RU9017U1 - Автоматизированный привод насоса теплоэнергетической установки - Google Patents

Abstract

Автоматизированный привод насоса теплоэнергетической установки, содержащий турбину и дополнительный двигатель, связанные кинематически, регулятор расхода подводимого к турбине рабочего тела, регулятор мощности дополнительного двигателя и датчик давления в напорной магистрали насоса, отличающийся тем, что дополнительный двигатель выполнен в виде электродвигателя, а регулятор его мощности - в виде преобразователя частоты электропитания, и введены датчики расхода, температуры и давления, подводимого к турбине рабочего тела, датчик мощности преобразователя частоты электропитания, датчик частоты вращения турбины, датчик крутящего момента на ее валу и снабженный интерфейсом ввода-вывода данных блок управления, к входам которого подключены введенные датчики и датчик давления в напорной магистрали насоса, а к выходам - управляющие входы преобразователя частоты электропитания и регулятора расхода подводимого к турбине рабочего тела.

Description

ABTOMATHSJIPOBAHHbDl: ПРИВОД НАСОСА ТЕПЛОЭНЕРГЕТ11ЧЕСКОЙ yCTAHOBKJ-I

Область техники

Полезная модель относится к теплоэнергетики и может быть иопольБОвана в автоматизированных приводах на43осов собственных нужд теплоэнергетических установок.

Предшествуьэщий уровень техники

Известен автоматизированный привод питательных насосов теплоэнергоустановки, содержащий паровувэ турбину, электродвигатель и систему автоматического управления С13. В известном устройстве паровая турбина и электродвигатель выполнены в составе отдельных Турбо- и электронасосов, включенных в общую напорную магистраль через обратные клапаны. При этом электродвигатель используется в режимах пуска, останова и резервирования. В рабочем режиме мощность турбины автоматически управляется отклонениями от заданного давления в напорной магистрали, возникающими при колебаниях нагрузш питательного насоса.

Недостаток устройства С13 - неэффективность использования установленных мощностей турбины и электродвигателя, низкая экономическая эффективность совместного использования тепловой и электрической энергии.

На1-1более близким к предлагаемому приводу по технической оущнооти и решаемой задаче являетоя уотройство CS, выбранное в качестве прототипа. Оно представляет собой автомативированный привод насоса теплоэнергоустановки и содержит турбину и дополнительный двигатель, связанные кинематически, регулятор расхода подводимого к турбине рабочего тела, регулятор мощности дополнительного двигателя и датчик давления в напорной магистр-эли насоса.

Дополнительный двигатель в устройстве-прототипе, н-к и основной, представляет собой паровую турбину с регулятором мощнооти в виде регулятора расхода подводимого пара. При этом вход урезанного регулятора подключен к датчику давления в напорной магистрали назоса.

В устройстве-прототипе в сравнении с С1 установленные мощности двигателей используются более эффективно: основной двигатель работает с постоянной загрузкой, а дополнительный компенсирует превышения нагрузки над мошдостью основного двигателя, поддерживая заданное давление в напорной магистрали

Недостаток прототипа - низкая экономическая эффективность привода, которая обусловлена как невозможностью использовать избыточную мош 1ость основного двигателя при снижениях нагрузки назоса, на что прямо указывается в 23, так и тем, что номенклатура технологических пар,з 1етров, используемых в устройстве-прототипе для управления приводом, не позволяет рассчитывать стоимооть потребляемой им энерпш в реальном масштабе времени.

Задача полезной модели - поотроение структуры автоматизированного привода назоса теплоэнергоустановки, позволяющей повысить его экономическую эффективность.

