary przed zaworem 4 podaje sygnał W6 do węzła sumacyjnego 8. Do węzła 8 podawane są równocześnie sygnały z zadajnika ciśnienia 9, sygnał o stanie wyjściowej mocy z generatora 6 poprzez sumator 10 i sygnał dynamicznego członu 12. Wyjście węzła sumacyjnego 8 jest połączone z regulacyjnym zaworem 4 za pośrednictwem regulatora ciśnienia 7. Dynamiczny człon 12 jest połączony z zadajnikiem mocy 11, który przekazuje do członu 12 sygnał W1 określający żądaną moc wyjściową energetycznego bloku. Wyjście zadajnika mocy 11 jest połączone z wejściami regulatora mocy 13 i regulatora 14 szybkiej zmiany mocy, które w stosunku do wyjścia zadajnika 11 są połączone równolegle. Wyjście regulatora mocy 13 jest połączone z węzłem sumacyjnym 15 regulatora mocy, którego wyjście oddziaływuje na podajnik węglowy 1. Wyjście regulatora 14 szybkiej zmiany mocy jest również połączone z sumacyjnym węzłem 15 przekazując sygnał W2. Jednocześnie sygnał W2 jest przekazywany z wyjścia regulatora 14 do sterownika 17 regulacji mocy, którego wyjścia są połączone z wejściem regulatora mocy 13, gdzie przechodzi sygnał W3 i z młynowym wentylatorem 16, dokąd jest przekazywany sygnał W4. Sterownik 17 zawiera czujnik D różniczki wartości zadanej mocy oraz dwie pary styków zwiernych D+ i D- z których każdą parę tworzy styk zwiemy D+ działający przy wzroście różniczki wartości zadanej i drugi w parze styk zwierny D- działający przy małemu różniczki wartości zadanej. Ponadto sterownik 17 zawiera dwa czasowe przekaźniki Tl i T2, które wytwarzają sygnał W4 przekazywany do młynowego wentylatora 16 oraz sygnał W3 oddziaływujący na regulator mocy 13.

Zadajnik mocy 11 wysyła sygnał, który określa wielkość wyjściowej zadanej mocy elektrycznego generatora 6. Gdy zadajnik mocy 11, pobudzony z zewnątrz na przykład z centrali dyspozycji mocy sieci elektrycznej, wyśle zmieniony skokowo sygnał Wl, przedstawiony na fig. 3 sygnał ten zostaje przekazany do regulatora mocy 13 oraz równocześnie do regulatora 14. Regulator 14 przekształca sygnał Wl według algorytmu proporcjonalno-różniczkującego, tworząc sygnał

156 003

W2 przekazany do sumacyjnego węzła 15, skąd przechodzi do węglowego młyna 2. Gdy zmiana wielkości wyjściowej mocy polega na zwiększeniu tej mocy sygnał W2 powoduje zwiększenie ilości podawanego węgla ponad ilość niezbędną do uzyskania nowozadanej mocy wynikającej z wielkości zmiany sygnału Wl. Jednocześnie sygnał W1 został przekazany do sterownika 17 regulacji mocy po uprzednim zróżniczkowaniu. Wspomniane zróżniczkowanie następuje bądź w regulatorze 14 szybkiej zmiany mocy, co ma miejsce gdy sterownik 17jest połączony z wyjściem regulatora 14, jak to ukazuje fig. 1, bądź sygnał Wl zostaje zróżniczkowany odrębnym elementm różniczkującym i zostaje przekazany do sterownika 17, gdy ten jest połączony z zadajnikiem mocy 11 z pominięciem regulatora 14. Sterownik 17 wytwarza sygnał W3 przekazany do regulatora 13 i wywołuje wyłączenie działania tego regulatora na czas trwania sygnału W3. Jednocześnie sterownik 17 wytwarz.a sygnał W4 przekazany do młynowego wentylatora 16 i wywołujący natychmiastową zmianę jego wydajności, zanim do węglowego młyna 2 dotrze z węglowego podajnika 1 zmieniona ilość węgla.

W przypadku zadania zwiększenia wyjściowej mocy elektrycznego generatora 6 sygnałem Wl natychmiastowe zwiększenie wydajności wentylatora 16 spowoduje wdmuchiwanie do kotła 3 zwiększonej ilości pyłu węglowego, który to nadmiar pochodzi z nagromadzonego pyłu w młynie 2, który zalegał dotąd w młynie. Sygnał W3 w tym czasie wyłączył działanie regulatora 13, ale regulator 13 odebrał sygnał Wl i z chwilą ponownego włączenia do układu regulatora 13, po zaniknięciu sygnału W3, regulator 13 rozpocznie oddziaływanie na układ według wartości otrzymanego sygnału Wl.

