Системы автоматического регулирования на тэс

Автоматическое регулирование барабанных парогенераторов. Котельный агрегат как объект регулирования

Принципиальная схема барабанного парогенератора приведена на рис. 2.4. В процессе своей работы парогенераторы на электростанции должны вырабатывать такое количество пара, какое его потребляют турбины. Для генерации требуемого количества пара в топку 1 подается топливо В_т и необходимое для его сжигания количество воздуха V_B.

Подаваемый с помощью дутьевого вентиляторы ДВ в топку воздух предварительно нагревается в воздухоподогревателе 9.

Образовавшиеся в результате сгорания топлива дымовые газы V_r эвакуируются из топки с помощью дымососа ДС и затем, омывая поверхности нагрева водяного экономайзера 8 и воздухоподогревателя через дымовую трубу уходят в атмосферу.

Нужная для генерации пара питательная вода, проходя через регулирующий питательный клапан РПК, подогревается уходящими дымовыми газами в экономайзере и поступает в барабан парогенератора 4. Барабан, подъемные грубы 2, экранирующие камерную топку, и опускные трубы 3 образуют т. н. циркуляционный контур. За счет тепла, полученного при сгорании топлива, в подъемных трубах циркуляционного контура идет процесс парообразования. Насыщенный пар из подъемных труб поступает в барабан котельного агрегата. Границей раздела между насыщенным паром и котловой водой в барабане служит уровень воды #_б. Для уменьшения солесодержания котловой воды осуществляется непрерывная продувка /)_|1р, при которой часть котловой воды удаляется из барабана котельного агрегата.

Рис. 2.4. Принципиальная схема барабанного парогенератора

Насыщенный пар ?>_б, идущий от барабана парогенератора, перегревается в пароперегревателе 5, 6 и через главную паровую задвижку (ГПЗ) поступает на выход котельного агрегата с параметрами: расходом D_nn, давлением Р_пп, температурой /_пп. Перегрев пара в пароперегревателе до необходимой температуры происходит вследствие радиации факела и за счет конвективного теплообмена с топочными газами. Для защиты пароперегревателя от чрезмерного нагрева и для осуществления регулирующего воздействия на температуру перегретого пара в рассечку пароперегревателя с помощью пароохладителя 7 впрыскивается вода Z)_BIip.

Как уже отмечалось выше, парогенераторы на электростанции в каждый момент времени должны вырабатывать такое количество пара, какое его потребляют турбины. Показателем баланса между выработкой пара парогенераторами и потреблением пара турбинами служит постоянство давления пара в паропроводе между турбинами и парогенераторами или в барабане парогенератора. Повышение давления пара свидетельствует о том, что производительность парогенераторов больше потребности турбин в паре и ее нужно снизить. Понижение давления пара свидетельствует о том, что производительность парогенераторов меньше потребности турбин в паре и ее нужно повысить.

Производительность парогенератора зависит от количества, выделившегося в топке тепла полученного в результате сгорании топлива. Если количество выделившегося тепла в топке больше чем это нужно для получения требуемого количества пара, то избыток тепла вызывает рост давления пара. В противном случае, при недостаточном расходе топлива в топку, происходит снижение давления пара.

Топливо в топке парогенератора должно сжигаться с максимально возможной экономичностью. Экономичность сжигания топлива обеспечивается подачей оптимального количества воздуха в топку в соответствии с расходом топлива. Об экономичности процесса горения можно судить по содержанию свободного кислорода О2 в уходящих газах.

Для обеспечения устойчивого процесса горения топлива в топке парогенератора необходимо удалять образующиеся в процессе горения продукты сгорания. Косвенным показателем соответствия между количеством образующихся и удаляемых продуктов сгорания служит величина разрежения в топке *S_T.

Производство пара в парогенераторе должно быть не только экономичным, но и надежным. Для надежной работы парогенератора требуется поддержание на заданных постоянных значениях целого ряда параметров. К ним относятся такие параметры как температура и давление перегретого пара, уровень воды в барабане. Отклонение этих параметров за допустимые пределы может привести к серьезной аварии.

При выполнении материального и энергетического балансов парогенератор работает в так называемом стационарном режиме, т. е. при постоянстве температур, давлений, уровня воды в барабане, расходов. Постоянство давления перегретого пара свидетельствует об энергетическом балансе, постоянство уровня воды в барабане свидетельствует о материальном балансе, постоянство разрежения в топке свидетельствует о материальном балансе между количеством газов образовавшихся при сгорании топлива в подводимом воздухе и количеством дымовых газов эвакуируемых из топки. Нарушение стационарного режима работы парогенератора может произойти вследствие действия внутренних и внешних возмущений. При нарушении стационарного режима работы (нарушении энергетического и материального балансов) в парогенераторе возникают переходные режимы.

Итак, для надежной и экономичной работы парогенератора требуется стабилизировать на заданных значениях как минимум пять регулируемых параметров: уровень воды в барабане, давление пара, температуру перегретого пара, разрежение в топке и КПД парогенератора. Соответствующие системы автоматического регулирования должны обеспечивать нормальную работу парогенератора в регулируемом диапазоне нагрузок (40… 100% номинальной нагрузки). При меньших нагрузках и в пусковых режимах, как правило, применяют специальные (пусковые) системы автоматического регулирования.

Парогенератор как объект управления является весьма сложной динамической системой, т. к. ему присуща нестационарность характеристик, нелинейности, значительные инерционности и запаздывания в каналах передачи воздействий, взаимосвязанность параметров. Примерный характер взаимосвязей параметров барабанного парогенератора приведен на рис. 2.5, [6]. На этом рисунке наиболее сильные взаимосвязи обозначены сплошными линиями, а менее сильные — пунктирными линиями. Анализ взаимосвязей параметров в парогенераторе позволяет выделить основные каналы регулирующих воздействий (сплошные линии) и остальные каналы (пунктирные линии), которые можно рассматривать в качестве каналов внешних и внутренних возмущений по отношению к регулируемому участку.

Рис. 2.5. Схема взаимосвязей между выходными и входными величинами в барабанном парогенераторе

Учитывая различную степень влияния одних регулируемых параметров на другие, можно рассматривать одни системы автоматического регулирования независимыми друг от друга, а другие тесно связанными между собой. Так, например, наиболее тесно связаны между собой системы автоматического регулирования тепловой нагрузки, разрежения в топке парогенератора и экономичности процесса горения. В связи с этим принято считать эти системы единой системой автоматического регулирования тепловой нагрузки и процесса горения. В итоге, к основным задачам автоматизации барабанного парогенератора можно отнести: автоматическое регулирование питания, автоматическое регулирование тепловой нагрузки и процесса горения, автоматическое регулирование температуры перегретого пара.