Раскрытие полезной модели

Предметом полезной модели являетоя автоматизированный привод насооа теплоэнергетической установки, содержащий турбину и дополнительный двигатель, связанные кинематически, регулятор раг-хода подводимого к турбине р очего тела, регулятор мощности дополнительного двигателя и датчик давления в напорной магистрали нэ:зоса, отличающийся, согласно полезной модели, тем, что дополнительный двигатель выполнен виде электродвигателя, а регулятор его мощности - в виде преобразователя частоты электропитания и введены датчики разхода, температуры и давления подводимого к турбине рабочего тела, датчик мощности преобразователя ча1зтоты электропитания, датчик частоты вращения турбины, датчик крутящего момента на ее валу и снабженный интерфейсом ввода-вывода данных блок управления, к входа}л которого подншючены введенные датчики и датчик давления в напорной магистрали насоса, а к выходам - управляющие входы преобразователя ча зтоты электропитания и регулятора расхода подводимого к турбине рабочего тела.

Указанная совокупность признаков позволяет минимизировать суммарные затраты теплоэнергоустановки на тепло и электроэнергию для поддержания заданного давления в напорной магистрали на:зоса и улучшить использование установленной мощности двигателей автоматизированного привода.

Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг.1, на котором представлена общая схема предлагаемого автоматизированного привода.

Описание осуществления полезной модели

Автоматизированный привод насоса 1 теплоэнергоустановки содержит турбину и дополнительный двигатель 3, кинематически связанные, например, через редуктор 4, регулятор 5 расхода подводимого к турбине рабочего тела и датчик 6 давления в напорной магистрали 7 насоса 1.

Дополнительный двигатель 3 выполнен в виде электродвигателя, а регулятор его мощности - в виде преобразователя 8 частоты электропитания. В устройство введены датчики 9,10 и 11 соответственно рагзхода, температуры и давления рабочего тела, подводимого к турбине 2, датчик 12 мощности преобразователя 8, датчик 13 крутящего момента на валу турбины 2, датчик 14 частоты вращения турбины 2 и блок 15 управления, ко входам 16,17,18,19,20,21 и 22 которого подключены датчики 9,10,11,12,13,14 и 6 соответственно, а к выходам 23 и 24 - управляющ11е входы 25 преобразователя 8 и 26 регулятора 5. Елок 15 снабжен интерфейсом 27 ввода-вывода данных, предназначенным для обмена данны}ли, например, с АСУ теплоэнергоустановки или пультом диспетчера. Редуктор 4 может сочленяться с двигателями 2, 3 и насосом 1 с помощью, например, муфт 28, 29 и 30, соответственно.

Устройство фигЛ работает следующш/i образом.

Нэ:зос 1, вращаемый приводом, подает жидкость из вса зывающей мш истрали 31 в напорную магистраль 7, создавая в последней давление Рнап. Необходимые для этого мощность на валу, крутящ1ш момент и частота вращения вала HaiDoca 1 обеспечиваются турбиной 2 и/или электродвигателем 3. f Мощность турбины г определяется расходом рабочего тела, подводимого через регулятор 5. Отработанное рабочее тело турбины через магистраль 32 может возвращаться в тепловую схему теплоэнергоустановки, где его тепловая энергия утилизируется. Электродвигатель 3 может работать либо в режиме двигателя., потребляющего активную мощность из сети, либо в режиме генератора, отдающего активную мощность в сеть. Потребляемая электродвигателем 3 мощность регулируется преобразователем 8, а генерируемая - совместно преобразователем 8 и регулятором 5. Для поддержания заданного давления Рнап. в напорной магистрали 7 блок 15 управляет мощностью турбины 2 и электродвигателя 3. Для этого блок 15 воздействует по выходу 24 на регулятор 5, изменяющий подводимого к турбине 2 рабочего тела, а по выходу 23 на преобразователь 8, устанавливающий мощность и режим электродвигателя 3. Информация о ра зходе, температуре и давлении подводимого к турбине 2 рабочего тела, поступающая с датчиков 9,10,11, используется в блоке 15 для разчета количества подводимого тепла Оподв. Информация о величине крутящего момента на валу турбины 2 и о чадзтоте ее вращения, поступающая с датчиков 13 и 14, используется для расчета в блоке 15 механической мощности на валу турбины 2. Результат расчета механической мощности в свою очередь используется для расчета количества тепла Опотр., потребляемого турбиной 2. Количество тепла Овозвр., возвращаемого в тепловую схему теплоэнергоустановки, определяется в блоке 15 как разность QB03BP.- Оподв.- Опотр.

