ES2603612T3 - Procedimiento para la regulación de un aumento breve de potencia de una turbina de vapor - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la regulación de un aumento breve de potencia de una turbina de vapor con un generador de vapor por recuperación de calor preconectado (1), con una cantidad de superficies de calentamiento de economizador, evaporador y recalentamiento (4) que conforman un trayecto de flujo (2), atravesado por un medio de flujo (M) y en las que en un escalón de presión medio de flujo (M) se desvía del trayecto de flujo (2) y del lado del medio de flujo es inyectado en el trayecto de flujo entre dos superficies de calentamiento de recalentamiento (4) del respectivo escalón de presión, en donde para la desviación de la temperatura de salida de la última superficie de calentamiento de recalentamiento del respectivo nivel de presión de un valor nominal de temperatura se utiliza, como magnitud de regulación para la cantidad del medio de flujo (M) inyectado, un primer valor característico, en donde para el breve aumento de potencia de la turbina de vapor se reduce el valor nominal de temperatura y se aumenta temporalmente y de forma sobreproporcional respecto de la desviación el valor característico por el periodo de la reducción del valor nominal de temperatura.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la regulacion de un aumento breve de potencia de una turbina de vapor

La presente invencion hace referencia a un procedimiento para la regulacion de un aumento breve de potencia de una turbina de vapor con un generador de vapor por recuperacion de calor preconectado, con una cantidad de superficies de calentamiento de economizador, evaporador y recalentamiento que conforman un trayecto de flujo, atravesado por un medio de flujo y en las que en un escalon de presion medio de flujo se desvla del trayecto de flujo y del lado del medio de flujo es inyectado en el trayecto de flujo entre dos superficies de calentamiento de recalentamiento del respectivo escalon de presion, en donde para la desviacion de la temperatura de salida de la ultima superficie de calentamiento de recalentamiento del respectivo nivel de presion de un valor nominal de temperatura se utiliza, como magnitud de regulacion para la cantidad del medio de flujo inyectado, un primer valor caracterlstico.

Un generador de vapor por recuperacion de calor es un intercambiador de calor que recupera calor a partir de un flujo de gas caliente. Los generadores de vapor por recuperacion de calor se utilizan a menudo en instalaciones de turbinas de gas y vapor (centrales de ciclo combinado), que sirven principalmente para la generacion de energla. En este caso, una central de ciclo combinado moderna comprende, generalmente, una a cuatro turbinas de gas y al menos una turbina de vapor, en donde cada turbina acciona un generador (instalacion de multiples arboles) o una turbina de gas con la turbina de vapor en un mismo arbol accionan un unico generador instalacion de arbol simple). Los gases de escape calientes de la turbina de gas se utilizan, en ese caso, en el generador de vapor por recuperacion de calor para la generacion de vapor de agua. El vapor generado es conducido luego a la turbina de vapor. Generalmente aprox. dos tercios de la potencia electrica recaen en la turbina de gas y un tercio, en el proceso de vapor.

De manera analoga a los diferentes escalones de presion de una turbina de vapor, tambien el generador de vapor por recuperacion de calor comprende una multiplicidad de escalones de presion con diferentes estados termicos de la respectiva mezcla de agua-vapor contenida. En el primer escalon de (alta) presion el medio de flujo atraviesa en su trayecto de flujo primero los economizadores, que utilizan el calor restante para el precalentamiento del medio de flujo, y luego diferentes escalones de superficies de calentamiento de evaporadores y recalentadores. En el evaporador se evapora el medio de flujo, a continuation se separa la eventual humedad restante en un dispositivo de separation y el vapor conservado se sigue calentando en el recalentador. Luego el vapor recalentado fluye a la parte de alta presion de la turbina de vapor, all! es reducido y conducido al siguiente escalon de presion del generador de vapor. All! es calentado nuevamente y conducido a la siguiente parte de presion de la turbina de vapor.

Debido a fluctuaciones de carga, la potencia calorlfera conducida a los recalentadores puede oscilar fuertemente. Por ello a menudo es necesario, regular la temperatura de recalentamiento. En el caso de instalaciones nuevas, generalmente esto es alcanzado mediante una inyeccion de agua de alimentation entre las superficies de calentamiento de recalentamiento para la refrigeration, es decir, una tuberla de retorno se desvla del flujo principal del medio de flujo y conduce a valvulas de inyeccion all! dispuestas correspondientemente. En este caso, la inyeccion generalmente es regulada por un valor caracterlstico para las desviaciones de temperatura respecto de un valor nominal de temperatura predeterminado en la salida del recalentador, as! como se conoce de la FR 2 401 380 A1.

