CS206447B1 - Zapojení regulátoru ucpávkové páry - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení regulátoru ucpávkové páry, který umožňuje automatické ovládání a regulaci systému ucpávkové páry u parních turbin.

V současné době se problém regulace ucpávkové páry řeší použitím analogového např. elektrického nebo pneumatického regulátoru tlaku, který reguluje tlak v příslušném ucpávkovém okruhu podle pevně nebo proměnně nastavitelné zadané hodnoty. Tlak v ucpávce je u vysokotlakých ucpávkových okruhů v režimu najíždění regulován vpouštěním částečně vyexpandované nebo v připouštěcí stanici seškrcené páry — tzv. režim zahlcování. Zatěžováním turbiny roste množství páry, protékající turbinou a tím i tlak před ucpávkou a následkem toho i tlak v regulovaném prostoru. Proto se při určitém průtočném množství páry turbinou, tj. při určitém zatížení, změní režim zahlcování na režim odsávání, .kdy je pára z ucpávkového prostoru odsávána. U nízkotlakých ucpávkových okruhů, kde je díky tlakovým poměrům na expanzní čáře tlak před ucpávkou, tj. na straně páry trvale nižší než tlak atmosférický, se trvale uplatňuje réžim zahlcování v celém výkonovém rozsahu.

U známých způsobů regulace ucpávkové páry je ve velké většině případů regulován pouze tlak v ucpávkovém prostoru bez ohledu na teplotu páry, nebo jsou použity dva autonomní regulátory: pro tlak i pro teplotu páry.

Nedostatkem dosavadního řešení je to, že v případě čisté regulace tlaku bez ohledu na teplotu páry, je v režimu zahlcování do turbiny v obecném případě vpouštěna pára nevhodné teploty. Tato pára způsobuje nadměrné ohřívání nebo ochlazování kovu turbiny v oblasti zahlcování a tím dochází v lepším případě k nadměrnému čerpání životnosti stroje, v horším případě pak k trvalým deformacím např. rotoru turbiny v oblasti ucpávék.

V případě regulace tlaku i teploty páry je sice ovlivňována 'během zahlcování teplota páry, ale má v zásadě dvě hlavní nevýhody:

Protože se jedná o autonomní regulátor teploty, je teplota páry sice regulována, ale chybí informace o okamžité teplotě kovu turbiny v oblasti zahlcování a tím i referenční hodnota teploty, na kterou by zahlcovací pára měla být regulována. Tato referenční teplota může být určena v podstatě pouze intuitivně. Druhá nevýhoda tkví v tom, že použití speciálního regulátoru pro regulaci teploty je příliš nákladné vzhledem k tomu, že režim zahlcování, ve kterém má. funkce regulace teploty smysl, tvoří z časového pohledu pouze zlomek procenta z celkového počtu provozních hodin turbiny.

Uvedené nedostatky podstatně omezuje zapojení regulátoru ucpávkové páry podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že k prvnímu součtovému členu spojenému s čidlem teploty zahlcovací páry a s čidlem teploty kovu turbiny, jsou připojeny kompa-. rátory dovolených spojení s potenciometry' teplot a výstupy těchto komparátorů jsou připojeny ke hradlu, jehož výstup je spojen s ovládacím relé, spojeným se spínačem pohonu uzavíracího ventilu a se spínačem regulátoru tlaku. Tento spínač regulátoru tlaku je připojen ke druhému součtovému členu, který je dále spojen s čidlem tlaku páry v ucpávce a s potenciometrem zadaného tlaku páry v ucpávce, přičemž výstup regulátoru tlaku je připojen k prvnímu kontaktu hlavního přepínače, jéhož druhý kontakt je připojen k motorpotenoiometru s výstupem, spojeným s přepínačem ruční regulace, jehož jeden kontakt je připojen na blok ručního ovládání a jeho druhý kontakt je připojen na třetí součtový člen,'ke kterému je také připojen řečený druhý kontakt hlavního přepínače větví. Také je k němu připojena odbočka hlavního přepínače, který je dále spojen s proporcionálními členy odsávání a zahlcování, z nichž každý je připojen vstupnímu kontaktu sobě přiřazeného spínače odsávání a zahlcování a každý z těchto spínačů odsávání a zahlcování je připojen k jednomu zesilovači, z nichž zesilovač odsávání má druhý vstup spojen s čidlem polohy odsávacího ventilu a výstup spojený s pohonem odsávacího ventilu, kdežto zesilovač zahlcování má druhý vstup spojen s čidlem polohy zahlcovacího ventilu a jeho výstup je spojen s pohonem zahlcovacího ventilu.

