Система автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора

Система автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цм щ>

А1 (51) 4 F 23 N 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ потоке.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848292/24-06 . (22) 22..01.85 (46) 07.08.86. Вюл. Ф 29 (72) В.К.Глухов, Л.M.Павлова и И.К.Степанищева (53) 621.182.26(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N -848893, кл, F 23 N 1/00, 1979, (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДЛЯ

ПРЯМОТОЧНОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА, содержащая датчики температур рабочей среды перед и после зоны максимальной теплоемкости, датчики перепадов давления и расхода воды в каждом из двух параллельных потоков водопарового тракта парогенератора, при этом датчики расхода воды подключены к входам блока умножения, первый, второй и третий сумматоры, причем выход пер-. вого сумматора подключен к первому входу стабилизирующего регулятора, выход которого через переключатель присоединен .к регулирующему органу растопочного топлива и блоку управления станции:бесступенчатого регулирования питателей основного топлива, выход второго сумматора подключен к первому входу корректирующего регулятора, а выхода третьего сумматора и блока умножения подключены к входам блока деленйя, выход которого через нелинейный преобразователь подключен к второму входу стабилизирующего регулятора, а к второму входу корректирующего регулятора подключен источник задающего сигнала, выход корректирующего регулятора подсоединен к первому входу блока переключения, выход последнего— к третьему входу стабилизирующего регулятора, а к второму входу блока переключения подсоединен эадатчик стабилизирующего регулятора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества процесса регулирования подачи топлива путем повьппения чувствительности системы при отклонениях положения эоны максимальной теплоемкости от расчетного, она дополнительно снабжена датчиками давления рабочей среды, установленными в тех же точках, что и датчики температуры перед и после зоны максимальной теплоемкости, блоками выборки датчиков температуры перед и после зоны максимальной теплоемкости, на входы которых подключены датчики температур и давлений рабочей среды, размещенные по потокам водопарового тракта парогенератора, причем блоки выборки датчиков температуры перед зоной максимальной теплоемкости выходами подключены к входам первого сум1 матора, а блоки выборки датчиков температуры после зоны максимальной теплоемкости выходами подключены к выходам второго сумматора и связаны между собой перед и после зоной максимальной теплоемкости в каждом

1249268 а

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для регулирования подачи топлива в прямоточный парогенератор.

Цель изобретения — повышение качества процесса регулирования подачи топлива путем повышения чувствительности системы при отклонениях положения зоны максимальной TefLTIoeMKoc . (ЗМТ) от расчетного.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора; на фиг. 2 структурная схема блока выборки датчика температуры; на фиг. 3 — кривые распределения теплоемкостей по потокам относительно установленных в этих потоках датчиков температур и давлений; на фиг. 4 — графики построения границ ЗМТ в координатах: давление P — температура 4 для реального парогенератора.

Водопаровой тракт парогенератора (фиг. j) имеет параллельные потоки 1 и 2. Система автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора содержит датчики 3 и 4 расхода питательной воды, поступающей в каждый из потоков, датчики 5-1, 5-2, ..., 5-п температуры среды (воды или пара) в первом потоке и размещенные в тех же точках датчики 6-1, 6-2, ..., б-и давления рабочей среды, датчики 7-1, 7-2, °, 7-п температуры среды во втором потоке и размещенные в тех же точках датчики 8-1, 8-2, ..., 8-п давления рабочей среды, блок 9 умножения, к входу которого подключены датчики 3 и 4, а выход — к входам блока 10 деления, блок 11 нелинейных преобразований, включенный на выходе блока 10, присоединен к первому вхОду стабилизирующего регулятора 12, ко второму входу которого подключен блок 13 переключения, с помощью которого к этому входу регулятора 12 подключаются либо задатчик 14, либо выход корректирующего регулятора 15. Первый сумматор 16 сигналов по температуре перед ЗМТ подключен на третий вход регулятора 12. Корректирующий регулятор имеет два входа: первый вход — от второго сумматора 17 усредненный сигнал по температуре после ЗМТ, и второй вход — от источника 18 задающего сигнала, а третий

5О

Модули 28 и 29, являющиеся преобразователями входных сигналов напряжения постоянного тока в двоичный код, своими выходами подсоединены к интерфейсу 30, представляющему собой устройство установления связей между отдельными модулями, Двоичные коды сигналов от датчиков обрабатываются в модуле 31 центрального просумматор 19 подключен на вход блока 10 деления.

Выход регулятора 12 подсоединен к переключателю 20, с помощью которого осуществляется переключение регулятора 12 либо на управление регулирующим органом 21 растопочного топлива либо блоком 22 управления станцией бесступенчатого регулирования.

1О К входам третьего сумматора 19 подключены датчики 23 перепадов давления в фиксированных точках обоих потоков водопарового тракта парогенератора. Блок 24 выборки датчика температуры перед ЗМТ в первом потоке и блок 25 выборки датчика температуры перед ЗМТ во втором потоке водопарового тракта своими выходами подключены к первому сумматору 16, а

2б блок 26 выборки датчика температуры после ЗМТ в первом потоке и блок 27 выборки датчика температуры после ЗМТ во втором потоке водопарового тракта своими выходами подключены к второму

25 сумматору 17. Блоки 24 и 26 соединены между собой с целью взаимного контроля работы этих блоков при выборке датчиков температуры перед и после

ЗМТ в первом потоке, аналогично соеЗО динены блоки 25 и 27.