De las centrales electricas modernas no solo se esperan altos grados de efectividad, sino tambien un modo de funcionamiento en lo posible flexible. Entre ello se cuenta, ademas de tiempos cortos de puesta en marcha y altas velocidades de modification de carga, tambien a la posibilidad de compensar fallas de frecuencia en la red de interconexion de corriente. Para cumplir con estos requisitos, la central electrica debe estar en condiciones de poner a disposition sobrepotencias de, por ejemplo, 5 % y mas dentro de unos pocos segundos.

En las centrales de ciclo combinado esto es realizado, generalmente, mediante un aumento de carga de la turbina de gas. En ciertas circunstancias puede ser posible, especialmente en el area de carga superior, que el aumento de potencia deseado no pueda ser puesto a disposicion exclusivamente por la turbina de gas. Es por ello que, entre tanto, tambien se realizan soluciones en las que la turbina de gas tambien puede y debe realizar un aporte adicional para el apoyo de la frecuencia en los primeros segundos.

Esto puede suceder, por ejemplo, mediante la apertura de valvulas de turbina parcialmente estranguladas o de una, as! llamada, valvula escalonada, por lo que la presion de vapor es reducida antes de la turbina de vapor. Asl, vapor del acumulador de vapor del generador de vapor por recuperacion de calor preconectado se desacumula y se conduce a la turbina de vapor. Con esta medida se logra en pocos segundos un aumento de la potencia en la parte de vapor de la central de ciclo combinado.

Esta potencia adicional se puede liberar en un tiempo relativamente breve, de manera que el aumento de potencia retardado puede ser compensado, al menos parcialmente, por la turbina de gas (limitada por su velocidad maxima

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de modification de carga condicionada por la construction y el funcionamiento). Con esta medida, todo el bloque realiza directamente un salto de potencia y debido a un aumento sucesivo de potencia de la turbina de gas tambien puede mantener de forma duradera este nivel de potencia o sobrepasarlo, siempre a condition de que, al momento de las reservas de potencia requeridas adicionalmente, la instalacion se encuentre en un area de carga parcial.

Un estrangulamiento permanente de las valvulas de turbina para la conservation de una reserva, sin embargo, conduce siempre a una perdida de rendimiento, de manera que para un modo de marcha economico el grado de estrangulamiento deberla mantenerse tan reducido como sea estrictamente necesario. Ademas, algunas formas de construccion de generadores de vapor por recuperation de calor, como por ejemplo generadores de vapor de circulation forzosa, presentan, en ciertas circunstancias, un volumen de almacenamiento considerablemente menor que, por ejemplo, generadores de vapor de circulacion natural. En el procedimiento arriba descrito, la diferencia en el tamano del acumulador influye en el comportamiento en el caso de modificaciones de potencia de la parte de vapor de la central de ciclo combinado.

Es por ello objeto de la presente invention, indicar un procedimiento para la regulation de un aumento breve de potencia de una turbina de vapor con un generador de vapor por recuperacion de calor preconectado del tipo antes mencionado, en el que el rendimiento del proceso de vapor no se vea perjudicado mas de lo debido. Simultaneamente, el breve aumento de potencia debe ser posible independientemente de la forma de construccion del generador de vapor por recuperacion de calor, sin modificaciones constructivas invasivas en el sistema general.

A fines de resolver el objeto conforme a la invencion, para el breve aumento de potencia de la turbina de vapor se reduce el valor nominal de temperatura y se aumenta temporalmente y de forma sobreproporcional respecto de la desviacion el valor caracterlstico por el periodo de la reduction del valor nominal de temperatura.

Para ello la presente invencion parte de la base que la inyeccion adicional de agua de alimentation puede realizar un aporte extra para la modificacion rapida de potencia. Mediante esta inyeccion adicional en el area del recalentador se puede aumentar temporalmente el flujo de masa de vapor. En este caso, la inyeccion se genera reduciendo el valor nominal de temperatura. Un salto del valor nominal de temperatura esta vinculado a traves de un valor caracterlstico correspondiente con un salto de la desviacion del regulador, que motiva al regulador a modificar el grado de abertura de la valvula de regulacion de inyeccion. De este modo, un aumento de potencia de la turbina de vapor puede ser realizada exactamente a traves de una medida de este tipo, es decir, una reduccion en forma de salto del valor nominal de temperatura.