Zapojení regulátoru podle vynálezu podstatně omezuje nebezpečí překročení teplotního namáhání kovu turbiny a tím i nebezpečí nadměrného čerpání životnosti turbiny. Princip zapojení spočívá ve spojení regulátoru tlaku s obvodem, který vyhodnocuje parametry páry pro zahlcování ucpávek a porovnává je se skutečným teplotním stavem kovů turbiny v ohroženém místě. Regulační okruh se automaticky spíná teprve .tehdy, když parametry páry jsou vyhodnoceny jako vyhovující z hlediska teplotního namáhání. Příklad praktického zapojení regulátoru ucpávkové páry je znázorněn na připojených výkresech, z nichž obr. 1 představuje část blokového schéma zapojení s vyhodnocovacím obvodem a obr. 2 představuje navazující část blokového schéma zapojení s regulačním obvodem.'

Z obr. 1 je zřejmé, že zapojení regulátoru ucpávkové páry podle vynálezu sestává z prvního součtového členu 15, který je napojen na čidlo 10 teploty zahloovací páry a na čidlo 20 teploty kovu turbiny, a který je připojen ke vstupu prvního' komparátorů 1 a druhého komparátorů 2, K dalšímu vstupu prvního komparátorů 1 je připojen potenciometr 11 dovoleného kladného rozdílu teplot a k dalšímu vstupu druhého komparátorů 2 je připojen potenciometr 21 dovoleného záporného rozdílu teplot kovu turbiny. Na potenciometrech 11, 21 se nastavují nezávisle na sobě horní a dolní 'hranice teplotního rozdílu mezi teplotou zahlcovací páry a kovu. turbiny. Tato hranice je zvolena tak, .aby teplota zahlcovací páry, ležící uvnitř této' hranice, byla vhodná z hlediska teplotního namáhání kovu turbiny. Výstupy prvního i druhého komparátorů 1,2 jsou připojeny ke hradlu 16. Druhý součtový člen 25 je napojen na čidlo 30 tlaku páry v ucpávce a je dále připojen ke spínacímu kontaktu 17 spínače 22 regulátoru 5 tlaku. Výstup hradla 16 je připojen k ovládacímu relé 14, které ovládá spínač 12 pohonu 9 uzavíracího ventilu a spínač 22 regulátoru 5 tlaku. Výstup regulátoru 5 tlaku je připojen k prvnímu kontaku 27 hlavního přepínače 13.

Podle obr. 2 je druhý kontakt 37 hlavního přepínače 13 připojen jednak k motorpotenciometru 41, jehož výstup je spojen s přepínačem 23 ručního ovládání, umístěného v bloku 26 ručního ovládání a jednak je připojen ke třetímu součtovému členu 35. Tento třetí součtový člen 35 je připojen ještě k větvi 28 hlavního spínače 13 a k jednomu kontaktu přepínače 23 ručního ovládání, jehož druhý kontakt je připojen k.bloku'26 ručního ovládání. Hlavní přepínač 13 je také připojen k proporcionálnímu členu 3 odsávání a k proporcionálnímu členu 6 zahlcování. Proporcionální člen 3 odsávání je opatřen výstupem se vstupním kontaktem 47 odsávání, kdežto proporcionální člen 6 zahlcování je opatřen výstupem se vstupním kontaktem 48 zahlcování. Vstupní kontakty 47, 48 jsou připojovány a odpojovány od zesilovačů 4, 44 spínači 32, 42. Zesilovače 4, 44 jsou opatřeny druhými vstupy 57, 67, které jsou připojeny k čidlům 40, 50 polohy odsávacího a zahlcovacího ventilu. Výstupy zesilovačů 4/44 jsou pak spojeny s pohony 7, 8 odsávacího a zahlcovacího ventilu.