Блок выборки датчика температуры аппаратурно одинаков для каждого из блоков 24 — 27 (фиг, 2) .

Датчики температур 5-1, 5-2, 35

5-п размещенные вдоль первого потока, подключены к модулям 28, входящим в состав блоков 24 и 26 выборки, а датчики давления 6-1, 6-2,...,6-п— к модулям 29, входящим в состав тех же блоков 24 и 26. Датчики температур и давлений рабочей среды, размещенные вдоль второго потока,подключены . датчики 7-1, 7-2, ..., 7-и температуры — к модулям 28, входящим в состав блоков 25 и 27 выборки датчиков температуры, а датчики 8-1, 8-2,..., 8-п давления к модулям 29, входящим в состав тех же блоков 25 и 27 выборки.

1249 цессора, который осуществляет выполнение команд, обращенных к модулям памяти, формирование и выдачу в ин— терфейс 30 сигналов, используемых другими модулями, а также в модуле 32, который предназначен для сдблюдения правильной последовательности опроса датчиков и обработки аварийных ситуаций в системе электропитания. t0

К интерфейсу 30 подключены модуль 33 оперативной памяти, предназначенный для приема, хранения и выдачи оперативной информации в виде машинных кодов (команд или чисел), 15 модуль 34 постоянной памяти, предназначенный для хранения уставок (заданных значений параметров) и постоянных коэффициентов уравнений, решаемых блоком выборки в целом, причем 20 модули 33 и 34 являются управляемыми устройствами по отношению к модулю 31 процессора, модуль 35 таймера, также подключенный к интерфейсу 30, предназначен для отсчета задаваемых 25 машинной программой интервалов времени.

Модуль 36 вывода аналоговых сигналов предназначен для преобразования двоичного машинного кода, поступающего от интерфейса 30, в постоянный ток, имеющий величину 0 — 5 мА, пропорциональную сигналу того датчика температуры, который по машинной про— грамме выборки оказался ближайшим к ЗМТ. Для блока 24 выборки датчика температуры в первом потоке (фиг.1), как и для блока 25 выборки датчика температуры во втором потоке водопа- . рового тракта парогенератора выход 4О модуля 36 подключен к входу первого сумматора 16, который выдает сигнал среднего значения температуры среды перед ЗМТ, а для блоков выборки 26 и 27 выход модуля 36 подключен к вхо-45 ду второго сумматора 17, формирующего усредненный сигнал по температуре среды после ЗИТ. Выходы модулей связи 37, 37-1, 37-2, предназначенных для сопряжения между собой системных интерфейсов 30 двух блоков выборки, соедийены у блока выборки 24 с аналогичным модулем 37 блока выборки 26, .а у блока выборки 25 — с аналогичным" модулем 37 блока выборки 27, выходы модулей связи 37-1, предназначенных для сопряжения системного интерфейса 30 данного блока выборки с внеш268 4 ней памятью, соединены с соответствующим устройством внешней памяти, например с гибким диском.

Кривая 38 (фиг. 1) показывает изменение изот арной теплоемкости С рабочей среды вдоль потока 1, а кривая 39 — вдоль потока 2 водопарового тракта парогенератора. Зоны максимальных теплоемкостей (ЗМТ) заключены между точками а и о кривой 38 и между точками Ь и ъ кривой 39, эти точки — точки пересечения кривых С

P с линиями С „, где С „— заданное значение, которое вводится в каждый из блоков выборки как постоянная величина.

Точка 40, обозначающая вершину кривой 38, является границей между водой и перегретым паром в первом потоке, точка 4 1 — во втором потоке.

При циклическом опросе всех датчиков 5,и 6, 7 и 8, размещенных вдоль первого (второго) потока, блоки 24 и 26 (25 и 27) производят выборку двух датчиков температуры, один из которых окажется ближайшим к ЗМТ сле ва, т.е. в области жидкой фазы рабо чей среды (воды), а другой — ближайшим справа — в области перегретого пара.

В первом потоке датчиком температуры, ближайшим к ЗМТ со стороны воды, для данного момента времени является датчик 5-5, а во втором потоке — датчик 7-6. Датчиками, ближайшими после ЗМТ, будут датчики 5-9 (в первом потоке) и 7-10 (во втором потоке).

Для иллюстрации действия предлагаемого устройства (фиг. 4) показано построение границ ЗМТ в координатах давление P — температура Ц рабочей среды для реального прямоточного парогенератора сверхкритического давления. Ломаная 42 показывает ход изменения температуры рабочей среды при ее движении (по стрелке на ломаной 42) для постоянной нагрузки парогенератора, внутри труб первой поверхности нагрева — участок 42-1, далее через впрыскивающий пароохладитель, в котором происходит снижение температуры, вторую поверхность нагрева — участок 42-2, через необогреваемые коллекторы — участок 42-3, третью поверхность нагрева — участок 42-4, вторые необогреваемые коллекторы и наконец через четвертую

1249268

25

ЗО

5 поверхность нагрева — участок 42-5, после чего ломаная 42 обрывается.

Термодинамическая прямая 43, являющаяся геометрическим местом точек максимальных теплоемкостей С (точка 40 или точка 41, фиг. 3), по— строена по известному уравнению

>и .= В„ð,+0,348(Р„-Р ), где 8„, P — температура и давление в точках пересечения ломаной 42 с прямой 43, Р

С и кгс/см соответственно;

Bpp = 374,12 С, