FI118929B - Method, system and control unit for controlling the boiler feed water flow - Google Patents

Method, system and control unit for controlling the boiler feed water flow Download PDF

Info

Publication number
FI118929B
FI118929B FI20055593A FI20055593A FI118929B FI 118929 B FI118929 B FI 118929B FI 20055593 A FI20055593 A FI 20055593A FI 20055593 A FI20055593 A FI 20055593A FI 118929 B FI118929 B FI 118929B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cylinder
mass flow
control
flow
water
Prior art date
Application number
FI20055593A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20055593A (en
FI20055593A0 (en
Inventor
Jari Tarmo Juhani Ojala
Original Assignee
Aaf Benima Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aaf Benima Oy filed Critical Aaf Benima Oy
Priority to FI20055593A priority Critical patent/FI118929B/en
Publication of FI20055593A0 publication Critical patent/FI20055593A0/en
Publication of FI20055593A publication Critical patent/FI20055593A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI118929B publication Critical patent/FI118929B/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00Control systems for steam boilers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K1/00Steam accumulators
    • F01K1/16Other safety or control means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

118929118929

Menetelmä, jäijestelmä ja ohjausyksikkö kattilan syöttövesivir-tauksen säätämiseksiMethod, rigid system and control unit for controlling the boiler feed water flow

Keksinnön tausta 5 Keksintö liittyy voimalaitoksiin ja erityisesti höyryvoimalaitoksiin, joi den turbiinia pyörittää kuuma vesihöyry.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to power plants, and in particular to steam power plants, the turbine of which is driven by hot water steam.

Syöttövesivirtauksen säätöFeed water flow control

Voimalaitoksen toiminnan kannalta on tärkeää, että kattilaan tulevan 10 veden syöttö on mahdollisimman häiriötöntä ja varmistettua. Tämän vuoksi vesi varastoidaan ennen varsinaista lämmitysprosessia syöttövesisäiliöön. Syöt-tövesisäiliön tarkoituksena on turvata se, että kattilan lieriössä on vettä kaikissa tilanteissa. Kattilan lieriön tilavuus ei ole kovin suuri, minkä vuoksi lieriön vesimäärän säädön on toimittava moitteettomasti ja estettävä esimerkiksi iieri-15 ön pinnan laskeminen nk. kuivakeittorajan alapuolelle. Häiriöistä seuraa tehon vaihtelua, joka aiheuttaa muutoksia lieriön paineeseen ja sitä kautta sen pin-nanmittaukseen.It is important for the operation of the power plant that the water supply to the boiler 10 is as undisturbed and secure as possible. Therefore, the water is stored in the feed water tank before the actual heating process. The purpose of the feed water tank is to ensure that the boiler cylinder has water in all situations. The volume of the cylinder of the boiler is not very large, which is why the regulation of the amount of water in the cylinder must function properly and prevent, for example, the surface of the sieve 15 from falling below the so-called dry cooking limit. The malfunctions result in power fluctuations that cause changes in cylinder pressure and hence in its surface measurement.

Syöttövesipumppu syöttää jatkuvasti vettä lieriöön. Syöttövesivirtauksen säätö on toteutettu tunnetussa tekniikassa kattilan lieriön pinnankorkeu-: V 20 teen perustuen. Aikaisempien säätöjen hyvyyttä onkin arvioitu lähinnä sillä :T: kuinka hyvin kattilan lieriön pinta pysyy paikoillaan.The feed water pump continuously supplies water to the cylinder. The control of the feed water flow is implemented in the prior art based on the boiler cylinder height: V 20. The goodness of previous adjustments has been assessed mainly by: T: how well the surface of the boiler cylinder stays in place.

: Yksipistesäädössä mitataan lieriön vedenpinnan korkeus ja säätö ··♦ ♦ : suoritetaan lieriön vedenpinnan mukaan. Kaksipistesäädössä säätöön vaikut- : .·. taa säiliön vedenpinnan lisäksi syöttöveden virtaus. Kolmipistesäädössä sää- "··’ 25 töön vaikuttaa lieriön vedenpinnan korkeus, lieriöstä lähtevä höyryvirtaus ja • · syöttöveden virtaus.: Single-point adjustment measures the height and adjustment of the cylinder's water surface ·· ♦ ♦: Performs according to the cylinder's water level. In point control, the adjustment affects:. in addition to the water level in the tank, ensure the flow of feed water. In the three-point adjustment, the temperature of the cylinder, the vapor flow from the cylinder, and the feed water flow are affected by the · ··· 25 work.

.. Perinteisesti höyrykattilassa on käytetty kolmipistesäätöä. Tunnetut * · · säätöjärjestelmät ovat sinänsä kyllä toimivia, mutta käytännössä ne yliohjaavat tai aliohjaavat syöttöveden virtausta jatkuvasti, sillä voimalaitoksessa tällaisen 30 säädön aikavakiot ovat suuria. Keskiarvoisesti esitettynä tunnetun tekniikan • « ····. mukaiset säädöt näyttävät antavan hyviäkin säätötuloksia, mutta yhden syklin aikainen heilunta voi olla merkittävää. Tunnettujen säätöjen ongelmana onkin • · · *·* [ säädön epävakaus, heilunta ja epästabiilisuus... The boiler has traditionally used three-point control. The known * · · control systems are effective in themselves, but in practice they continuously over- or under-control the flow of feed water, since at the power plant the time constants of such 30 controls are high. On average, the prior art • «····. adjustments seem to give good adjustment results, but one-cycle oscillation can be significant. The problem with known adjustments is therefore the · · · * · * [adjustment instability, oscillation and instability.

• · 2 118929• · 2 118929

Ruiskujen virtaussäätöSyringe flow control

Voimalaitoksessa syöttövesi pumpataan syöttövesisäiliöstä kattilan lieriöön. Lieriöstä vesi johdetaan luonnonkierrolla tulipesän seinien jäähdytys-putkiin, joissa syntynyt höyry erotetaan lieriön pisaraerottimessa. Siitä höyry 5 ohjataan useampivaiheiselle tulistimelle, jossa lämpötilan säätö tapahtuu tulis-tinvaiheiden välissä ruiskutusjäähdyttimillä. Ruiskutusvetenä käytetään kattilan syöttövettä.At the power plant, the feed water is pumped from the feed water tank to the boiler cylinder. The water from the cylinder is circulated naturally to the cooling pipes of the furnace walls, where the vapor generated is separated off in the droplet separator of the cylinder. From there, the steam 5 is directed to a multi-stage superheater where the temperature control is carried out between the superheater stages by injection coolers. The boiler feed water is used as the spray water.

Ruiskutuksen tarkoituksena on pitää yllä haluttu höyryn loppulämpö-tila sekä vaimentaa prosessin häiriöistä johtuvia lämpötilan nopeita muutoksia. 10 Säätö voidaan lukea nk. kriittisten säätöjen joukkoon, koska kattilan teho määräytyy pitkälti juuri höyryn lämpötilan ja massavirran mukaan. Myös kattilan turvallinen ajo edellyttää höyryn lämpötilan tarkkaa säätöä, sillä liian nopeat lämpötilanvaihtelut voivat heikentää ratkaisevasti höyryputkiston kestävyyttä. Turbiini saattaa myös vaurioitua, mikäli lämpötila muuttuu liian nopeasti. Lisäk-15 si on pidettävä huolta siitä, että turbiiniin ei tule vesipisaroita, koska nämä aiheuttavat voimakasta kulumista.The purpose of spraying is to maintain the desired final steam temperature and to dampen rapid changes in temperature due to process disturbances. 10 The control can be considered as a critical control, since the boiler output is largely determined by the steam temperature and the mass flow rate. The boiler's safe operation also requires precise control of the steam temperature, since too fast temperature changes can significantly reduce the durability of the steam piping. The turbine may also be damaged if the temperature changes too quickly. In addition, care must be taken to ensure that no water droplets enter the turbine as these cause heavy wear.

Kattilassa on oltava riittävä määrä tulistimia, jotta sitä voidaan ajaa myös osakuormalla. Tällöin höyryn määrää on lisättävä ruiskutusvedellä. Sellaista tilannetta, jossa viimeisen ruiskun osuus höyryn lämpötilan säädöstä on 20 merkittävä, on vältettävä. Tällöin pienikin virhe säädössä näkyy heti höyryn ·1 ·** loppulämpötilassa.The boiler must be equipped with a sufficient number of superheaters so that it can be run at partial load. In this case, increase the amount of steam with the spray water. A situation in which the last syringe contributes significantly to the vapor temperature control should be avoided. In this case, even a slight adjustment error is immediately visible at the final steam temperature of 1 · **.

»·1 : Tulistetun höyryn lämpötilan säätö on haasteellista pitkistä aikavaki- • · * öistä ja erityisesti biokattiloissa epäsäännöllisestä polttoaineen syötöstä johtu- en. Kattilalaitoksen balansoinnin kannalta ruiskutussäätö on yhtä tärkeä kuin • 25 lieriön pinnan säätö. Värähtelevä ruiskutussäätö vaikuttaa tulistimien kes-··♦ · toikään ja ääritapauksissa höyryputkiston ja turbiinin kestoikää lyhentävästi. Vesitaseessa tapahtuvat massavirran muutokset ovat merkittävä häiriötekijä kattilan painesäätöön ja sitä kautta polttoainesäätöön ja nämä yhdessä saatta- • ♦ · vat vahvistaa häiriötekijää voimalaitosprosessiin.»· 1: Controlling the temperature of superheated steam is challenging due to long time constant • · * and especially in biofuel boilers with irregular fuel supply. Injection control is as important for boiler plant balancing as • 25-cylinder surface control. Vibrating injection control reduces the life of superheaters and, in extreme cases, shortens the life of the steam piping and turbine. Changes in the mass flow rate in the water balance are a major distraction in boiler pressure control and thus in fuel control, and together may • ♦ · enhance the distraction factor in the power plant process.

• ♦ *:1 30 ♦ ♦ • · « • ·♦ • « ··· • · * · ·1» • ·♦ • · ♦ • » · # ♦ 3 118929• ♦ *: 1 30 ♦ ♦ · «• · ·« · · * 1 1 1 1 1 1 1 # # # # # # 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 3 3

Keksinnön lyhyt selostusBrief Description of the Invention

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän toteuttava järjestelmä ja ohjausyksikkö siten, että yllä mainittuja ongelmia saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmällä, järjestelmällä ja 5 ohjausyksiköllä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.It is thus an object of the invention to provide a method and a system and control unit implementing the method so that the above problems can be solved. The object of the invention is achieved by a method, a system and a control unit characterized by what is stated in the independent claims. Preferred embodiments of the invention are claimed in the dependent claims.

Yksi keksinnön kohde on varustaa menetelmä kattilan syöttövesivir-tauksen säätämiseksi.One object of the invention is to provide a method for controlling the flow of boiler feed water.

10 Toinen keksinnön kohde on varustaa järjestelmä kattilan syöttö- vesivirtauksen säätämiseksi.Another object of the invention is to provide a system for regulating the boiler feed water flow.

Kolmas keksinnön kohde on varustaa ohjausyksikkö kattilan syöttö-veslvirtauksen säätämiseksi.A third object of the invention is to provide a control unit for regulating the boiler feed-water flow.