Během najíždění parní tuhbiny na otáčky, tj. při nízkých zatíženích tuhbiny, jsou ucpáv. ky 60 jejího hřídele zahlcovány parou například z vysokotlaké přepouštěcí stanice. Aby tato pára nezpůsobila nedovolené teplotní namáhání rotoru turbiny v místě zahlcování, jsou sledovány její hlavní parametry, a to její teplota čidlem 10 teploty zahlcovací páry a po uvedení regulačního obvodu do činnosti její tlak P_s čidlem 30 tlaku páry v ucpávce 60. Tento tlak P_s páry v ucpávce 60 je porovnáván v druhém součtovém členu 25 se zadaným, itj. požadovaným tlakem páry v ucpávce, jehož hodnota je nastavena potenciometrem 31. Teplota zahlcovací páry, vnímaná čidlem 10, je porovnávána s- teplotou kovu turbiny, snímanou čidlem 20, v prvním součtovém členu 15. Odchylka teplot vstupuje do prvního komparátorů 1 a současně do druhého komparátoru 2, v nichž je porovnáván dovolenými hodnotami zahlcovací páry. Nastavením potenciometrů 11, 21 dovoleného rozdílu teplot je s ohledem na vedení tepla podél rotoru vymezeno pásmo, ve kterém se mohou pohybovat odchylky teplot. Je-li odchylka v tomto pásmu, nedojde při vpuštění páry do turbiny k přeikročení teplotního namáhání jejího kovu. Výstupy prvního a druhého komparátoru 1, 2 vedou signál, který je výsledkem . tohoto porovnání, do hradla 16, 'které v případě, že rozdíl teploty páry a teploty kovu turbiny leží v dovoleném pásmu z hlediska teplotního namáhání, vydá signál ovládacímu relé 14, které podle tohoto signálu zapojí spínačem 12 pohon 9 uzavíracího ventilu a současně spínačem 22 připojí regulační odchylku pro regulátor 5 tlaku. Touto regulační odchylkou je v podstatě rozdíl mezi hod- , notou tlaku P_s zahlcovací páry v- zahlcovacím prostoru ucpávky 60 a zadaným tlakem Pt páry v ucpávce 60, přičemž signál tohoto rozdílu je přiváděn z druhého součtového členu 25 na spínací kontakt 17 spínače 22. Spojením spínacího kontaktu 17 s regulátorem 5 tlaku je regulováno otevření zahlcovacíhů ventilu prostřednictvím pohonu 8; mírou tohoto otevření je dán tlak Ps v ucpávce 60, který regulátor 5 tlaku tak udržuje na zadané hodnotě tlaku Pt. Děje se tak součinností dalších prvků zapojení, počínaje čidlem 50 polohy zahlcovacího ventilu, které vydává signál míry otevření tohoto ventilu, do zesilovače 44 zahlcování přes jeho druhý vstup 67. V zesilovači 44 zahlcování je tento signál z čidla 50 polohy zahlcovacího ventilu porovnáván s regulačním signálem P_R regulátoru 5 tlaku; tento regulační signál P_R prochází z regulátoru 5 tlaku přes první kontakt 27 hlavního přepínače 13, je-tli tento přepínač 13 v poloze automatické regulace, do proporcionálního členu 6 zahlcování a odtud přes vstupní kon-

Claims (1)