Sin embargo, este aumento de potencia, y con ello tambien el flujo de masa de inyeccion, deben ser puestos a disposition en lo posible de manera rapida. En ese caso, las propiedades de amortiguacion del sistema regulador pueden resultar molestas, impedir las modificaciones demasiado rapidas del flujo de masa de inyeccion, lo cual es deseado en un funcionamiento de carga usual, pero no en el caso de un aumento de potencia que debe ser puesto a disposicion de forma rapida. Por ello, la regulacion deberla ser adecuada de forma correspondiente para el caso de un aumento de potencia breve. Esto es posible de forma especialmente sencilla, aumentando de manera correspondiente la senal de regulacion para el flujo de masa de inyeccion, mas precisamente para el periodo temporal del breve aumento de potencia deseado. Para ello, un valor caracterlstico para la desviacion de la temperatura de salida de la ultima superficie de calentamiento de recalentamiento del lado del medio de flujo respecto de un valor nominal de temperatura predeterminado se aumenta temporalmente y de forma sobreproporcional respecto de la desviacion.

En el procedimiento arriba descrito, en un sistema de regulacion correspondiente, mediante un sustractor se realiza una comparacion nominal-real entre temperatura de vapor deseada y medida. De acuerdo al concepto de regulacion aplicado, esta senal puede ser modificada mediante information adicional procedente del proceso, antes de ser conectada luego adicionalmente como senal de entrada (desviacion de regulacion), por ejemplo, en un regulador proporcional-integral. De manera ventajosa, adicionalmente la temperatura puede ser utilizada como magnitud de regulacion inmediatamente despues del lugar de inyeccion del medio de flujo, es decir, en la entrada de las ultimas superficies de calentamiento de recalentamiento. En el caso de una, as! llamada, regulacion de dos circuitos de este tipo, se amortiguan modificaciones bruscas del flujo de masa de inyeccion que han sido realizadas por la intervention de un regulador. En estas circunstancias, la regulacion optimizada a intervenciones rapidas puede ser estabilidad para impedir una sobreoscilacion.

Para la puesta a disposicion de una reserva inmediata mediante el sistema de inyeccion, sin embargo, este efecto amortiguador de la regulacion de dos circuitos resulta mas bien molesto. Por ello, especialmente en el caso de la regulacion de dos circuitos es ventajoso, realizar la adecuacion de refuerzo descrita del valor caracterlstico. El aumento artificial de la desviacion de la temperatura real respecto del valor nominal predeterminado generado de este modo del lado del regulador logra, que la correction que sigue mediante la temperatura en la entrada de las ultimas superficies de calentamiento de recalentamiento, es decir, directamente despues del lugar de inyeccion, resulte en comparacion menor en el caso de la regulacion de dos circuitos. De esta manera persiste una mayor desviacion de regulacion, que directamente tiene como consecuencia una respuesta mayor del regulador, es decir,

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un mayor aumento del flujo de masa de inyeccion, lo que es deseado en este caso. Debido a que el valor caracterlstico, sin embargo, solo se aumenta temporalmente y de manera sobreproporcional por el periodo de tiempo de la reduction del valor nominal de temperatura, la influencia sobre este aumento desaparece, de manera que la temperatura de vapor ajustada por encima del valor nominal realmente puede ser alcanzada. De este modo, la ventaja de la regulation de dos circuitos, de evitar descensos de temperatura de vapor no admitidos, no se altera.

De manera especialmente sencilla se puede generar el aumento temporal del valor caracterlstico, formando, ventajosamente, el valor caracterlstico para la desviacion de la temperatura respecto del valor nominal, a partir de la suma de esta desviacion y un segundo valor caracterlstico, caracterlstico para la modification temporal del valor nominal de temperatura. Con ello, en un diseno especialmente ventajoso, el segundo valor caracterlstico es, esencialmente, la modificacion temporal del valor nominal de temperatura multiplicado por un coeficiente de amplification. En cuanto a la tecnica de regulacion, esto es realizado utilizando el valor nominal de temperatura de vapor predeterminado como senal de entrada de un diferenciador de primer orden, y, tras un refuerzo adecuado, la salida de este elemento es sustraldo de la diferencia de temperatura medida y predeterminada en la salida de la superficie de calentamiento. De este modo, el aumento artificial de la desviacion es realizado de forma especialmente sencilla, y a traves del diferenciador adicional de primer orden el flujo de masa de inyeccion, y con ello la potencia adicional liberada, es aumentada considerablemente mas rapido a traves de la turbina de vapor.