Keksinnössä syöttövesivirtaus pyritään pitämään mahdollisimman 15 tasaisena. Vaikka lieriön pinta olisi korkealla, ei syöttöveden virtausta vähennetä kuitenkaan voimakkaasti. Jos syöttövettä vähennettäisiin voimakkaasti, kiehuminen lieriössä voimistuisi, jolloin höyrykuplat syrjäyttäisivät lisää vettä, ja pinta nousisi. Keksinnön mukainen menetelmä ei säädä lieriön pintaa, vaan hyödyntää lieriön pintatietoa syöttövesivirtauksen säädössä rajoitetusti. Kek- , 20 sinnön mukainen säätö perustuukin taselaskentaan. Taselaskennan avulla • · · : saapuvan syöttöveden massavirta pyritään pitämään samana kuin lieriöstä läh- v : tevän höyryn massavirta.The invention aims to keep the feedwater flow as constant as possible. However, even if the cylinder surface is high, the feed water flow is not greatly reduced. If the feed water were reduced drastically, boiling in the cylinder would be intensified, whereupon the steam bubbles would displace more water and the surface would rise. The method according to the invention does not regulate the surface of the cylinder, but utilizes the surface information of the cylinder to a limited extent in the control of the feed water flow. The adjustment according to Kek, 20 is therefore based on the balance sheet calculation. Balance calculation • · ·: The incoming feedwater mass flow rate is maintained to be the same as the mass flow rate from the cylindrical steam.

• · i.i: Menetelmässä poistetaan lieriön pinnan säädöstä kolmipistesäädön periaatteellinen virhe, jossa pinnan korkeudella on virheellisesti liian suuri mer-: 25 kitys. Pinnan korkeudella on keksinnön mukaisessa menetelmässä jä järjes- telmässä säätöä avustava merkitys. Keksinnön mukainen menetelmä ottaa ·· · huomioon, että lieriön pinnankorkeuden muutokset riippuvat myös höyrykup- . v. lien määrästä ja tiheydestä höyrystimessä.• · i.i: The method eliminates the principle of three-point adjustment of the cylinder surface adjustment, where the surface height is mistakenly too significant: 25. In the system of the invention, the height of the surface plays a role in assisting the adjustment. The method according to the invention takes into account that the changes in the surface height of the cylinder also depend on the steam cup. v. amount and density of evaporator in the evaporator.

• · «• · «

Keksinnön mukaisen ohjausyksikön ohjelmisto ei ole järjestelmäriip- *:** 30 puvainen. Ohjelmisto voi toimia olemassa olevassa automaatiojärjestelmässä • · \*·· tai itsenäisesti esim. JAVA-sovelluksena. Keksinnön mukainen ohjelmisto muuttaa ruiskutussäädöt ja lieriön pintasäädön matemaattisiksi malleiksi, jotka .·!·. eivät ole parametririippuvaisia.The control unit software of the invention is not system-dependent: *: **. The software can run on an existing automation system • · \ * ·· or independently as a JAVA application. The software of the invention converts injection controls and cylinder surface controls into mathematical models that. are not parameter dependent.

« · · ] . Menetelmä on automaattisesti itseoppiva ja sen avulla stabiloidaan 35 prosessia, jolloin kattilan ylösajoissa voidaan oleellisesti pienentää energia-hukkaa ja parantaa laitoksen käytettävyyttä sekä vähentää päästöjä.«· ·]. The method is self-learning and automatically stabilizes 35 processes, which can significantly reduce energy loss, improve plant availability and reduce emissions during boiler ramps.

4 1189294, 118929

Tasesäätömenetelmän kehitys lähti liikkeelle oivalluksesta kehittää vesien syöttöjärjestelmää biokattilalaitoksessa. Siellä oli suuria vaikeuksia, etenkin käynnistysvaiheessa, jolloin lieriö käsin ohjattuna aiheutti tahattomia alasajoja. Useiden polttoaineiden käyttö lisäsi myös hankaluuksia, koska perin-5 teiset säädöt viritetään toimimaan tietyillä kiinteillä toimintapisteillä, eivätkä nämä säädöt huomioi oppimalla eri tilanteiden muutoksia.The development of the balancing method started with the realization of developing a water supply system in a biofuel boiler plant. There were great difficulties there, especially during the start-up phase, when the cylinder was manually operated causing unintentional shutdowns. The use of multiple fuels also added inconvenience, since conventional adjustments are tuned to operate at certain fixed operating points, and these adjustments do not take into account changes in different situations.

Biokattilassa polttoaineen lämpöenergian määrä vaihtelee huomattavasti, sillä kattilassa poltetaan samanaikaisesti sekä hiiltä, että puu- ja met-sätähteitä ja turvetta. Kattilan toiminnan kannalta on ensiarvoisen tärkeää, että 10 kattila toimii vakaasti, eikä siihen tule kovin suuria ja kuluttavia huojuntoja.In a biofuel boiler, the amount of thermal energy of the fuel varies considerably, as it boils both coal, wood and forest residues and peat at the same time. It is essential for the operation of the boiler that the boiler 10 is stable and does not have very large and abrasive fluctuations.

Seisokkien jälkeen ylösajoissa joudutaan tilanteisiin, joissa kattilaa pitää tuulettaa toistuvasti ja se joudutaan käynnistämään uudelleen öljyllä. Kat-tilavesikierron häiriöt, kuten lieriössä tapahtuva kuohahdus aiheuttivat tahattomia alasajoja, jolloin oli lähdettävä aina nollatilanteesta. Lieriökattilassa tapah-15 tuu veden ja höyryn tilavuuden vaihteluita, jotka aiheuttavat vesitaseeseen merkittäviä massavirran muutoksia. Nämä ovat häiriötekijöitä kattilan pai-nesäätöön ja sitä kautta polttoainesäätöön ja yhdessä ne saattavat vahvistaa häiriöitä voimalaitosprosessissa.After shutdowns during ramp-ups, the boiler must be ventilated repeatedly and oil restarted. Disruptions in the Kat space water cycle, such as cylinder bursting, caused unintentional shutdowns, necessitating always starting from zero. In a cylindrical boiler, there are variations in the volume of water and steam that cause significant changes in the mass flow of the water balance. These are interfering factors in boiler pressure control and hence in fuel control, and together they can amplify interference in the power plant process.

Lieriön tilavuus, pinnan mittauksen labiilisuus sekä perinteinen kol-20 mipistesäätö, jolla lieriön pintaa hallitaan, eivät aina kykene säätämään tilantei-.. . ta, joita esiintyy vaikeasti hallittavissa kattilaprosesseissa. Lieriön pinnan mit- taus on siis joissain tilanteissa labiili ja kun syöttövettä lisätään, niin kiehumi- • · ♦ I**,* nen vähenee ja pinnanmittaus tulkitsee tämän lieriön pinnan laskuna, vaikka :·:: todellisuudessa vettä on lisätty.The cylinder volume, the surface measurement lability, and the traditional three-to-20 pin point control that controls the cylinder surface, are not always able to adjust the situation. that occur in boiler processes that are difficult to control. Thus, the measurement of the cylinder surface is in some cases labile and when the feed water is added, the boiling • · **, * decreases and the surface measurement interprets this cylinder as a decrease in the surface even though: ·: actually water has been added.

« : 25 Ylösajossa höyrystymisen alkaessa lieriön pinta myös karkaa hel- : posti, ja nopeassa kuormanmuutoksessa tapahtuu ns. "kuohahdus”. Tämä voi johtaa turvalaukaisuun ja polttimet sammutetaan, jonka jälkeen palamattomat kaasut on tuuletettava pois kattilasta, jolloin kattila myös jäähtyy ja varattu energia on tuuletettu taivaan tuuliin. Öljyä poltettaessa taloudelliset menetykset .···. 30 ja päästöt ovat isoja. Esimerkiksi ensimmäinen käynnistys tasesäätömenetel- T mällä säästi noin 60 000 litraa öljyä kyseisen voimalaitoksen aikaisempiin V·: käynnistyksiin verrattuna.«: 25 At start-up, when the evaporation starts, the surface of the cylinder also easily escapes, and in the rapid change of the load there is a so-called. This can lead to a safety trip and the burners are shut down, after which the non-combustible gases have to be vented from the boiler, whereupon the boiler cools down and the stored energy is vented to the sky breeze. Start-up by balancing methods saved about 60,000 liters of oil compared to the previous V ·: start-ups of the power plant in question.

«··«··

Keksintö hyödyntää nykyaikaisten ohjausjärjestelmien laskennallisia ominaisuuksia siten, että kyetään hallitsemaan kattilan suljettua kiertovesipiiriä 35 ja että kaikki eri tilanteet ja ilmiöt voidaan ottaa huomioon ja "opettaa” ne sää-töjärjestelmälle.The invention utilizes the computational properties of modern control systems in such a way that it is possible to control the closed circulation circuit of the boiler 35 and that all different situations and phenomena can be considered and "taught" to the control system.

118929 5118929 5

Tasesäädön konseptiin liittyy luonnollisesti myös ruiskusäätöjen hallinta. Perinteisesti tulistimien ruiskuventtiilejä ohjaa lämpötilasäädin. Nykyisin lämpötila mitataan tulistuksen jälkeen, jolloin säätötapahtuma on aina myöhässä ja tämä saa aikaan huojuntaa säädöissä.Of course, the concept of balancing also involves the management of syringe adjustments. Traditionally, the injector valves of superheaters are controlled by a Temperature Controller. Nowadays the temperature is measured after superheat, whereby the adjustment process is always late and this causes fluctuations in the adjustment.

5 Esimerkkinä yhdessä kattilassa havaittiin ruiskujen huojunnan vai kuttavan höyryntuottoon jopa 5 kg/s, joka on 2,5% kattilan tehosta. Tasesää-döllä toteutettiin matemaattinen malli, jolloin tulistimiin ruiskutettava vesimäärä on aina lähellä oikeaa.As an example, one boiler was found to have a fluctuation of the syringes affecting steam production up to 5 kg / s, which is 2.5% of the boiler output. The mathematical model was implemented by adjusting the balance so that the amount of water injected into the superheaters is always close to the correct one.

Ruiskutussäätöjen laskentamalli on itseoppiva ja se myös koijaa 10 säätöventtiileissä esiintyvän ja mahdollisesti muuttuvan epälineaarisuuden. Lisäksi havaittiin myös, että jäännöshapen keskihajonta puolittui 0,8:sta 0,4:ään, eli vaikutus näkyy suoraan päästöjä vähentävästi. Tasesäätö vakauttaa prosessia ja lisää turvallisuutta vähentämällä hätätapaus-alasajoja. Suunnittelematon alasajo on aina turvallisuusriski, koska prosessi on tällöin hetken täysin 15 hallitsemattomassa tilanteessa.The injection control calculation model is self-learning and also mimics the non-linearity that may occur and possibly change in the control valves. In addition, it was also observed that the standard deviation of residual oxygen was halved from 0.8 to 0.4, thus showing a direct effect in reducing emissions. Balancing stabilizes the process and increases safety by reducing emergency shutdowns. Unplanned shutdowns are always a security risk as the process is momentarily completely out of control.