Przebieg działania układu został dodatkowo zobrazowany wykresami zmiany sygnałów Wl, W2, W3, W4, W5 i W6 na rysunku fig. 3 do fig. 8. Wymienione wykresy pokazują na początku wzrost sygnału Wl, co oznacza wzrost wyjściowej zadanej mocy elektrycznego generatora 6, oraz przebiegi sygnałów W2, W3, W4, W5 i W6 wywołany wzrostem sygnału Wl. W końcowej części wykresy obrazują zmiany sygnałów W2, W3, W4, W5 i W6, gdy sygnał W6 został zmniejszony, w związku z zadaniem zmniejszonej wyjściowej mocy elektrycznego generatora 6. Na wykresach fig. 7 i fig. 8, pokazano chwilowe zaburzenia sygnałów W5 i W6. Te zaburzenia obrazują okres przejściowy układu wywołany działaniem sumacyjnego węzła 8 zmierzającego do stabilizacji w obwodzie węzła 8.

Na figurze 2 przedstawiono schemat sterownika 17 regulacji mocy. Spolaryzowany przekaźnik D odbiera sygnał będący różniczką sygnału Wl, czyli odbiera sygnał W2 z regulatora 14, bądź z odrębnego elementu różniczkującego otrzymującego wzrost sygnału Wl, w zależności od szczegółowej budowy nakładu regulacji. Przekaźnik D jest przekaźnikiem spolaryzowanym. Gdy zatem przekaźnik D przekaże sygnał różniczki dodatniej lub ujemnej nastąpi pobudzenie czasowych przekaźników Tl i T2, które spowodują zwarcie swoich styków Tl i T2 co spowoduje powstanie sygnału W3 wyłączającego działanie regulatora 13. Sygnał W3 będzie trwał przez czas określony przez czasowe przekaźniki Tl i T2. Gdy sygnał docierający do przekaźnika D jest różniczką dodatnią, czyli chodzi o zwiększenie zadanej mocy energetycznego bloku, a więc skokowe i natychmiastowe zwiększenie wydajności wentylatora 16, przekaźnik D spowoduje zwarcie styków D+ i powstanie dodatniego sygnału W4. Gdy sygnał docierający do spolaryzowanego przekaźnika D jest różniczką ujemną, przekaźnik jako spolaryzowany, zawrze styki D- powodując powstanie ujemnego sygnału W4 zmniejszającego wydajność wentylatora 16.

Układ powoduje szybkie dostosowanie wyjściowej mocy energetycznego bloku do zadanej mocy. Odbywa się to, przez pokonanie bezwładności bloku na zmiany wartości sygnału Wl zadawane skokowo. Osiąga się to przez zwiększenie wydajności wentylatora 16 bezpośrednio przez przekształcony sygnał Wl, zanim zwiększenie tej wydajności nastąpiłoby w wyniku zwiększenia wydajności węglowych podajników 1 i związanej z tym reakcji regulatora 13. Pokonanie wspomnianej bezwładności bloku jest osiągalne przez chwilowe wyłączenie oddziaływania regulatora 13 na układ, który w przeciwnym razie wywoła w układzie zaburzenia niweczący zamiar pokonania bezwładności układu. Szybkie dostosowanie się energetycznego bloku do skokowych zmian zadanej mocy ma szczególne znaczenie gdy blok jest włączony do większego układu energetycznego sieci.

	fig.3	czas
	fig.4	czas
W
	fig.5	czas
	Π .
	fig. 6	U czas

fig .7

CZQS fig.8 —oczas

fig.2

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 3000 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patento we

   1. Układ sterowania blokiem energetycznym przy skokowo zadanej zmianie wyjściowej mocy bloku szczególnie sygnałem automatyczniej regulacji częstotliowści i mocy, który to blok energetyczny zawiera podajniki węgla, węglowe młyny szczególnie z wentylatorami, palenisko, generator pary, parową turbinę i elektryczny generator i jest wyposażony w układ automatycznej regulacji obciążenia, znamienny tym, że z wyjściem zadajnika mocy (11) są połączone równolegle regulator mocy (13) i regulator (14) szybkiej zmiany mocy, a ich wyjścia łączą się w sumującym węźle (15) regulacji mocy, który wyjściem oddziaływuje na węglowy podajnik (1), jednocześnie sterownik (17) regulacji mocy pobiera zróżniczkowany sygnał z zadajnika mocy (11), którego jedno wyjście oddziaływuje na młynowy wentylator (16), a drugie wyjście jest sprzężone z wejściem regulatora mocy (13) wyłączając jego oddziaływanie na układ na określony czas.
2. 2. Układ sterowania według zastrz. 1, znamienny tym, że sterownik (17) regulacji mocy zawiera spolaryzowany przekaźnik (D) pobudzany różniczką zmiany sygnału (W2) wyjścia regulatora (14) szybkiej zmiany mocy, a poprzez styki czasowych przekaźników (Tl i T2) generuje sygnały (W3, W4) sterujące regulatorem mocy (13) i aparatem kierowniczym młynowego wentylatora (16).
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że sterownik (17) mocy jest połączony z wyjściem regulatora (14) szybkiej zmiany mocy.
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że sterownik (17) mocy jest połączony z wyjściem zadajnika mocy (11) poprzez element różniczkujący.