Debido al caracter diferencial, es decir, la consideration solo de la modificacion temporal del valor nominal, la influencia de una regulacion de este tipo sobre el sistema completo disminuye con el correr del tiempo (impulso de desaparicion). Esto significa, que el diferenciador ya no posee influencia sobre la desviacion de regulacion y la temperatura real ajustada a traves del valor nominal se alcanza. Tambien en el caso en que el valor nominal de la temperatura de vapor no se modifica (el caso normal con un funcionamiento de carga usual), un diseno de este tipo no tiene influencia sobre el resto de la estructura de regulacion. De esta manera, en el funcionamiento de carga normal no se producen diferencias en el comportamiento de regulacion de la regulacion de temperatura de vapor entre la estructura de regulacion, con o sin este diferenciador adicional.

En un diseno preferente se determina un parametro de uno de los valores caracterlsticos especlficamente para la instalacion. Es decir, la altura del refuerzo, los parametros del diferenciador, etc. deberlan ser determinados especlficamente con ayuda de la instalacion afectada en cada caso individual. Esto puede suceder anticipadamente con ayuda de calculos de simulation o tambien durante la puesta en funcionamiento de la regulacion.

En los generadores de vapor por recuperation de calor usuales en la actualidad tambien se inyecta en el trayecto de flujo del lado del medio de flujo detras de las superficies de calentamiento de recalentamiento (inyeccion final). Sin embargo, la utilization arriba descrita de la inyeccion dispuesta entre las superficies de calentamiento de recalentamiento (inyeccion intermedia) tiene un mayor rendimiento energetico en el caso de la utilizacion para la puesta a disposition de una reserva de potencia, ya que aqul solo se puede realizar un aprovechamiento orientado a un objetivo de la energla termica que se encuentra almacenada en las superficies de calentamiento dispuestas flujo abajo. Sin embargo, condicionado por el sistema demora un buen rato, hasta que la inyeccion intermedia adicional se hace notar en forma de potencia adicional a la turbina de vapor, ya que primero debe cargar todo el trayecto de recalentamiento flujo abajo de la inyeccion intermedia, antes de que se pueda notar un flujo de masa de vapor aumentado como consecuencia de la inyeccion en la entrada de la turbina.

Por este motivo es ventajoso, utilizar la inyeccion final, y con ello tambien la energla termica almacenada en la pared del tubo de conduction de vapor del conducto de vapor vivo hacia la turbina de vapor. Debido a que la inyeccion final se encuentra dispuesta directamente en el ingreso en este conducto de vapor vivo, la reaction se realiza inmediatamente, es decir, que en el caso de una apertura de la valvula de regulacion de inyeccion de la inyeccion final de manera relativamente rapida existe un mayor flujo de masa de vapor en el ingreso de la turbina y, de este modo, procura un aumento rapido de potencia. Sin embargo, esto solo funciona mientras el acumulador termico del conducto de vapor vivo para el caso de aplicacion antes mencionado no se encuentre aprovechado completamente, pero este acumulador alcanza, como se espera, hasta que la potencia ganada de manera adicional se impone mediante la inyeccion intermedia. Esto significa, concretamente, que el tiempo de inercia o de reaccion de la inyeccion intermedia puede ser compensada de manera efectiva mediante la inclusion de la inyeccion final, en vista de la puesta a disposicion de la reserva inmediata.

A tal fin, tambien para el aumento breve de potencia de la turbina de vapor se reduce el valor de temperatura nominal, que tambien aqul es utilizado como magnitud de regulacion para la cantidad del medio de flujo M inyectado. En sistemas usuales, sin embargo, esta modificacion es conectada con una determinada temporizacion (de acuerdo a la tecnica de regulacion, por ejemplo, a traves de un elemento PTn). Esta temporizacion modela al comportamiento temporal del trayecto de recalentamiento entre inyeccion intermedia y final, es decir, de manera ventajosa es caracterlstica para el tiempo de paso del medio de flujo M a traves de las superficies de calentamiento de recalentamiento y su comportamiento termico entre los dos lugares de inyeccion. En estas circunstancias, se abre primero la valvula de inyeccion intermedia, ya que este recibe primero la modificacion del valor nominal de temperatura. Debido a la cantidad de inyeccion ingresada, con el comportamiento temporal del trayecto de

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recalentamiento se reduce la temperatura antes de la inyeccion final. De este modo, en el caso mas favorable, generalmente la inyeccion final no se activa, lo que es deseado en ciertas circunstancias en el funcionamiento usual. Pero si debido a las ventajas mencionadas se debe utilizar la inyeccion final, esta debe activarse inmediatamente luego de la aplicacion de la modificacion del valor nominal al valor caracterlstico asignado. Para ello, ventajosamente, se desactiva la temporizacion del valor nominal de temperatura durante la determinacion del valor caracterlstico.

Sin embargo, para esta medida deberla estar garantizado, que la inyeccion final se encuentre optimizada en vista de la calidad de inyeccion, de manera que se genere una fina niebla de pulverizacion. De este modo se evita que ingresen grandes gotas de agua en la turbina de vapor y la puedan danar. En el caso de la correspondiente fina neblina de vaporizacion todas las gotas de agua ya se encuentran evaporadas cuando alcanzan la turbina de vapor.

Las ventajas logradas con la presente invencion consisten especialmente en que mediante la reduccion especlfica del valor nominal de temperatura de vapor, utilizando el procedimiento de regulacion por inyeccion, la energla termica almacenada en las masas de metal que se encuentran aguas abajo de la inyeccion puede ser utilizada para un aumento temporal de potencia de la turbina de vapor. Si, en ese caso, se utilizan los procedimientos de regulacion descritos adaptados para el caso de una reduccion brusca del valor nominal de temperatura de vapor se pueden realizar aumentos de potencia esencialmente mas rapidos con ayuda del sistema de inyeccion.

Ademas, el procedimiento para la puesta a disposition de un aumento temporal de potencia de la turbina de vapor es independiente de otras medidas, de manera que tambien pueden abrirse, por ejemplo, adicionalmente valvulas de turbina estranguladas para reforzar aun mas el aumento de potencia de la turbina de vapor. En su mayorla, la efectividad del procedimiento no se ve afectada por estas medidas paralelas.

En este caso se debe destacar, que en el caso de una solicitud predeterminada de manera fija de potencia adicional, el grado de estrangulacion de las valvulas de turbina puede ser disminuido, si es que se aplica la utilization del sistema de inyeccion para el aumento de potencia. En estas circunstancias, la liberation de potencia deseada tambien se puede lograr con un estrangulamiento menor, en el caso mas ventajoso incluso sin estrangulamiento adicional. De este modo, en el funcionamiento de carga usual, en el que debe estar disponible para una reserva inmediata, la instalacion puede ser operada con un rendimiento en comparacion mayor, lo que disminuye tambien los costos de operacion.

Otra ventaja del procedimiento consiste en poder disminuir de manera controlada la temperatura de vapor real mediante el concepto de regulacion de temperatura. En estas circunstancias no se sobrepasan temperaturas transitorias maximas admisibles de la turbina de vapor en el caso de un aumento de potencia maximo posible. Justamente en vista de la implementation adicional de la inyeccion final se puede ajustar de manera muy precisa la temperatura de vapor vivo.

Finalmente, el procedimiento tambien puede ser realizado sin medidas constructivas invasivas, sino que puede ser aplicado simplemente mediante la implementacion de modulos adicionales en el sistema de regulacion. De este modo se logran una mayor flexibilidad y aprovechamiento de la instalacion, sin costos adicionales.

Un ejemplo de ejecucion de la presente invencion se explica mas detalladamente con ayuda de un dibujo. Aqul muestran:

FIG 1 del lado del medio de flujo y esquematicamente, la parte de alta presion de un generador de vapor por recuperation de calor con conexion del lado de los datos del sistema de regulacion de inyeccion intermedia para ser utilizado para una liberacion inmediata de potencia, y

FIG 2 del lado del medio de flujo y esquematicamente, la parte de alta presion de un generador de vapor por recuperacion de calor con conexion del lado de los datos del sistema de regulacion de inyeccion final para ser utilizado para una liberacion inmediata de potencia.

Las piezas iguales tienen el mismo signo de referencia en ambas figuras.

En la FIG 1 se encuentra representado, a modo de ejemplo, la parte de alta presion del generador de vapor por recuperacion de calor 1. Naturalmente la presente invencion tambien puede aplicarse en otros escalones de presion para la regulacion del recalentamiento intermedio. La FIG 1 representa esquematicamente una parte del trayecto de flujo 2 del medio de flujo M. De las superficies de calentamiento del economizador, evaporador y recalentador dispuestas generalmente en la parte de alta presion del generador de vapor por recuperacion de calor 1 solo se encuentran representadas las ultimas superficies de calentamiento de recalentamiento 4. La disposicion espacial de cada una de las superficies de calentamiento de recalentamiento 4 en el canal de gas caliente no se encuentra representada y puede variar. Las superficies de calentamiento de recalentamiento 4 representadas pueden estar,

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respectivamente, en representacion de una multiplicidad de superficies de calentamiento conectadas en serie, que, sin embargo, no se encuentran representadas de manera diferenciada para una mayor claridad.

El medio de flujo M es transportado delante del ingreso a la parte de una bomba de alimentacion representada en la FIG 1 y bajo la correspondiente al trayecto de flujo de alta presion 2 del generador de vapor por recuperacion de calor 1. En ese caso, el medio de flujo M atraviesa primero el economizador, que puede comprender una multiplicidad de superficies de calentamiento. Generalmente, el economizador se encuentra dispuesto en la parte mas frla del canal de gas caliente, para alcanzar all! una utilizacion de calor residual para aumentar el rendimiento. A continuacion el medio de flujo M atraviesa las superficies de calentamiento del evaporador y de un primer recalentador. Entre evaporador y recalentador puede estar dispuesto, en este caso, un dispositivo de separacion que elimine la humedad restante del medio de flujo M, de manera que al recalentador solo llegue vapor puro.

Despues de una primera superficie de calentamiento de recalentamiento, no representada, se encuentra dispuesta, del lado del medio de flujo, una valvula de inyeccion intermedia 6, otra valvula de inyeccion final 8 se encuentra dispuesta despues de la ultima superficie de calentamiento de recalentamiento 4. Aqul se puede inyectar medio de flujo M mas refrigerado y no evaporado para la regulacion de la temperatura de salida en la salida 10 de la parte de alta presion del generador de vapor por recuperacion de calor 1. La cantidad de medio de flujo M introducida en la valvula de inyeccion intermedia 6 es regulada mediante una valvula de regulacion de inyeccion 12. En este caso, el medio de flujo M es conducido a traves de una tuberla de retorno 14 que se desvla antes del trayecto de flujo 2. Ademas, en el trayecto de flujo 2 se encuentran previstos multiples dispositivos de medicion para la regulacion de la inyeccion, mas precisamente un dispositivo de medicion de temperatura 16 antes de la valvula de inyeccion intermedia 6, un dispositivo de medicion de temperatura 18 y un dispositivo de medicion de presion 20 luego de la valvula de inyeccion intermedia 6 y antes de las superficies de calentamiento de recalentamiento 4, as! como un dispositivo de medicion de temperatura 22 luego de las superficies de calentamiento de recalentamiento 4.

Las demas piezas de la FIG 1 muestran el sistema de regulacion 24 para la inyeccion intermedia. Primero se ajusta un valor nominal de temperatura en un indicador de valor nominal 26. Este valor nominal de temperatura se encuentra conectado junto con el del dispositivo de medicion de temperatura 22 despues de las superficies de calentamiento de recalentamiento 4 en un sustractor 28, con lo que la desviacion de la temperatura en la salida de las superficies de calentamiento de recalentamiento 4 es formada por el valor nominal. Esta desviacion es corregida en un sumador 30, en donde la correccion modela la demora temporal de una modificacion de temperatura durante el paso a traves de las superficies de calentamiento de recalentamiento 4. Para ello, la temperatura en la entrada de las superficies de calentamiento de recalentamiento 4 del dispositivo de medicion de temperatura 18 es conectado a un elemento PTn 32 que retarda el tiempo. La serial que resulta es conectada junto con el valor del dispositivo de medicion de temperatura 18 a un sustractor 34, cuyo resultado es conducido al sumador 30. En consecuencia, luego de una modificacion de la temperatura en el dispositivo de medicion de temperatura 18, el sustractor 34 solo suministra por un determinado tiempo un valor distinto a cero, que corrige la desviacion existente en el sumador 30.

La serial existente en el sumador 30 es conectada junto con otras senales a un elemento mlnimo 36, que considera otros parametros: por un lado, la temperatura detras de la inyeccion intermedia debe tener una cierta distancia con la temperatura de ebullicion dependiente de la presion. Para ello, la presion medida en el dispositivo de medicion de presion 20 se encuentra conectada a un elemento funcional 38, que emite la temperatura de ebullicion correspondiente a esta presion del medio de flujo M. En un sumador 40 se suma una constante predeterminada de un indicador 42, que puede ascender, por ejemplo, a 30 °C y que garantiza una distancia de seguridad respecto de la llnea de ebullicion. La temperatura minima determinada de este modo es conectada, junto con la temperatura determinada realmente en el dispositivo de medicion de temperatura 18, a un sustractor 44, y la desviacion determinada de esta manera en entregada al elemento mlnimo 36. En la FIG 1, por cuestiones de claridad, no se han representado algunas conexiones, sino que se han indicado mediante correspondientes signos de union <A>, <B>, <C>.