Voimakattilahan on käytännössä perustoiminnoiltaan hidas, mutta sielläkin tapahtuu hyvin nopeita muutoksia varsinkin lieriössä. Säätimen toiminnot on saatava toimimaan nopeasti, ja näiden parametrien yhteen saaminen optimaalisesti on tärkeää. Keksinnön mukainen menetelmä ei ole perin-20 teistä säätötekniikkaa, vaan parametrien ohjaamisen niputtamista.The power boiler is practically slow in its basic functions, but there too very rapid changes occur, especially in the cylinder. The functions of the controller must be made to work quickly, and it is important to optimally combine these parameters. The method according to the invention is not a traditional control technique, but a bundle of parameter control.

.. . Merkittävää on, että sama menetelmä toimii kaikissa lieriökattiloissa • · · **...·1 polttoaineesta riippumatta. Menetelmä toimii erityisen hyvin myös biokattilois- • · · /*.1 sa, joissa polttoaineen laatu vaihtelee huomattavasti, j" : Keksinnön mukaisella tasesäätöohjelmistolla myös kattilan ylösajo : 25 voidaan hoitaa automaattisesti. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan ιοί.: * teuttaa kaikissa kattiloissa, joissa on nykyaikainen tietokonepohjainen ohjaus- :***: järjestelmä, oli kattilatyyppi sitten mikä tahansa. Menetelmä sopii siis kaiken tyyppisiin kattilalaitoksiin; jätteenpoltosta soodakattiloihin.... Significantly, the same method works for all cylindrical boilers • · · ** ... · 1 regardless of fuel. The method works particularly well in biofuel boilers, where the quality of the fuel varies considerably. "The balancing software according to the invention also allows the boiler to run: 25 automatically. The method according to the invention can be carried out in all boilers where: is a modern computer-based control: ***: system, whatever the boiler type, the method is suitable for all types of boiler plants, from incineration to recovery boilers.

Kattilan ylösajo tapahtuu raskaalla polttoöljyllä ennen kuin kiinteään .1··. 30 polttoaineen polttoon voidaan siirtyä. Tasesäätö on menetelmä lieriökattiloiden • · [·1' ylös- ja alasajon nopeuttamiseksi sekä höyryntuotannon vaihtelujen tasaami- seksi polttoaine- ja tehotransienteissa sekä säätöjen huojunnasta aiheutuvien *•1 laite- ja tuotantokustannusten pienentämiseksi.Boiler ramp up with heavy fuel oil before solid .1 ··. Up to 30 fuels can be burned. Balancing is a method of accelerating up and down cylindrical boilers • ·, and smoothing steam production fluctuations in fuel and power transients, as well as reducing equipment and production costs due to control fluctuations * • 1.

• ·· * · · • a · • · 6 118929• ·· * · · • a · • · 6 118929

Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:The invention will now be further described in connection with preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 esittää periaatekuvion voimalaitoksen vesi-höyry -taseen 5 säädöstä ja yhden ruiskutusveden säädöstä;Fig. 1 shows a principle diagram of a power plant water-steam balance 5 adjustment and a single injection water adjustment;

Kuvio 2A esittää tuiistimien ruiskusäädön rakennetta ja toimintaa; Kuvio 2B esittää kuvion 2A mukaisen järjestelmän tuiistimien tulis-tusasteen laskennan esimerkin;Fig. 2A illustrates the structure and operation of a syringe control for a pulley; Figure 2B shows an example of calculating the fire rate of the reins of the system of Figure 2A;

Kuvio 3 esittää syöttöveden ja tuorehöyryn massavirtojen vaihtelun 10 tavanomaisessa kolmipistesäädössä;Figure 3 shows the variation of feed water and fresh steam mass flows at 10 conventional three-point control;

Kuvio 4 esittää syöttöveden ja tuorehöyryn massavirtojen vaihtelun keksinnön mukaisessa tasesäädössä;Figure 4 illustrates the variation of the feed water and fresh steam mass flows in the balance control according to the invention;

Kuvio 5 esittää lieriön pinnan vaihtelun tavanomaisessa kolmipistesäädössä; 15 Kuvio 6 esittää lieriön pinnan vaihtelun keksinnön mukaisessa ta sesäädössä;Figure 5 shows the variation of the cylinder surface in conventional three-point adjustment; Figure 6 shows the variation of the cylinder surface in the balancing adjustment according to the invention;

Kuvio 7 esittää tasojen vaihtelun turbiinitripin aikana;Figure 7 shows the level variation during the turbine strip;

Kuvio 8 esittää lieriön pinnan tason vaihtelun turbiinitripin aikana; Kuvio 9 esittää käytetyn öljymäärän turbiinitripin aikana; ... 20 Kuvio 10 esittää kattilan tehon ja syöttöveden massavirran vaihtelun • « m :4>** perinteisellä kolmipistesäädöllä; : Kuvio 11 esittää kattilan tehon ja syöttöveden massavirran vaihtelun • » : keksinnön mukaisessa tasesäädössä; ;.· : Kuvio 12 esittää tilanteen perinteisellä säädöllä ja keksinnön mukaili*: 25 sella tasesäädöllä, jossa laitoksen tehoa on alennettu yön ajaksi; :***: Kuvio 13 esittää kattilan tehon ja ruiskutusmäärien vaihtelun perin teisellä säädöllä;Figure 8 shows the variation in the surface level of the cylinder during the turbine strip; Figure 9 shows the amount of oil used during the turbine strip; ... 20 Figure 10 shows the variation in boiler power and feed water mass flow rate • «m: 4> ** with conventional three-point control; Fig. 11 shows the variation of boiler power and feed water mass flow in the balance control according to the invention; Fig. 12 shows the situation with conventional control and according to the invention *: 25 with balance control where the plant power is reduced overnight; : ***: Figure 13 shows the variation in boiler power and injection rates by conventional control;

Kuvio 14 esittää kattilan tehon ja ruiskutusmäärien vaihtelun keksin- • · · .·*·· nön mukaisessa tasesäädössä; • · * • · **’ 30 Kuvio 15 esittää esimerkin höyryn lämpötilojen vaihteluista tavan- • m :.**i omaisessa ruiskutussäädössä ja keksinnön mukaisessa tasesäädössä;Figure 14 shows the variation of boiler power and injection rates in the balancing control according to the invention; Fig. 15 shows an example of the variations in vapor temperatures in conventional spray control and balance control according to the invention;

Kuvio 16 esittää esimerkin sekundäärisen ruiskun ruiskutusmäärien .···, vaihteluista tavanomaisessa ruiskutussäädössä ja keksinnön mukaisessa ta- • · · sesäädössä; 35 Kuvio 17 esittää esimerkin kattilan savukaasujen Ortasoista tavan omaisessa ruiskutussäädössä ja keksinnön mukaisessa tasesäädössä; 7 118929Figure 16 shows an example of secondary syringe injection rates, ···, variations in conventional injection control and in the inventive control; Fig. 17 shows an example of an orthostatic boiler flue gas in conventional injection control and in accordance with the balance control of the invention; 7 118929

Kuvio 18 esittää esimerkin vaadituista maksimitehoista perinteisellä säädöllä ja keksinnön mukaisella tasesäädöllä;Fig. 18 shows an example of the required maximum powers with conventional control and the balance control according to the invention;

Kuvio 19 esittää esimerkin tehoeroista perinteisellä säädöllä ja keksinnön mukaisella tasesäädöllä; 5 Kuvio 20 esittää esimerkin kattilan polttoainetehoeroista perinteisel lä säädöllä ja keksinnön mukaisella tasesäädöllä.Fig. 19 shows an example of power differences with conventional control and the balance control according to the invention; Figure 20 shows an example of boiler fuel power differences with conventional control and the balance control according to the invention.

Keksinnön yksityiskohtainen selostusDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Viitaten kuvioon 1, jossa esitetään periaatekuvio voimalaitoksen vesi-höyry -taseen säädöstä ja yhden ruiskutusveden säädöstä.Referring to Figure 1, there is shown a schematic diagram of a power plant water-steam balance control and a single injection water control.

10 KATTILAN VESI-HÖYRY -TASEEN SÄÄTÖ TASESÄÄTÖJEN RAKENNE10 ADJUSTMENT OF THE BOILER'S WATER-STEAM BALANCE STRUCTURE OF THE BALANCE ADJUSTMENT

Lieriön 10 pinnansäätö perustuu lieriöstä lähtevän ja sinne tulevan massavirran tasapainoon. Sen ytimen muodostaa kaksi säädintä, jotka ovat lieriön pintasäädin 11 ja syöttöveden virtaussäädin 12. Varsinainen prosessiin 15 vaikuttava ohjaus on pintasäätimen lähtö, jolla ohjataan sekä syöttövesiventtii-lejä 13 että syöttövesipumppua 14 ajotilanteesta riippuen.The surface adjustment of the cylinder 10 is based on the balance of the mass flow from and to the cylinder. Its core is formed by two controllers, which are the cylinder level regulator 11 and the feed water flow controller 12. The actual control acting on the process 15 is the output of the regulator which controls both the feed water valve 13 and the feed water pump 14 depending on the driving situation.

PINTASÄÄTIMEN RAKENNESTRUCTURE OF THE SURFACE CONTROL

:*·*: Lieriön pintasäädin 11 saa mittaukseksi lieriön pinnan korkeuden.: * · *: The cylinder surface adjuster 11 measures the height of the cylinder surface for measurement.

• ·• ·

Lieriön pintasäätimen 11 remote-asetusarvo määritetään lieriön 10 paineen : .·. 20 funktiona seuraavalla kaavalla: t « ·The remote setpoint of the cylinder surface regulator 11 is determined by the pressure of the cylinder 10:. 20 as a function of the following formula: t «·

Ml I t · • · ·Ml I t · • · ·

!#J S j J! #J S j J

Γ!\ Κ = ^Ρι + 33^ >missä • · · Sr Q A 1 *3Γ! \ Κ = ^ Ρι + 33 ^> where • · · Sr Q A 1 * 3

··· · J J··· · J J

Lsp =asetusarvo lieriön pintasäätimelle [mm] p, = lieriön paine [bar].Lsp = setpoint for cylinder surface regulator [mm] p, = cylinder pressure [bar].

:Y: 25 • ·: Y: 25 • ·

Pintasäädin 11 voi olla joko remote- tai lokaali-tilassa. Lokaali- ··* tilassa operaattori voi antaa halutun asetusarvon. Remote valinnalla asetusar-*;.]· vo tulee kattilan ominaisuuksien mukaan asetetusta pisteparitaulukosta. Pin- ·«* tasäädin 11 ja virtaussäädin 12 toimivat inkrementti-moodissa. Tämä tarkoitti*: 30 taa, että uudesta säätimen laskemasta ohjauksesta vähennetään edellinen oh- ·:**· jaus ja tämä erotus lisätään takaisinluettuun ohjaukseen.The level controller 11 can be in either remote or local mode. In local ·· * mode, the operator can enter the desired setpoint. Remote by selecting the setpoint - * ;.] · vo comes from a set of pairs of tables set according to the boiler characteristics. The pin controller 11 and flow controller 12 operate in incremental mode. This meant *: 30 that the new control calculated by the controller is subtracted from the previous control:: ** · and this difference is added to the read back control.

