RU2166099C2

RU2166099C2 - Autonomous control system of rotational speed and pressure in steam turbine tap

Info

Publication number: RU2166099C2
Application number: RU99109711/06A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Любан; С.Ю. Помелов; Д.А. Журавский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: autonomous control of rotational speed and pressure in steam turbine tap. SUBSTANCE: system includes speed and pressure regulators each of which is connected with servomotor of regulating unit through adder connected to both regulators. Besides that, servomotor control line of at least one regulating member is provided with unit for division of control signal by pressure before regulating member which is fitted after adder. EFFECT: enhanced efficiency of control at any disturbances; simplified use with electronic digital units. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а его объектом является система связанного автономного регулирования частот вращения и давления в отборе паровой турбины. The invention relates to the field of power engineering, and its object is a system of connected autonomous regulation of rotational speeds and pressure in the selection of a steam turbine.

Регулирование частоты вращения и давления в отборе сопряжено с перераспределением паровых потоков, пропускаемых через части высокого и низкого давления турбины, что осуществляется воздействием на регулирующие органы, управляющие расходом пара на впуске в эти части турбины. В паровых турбинах применяют в основном систему связанного регулирования, в котором регуляторы скорости и давления связаны с сервомоторами регулирующих органов через сумматоры, каждый из которых на входе соединен с обоими регуляторами. Указанные связи выполняют такими, чтобы при изменении электрической нагрузки турбины и отклонении частоты вращения от номинальной регулятор скорости обеспечивал перемещение обоих регулирующих органов в одном направлении (на закрытие или открытие), а при изменении количества отбираемого пара и отклонении давления в отборе от расчетного регулятор давления обеспечивал перемещение регулирующих органов в противоположных направлениях. В большинстве эксплуатируемых турбин указанная часть системы регулирования турбины выполнена гидравлической с использованием в качестве сумматоров суммирующих золотников. The control of the rotational speed and pressure in the selection is associated with the redistribution of the steam flows passed through the high and low pressure parts of the turbine, which is effected by the regulatory bodies that control the flow rate of steam at the inlet to these parts of the turbine. In steam turbines, they mainly use a coupled control system in which speed and pressure controllers are connected to the servomotors of the regulatory bodies through adders, each of which is connected at the input to both controllers. These connections are made so that when the turbine’s electrical load changes and the speed deviates from the nominal speed, the speed regulator ensures that both regulatory bodies move in one direction (to close or open), and when the quantity of steam taken off and the pressure in the selection deviates from the calculated pressure regulator, moving regulatory bodies in opposite directions. In most turbines in operation, this part of the turbine control system is made hydraulic using summing spools as adders.

Известны системы связанного регулирования, в которых, для обеспечения поддержания неизменным количества отпускаемой теплоты при изменении электрической нагрузки и наоборот, расчетным путем определяют необходимое соотношение передаточных чисел от регуляторов скорости и давления к сервомоторам. Эти системы относятся к системам автономного связанного регулирования. Known control systems are known in which, to ensure that the amount of released heat remains constant when the electric load changes and vice versa, the necessary ratio of gear ratios from speed and pressure controllers to servomotors is determined by calculation. These systems are autonomous related regulation systems.

Подобная система автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе, содержащая регуляторы скорости и давления, каждый из которых через сумматор связан с сервомотором регулирующего органа на паровпуске соответствующей части турбины, является ближайшим аналогом настоящего изобретения [1] . Такая известная система, как и другие системы автономного регулирования, выполнена с заданием указанных передаточных чисел для одного расчетного значения давления перед регулирующими органами. Это, по существу, обеспечивает автономность регулирования только при расчетных значениях давления или небольших отклонениях от них. Однако на современных энергоблоках все большее распространение получает работа со скользящим давлением свежего пара, изменяется и давление в отборе, что создает проблему для обеспечения автономности регулирования частоты вращения и давления в отборе. Было предложено решить эту проблему коррекцией передаточных чисел от регуляторов скорости и давления к сервомоторам обратно пропорционально давлению перед регулирующими органами [2]. Однако это не позволяет полностью разрешить названную проблему при больших возмущениях, а кроме того существенно усложняет систему регулирования. Such a system of autonomous control of the rotational speed and pressure in the selection, containing speed and pressure regulators, each of which is connected through an adder to a servo motor of the regulatory body at the steam inlet of the corresponding part of the turbine, is the closest analogue of the present invention [1]. Such a well-known system, like other autonomous control systems, is made with the specified gear ratios for one calculated pressure value in front of the regulatory bodies. This, in essence, provides autonomy of regulation only at calculated pressure values or small deviations from them. However, at modern power units, work with the sliding pressure of fresh steam is becoming more widespread, and the sampling pressure also changes, which creates a problem to ensure autonomous control of the rotational speed and sampling pressure. It was proposed to solve this problem by correcting gear ratios from speed and pressure controllers to servomotors inversely with the pressure in front of regulatory bodies [2]. However, this does not allow completely solving the aforementioned problem with large disturbances, and, in addition, significantly complicates the control system.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания системы автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе, которая обеспечивала бы достижение автономности регулирования по частоте вращения и давления в отборе при любых изменениях давления перед регулирующими органами и имела бы вместе с тем относительно простую аппаратурную реализацию. The basis of the present invention is the task of creating a system of autonomous control of the rotational speed and pressure in the selection, which would ensure the achievement of autonomy of regulation of the rotational speed and pressure in the selection for any changes in pressure in front of the regulatory bodies and would at the same time have a relatively simple hardware implementation.