Ademas, despues de la inyeccion debe estar garantizada una cierta entalpla del medio de flujo M, que por cuestiones de funcionamiento no deberla quedar por debajo. Para ello, a un modulo de entalpla 46 precontectado al elemento mlnimo 36 se encuentran conectados las senales del dispositivo de medicion de presion 20, as! como las de los dispositivos de medicion de temperatura 16, 18, delante y despues de la inyeccion intermedia. El modulo de entalpla 46 calcula, sobre la base de estos parametros, a su vez, una diferencia de temperatura correspondiente, que es conectada como senal de entrada al elemento mlnimo 36 siguiente. La senal determinada en el elemento mlnimo 36 es conectada a un elemento de regulacion proporcional-integral 48 para el control de la valvula de regulacion de inyeccion 12.

Para poder utilizar el sistema de inyeccion no solo para la regulacion de la temperatura de salida, sino tambien para la puesta a disposicion de una reserva inmediata de potencia, este comprende medios correspondientes para ejecutar el procedimiento de la regulacion de un aumento de potencia breve de una turbina de vapor. Para ello, primero se reduce el valor nominal de temperatura en el indicador de valor nominal 26, lo que tiene como consecuencia un aumento de la cantidad de inyeccion intermedia. Para que esto produzca directamente un aumento

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de potencia, deberla estar garantizada una respuesta de regulacion rapida del elemento de regulacion proporcional- integral 48. La desviacion causada de la temperatura real respecto del valor nominal de temperatura, sin embargo, es suavizado por el elemento PTn 32 poco despues de la modificacion.

Para evitar esto en el caso de que se desee un rapido aumento de potencia, la senal del indicador de valor nominal 26 para el valor nominal de temperatura se encuentra conectado a un diferenciador de primer orden (DT1). Para ello, un elemento PT1 50 es cargado del lado de la entrada con la senal del indicador de valor nominal 26, y del lado de salida se encuentra conectado, junto con la senal original del indiciador de valor nominal 26, con un sustractor 52, cuya salida se encuentra conectada con un multiplicador 54 que refuerza la senal en un factor determinado, por ejemplo 5, de un indicador 56. Esta senal es suministrada, a su vez, mediante un sustractor 58, a la senal para el sumador 30. En el caso de una modificacion del valor nominal, la conexion a traves del elemento PT1 50 genera una senal distinta a cero, que es reforzada por el multiplicador 54 y refuerza artificial y sobreproporcionalmente el valor caracterlstico de la desviacion. Entonces, la senal a traves del bucle con el elemento PTn 32 es, en comparacion, menor, y se fuerza una respuesta del regulador mas rapida del elemento regulador proporcional-integral 48. De este modo se logra rapidamente un aumento de la cantidad de vapor y se aumenta la potencia de la turbina de vapor postconectada.

La FIG 2 muestra las partes del sistema de regulacion 24 que corresponden a la inyeccion final. Aqul, en el trayecto de flujo 2 despues de la valvula de inyeccion final 8 hay otro dispositivo de medicion de temperatura 60. Aqul tambien se utiliza el valor nominal de temperatura del indicador de valor nominal 26 como magnitud de regulacion. Esta senal es suministrada a un elemento PTn 62, que de manera analoga al elemento PTn 32 modela la temporizacion mediante las superficies de calentamiento de recalentamiento 4. Esta senal de salida es suministrada junto con la senal del indicador de valor nominal 26 al elemento maximo 64, cuya senal de salida es suministrada junto con la senal del dispositivo de medicion de temperatura 60 a un sustractor 66. La desviacion all! determinada es suministrada a un elemento de regulacion proporcional-integral 68, que regula la valvula de regulacion de inyeccion 70 de la inyeccion final.

Para el caso de una modificacion de del valor nominal de temperatura mediante el indicador de valor nominal 26, el elemento PTn 62 en combinacion con el elemento maximo 64 retarda aqul la respuesta del regulador del elemento de regulacion proporcional-integral 68. Para impedir esto en el caso de que se desee una inyeccion final rapida, la temporizacion, es decir el elemento PTn 62, se desactiva temporalmente en este caso. De este modo se acelera correspondientemente la respuesta del regulador y es posible una rapida liberation de potencia.