118929118929

OO

con = Δ con + conb ,missä con = uusi ohjaus Aeon = ohjauksen muutos 5 conb = takaisinluettu ohjauscon = Δ con + conb where con = new control Aeon = change of control 5 conb = read back control

Takaisinluettu ohjaus eli conb saa joka suorituskerralla arvoksi nollan, eli säätimen lähdöksi luetaan suoraan ohjauksien muutos.The read back control, conb, receives a value of zero each time, ie the output of the controller is directly counted as a change in the controls.

Pintasäätimen 11 ohjaus on sekä maksimi- että minimirajoitettu. Viγιο taussäätimen 12 eroarvon ollessa tiettyä prosessikohtaista arvoa pienempi ja lieriön pinnan ollessa tiettyä arvoa suurempi, maksimirajoltetaan pintasäätimen 11 ohjaus arvoon -0,03. Kriittisen eroarvon suuruus riippuu puolestaan lieriön 10 paineesta seuraavasti: 15 e fr =-15, kun lieriön paine p, £ 3 bar e fr = -20, kun lieriön paine p, < 3 bar.The control of the level controller 11 is both maximum and minimum constrained. When the difference value of Viγιο rear adjuster 12 is less than a certain process value and when the cylinder surface is greater than a certain value, the control of level regulator 11 is limited to -0.03. The critical difference value, in turn, depends on the pressure of the cylinder 10 as follows: 15 e fr = -15 for a cylinder pressure p, £ 3 bar e fr = -20 for a cylinder pressure p, <3 bar.

Silloin kun toinen tai molemmat säätöventtiileistä 13 ovat automaatilla ja niiden jälkeinen sulkuventtiili kiinni, rajoitetaan tästä tietyn ajan, esimer-20 kiksi 300 sekunnin kuluttua, pintasäätimen 11 ohjauksen maksimi nollaan. Täl-löin myös pintasäätimen 11 minimi on rajoitettu nollaan, eli säädin ei säädä.When one or both of the control valves 13 are in the automatic position and the shut-off valve thereafter is closed, the control of the level controller 11 is limited to zero for a certain period of time, e.g. after 20 seconds. In this case, the minimum of the level regulator 11 is also limited to zero, i.e. the regulator does not adjust.

• I• I

Jos lieriön 10 pinta on yli raja-arvon, esimerkiksi 350 mm, rajoite-.* / taan pintasäätimen 11 lähtö arvoon -1. Silloin siis venttiiliä ajetaan kiinni no- |*V peudella 1%/suorituskierros.If the surface of the cylinder 10 is above a limit value, for example 350 mm, the limit -. * / Is set to the output of level controller 11 to -1. Thus, the valve is driven at a speed of 1 * V / 1 rpm.

••s * 25 Tilanteessa, jossa kattilassa ei ole tulta, syöttöveden virtaus on yli !.:: 30 kg/s ja lieriön pinta on alle 350 mm, rajoitetaan pintasäätimen 11 lähdön ··· maksimi nollaksi. Pintasäätimen 11 ohjauksen minimirajana toimii normaalisti suoraan virtaussäätimen 12 ohjaus.•• s * 25 In a boiler-free situation, the supply water flow rate is greater than! :: 30 kg / s and the cylinder surface is less than 350 mm, the maximum of the level regulator 11 output ··· is zero. The minimum control limit for the level controller 11 normally operates directly with the flow controller 12.

• · • · ·• · • · ·

*.\Y VIRTAUSSÄÄTIMEN RAKENNE*. \ Y FLOW CONTROL STRUCTURE

• ♦ • · 30 Virtaussäädin 12 on aina silloin automaatilla kun pintasäädinkin 11.• ♦ • · 30 The flow regulator 12 is always on the automatic when the level regulator 11.

Se on aina remote-tilassa, eli operaattori ei voi asettaa asetusarvoa, vaan se • ·· tulee laskennan kautta. Virtaussäädin 12 saa mittaukseksi suoraan syöttöve-den virtauksen. Virtaussäätimen 12 asetusarvo saadaan seuraavalla lasken- • · · nalla. Jos tuli on kattilassa, käytetään asetusarvon laskennan lähtökohtana lie- • · 9 118929 riön 10 massavirran tasetta, eli sitä mitä lieriöstä 10 lähtee ja mitä sinne tulee. Jos tulta ei ole kattilassa, laskennassa on vain syöttöveden massavirta.It is always in remote mode, so the setpoint cannot be set by the operator, but • ·· comes from the calculation. The flow regulator 12 receives a flow of feed water directly for measurement. The setpoint of the flow controller 12 is obtained by the following calculation. If the fire is in the boiler, the starting point for calculating the setpoint is • · 9 118929 10 mass flow rate, ie what comes out of and from cylinder 10. If the fire is not in the boiler, only the feed water mass flow is counted.

mloul = m,h - - mn2 + .missä 5 mlout = lieriöstä lähtevä massavirta [kg/s] m,h = tuorehöyryn massavirta tulistinten jälkeen [kg/s] mM = primääriruiskujen massavirta [kg/s] m„2 =sekundääriruiskujen massavirta [kg/s] mup = lieriön ulospuhalluksen massavirta [kg/s].mloul = m, h - - mn2 +. where 5 mlout = mass flow rate from cylinder [kg / s] m, h = mass flow of fresh steam after superheaters [kg / s] mM = mass flow rate of primary syringes [kg / s] m „2 = mass flow rate of secondary syringes [kg / s] mup = mass flow rate of cylinder blow-off [kg / s].

1010

Edellä lasketusta lieriöstä 10 lähtevästä massavirrasta samoin kuin lieriöön 10 tulevasta massavirrasta lasketaan määrätyltä ajanjaksolta, esimerkiksi 15 minuutin ajanjaksolta, keskiarvoja nämä vähennetään toisistaan. Laskentaan summataan pieni luku, jonka arvo riippuu lieriön pintasäätimen 11 15 eroarvosta. Jos tämä eroarvo on suurempi tai yhtä suuri kuin -120 mm, summattava arvo on 3 kg/s, jos taas pienempi kuin -120 mm, arvo on 12 kg/s. On huomattava, että eroarvon raja-arvot ja summattavat arvot voivat vaihdella kyseessä olevan prosessin mukaan. Kaava on seuraava: 20 = «Μ* - + < .missä ·· * • ♦ · ^kaerom lieriöstä lähtevän ja sinne tulevan massavirran keskiarvo- * · · • · · jen lisävedellä korjattu erotus [kg/s] : Mkaiout = lieriöstä lähtevä 15 min. keskiarvo [kg/s] : 25 mmin = lieriöön tuleva 15 min. keskiarvo mh =lisävesi (3 tai 12) [kg/s].From the mass flow from cylinder 10 calculated above, as well as from mass flow to cylinder 10, averages over a given period of time, for example a 15 minute period, are subtracted. A small number is added to the calculation, the value of which depends on the difference value of the cylinder surface regulator 11. If this difference is greater than or equal to -120 mm, the value to be summed is 3 kg / s, while if less than -120 mm, the value is 12 kg / s. It should be noted that the cut-off values and the values to be summed may vary depending on the process in question. The formula is as follows: 20 = «Μ * - + <. Where ·· * • ♦ · ^ kaerom is the difference between the mean mass flow from and from the cylinder corrected for additional water * · · • · · mkaiout = outgoing from the cylinder 15 mins average [kg / s]: 25 mmin = 15 min incoming to the cylinder. mean mh = additional water (3 or 12) [kg / s].

··· ♦ · • t ··«··· ♦ · • t ·· «

Seuraavaksi hetkellisestä lieriöstä lähtevästä massavirrasta vähen-netään massavirtaerotuksen keskiarvo: • m »•t _ _ 30 ™sp = rhlout - .missä • · · • * * • · *·« msp =virtaussäätimen asetusarvo [kg/s] :T: mlout = lieriöstä lähtevä massavirta [kg/s] 35 = lieriöstä lähtevän ja sinne tulevan massavirran keskiarvo jen lisävedellä korjattu erotus [kg/s].Next, the mass flow rate from the instantaneous cylinder is subtracted from the mean mass flow difference: • m »• t _ _ 30 ™ sp = rhlout - where • · · • * * • · * · msp = flow control setpoint [kg / s]: T: mlout = mass flow from the cylinder [kg / s] 35 = difference between the mean mass flow from the cylinder and the input mass, corrected for additional water [kg / s].

118929 10118929 10

Saatu arvo menee virtaussäätimen 12 remote-asetusarvoon. Säätö-venttiilien ollessa automaatilla ohjauksen minimi on rajoitettu seuraavan kaavan mukaan: 5 F = L -1 .missä contain con 9The value obtained goes to the remote setpoint of the flow controller 12. When the control valves are in automatic, the minimum control is limited by the following formula: 5 F = L -1. Where contain con 9

Feon min =virtaussäätimen ohjauksen minimirajoitusFeon min = minimum control of flow controller

Lcon = lieriön pintasäätäjän ohjaus.Lcon = Cylinder Level Controller Control.

10 Virtaussäädintä 12 pakko-ohjataan silloin, kun molemmat syöttöve- den säätöventtiilit ovat käsiohjauksella tai kun lieriön 10 pinta on korkeampi kuin yläraja, esimerkiksi 280 mm. Virtaussäätimen 12 pakko-ohjauksen ollessa päällä, saa säätimen ohjaus arvoksi -1. Tämä kulkeutuu siten myös pintasää-timen 11 ohjauksen minimirajaksi. Massataselaskennan tarkoituksena on pitää 15 lauhde- ja syöttövesipiirin virtaukset tasaisena. Näin turvataan turbiinin ja generaattorin tasainen teho sekä vältytään vesi-höyry -piirin turhilta säätötoimenpiteiltä.The flow regulator 12 is forced to be controlled when both of the feedwater control valves are manually controlled or when the surface of the cylinder 10 is higher than the upper limit, for example 280 mm. With the flow control 12 forced on, the control becomes a value of -1. Thus, this also passes to the minimum control of the level controller 11. The purpose of the mass balance calculation is to keep the flows of the condensate and feed water circuits steady. This ensures consistent power to the turbine and generator and avoids unnecessary adjustments to the water-steam circuit.

RUISKUJEN VIRTAUSSÄÄTÖ TULISTIMIEN RAKENNEINJECTOR FLOW CONTROL BUILDING STRUCTURES

** * : V 20 Kuvio 2A esittää tulistimien ruiskusäädön rakennetta ja toimintaa.** *: V 20 Figure 2A illustrates the construction and operation of a superheater control of superheaters.