Эта задача решается в системе автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины, содержащей регуляторы скорости и давления, связанные через сумматоры с сервомоторами регулирующих органов, в которой, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, по меньшей мере для одного из регулирующих органов в линию управления его сервомотором за сумматором введен блок деления управляющего сигнала на давление перед регулирующим органом. This problem is solved in an autonomous system for controlling the speed and pressure in the selection of a steam turbine, containing speed and pressure controllers connected through adders with servomotors of regulatory bodies, in which, in accordance with the essence of the present invention, for at least one of the regulatory bodies in line a block for dividing the control signal by pressure in front of the regulator is introduced to control its servomotor behind the adder.

Т.к. расход через регулирующий орган является функцией от давления перед ним и степени открытия проходного сечения, деление на давление позволяет компенсировать нелинейность процесса автономного регулирования при любых изменениях режима работы паровой турбины. При постоянстве давления перед одним из регулирующих органов в линию управления его сервомотором нет необходимости введения блока деления. Это относится, в частности, к турбинам, особенно неблочным, предназначенным для работы при постоянном давлении свежего пара. При этом выполнение блоков деления известно и не создает проблем при их разработке, особенно при наиболее современной форме реализации линий управления сервомоторами в виде электронной цифровой системы, включенной совместно с электрогидравлическими преобразователями перед сервомоторами регулирующих органов. Because the flow rate through the regulatory body is a function of the pressure in front of it and the degree of opening of the bore, dividing by pressure allows you to compensate for the nonlinearity of the process of autonomous regulation for any changes in the operating mode of the steam turbine. With a constant pressure in front of one of the regulatory bodies in the control line of its servomotor, there is no need to introduce a division unit. This applies, in particular, to turbines, especially non-block ones, designed to operate at constant pressure of fresh steam. Moreover, the implementation of the division blocks is known and does not create problems during their development, especially with the most modern form of implementation of control lines for servomotors in the form of an electronic digital system, included in conjunction with electro-hydraulic converters in front of servomotors of regulatory bodies.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его реализации, иллюстрируемого чертежом, на котором изображена блок-схема системы автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины. The essence of the present invention is illustrated by the following detailed description of one example of its implementation, illustrated by the drawing, which shows a block diagram of an autonomous system for controlling the speed and pressure in the selection of a steam turbine.

Система автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе паровой турбины, разработанная с возможностью работы в режиме скользящего давления пара, содержит две линии управления двумя регулирующими органами - блоком клапанов 1 на паровпуске части высокого давления и диафрагмой 2 в части низкого давления. The autonomous control system of the rotational speed and pressure in the selection of a steam turbine, designed to operate in the sliding steam pressure mode, contains two control lines for two regulatory bodies - the valve block 1 at the steam inlet of the high-pressure part and the diaphragm 2 in the low-pressure part.

Первая их этих линий включает в себя электронно-цифровую часть из последовательно соединенных регулятора скорости 3, сумматора 4 и блока деления 5, электрогидравлический преобразователь 6 и сервомотор 7, управляющий клапанами 1. Ко входу регулятора скорости 3 подключен датчик частоты вращения 8. The first of these lines includes an electronic-digital part from a speed controller 3 connected in series, an adder 4 and a division unit 5, an electro-hydraulic converter 6 and a servomotor 7 controlling the valves 1. A speed sensor 8 is connected to the input of the speed controller 3.

Вторая линия включает в себя электронно-цифровую часть из последовательно соединенных регулятора давления 9, сумматора 10 и блока деления 11, электрогидравлический преобразователь 12 и сервомотор 13, управляющий диафрагмой 2. Ко входу регулятора давления 9 подключен датчик давления в отборе 15. The second line includes an electronic-digital part from a series-connected pressure regulator 9, an adder 10 and a division unit 11, an electro-hydraulic converter 12 and a servo motor 13 controlling the diaphragm 2. A pressure sensor 15 is connected to the input of the pressure regulator 9.