1. PftEDMÉT

   Zapojení regulátoru ucpávkové páry vyznačené tím, že k prvnímu součtovému členu (15), spojenému s čidlem (10) teploty zahlcovací páry a s čidlem (20) teploty kovu turbiny jsou připojeny komparátory (1, 2) dovolených teplot) spojené s poteneiomeitry (11, 21) a výstupy těchto komparátorů (1, 2) jsou připojeny ke hradlu (16), jehož výstup je spojen s ovládacím relé (14), spojeným se spínačem (12) pohonu (9) uzavíracího ventilu' a se spínačem (22) regulátoru (5) tlaku a tento spínač (22) regulátoru (5) tlaku je připojen ke druhému součtovému členu (25), který je dále spojen s čidlem (30) tlaku páry v ucpávce a s potenciometrem (31) zadaného tlaku (P_T) páry v ucpávce, přičemž výstup regulátoru (5) tlaku je připojen k prvnímu kontaktu (27) hlavního přepínače (13), jehož druhý kontaikrt (37) je připojen k motorpotenciometru (41) s výstupem, spojeným s přepínačem (23) ruční retakt 48 a spínač 42 zahlcování do řečeného zesilovače 44 zahlcování. Rozdíl mezi zadanou hodnotou tlaku Pt v ucpávce a skutečným tlakem Ps v ucpávce určuje pak míru otevření zahlcovacího ventilu. Při růstu skutečného tlaku Ps v ucpávce 60, což se děje v závislosti na nárůstu parametrů páry v turbině a v závislosti na průtočném množství, dochází vlivem změny polarity regulační odchylky, která je rovna rozdílu zadaného tlaku Pt a skutečného tlaku Ps páry v ucpávce 60, k uzavírání zahlcovacího ventilu. V okamžiků, kdy je tento zahlcovací ventil uzavřen, je nutno, aby plynule a beznárazově se začal otevírat odsávací ventil. To zajišťuje proporcionální člen 3 odsávání, který přijímá stejný regulační signál P_R jako proporcionální člen 6 zahlcování a proporcionálně mění jeho pola’ ritu. Takto upravený signál pak působí přes zesilovač 4 odsávání na pohon 7 odsávacího ventilu'

   V případě potřeby je možno odpoljit hlavní přepínač 13 z prvního kontaktu 27 na druhý kontakt 37, vyřadit tak automatickou regulaci zahlcovacího a odsávacího ventilu a přejít na ruční ovládání současným přepojením přepínače 23 na kontakt bloku 26 ručního ovládání. Odpovídající signály jsou pak z tlačítek bloku 26 ručního ovládání přenášeny na pohon motorpotenciometru 41 a dále přes třetí součtový člen 35 a větví 28 do proporcionálních členů 3, 6 a .dříve, naznačenou cestou dále k zahlcovacímu a odsávacímu ventilu. Zpětná vazba přes třetí součtový člen 35 zajišťuje beznárazový přechod z automatické regulace na ruční oizládání.

   VYNÁLEZU gulace jehož jeden kontakt je připojen >na blok (26) ručního ovládání a jeho druhý kontakt je připojen na třetí součtový člen (35), ke kterému je také připojen řečený druhý kontakt (37) hlavního přepínače (13) větví (28) a také je k němu připojena odbočka hlavního přepínače (13), který je pak dále spojen s proporcionálními členy (3, 6), odsávání a zahlcování, z nichž je připojen k vstupnímu kontaktu (47) sobě přiřazeného spínače (32, 42) odsávání a zahlcování a každý z těchto spínačů (32, 42) odsávání a zahlcování je připojen k jednomu zesilovači (4, 44), z nichž zesilovač (4) odsávání má druhý vstup (57) spojen s čidlem (40) polohy odsávácího ventilu a výstup spojený s pohonem (7) odsávacího ventilu, kdežto zesilovač (44) zahlcování má druhý vstup (67) spojen s čidlem (50) polohy zahlcovacího ventilu a jeho výstup je spojen s pohonem (8) zahlcovacího ventilu.