• o v : Höyryn lämmitys tapahtuu yleensä useassa sarjaan asennetussa tulistimessa 20. Ne nimetään yleensä höyryn kulkusuunnan mukaan primääri-, sekundääri-jj': ja tertiääritulistimeksi. Höyry kulkee tulistinten 20 kautta kahta putkilinjaa (va- • ;·; sen ja oikea) myöten. Linjojen tasapainon varmistamiseksi ajetaan kattilaa ··· * .··*. 25 yleensä symmetrisesti, niin että molemmat linjat saavat suunnilleen saman lämpötehon. Höyryn lämpötilan säätö huolehtii siitä, että viimeisen tulistimen >Vi jälkeen linjoista tulee halutunlämpöistä höyryä. Lisäksi linjat on usein kytketty ristiin siten, että edellisen jakotukin oikeasta päästä mennään seuraavan jako-*·.··’ tukin vasempaan päähän ja päinvastoin. Tämä parantaa höyryn tasaista tulis- 30 tumista. Säätö koostuu siis kahdesta identtisestä kokonaisuudesta (vasen ja oikea höyrylinja). Ruiskujen ohjaus on toteutettu kaskadisäädöllä eli ylemmän t.|.a säätäjän ohjaus menee alemman tason säätäjän asetusarvoksi.• o v: Steam heating is usually performed on several series mounted superheaters 20. They are generally referred to as the primary, secondary, and tertiary superheaters, depending on the direction of the steam. Steam passes through superheaters 20 along two pipelines (left and right). To ensure the balance of the lines, run the boiler ··· *. ·· *. 25 generally symmetrically so that both lines receive approximately the same heat output. The steam temperature control ensures that after the last superheater> Vi, the lines produce the desired steam. In addition, the lines are often cross-linked so that the right end of the previous manifold goes to the left end of the next manifold * ·. ·· '. This improves the uniform superheat of the steam. The adjustment thus consists of two identical sets (left and right steam lines). The syringe control is implemented by cascade control, i.e. the control of the upper t. | Aa becomes the setpoint of the lower t.

i · Si · S

♦ • · 118929 11♦ • · 118929 11

YKSITYISKOHTAINEN RUISKUTUSSÄÄDÖN RAKENNESTRUCTURE OF THE DETAILED INJECTION REGULATION

Ruiskutussäädöt toimivat keskenään samalla tavalla. Ainoastaan kaskadin ylemmän tason säätäjälle operaattorin antama asetusarvo on eri suuruinen. Operaattori antaa asetusarvona halutun lämpötilan tulistimen jälkeen.Injection adjustments work the same way with each other. Only the upper level controller of the cascade has a different value set by the operator. The desired temperature is set by the operator after the superheater.

5 Yläsäätäjän ohjaus on rajoitettu sopivalle välille riippuen höyryn maksimimas-savirrasta. Tähän ohjaukseen summataan luku, joka lineaarisesti riippuu yläsäätäjän asetusarvon ja mittauksen eroarvosta. Summaus tehdään vain silloin, kun eroarvo ylittää tietyn raja-arvon.5 The master controller is limited to a suitable range depending on the maximum steam flow of the steam. For this control, a number is added which is linearly dependent on the difference between the setpoint of the master controller and the measurement. Summing is only done when the difference value exceeds a certain threshold.

Tämän lisäksi säätimen ohjaukseen summataan termi, joka on saa-10 tu lähtemällä liikkeelle ruiskutuksen energiataseesta. Lähtökohtana laskennassa on se, että pyritään määrittämään sekä mittauksilla että laskennallisesti se energiamäärä, jolla höyryn loppulämpötila saavuttaa sille asetetun asetusarvon. Käytännössä höyryn energiasisältöä siis lasketaan ennen viimeistä tulis-tusvaihetta ruiskuttamalla höyryn sekaan vettä.In addition, the term control obtainable by starting from the spraying energy balance is summed to control the controller. The starting point for the calculation is to determine, both by measurement and by calculation, the amount of energy at which the final steam temperature reaches its setpoint. In practice, therefore, the energy content of the steam is lowered before the final superheat step by spraying water with the steam.

15 Laskenta perustuu höyryn massavirran mittaukseen. Jotta mittaus olisi mahdollisimman luotettava, käytetään virtausmittaukseen lämpötila- ja painekompensointia. Höyryn massavirtamittaus on rajoitettu tietylle välille riippuen voimalaitoksen tehosta. Kertomalla höyryn massavirta sen käyrästöstä saadulla ominaislämpökapasiteetilla saadaan se energiamäärä tiettyä aikayk-20 sikköä kohti, joka muuttaa höyryn lämpötilaa yhden asteen verran. Seuraa-vassa on esitetty kyseinen kaava: ··· • · · • · ·15 The calculation is based on the measurement of the steam mass flow rate. For the most reliable measurement, temperature and pressure compensation are used for flow measurement. The mass flow measurement of steam is limited to a certain range depending on the power output of the power plant. Multiplying the mass flow of steam by the specific heat capacity obtained from its graph gives the amount of energy per specific unit of time that changes the temperature of the steam by one degree. The following formula is shown below: ··· • · · · · ·

Qe = cmh .missäQe = cmh

• · S• · S

• M · • ·• M · • ·

St* ;,:t! 25 Qc =energiavirta astetta kohti [kJ/s°C] * · · T.: c =tuorehöyryn ominaislämpökapasiteetti [kJ/kg°C] mh =tuorehöyryn massavirta [kg/sj.St *;,: t! 25 Qc = energy flow per degree [kJ / s ° C] * · · T .: c = specific heat capacity of fresh steam [kJ / kg ° C] mh = mass flow of fresh steam [kg / sj.

φ * :*v Energiavirralle astetta kohti suoritetaan kaksi laskentaa. Molemmat ··· 30 perustuvat siihen, mikä energiavirta olisi ruiskutusveden mukana höyryyn lisät-:\j tävä/vähennettävä, jotta saavutetaan sen haluttu loppulämpötila. Tämän lisäksi .*··.* toisen tehtävänä on huolehtia siitä, että höyryn lämpötila ei ylitä tulistimien ra- τ' kenteellista lämpötilaa, joka on tulistinkohtainen. Tätä laskentaa varten Qc :l!e *·*: voidaan antaa minimiraja. Tämä tehostaa ruiskun toimintaa.φ *: * v There are two calculations for the energy flow per degree. Both ··· 30 are based on the energy flow that the spray water should add / reduce to the steam to achieve its desired end temperature. In addition, it is the duty of the other. * ··. * To ensure that the temperature of the steam does not exceed the structural temperature of the superheaters, which is specific to the superheater. For this calculation Qc: l * e * · *: a minimum limit can be given. This will make the syringe more efficient.

35 12 11892935 12 118929

Laskenta suoritetaan seuraavalia kaavalla:The calculation is performed using the following formula:

Qi * (T2 - Tr)Qc -missä 5 Q2 = energiavirta [kJ/s] T2 = lämpötila ruiskun jälkeen [°C]Qi * (T2 - Tr) in Qc 5 Q2 = energy flow [kJ / s] T2 = temperature after injection [° C]

Tr =tulistimen rakenteellinen lämpötila [°C]Tr = superheater structural temperature [° C]

Qc - energiavirta astetta kohti [kJ/s°C].Qc - energy flow per degree [kJ / s ° C].

10 Energiavirralle suoritettava toinen laskenta käyttää höyryn lämpöti lan mittaukseen anturia, joka on ennen ruiskua. Lisäksi laskenta saa höyryn tavoitearvoksi lämpötilan, joka on saatu vähentämällä yläsäätimen aktiivisesta asetusarvosta höyryn tulistusaste. Se on höyryn massavirran funktio, ja riippuu tulistimen rakenteesta. Energiavirta saadaan siis kaavasta: 15 Ö, ={TX-T,)QC ,missä10 The second calculation for the energy flow uses the sensor located before the syringe to measure the temperature of the steam. In addition, the calculation will set the target steam value at the temperature obtained by subtracting the superheat degree of steam from the active setpoint of the master controller. It is a function of the steam mass flow rate and depends on the design of the superheater. The energy flow is thus obtained from the formula: 15 Ö, = {TX-T,) QC, where

Qj = energiavirta [kJ/s] Γ, =s lämpötila ennen ruiskua [°C1 20 Tt = höyryn tavoitelämpötila ennen tulistinta [°C] Ö = energiavirta astetta kohti [kJ/s°CJ.Qj = energy flow [kJ / s] Γ, = s temperature before injection [° C1 20 Tt = target steam temperature before superheater [° C] Ö = energy flow per degree [kJ / s ° CJ].

« · • · ♦ ·* • · « • « t Höyryn tavoitelämpötila ennen tulistinta lasketaan seuraavalia kaa- i’Y valla: « * · • · · :*·.* 25 ί” i Tt =Tspa -Tta .missä i·· « · • · V··The target temperature of the vapor before the superheater is calculated by the following formula: "* · • ·:: * ·. * 25 ί" i Tt = Tspa -Tta. Where i · · «· • · V ··

Tt = höyryn tavoitelämpötila ennen tulistinta [°C] :Y: Tspa = lämpötilasäätimen aktiivinen asetusarvo [°C] 30 Γ = höyryn tulistusaste [°C], • · • · · • ·· .···] Edellä saadut energiavirrat summataan seuraavassa laskennassa, * · jotta saadaan se kokonaisenergiavirta, jolla höyryn energiaa tulee muuttaa sen M· V : tavoitelämpötilan saavuttamiseksi. Koska höyryn lämpötilaa muutetaan vesi- '***! 35 ruiskuilla, täytyy kokonaisenergiavirta muuttaa vielä veden massavirraksi käyt tämällä laskennassa veden energiasisältöä eli entaipiaa. Ruiskutusvesi ote- 13 118929 taan kattilan syöttövedestä. Jos laitoksen syöttöveden lämpötila on lähes vakio, voidaan sen entalpialle käyttää kiinteää arvoa. Jos sen sijaan syöttöveden lämpötila vaihtelee, joudutaan sen energiasisällön laskentaa varten mittaamaan syöttöveden lämpötila. Vaadittava ruiskutusveden massavirta saadaan 5 seuraavalla kaavalla: m = + .missäTt = target steam temperature before superheater [° C]: Y: Tspa = active setpoint of the temperature controller [° C] 30 Γ = superheat steam [° C], · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · in the calculation, * · to obtain the total energy flow at which the steam energy must be changed to reach its M · V: target temperature. Because the temperature of the steam is changed by the water ***! 35 syringes, the total energy flow must still be converted into water mass flow using the energy content of the water or enthalpy in the calculation. The injection water is extracted from the boiler feed water. If the feed water temperature of the plant is almost constant, a fixed value for its enthalpy can be used. If, on the other hand, the temperature of the feed water varies, it is necessary to measure the feed water temperature in order to calculate its energy content. The required spray water mass flow rate is given by 5 where m = +

KK

mv - ruiskutusveden massavirta [kg/s] 10 QI2 = energiavirta [kJ/s] hv = ruiskutusveden entalpia [kJ/kgj.mv - injection water mass flow rate [kg / s] 10 QI2 = energy flow [kJ / s] hv = injection water enthalpy [kJ / kgj].

Saatu ruiskutusveden massavirta summataan säätäjän ulostulon ja sen eroarvosta laskettavaan lisätermiin, jotka edelleen summataan alasäätäjä-15 nä toimivan virtaussäätimen remote-asetusarvoon. Virtaussäätimen ulostulo ohjaa suoraan alueella 0-100 % ruiskutusveden säätöventtiiliä. Ruiskutusveden virtaussäädin saa mittauksena lämpötilakompensoidun ruiskutusveden vir-tausmittauksen. Tämä mittaus joudutaan suhteuttamaan tulistimen sekä vasemman- että oikeanpuoleisen ruiskutusventtiilin asentotiedolla silloin, jos vir-: v. 20 tausmittaus on yhteinen molemmille puolille.The resulting spray water mass flow is summed to an additional term calculated from the controller output and its differential value, which is further summed to the remote setpoint of the flow controller acting as a down regulator. The flow regulator outlet directly controls the spray water control valve in the range 0-100%. The injection water flow controller receives a temperature-compensated injection water flow measurement as a measurement. This measurement must be proportional to the position information of both the left and right injection valves of the superheater if the viral measurement is common to both sides.

