Полный текст

Температура перегрева пара на выходе из пароперегревателя относится к важнейшим параметрам, определяющим экономичность работы паровой турбины и энергетического котла [1, 2]. Необходимость достаточно точного поддержания температуры перегрева вызвана следующими причинами [3-6]: - металл труб котельного агрегата находится в особенно тяжелых условиях работы; - повышение температуры выше допустимых значений может привести к аварии вследствие появления ползучести металла, повышенных тепловых расширений и ряда других причин; - надежность работы турбины при повышении температуры пара ограничивается предельными тепловыми расширениями ее элементов; - понижение температуры перегретого пара снижает экономичность работы котла и ТЭС в целом, кроме того, значительное понижение температуры пара перед турбоагрегатом приводит к недопустимому повышению влажности в последних ступенях турбины и эрозии лопаток, следствием чего оказывается увеличение удельного расхода пара, а в некоторых случаях и аварийный останов турбоагрегата. Из условий прочности металла труб пароперегревателя, паропровода и турбины важно не только обеспечить поддержание температуры в заданных пределах, но и не допустить резких ее изменений. В соответствии с инструкцией по эксплуатации котла ТГМ-96Б отклонение по температуре пара 560 °C составляет в сторону увеличения +5 °C, а в сторону уменьшения - 10 °C. Современные барабанные парогенераторы оснащены впрыскивающими пароохладителями. Принцип действия впрыскивающего пароохладителя основан на изменении энтальпии частично перегретого пара за счет теплоты, отбираемый от него на испарение охладителя, впрыскиваемого в паровой тракт пароперегревателя [3]. Регулирование температуры пара на выходе из пароперегревателя осуществляется изменением количества впрыскиваемого охладителя. Впрыскивающие пароохладители устанавливаются в одном из промежуточных сечений пароперегревателя. Стремление получить хорошее качество регулирования температуры пара и обеспечить надежность металла поверхностей нагрева пароперегревателя привело к применению трех впрысков по каждой стороне котла. Последний по ходу пара впрыск является основным, регулирующим температуру пара. Так же неодинаковы по каналам возмущающих и регулирующих воздействий динамические характеристики пароперегревателя, но обладают общим свойством - значительной инерционностью, которая присуща термопарам, установленным по ходу пароперегревателя и являющихся источниками информации. Синтезу системы автоматического регулирования температуры пара посвящены работы [7-9]. Недостатком этих работ является отсутствие практических результатов внедрения предложенных алгоритмов. В данной статье ниже приведены результаты технических исследований. Система автоматического регулирования (САР) температуры пара построена по каскадному принципу (рис. 1) и состоит из основного регулятора (импульсный ПИ-регулятор), поддерживающего температуру до впрыска 3, дифференциатора сигнала (DIF) температуры за впрыском 2 и корректирующего сигнала по температуре за предыдущим впрыском 1. Условные обозначения на рисунк: Тп - температура перегретого пара; УП - указатель положения; РК - регулирующий клапан; YE, YA - выходные сигналы регулятора скорости; КВМ - конечный выключатель «меньше»; КВБ - конечный выключатель «больше»; ПБР - пускатель бесконтактный реверсивный; ZO - задание оператора; ZAPRINC, ZAPRDEC - уставки срабатывания; PLU - программное логическое управление; PDI - блок ПИД-регулятора с ШИМ-модулятором; LUFT - блок антилюфт; KUS - кусочно-линейная аппроксимация; NEISPR - формирование признака неисправности ИМ; DIF - блок дифференцирования; VKB - блок выдачи управления на дискретные выходы контроллера; ZADAT - универсальный задатчик. Рис. Схема САР температуры пара впрыском 2 Выход дифференциатора суммируется с сигналом рассогласования основного регулятора, таким образом усиливая воздействие регулятора, учитывая при этом скорость изменения температуры за впрыском 2. Использование через дифференциатор сигнала температуры за впрыском 1 позволяет плавно выдавать упреждающий сигнал на регулирующий клапан впрыска 2. Корректирующий сигнал позволяет компенсировать инерционность изменения температуры пара и избежать разбалансировки температур парового тракта котла, что, в свою очередь, влияет на качество регулируемого параметра на выходе из котла. В схеме регулятора предусматривается непрерывная автоподстройка параметров регулятора: Kп = f(Fп), Ти = f(Fп). Автоподстройка осуществляется в зависимости от расхода пара на выходе из котла Fп. Нагрузка котла от 50 до 100 % разбивается на несколько участков, с каждого участка снимается переходная характеристика по температуре. Далее для каждого участка рассчитываются свои коэффициенты Kп и Ти. Коэффициенты вносятся в программу регулятора и в зависимости от режима работы котла автоматически применяются. Чтобы не произошло выхода температуры за значения, при которых возможен температурный перегрев поверхностей нагрева котла в регуляторе, предусмотрено ограничение ZAPRINC и ZAPRDEC по температуре Тп1. Уставка по температуре задается по режимной карте, исходя из технических условий эксплуатации пароперегревателя экспериментальным путем после наладки. Температурные ограничения прописываются в постоянные константы программы регулятора и могут меняться по результатам опытной эксплуатации. САР воздействует на регулирующий клапан 2-го впрыска. Перед выдачей управляющего воздействия на регулирующий клапан (РК) импульсы проходят обработку в блоке антилюфт (LUFT). При смене направления движения импульс на управляющем выходе блока антилюфт не снимается до тех пор, пока не выполнится одно из трех условий: - пройдет заданное время; - указатель положения изменится на заданное значение; - сигнал технологического параметра (расход конденсата на впрыск) изменится на заданное значение. Результаты технических исследований получены с помощью программно-технического комплекса (ПТК) «САРГОН» [10]. Техническое обеспечение ПТК «САРГОН» состоит: 1) из микропроцессорных контроллеров семейства МФК и «Теконик»; 2) стандартных IBM-совместимых персональных компьютеров; 3) сетевого оборудования. До применения новой структуры регулятора при изменении паровой нагрузки на 55 т температура пара на выходе из котла составляла ±2-5 оC от заданного параметра. В результате внедрения новой структуры регулятора температура пара на выходе из котла составила ±1-2 оC от заданного параметра. Кроме того, следует отметить, что колебания клапанов при внедрении значительно уменьшились, что позитивно отражается на ресурсе долговечности системы автоматического управления. Внедрение систем эффективного регулирования сложных технологических процессов выработки тепловой и электрической энергии позволяет существенно повысить экономичность работы энергооборудования. Источники экономии энергоресурсов в результате реализации САР следующие: - стабилизация температуры свежего пара на всех режимах работы котла обеспечивает повышение износостойкости металлических поверхностей нагрева и сокращение потребление топлива за счёт уменьшения перегревов; - поддержание оптимальных параметров пара, подаваемого на турбину, обеспечивает работу турбины с заданным КПД и существенно сокращает износ последних ступеней турбины; Также были произведены предварительные усредненные расчеты пережога топлива по турбинному отделению в зависимости от изменения температуры острого пара на входе в турбину. При оптимальной температуре пара на входе в турбину 555 °C экономия топлива составит 2285 м3 природного газа за сутки. Если выразить данную экономию в денежном эквиваленте, она составит 1 млн 800 тыс. рублей в год. С понижением температуры острого пара на 1 °C экономия газа сокращается на 465 м3 газа в сутки.

Об авторах

Д. И Коньков

Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)

С. В Захаркина

Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)

О. М Власенко

Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 28

PDF (Russian) - 94

Ссылки

• Ссылки не определены.