Сумматоры 4 и 10 перекрестно связаны с регуляторами давления 9 и скорости 3, соответственно. Ко входу деления 5 подключен датчик давления свежего пара 16, а ко входу блока деления 11 подключен датчик давления в отборе 15. Adders 4 and 10 are cross-connected with pressure regulators 9 and speed 3, respectively. The pressure sensor of fresh steam 16 is connected to the input of the division 5, and the pressure sensor in the selection 15 is connected to the input of the division 11.

Все упомянутые структурные элементы системы относятся к известным типовым изделиям. В частности, в качестве блоков деления 5 и 11 могут быть использованы операционные усилители с отрицательной обратной связью через устройство умножения. All of the structural elements of the system referred to are known typical products. In particular, operational amplifiers with negative feedback through the multiplication device can be used as division blocks 5 and 11.

Описанная система работает, в основном, как и другие известные системы автономного регулирования частоты вращения и давления в отборе. При изменении электрической нагрузки турбины происходит отклонение частоты вращения от номинальной, что регистрируется датчиком частоты вращения 8, и соответствующий сигнал поступает на регулятор скорости 3, который через сумматоры 4 и 10 и последующие элементы линий управления регулирующими органами 1 и 2 обеспечивает их перемещение в одном направлении - на закрытие или открытие в зависимости от характера изменения электрической нагрузки. При изменении количества отбираемого пара происходит отклонение давления в отборе от расчетного, что регистрируется датчиком давления в отборе 15, и соответствующий сигнал поступает на регулятор давления 9, который через сумматоры 4 и 10 и последующие элементы линий управления регулирующими органами 1 и 2 обеспечивает их перемещение в противоположных направлениях в зависимости от характера изменения количества отбираемого пара. The described system works, basically, like other well-known systems of autonomous control of the rotational speed and pressure in the selection. When the electric load of the turbine changes, the speed deviates from the nominal one, which is detected by the speed sensor 8, and the corresponding signal is sent to the speed controller 3, which through the adders 4 and 10 and subsequent elements of the control lines of the regulatory bodies 1 and 2 ensures their movement in one direction - to close or open, depending on the nature of the change in electrical load. When the quantity of steam taken off changes, the sampling pressure deviates from the calculated one, which is recorded by the sampling pressure sensor 15, and the corresponding signal is supplied to the pressure regulator 9, which through adders 4 and 10 and subsequent elements of the control lines of regulating bodies 1 and 2 ensures their movement in opposite directions, depending on the nature of the change in the amount of steam taken.

Вместе с тем описанная система регулирования обеспечивает компенсацию влияния изменений давления свежего пара перед клапанами 1 и давления в камере перед диафрагмой 2. Так, при повышении или понижении давления свежего пара перед клапанами 1 изменяется и расход пара через них, что может нарушить согласованность баланса расходов пара через регулирующие органы 1 и 2 и привести к нарушению автономности регулирования. Однако в описанной системе изменение давления свежего пара регистрируется датчиком 16 и соответствующий сигнал поступает на блок деления 5, который осуществляет компенсацию влияния изменения давления свежего пара на осуществление автономности регулирования, нивелируя сигнал на открытие или закрытие клапанов 1. Аналогично осуществляется компенсация блоком деления 11 и влияния изменения давления перед диафрагмой 2 на обеспечение автономности регулирования. At the same time, the described control system compensates for the effect of changes in the fresh steam pressure in front of the valves 1 and in the chamber pressure in front of the diaphragm 2. Thus, when the pressure of fresh steam increases or decreases in front of the valves 1, the steam flow through them also changes, which may violate the consistency of the balance of steam consumption through regulatory bodies 1 and 2 and lead to a violation of the autonomy of regulation. However, in the described system, a change in the pressure of fresh steam is detected by the sensor 16 and the corresponding signal is transmitted to the division unit 5, which compensates for the effect of the change in the pressure of fresh steam on the autonomy of regulation, leveling the signal for opening or closing the valves 1. Compensation by the division 11 and the effect is similar pressure changes in front of the diaphragm 2 to ensure autonomous regulation.

Источники информации
1. В. А. Иванов. Регулирование энергоблоков. Л., 1982 г., с. 280-284, рис. 9.5.Sources of information
1. V. A. Ivanov. Regulation of power units. L., 1982, p. 280-284, fig. 9.5.

2. Там же, с. 284. 2. Ibid., P. 284.

Claims

An autonomous system for controlling the speed and pressure in the selection of a steam turbine, comprising speed and pressure controllers, each of which is connected via an adder to a servomotor of a regulatory body, characterized in that for at least one of the regulating bodies, a block is inserted into the control line of its servomotor behind the adder dividing the control signal by pressure in front of the regulatory body.