полнительные данные для тепловых и механичесш-гх расчетов и исходные данные, необходршые для р-асчета СТОРШОСТИ подводимого и воэЕращаемого тепла, вьипочая цены Цподв. и Цвоввр. на подводимое и возвращаемое тепло.

Используя информацию, поступающую с датчиков 9,10,11,13 и 14 и данные, введенные по интерфейсу 7, блок 15 определяет тепловые затраты на поддержание Рнал.:

Зтепл.- Опотр.Цпотр - Цвозвр.Цвозвр.

Помимо величрш, необходимых для расчета тепловых затрат, в блок 15 по интерфейсу 27 вводятся необходимые данные для рвзчета стошлости электроэнергии, затрачиваемой для получения эквивалентной механической мощности на валу насоса 1 от электродвигателя 3. Цены на тепло и электроэнергию могут вводиться в блок 15 с учетом суточного и сезонного их изменения.

Сравнивая рассчитанные затраты на поддержание Рнап. с фактическими, блок 15 выдает управляющие воздействия на регулятор 5 и преобразователь 8, минимизирующие суммарные затраты за счет использования того и/или другого приводного двигателя.

В тех случаях, когда затраты тепла оказываются экономически более выгодными, а установленная мощность турбины не полностью используется для поддержания Рнап., блок 15, воздействуя на регулятор 5 и преобразователь 8, обеспечивает переход электродвигателя 3 в генераторный режим с преобразованием избыточной механической мощности турбины в электроэнергию, подаваемую на шины ообственных нужд теплоэнергоустановки. В этом режиме экономический выигрьш дополнительно увеличивается за счет преобразования более дешевой тепловой энергии в электрическую.

- 6 Предпочтительно выполнение блока 15 Е виде микроэвм, снабженной соответствуюпцши элементаш сопряжения.

Предлагаемое выполнение автоматизированного привода позволяет в реальном маошт е времени рассчитывать и минимизировать суммарные затраты теплоэнергоустановки на тепло и злектроэнерri-no для поддержания заданного д-авления в напорной магистрали насоса, улучшить рюпользование установленной мощности обоих двигателей автоматизированного привода и, тем самым, повысить его экономическую эффективность.

Промышленная применимость

Предлагаемый автоматизированный привод был промоделирован на ЭВМ. При этом установлено, что ожидаемая среднегодовая экономия суммарных затрат на привод может составить 10-40% в зависимости от условий применения в конкретной теплоэнергетической установке.

Источники информации

1.Плетнев Г.П. Автоматизированное управление и защита

теплоэнергетических установок электростанций. Энергоатомиздат, 1986 г. стр. 314, рис.15.10.

2.Авт.свид. СССР N 1101562, МПК F01K 13/00, 1984 г.

Claims (1)

1. Автоматизированный привод насоса теплоэнергетической установки, содержащий турбину и дополнительный двигатель, связанные кинематически, регулятор расхода подводимого к турбине рабочего тела, регулятор мощности дополнительного двигателя и датчик давления в напорной магистрали насоса, отличающийся тем, что дополнительный двигатель выполнен в виде электродвигателя, а регулятор его мощности - в виде преобразователя частоты электропитания, и введены датчики расхода, температуры и давления, подводимого к турбине рабочего тела, датчик мощности преобразователя частоты электропитания, датчик частоты вращения турбины, датчик крутящего момента на ее валу и снабженный интерфейсом ввода-вывода данных блок управления, к входам которого подключены введенные датчики и датчик давления в напорной магистрали насоса, а к выходам - управляющие входы преобразователя частоты электропитания и регулятора расхода подводимого к турбине рабочего тела.