···· · ·

V : RUISKUTUSSÄÄDÖN TULISTUSASTEEN OPETUS SÄÄDÖLLEA: TEACHING INJECTION REGULATION TUNER CONTROL

• · « « · ··*/ Ruiskusäädöt perustuvat matemaattisiin malleihin, joiden mukaan ··· : veden ja tuorehöyryn tiedetään käyttäytyvän. Koska prosessi ei ole koskaan !.!: kuitenkaan ideaalinen, tarvitaan mallien lisäksi säätimiä, jotka korjaavat malleja ·*.,.·* 25 ja parametreja. Esimerkiksi tulistimien tulistusaste muuttuu paitsi höyryn mas- savirran, myös ajan funktiona johtuen lähinnä likaantumisesta. Myös valmista-: V: jalta saatu tieto tulistumisasteesta voi poiketa siitä, mikä se todellisuudessa on.• · «« · ·· * / Spray controls are based on mathematical models that ···: water and fresh steam are known to behave. Since the process is never!.!!: Perfect, however, you need controls in addition to models to correct the models · *.,. · * 25 and parameters. For example, the superheat degree of superheaters changes not only as the mass flow of steam but also as a function of time, mainly due to fouling. Also, the information on the degree of superheat from the manufacturer: V may differ from what it really is.

• 9 .**·. Siksi on tarpeen opettaa säädölle, mikä tulistimen tulistusaste milloinkin on.• 9. ** ·. Therefore, it is necessary to teach the controller what the superheat rate of the superheater is at any given time.

/ ( Tämä tapahtuu käyttämällä hyväksi lämpötilan koijaussäätäjän ulostuloa. Sen “ 30 poikkeaminen nollasta tarkoittaa sitä, että määritetty tulistusaste poikkeaa senhetkisestä todellisesta tulistusasteesta. Koska korjaussäätimen ohjaus on »*·*. suoraan summattava tekijä alasäätäjän asetusarvoon, voidaan siitä suoraan • laskea käyrän antaman ja todellisen tulistusasteen ero ko. höyryvirtauksella ja 14 118929 päivittää oikea tulistusaste taulukkoon. Opetus on syytä tehdä hitaasti, jotta saadut arvot ovat todellisia eivätkä johdu hetkellisistä häiriöistä./ (This is done by utilizing the output of the temperature coefficient controller. Its "30 deviation from zero means that the specified superheating rate differs from the actual actual superheating rate. Since the correction controller is» * · *. Directly summed by the down regulator setpoint the difference between the superheating rate with the steam stream in question and the 14 118929 updates the correct superheating rate to the table. The teaching should be done slowly so that the values obtained are real and not due to momentary disturbances.

Tulistusasteen opettaminen lähtee liikkeelle käytännössä päinvastoin kuin säätölaskenta. Nyt tiedettäessä lämpötilan korjaussäätimen ohjaus, 5 voidaan siitä laskea ko. ohjausta vastaavan höyryn lämpötilan muutos. Tällä muutoksella päivitetään säädön käyttöönottovaiheessa annettua tulistus-käyrää. Laskentakaava on seuraava: ATh = (mv hv) / (mh c) ,missä 10 ATh = säätimen laskeman veden massavirran aiheuttama muutos höyryn lämpötilaan [C] mv = säätimen laskema veden massavirta [kg/s] hv = ruiskutusveden entalpia [kJ/kg] 15 mh = säätimen laskema veden massavirta [kJ/kg] c = tuorehöyryn ominaislämpökapasiteetti [KJ/kgC], Säädön käyttöönoton yhteydessä on annettu tulistimien suuntaa antavat arvoparit (x,y), jotka ovat siis höyryn massavirta ja höyryn lämpötilan 20 muutos tulistimessa. Määritetty höyryn massavirran alue on jaettu osiin siten, ··,·. että kukin määritetty piste on osan keskellä. Osia on esimerkissä neljä, mutta • · niiden lukumäärää ja leveyttä voidaan vaihdella käyttökohteen mukaan. Pisteet .***.’ voivat olla kuvion 2B mukaisesti esimerkiksi seuraavat. 60, 120, 180, ja 230 • · · j‘:,: kg/s. Jako on tällöin tehty seuraavasti: • · * ί·ί : 25 • · M : 30 kg/s < Höyryn massavirta < 90 kg/s ··· 90 kg/s < Höyryn massavirta <150 kg/s 150 kg/s < Höyryn massavirta <210 kg/s 210 kg/s < Höyryn massavirta < 250 kg/s.Contrary to control calculus, teaching the degree of superheat starts in practice. Now knowing the control of the temperature correction controller, 5 can be calculated from this. change in temperature of the steam corresponding to the control. This change updates the superheat curve given during the adjustment setup phase. The calculation formula is as follows: ATh = (mv hv) / (mh c) where 10 ATh = change in steam temperature due to water mass flow by controller [C] mv = water mass flow rate by controller [kg / s] hv = enthalpy of injection water [kJ / kg ] 15 mh = water mass flow rate [kJ / kg] calculated by the regulator c = specific heat capacity of the fresh steam [KJ / kgC]. When setting the control, the values (x, y) for the superheaters are given, which is the mass flow rate and The specified range of steam mass flow is subdivided, ··, ·. so that each defined point is in the middle of the part. There are four parts in the example, but their number and width may vary depending on the application. The points. ***. 'May be, for example, as shown in Figure 2B. 60, 120, 180, and 230 µg / s. The division is then as follows: • · * ί · ί: 25 • · M: 30 kg / s <Steam mass flow <90 kg / s ··· 90 kg / s <Steam mass flow <150 kg / s 150 kg / s < Steam mass flow <210 kg / s 210 kg / s <Steam mass flow <250 kg / s.

so • Il ,* , Edellä esitetyn kaavan tuloksesta lasketaan 30 minuutin keskiarvoso • Il, *, The result of the above formula is calculated as a 30-minute average

f « If «I

samoin kuin tuorehöyryn virtauksesta. Laskentoja on sama määrä kuin on alu-*···: eitä. Kun lämpötilan muutoksen keskiarvossa tapahtuu muutos, Hipaisee se :7: laskennan, jossa käyrän antamaan tuiostusasteeseen lisätään edellisen kaa- ·...: 35 van lämpötilaeron keskiarvo. Kaava on seuraava: 15 118929as well as the flow of fresh steam. The number of calculations is the same as the number of regions * ···. When there is a change in the mean of the temperature change, it will Hip it: 7: a calculation in which the average of the temperature difference of the previous formula is added to the degree of yield of the curve. The formula is as follows: 15 118929

Tta=Tw+AThka ,missäTta = Tw + AThka, where

Tiu = höyryn uusi tuiistusaste [C]Ti = new steam refresh rate [C]

Ttv = höyryn vanha tuiistusaste [C] 5 AThka = säätimen ohjauksen aiheuttaman höyryn lämpötilamuutok- sen 30 min keskiarvo.Ttv = Old Steam Recirculation Rate [C] 5 AThka = 30 min average value of the steam temperature change due to controller control.

Tämä laskenta suoritetaan vain sillä alueella, johon höyryn senhetkinen massavirta kuuluu. Tämä on esitetty kuviossa 2B. Jos höyryn massavirta 10 on esimerkiksi 70 kg/s, se kuuluu esimerkissä alueelle 30-90 kg/s. Sen alueen keskiarvoa vastaavaan tulistusasteeseen 40C° lisätään siis laskennasta saatu lämpötilan muutos. Uusi laskettu tuiistusaste ei kuitenkaan siirry käyrään sellaisenaan, vaan se suodatetaan ensimmäisen kertaluvun suodattimena siten, että muutos on rauhallinen.This calculation is performed only in the area to which the current mass flow of steam belongs. This is illustrated in Figure 2B. For example, if the steam mass flow rate 10 is 70 kg / s, it will fall within the range of 30-90 kg / s in the example. The temperature change resulting from the calculation is thus added to the superheat degree of 40C °, which corresponds to the average of its range. However, the new calculated refresh rate does not move as such, but is filtered as a first order filter so that the change is calm.

15 Kuvio 3 esittää syöttöveden ja tuorehöyryn massavirtojen vaihtelun tavanomaisessa kolmipistesäädössä. Kolmipistesäädön ollessa käytössä havaitaan selvä siniaaltomainen vaihtelu syöttöveden massavirrassa. Vaihtelu on jopa 55 kg/s. Signaalilla on tietty prosessiviiveestä johtuva vaihesiirto.Figure 3 shows the variation of feed water and fresh steam mass flows at conventional three-point control. When using three-point control, a clear sine wave variation in the feed water mass flow is observed. The range is up to 55 kg / s. The signal has a certain phase shift due to process delay.

Kuvio 4 esittää syöttöveden ja tuorehöyryn massavirtojen vaihtelun 20 keksinnön mukaisessa tasesäädössä. Uudella tasesäädöllä ei ole havaittavis-sa kuvion 3 mukaista selvää siniaaltomaista vaihtelua syöttöveden massavir- • · rassa. Vaihtelu on tässä esimerkissä vain 12 kg/s.Figure 4 illustrates the variation of the feed water and fresh steam mass flows in the balance control according to the invention. With the new balance control, there is no appreciable sine wave variation in the feed water mass flow as shown in Figure 3. The variation in this example is only 12 kg / s.

Kuvio 5 esittää lieriön pinnan vaihtelun tavanomaisessa kolmipis- • · · y\: tesäädössä. Kolmipistesäädön ollessa käytössä havaitaan selvä siniaaltomai- ·« ί 25 nen vaihtelu lieriön pinnassa. Lieriön pinnan vaihtelu on jopa 275 mm.Figure 5 shows the variation of the cylinder surface in conventional three-point • · · y \ control. When using three-point control, a distinct sine wave · · ß 25 variation is observed on the cylinder surface. The cylindrical surface has a variation of up to 275 mm.

: Kuvio 6 esittää lieriön pinnan vaihtelun keksinnön mukaisessa ta- ··· sesäädössä. Uudella tasesäädöllä ei ole havaittavissa kuvion 5 mukaista korkeaa siniaaltomaista vaihtelua lieriön pinnassa. Lieriön pinnan vaihtelu on täs-sä esimerkissä vain 110 mm.Figure 6 shows the variation in the surface of the cylinder in the adjustment of the invention. With the new balance adjustment, there is no appreciable sine wave variation on the cylinder surface as shown in Fig. 5. The cylindrical surface variation in this example is only 110 mm.

· ·"·. 30 Kuvio 7 esittää tasojen vaihtelun turbiinitripin aikana. Turbiinia en- ··· .*. nen oleva venttiili sulkeutuu, jolloin höyryn massavirta loppuu. Paine lieriössä * · » nousee, jolloin kiehuminen lakkaa ja lieriön pinta laskee. Myöhemmin avataan *···: starttiventtiili, jolloin höyryn paine laskee, tapahtuu kiehumista ja lieriön pinta nousee.· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Figure 30 shows the level variation during the turbine strip. The valve before the turbine closes to stop the mass flow of steam. The pressure in the cylinder * · »increases, stopping boiling and lowering the cylinder surface. * ···: Starter valve, which reduces steam pressure, boils and raises cylinder surface.

9 35 Kuvio 8 esittää lieriön pinnan tason vaihtelun turbiinitripin aikana.9 Figure 8 shows the variation in the surface level of the cylinder during the turbine strip.

Kuviosta voidaan havaita, että lieriön pinta vaihtelee turbiinitripin aikana jopa 16 118929 noin 490 mm, mutta lieriön pinta pysyy koko tripin ajan hallinnassa, eikä se aiheuta muita trippejä. Tavanomaisella säädöllä turbiinitrippi aiheutti aina myös kattilatripin.From the figure it can be seen that the surface of the cylinder during the turbine strip varies up to about 16 118929 about 490 mm, but the surface of the cylinder remains under control throughout the trip and does not cause other trips. By conventional adjustment, the turbine strip always caused the boiler strip as well.

Kuvio 9 esittää käytetyn öljymäärän turbiinitripin aikana. Turbiinitri-5 pin jälkeen kiinteää polttoainetta ei voida käyttää, joten kattilaa lämmitetään öljyllä. Tällöin lieriön paine nousee, kiehuminen lakkaa ja lieriön pinta laskee. Kuvioista 7-9 voidaan havaita, että keksinnön mukaiset vesi-/höyrypiirit ovat stabiileja myös ajettaessa öljyllä ja polttoaineen katkosyötöllä.Kuvio 10 esittää kattilan tehon ja syöttöveden massavirran vaihtelun perinteisellä kolmipis-10 tesäädöllä ja kuvio 11 esittää kattilan tehon ja syöttöveden massavirran vaihtelun keksinnön mukaisessa tasesäädössä. Kuvioista voidaan havaita miten syöttöveden massavirran vaihteluväli on huomattavasti pienempi kuin kuvion 10 perinteisessä kolmipistesäädössä. Perinteisen säädön värähtely lisääntyy erityisesti käytettäessä epähomogeenisiä polttoaineita. Polttoaineen syötön 15 heilunta lisääntyy, koska sen avulla pyritään kompensoimaan syöttöveden heilunnasta johtuvaa paineenvaihtelua.Figure 9 shows the amount of oil used during the turbine strip. After the turbine tri-5 pin, solid fuel cannot be used, so the boiler is heated with oil. As a result, the cylinder pressure rises, boiling stops and the cylinder surface decreases. Figures 7-9 show that the water / steam circuits of the invention are also stable when running on oil and fuel cutoff. Figure 10 shows the variation of boiler power and feed water mass flow with conventional three-point and 10 . From the figures it can be seen that the feed water mass flow range is considerably smaller than in the conventional three-point control of Figure 10. The vibration of conventional control increases, especially when using non-homogeneous fuels. The fluctuation of the fuel supply 15 is increased as it is intended to compensate for the pressure variation due to the fluctuation of the feed water.

Kuvio 12 esittää tilanteen perinteisellä säädöllä ja keksinnön mukaisella tasesäädöllä, jossa laitoksen tehoa on alennettu yön ajaksi. Pienemmällä teholla ajettaessa on yleistä, että lieriön pinta on rauhattomampi kuin suurilla 20 tehoilla ajettaessa. Kuitenkin uudella tasesäädöllä tämä lieriön heilunta on mel-.. .t ko riippumatonta laitoksen tehosta.Figure 12 illustrates the situation with a conventional control and a balancing control according to the invention where the plant power is reduced overnight. When driving at lower power, it is common for the surface of the cylinder to be more restless than when operating at high power. However, with the new balance adjustment, this cylinder swing is almost independent of the power of the plant.

Lieriön pinnat ovat esitettynä tässä 10 min keskiarvoina. Vanhalla • · · *·*/ säädöllä tässä havaitaan selvä siniaaltomainen heilunta, jonka säätö itse aihe- : uttaa. Uudella säädöllä tämä heilunta on huomattavasti pienempää ja se joh- • ♦ : 25 tuu pääasiassa polttoaineen epätasaisesta syötöstä.The cylinder surfaces are shown here as 10 min averages. The old • · · * · * / adjustment here shows a clear sine wave oscillation which is caused by the adjustment itself. With this new adjustment, this oscillation is considerably reduced and • ♦: 25 results mainly from uneven fuel supply.

* Kuvio 13 esittää kattilan tehon ja ruiskutusmäärien vaihtelun perin- teisellä säädöllä. Kuvio 14 esittää kattilan tehon ja ruiskutusmäärien vaihtelun keksinnön mukaisessa tasesäädössä. Tasesäädössä primäärisenä tavoitteena :v; on pitää höyryn energiasisältö halutussa arvossa. Vanha säätö perustuu suo- .···. 30 raan höyryn lämpötilan säätöön. Ruiskutusvesimäärän vaihtelu vaikuttaa tuo- [·'' tettuun höyrymäärään ja sitä kautta kattilan painesäätöön.Figure 13 shows the variation in boiler power and injection rates by conventional control. Figure 14 shows the variation of boiler power and injection rates in the balancing control of the invention. In Balance Adjustment, the primary objective is: v; is to keep the energy content of the steam at the desired value. The old adjustment is based on the direct ···. 30 to adjust the steam temperature. The variation of the amount of water sprayed influences the amount of steam produced and thus the boiler pressure control.

:.**i Kuvio 15 esittää esimerkin höyryn lämpötilojen vaihteluista tavan- t · * omaisessa ruiskutussäädössä ja keksinnön mukaisessa tasesäädössä. Kuvi-osta voidaan selvästi havaita, että höyryn lämpötilojen vaihtelut ovat uudella 35 säädöllä selvästi vähäisempiä kuin tavanomaisessa säädössä. Höyryn lämpöti- • · 17 118929 lojen vaihtelut rasittavat tulistin- ja höyryputkia sekä vaikuttavat koko voimalaitoksen hyötysuhteeseen.:. ** i Figure 15 shows an example of the steam temperature variations in a conventional spray control and a balance control according to the invention. It can be clearly seen that the temperature variations of the steam are significantly less with the new 35 control than with the conventional control. Variations in the temperature of the steam • · 17 118929 stress the superheater and steam pipes and affect the efficiency of the entire power plant.

Kuvio 16 esittää esimerkin sekundäärisen ruiskun ruiskutusmäärien vaihteluista tavanomaisessa ruiskutussäädössä ja keksinnön mukaisessa ta-5 sesäädössä. 5 kg/s ruiskutus voi vastata esimerkiksi noin 2,5 %:ia kattilan tehosta, joten alhaisempi ruiskutusmäärä parantaa laitoksen hyötysuhdetta.Figure 16 shows an example of variations in secondary syringe injection rates in conventional spray control and in the inventive balance control. For example, 5 kg / s spraying can correspond to about 2.5% of the boiler output, so a lower spray rate improves plant efficiency.

Kuvio 17 esittää esimerkin kattilan savukaasujen 02-tasoista tavanomaisessa ruiskutussäädössä ja keksinnön mukaisessa tasesäädössä. Höyry-kattilan vesitaseen balansoinnilla on suora yhteys polttoaineen määrän sää-10 töön ja siitä taas vaikutus kattilan savukaasujen CMasoon ja kattilan hyötysuhteeseen.Fig. 17 shows an example of O2 levels for the boiler flue gases in conventional injection control and in accordance with the balancing control according to the invention. Balancing the water balance of the steam boiler has a direct relationship with the control of the amount of fuel and, in turn, has an effect on the CMas of the flue gas and the efficiency of the boiler.

Kuvio 18 esittää esimerkin vaadituista maksimitehoista perinteisellä säädöllä ja keksinnön mukaisella tasesäädöllä. Keksinnön mukaisen tasesää-dön vaatimat tehot ovat perinteistä säätöä alhaisemmat.Fig. 18 shows an example of the required maximum powers with conventional control and the balance control according to the invention. The power required by the balance control according to the invention is lower than conventional control.

15 Kuvio 19 esittää esimerkin tehoeroista perinteisellä säädöllä ja kek sinnön mukaisella tasesäädöllä, kun syöttöveden massavirran vaihtelu on ± 10 kg/s tai ± 2 kg/s.Fig. 19 shows an example of power differences with conventional control and the balancing control according to the invention, where the feed water mass flow variation is ± 10 kg / s or ± 2 kg / s.

Kuvio 20 esittää esimerkin kattilan polttoainetehoeroista perinteisellä säädöllä ja keksinnön mukaisella tasesäädöllä. Perinteisellä säädöllä tur-20 biinitehon vaihtelu on esimerkissä välillä 577,5 - 641,4 MW. Uudella tasesää- .. . döllä vastaava tehovaihtelu on esimerkissä 603 - 615,9 MW. Täten keksinnön · · mukaisen säädön avulla voidaan ajaa lähempänä maksimitehoa, jolloin myös • · 1 sähkötehon menetykset vähenevät.Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tek-: nilkan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin.Figure 20 shows an example of boiler fuel power differences with conventional control and the balancing control according to the invention. With conventional control, the variation of the tur-20 bin power in the example is between 577.5 and 641.4 MW. With the new balance ... for example, the corresponding power variation is 603 to 615.9 MW. Thus, the adjustment according to the invention · · can be used to drive closer to maximum power, thereby also reducing the power loss of · · 1. It will be apparent to those skilled in the art that as the technical ankle develops, the basic idea of the invention can be implemented.

• · : 25 Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.The invention and its embodiments are thus not limited to the examples described above, but may vary within the scope of the claims.