Un generador de vapor por recuperation de calor 1 regulado de esta manera se utiliza ahora en una central electrica de turbina de gas y vapor. Aqul los gases de escape calientes de una o multiples turbinas de gas son conducidos, del lado del gas de combustion, a traves del generador de vapor por recuperacion de calor 1, que de este modo pone a disposicion vapor para una turbina de vapor. En este caso la turbina de vapor comprende multiples escalones de presion, es decir, el vapor calentado por la parte de alta presion del generador de vapor por recuperacion de calor 1 y reducido en el primer escalon (escalon de alta presion) de la turbina de vapor es conducido a un escalon de media presion del generador de vapor por recuperacion de calor 1 y all! recalentados nuevamente, sin embargo en un nivel de presion menor. Como ya se ha mencionado, el ejemplo de ejecucion muestra la parte de alta presion del generador de vapor por recuperacion de calor 1 para explicar la invention, pero sin embargo esta puede utilizarse en otros escalones de presion.

Una central electrica de turbina de gas y vapor equipada con un generador de vapor por recuperacion de calor de esta clase puede generar rapidamente un aumento de potencia, no solo un aumento breve de potencia de la turbina de gas, que se encuentra limitada por la velocidad maxima de modificacion de carga, sino tambien a traves de una liberacion inmediata de potencia de la turbina de vapor, y ese aumento de potencia sirve para apoyar la frecuencia de la red de interconexion de corriente.

Como esta reserva de potencia se logra a traves de un doble uso de las valvulas de inyeccion, ademas de la regulacion usual de temperatura, tambien se puede disminuir o suprimir complemente una estrangulacion permanente de las valvulas de turbinas de vapor para la puesta a disposition de la reserva, con lo que se logra un rendimiento especialmente alto durante el funcionamiento normal.

Claims (7)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la regulacion de un aumento breve de potencia de una turbina de vapor con un generador de vapor por recuperacion de calor preconectado (1), con una cantidad de superficies de calentamiento de economizador, evaporador y recalentamiento (4) que conforman un trayecto de flujo (2), atravesado por un medio de flujo (M) y en las que en un escalon de presion medio de flujo (M) se desvla del trayecto de flujo (2) y del lado del medio de flujo es inyectado en el trayecto de flujo entre dos superficies de calentamiento de recalentamiento (4) del respectivo escalon de presion, en donde para la desviacion de la temperatura de salida de la ultima superficie de calentamiento de recalentamiento del respectivo nivel de presion de un valor nominal de temperatura se utiliza, como magnitud de regulacion para la cantidad del medio de flujo (M) inyectado, un primer valor caracterlstico, en donde para el breve aumento de potencia de la turbina de vapor se reduce el valor nominal de temperatura y se aumenta temporalmente y de forma sobreproporcional respecto de la desviacion el valor caracterlstico por el periodo de la reduccion del valor nominal de temperatura.
2. 2. Procedimiento conforme a la reivindicacion 1, en el que, adicionalmente, la temperatura inmediatamente siguiente al lugar de inyeccion del medio de flujo (M) se utiliza como magnitud de regulacion para la cantidad del medio de flujo (M) inyectado.
3. 3. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer valor caracterlstico es formado por la suma de la desviacion y un segundo valor caracterlstico, caracterlstico para la modificacion temporal del valor nominal de temperatura.
4. 4. Procedimiento conforme a la reivindicacion 3, en el que el segundo valor caracterlstico es, esencialmente, la modificacion temporal del valor nominal de temperatura multiplicado por un coeficiente de amplificacion.
5. 5. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que un parametro de uno de los valores caracterlsticos se determina especlficamente para la instalacion.
6. 6. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el generador de vapor por recuperacion de calor (1) se inyecta medio de flujo (M), del lado del medio de flujo y detras de las superficies de calentamiento de recalentamiento (4), en el trayecto de flujo (2), en donde el primer valor caracterlstico es utilizado como magnitud de regulacion para la cantidad del medio de flujo (M) inyectado, en donde para el aumento breve de potencia de la turbina de vapor se reduce el valor nominal de temperatura y se desactiva una temporizacion del valor nominal de temperatura durante la determinacion del primer valor caracterlstico.
7. 7. Procedimiento conforme a la reivindicacion 6, en el que la temporizacion es caracterlstica para el tiempo de paso del medio de flujo (M) a traves de las superficies de calentamiento de recalentamiento (4) entre ambos lugares de inyeccion y/o su comportamiento termico.