··· ♦ · • · *·· « · • · · • · · * 1 ··· • 1 • I ··1 « • · • 1 · • · · • · «·· • 1 • · • · · • · · · • · · • · ···· ♦ • * · * 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 «« 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 · · · · · · · · · ·

Claims (9)

18 11892918 118929 1. Menetelmä kattilan syöttövesivirtauksen säätämiseksi, missä: - määritetään lieriöön tuleva massavirta - määritetään lieriöstä lähtevä massavirta, tunnettu siitä, että 5 menetelmässä: - lasketaan lieriöstä (10) lähtevän massavirran ja lieriöön tulevan massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson arvojen keskiarvot τηΜοιύ, mmn - lasketaan lieriöstä lähtevän ja sinne tulevan massavirran keskiarvojen lisävedellä korjattu erotus wteeroftiS vähentämällä lieriöstä lähtevän mas- 10 savirran ennakkoon määrätyn ajanjakson keskiarvosta m,^BUt lieriöön tulevan massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson keskiarvo mja lisätään tähän erotukseen pintasäätimen (11) eroarvosta riippuva lisävesi mh, kaavalla: mkaerotus ~ mkahta ~ mkalin + mb> 15 - lasketaan virtaussäätimen (12) asetusarvo vähentämällä lieriöstä (10) lähtevästä massavirrasta massavirran keskiarvojen lisävedellä korjattu erotus, kaavalla: 20 msp = mloul • · · • · · • · • · - asetetaan laskettu virtaussäätimen asetusarvo virtaussäädön uu- « φ · : deksi asetusarvoksi. • · ·A method for controlling the boiler feed water flow, wherein: - determining the mass flow into the cylinder, - determining the mass flow from the cylinder, characterized by: - calculating the average values of the mass flow from the cylinder (10) and the flow into the cylinder for the difference between the outgoing and incoming mass flow averages corrected by additional water wteeroftiS subtracting the mass exiting the cylinder from the predetermined time average m, ^ BUt, ~ mkalin + mb> 15 - calculate the setpoint of the flow controller (12) by subtracting from the mass flow from the cylinder (10) the difference corrected for the mass flow averages with the formula: 20 msp = ml oul • - sets the calculated flow control setpoint to the new flow control setpoint. • · · 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii- • * ♦ 25 tä, että ennakkoon määrätty ajanjakso on jokin arvo väliltä 10-40 min.A method according to claim 1, characterized in that the predetermined time period is a value between 10 and 40 min. 3. Patenttivaatimuksen 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lieriöstä (10) lähtevä massavirta mlout määritetään kaavalla: VV K* = mth - mM - mn2 + ήιψ • · · : 30 .·. : , missä mIout - lieriöstä lähtevä massavirta[kg/s] *·;·* mth =tuorehöyryn massavirta tulistinten jälkeen [kg/s] :T: mnX = primääriruiskujen massavirta [kg/s] ····· 35 mn2 =sekundääriruiskujen massavirta [kg/s] mup = lieriön ulospuhalluksen massavirta [kg/s]. 19 118929Method according to Claims 1 to 2, characterized in that the mass flow from the cylinder (10) mlout is determined by the formula: W K * = mth - mM - mn 2 + ήιψ • · ·: 30. :, where mIout - mass flow rate [kg / s] * ·; · * mth = mass flow of fresh steam after superheaters [kg / s]: T: mnX = mass flow rate of primary syringes [kg / s] ····· 35 mn2 = mass flow rate of secondary syringes mass flow rate [kg / s] mup = mass flow rate of cylinder blow-off [kg / s]. 19 118929 4. Järjestelmä kattilan syöttövesivirtauksen säätämiseksi, järjestelmän käsittäessä: - ensimmäiset mittausvälineet määrittää lieriöön tuleva massavirta - toiset mittausvälineet määrittää lieriöstä lähtevä massavirta ja 5. virtaussäätimen (12), tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää edelleen ohjausyksikön, joka on sovitettu laskemaan lieriöstä lähtevän massavirran ja lieriöön tulevan massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson arvojen keskiarvot mkahut , ^ kalin i 10. laskemaan lieriöstä (10) lähtevän ja sinne tulevan massavirran keskiarvojen lisävedellä korjattu erotus /wtoero,u, vähentämällä lieriöstä lähtevän massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson keskiarvosta mkohul lieriöön tulevan massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson keskiarvo mja lisäämään tähän erotukseen lisävesi mh, kaavalla: 15 mkaerolus = mkohut ~ mkalin + mh - laskemaan virtaussäätimen (12) asetusarvo vähentämällä lieriöstä (10) lähtevästä massavirrasta massavirran keskiarvojen lisävedellä korjattu 20 erotus, kaavalla: • · · • · p ~ ™hu! ~~ ^kaemim ' • « * • · · • · * • · : - lähettämään laskettu virtaussäätimen asetusarvo virtaussäädön • · : 25 uudeksi asetusarvoksi.A system for controlling the flow of boiler feed water, the system comprising: - a first measuring means for determining the mass flow into a cylinder - a second measuring means for determining a mass flow from a cylinder and a 5. flow controller (12) characterized in that the system further comprises a control unit averages of values for a predetermined mass flow mkhut, ^ Kalin i. add to this difference additional water mh, with the formula: 15 mkaerolus = mkohut ~ mkalin + mh - calculate the flow control (12) setpoint by reducing ä (10) 20 difference from the outgoing mass flow, corrected for additional water mass flow averages, using the formula: • · · • · p ~ ™ hu! ~~ ^ kaemim '- to send the calculated flow control setpoint to the flow control • ·: 25 to the new setpoint. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu sii- .*·*. tä, että lisäveden mharvo on lieriön pintasäätimen (11) eroarvosta riippuva. »»A system according to claim 4, characterized in that it is * · *. that the mharv of auxiliary water is dependent on the difference value of the cylinder level regulator (11). »» 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen järjestelmä, tunnet-t u siitä, että ennakkoon määrätty ajanjakso on jokin arvo väliltä 10-40 min. .···. 30System according to claim 4 or 5, characterized in that the predetermined time period is a value in the range of 10-40 min. . ···. 30 7. Patenttivaatimuksen 4-6 mukainen järjestelmä, tunnettu **:** siitä, että lieriöstä lähtevä massavirta mlari määritetään kaavalla: • · • · · * ·· • · = mth --mn2 + mup m ·· • · t • · · 35. missä mloul = lieriöstä lähtevä massavirta[kg/s] 20 118929 m„, = tuorehöyryn massavirta tulistinten jälkeen [kg/s] mn,} =primääriruiskujen massavirta [kg/s] 2 =sekundääriruiskujen massavirta [kg/s] mlip -lieriön ulospuhalluksen massavirta [kg/s]A system according to claims 4-6, characterized by **: **, wherein the mass flow rate from the cylinder is defined by the formula: mth - mn2 + mup m ··· · · · 35. where mloul = mass flow from cylinder [kg / s] 20 118929 m „, = mass flow of fresh steam after superheaters [kg / s] mn,} = mass flow of primary syringes [kg / s] 2 = mass flow of secondary syringes [kg / s] mlip cylinder blow-off mass flow rate [kg / s] 8. Ohjausyksikkö kattilan syöttövesivirtauksen säätämiseksi, tunnettu siitä, että ohjausyksikön käsittää: - välineet vastaanottaa mittaustietoja lieriöön tulevan massavirran ja lieriöstä lähtevän massavirran määrittämiseksi - ohjausvälineet virtaussäätimen asetustiedon lähettämiseksi 10 ohjausyksikön käsittäessä: - ensimmäisen toimilohkon laskemaan lieriöstä lähtevän massavirran ja lieriöön tulevan massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson mittaustietojen arvojen keskiarvot , mkalln , - toisen toimilohkon laskemaan lieriöstä lähtevän ja sinne tulevan 15 massavirran keskiarvojen lisävedellä korjattu erotus mkacrolm vähentämällä lieriöstä lähtevän massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson keskiarvosta mkahlll lieriöön tulevan massavirran ennakkoon määrätyn ajanjakson keskiarvo mkalln ja lisäämään tähän erotukseen lisävesi mh, kaavalla:A control unit for adjusting the boiler feed water flow, characterized in that the control unit comprises: - means for receiving measurement data for determining the mass flow into and out of the cylinder - control means for transmitting mean values, mkalln, - mkacrolm corrected by the second function block to calculate the additional mass water outputs from the cylinder to and from the cylinder by subtracting the outflow from the cylinder for a predetermined time m m 20 Mkaeram ~ ^kaloul ~ ^ katin ™lv i ... - kolmannen toimilohkon laskemaan virtaussäätimen asetusarvo • · · vähentämällä lieriöstä lähtevästä massavirrasta massavirran keskiarvojen lisä- ]·1 1 vedellä korjattu erotus, kaavalla: • ♦ · i 1 · • •I · 25 ήιψ = mhut -mkaerolm, * ohjausvälineiden ollessa sovitettuja lähettämään laskettu virtaussäätimen asetusarvo virtaussäätimen uudeksi asetusarvoksi. • · ·20 Mkaeram ~ ^ kaloul ~ ^ Katin ™ lv i ... - the third function block to calculate the flow controller setpoint · · · by subtracting the addition of the mass flow averages from the mass flow from the cylinder] · 1 1 water corrected by: • ♦ · i 1 · • I · 25 ήιψ = mhut -mkaerolm, * with control means adapted to transmit the calculated flow controller setpoint to the new flow controller setpoint. • · · 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ohjausyksikkö, tunnettu siitä, että toisen toimilohkon lisäveden mlvarvo on lieriön pintasäätimen (11) • · · .1·1. 30 eroarvosta riippuva. • 1 • · • tl * ·· • · • »· • · • • · · • · tl • · · I · · * 21 118929Control unit according to Claim 8, characterized in that the additional water of the second function block is the cylinder level regulator (11) • · · .1 · 1. 30 depending on the difference value. • 1 • • • tl * · · • • • • • • • tl • · I · · * 21 118929
FI20055593A 2005-11-04 2005-11-04 Method, system and control unit for controlling the boiler feed water flow FI118929B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055593A FI118929B (en) 2005-11-04 2005-11-04 Method, system and control unit for controlling the boiler feed water flow

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055593A FI118929B (en) 2005-11-04 2005-11-04 Method, system and control unit for controlling the boiler feed water flow
FI20055593 2005-11-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20055593A0 FI20055593A0 (en) 2005-11-04
FI20055593A FI20055593A (en) 2007-05-05
FI118929B true FI118929B (en) 2008-05-15

Family

ID=35458834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20055593A FI118929B (en) 2005-11-04 2005-11-04 Method, system and control unit for controlling the boiler feed water flow

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI118929B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20055593A (en) 2007-05-05
FI20055593A0 (en) 2005-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4578944A (en) Heat recovery steam generator outlet temperature control system for a combined cycle power plant
CN102374519B (en) Dynamic tuning of dynamic matrix control of steam temperature
CN102679314B (en) Self-adaptive correcting method for dynamic accelerating feedforward of supercritical boiler
US7053341B2 (en) Method and apparatus for drum level control for drum-type boilers
CN102374520B (en) Dynamic matrix control of steam temperature with prevention of saturated steam entry into superheater
CA1079139A (en) Boiler control providing improved operation with fuels having variable heating values
US11092332B2 (en) Once-through evaporator systems
CN102374518A (en) Steam temperature control using dynamic matrix control
CN107664300B (en) Multi-target steam temperature control
CN112650169B (en) Generator set main parameter control system based on enthalpy value and fuel online heat value calculation
KR101841316B1 (en) Method for controlling a short-term increase in power of a steam turbine
KR20130115281A (en) Method for operating a combined gas and steam turbine system, gas and steam turbine system for carrying out said method, and corresponding control device
US3894396A (en) Control system for a power producing unit
JP4913087B2 (en) Control device for combined power plant
JPH0665921B2 (en) Boiler start control device
JP2013181679A (en) Power generation system, and steam temperature control method therefor
FI118929B (en) Method, system and control unit for controlling the boiler feed water flow
US11092331B2 (en) Once-through evaporator systems
CN114646051A (en) Automatic control method and system for water supply of wet-state operation boiler of supercritical thermal power generating unit
JP4656029B2 (en) System frequency stabilization apparatus and method
FI119075B (en) Procedure, system and control unit for injection into a boiler
US11506378B2 (en) Once-through evaporator systems
JP4637943B2 (en) Control method of pressurized fluidized bed boiler
US11242987B2 (en) Once-through evaporator systems
JP2000257809A (en) Pressurized fluidized bed boiler and starting method of same

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ÅF-BENIMA OY

Free format text: ÅF-BENIMA OY

FG Patent granted

Ref document number: 118929

Country of ref document: FI

MD Opposition filed

Opponent name: METSO POWER OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: AFRY FINLAND OY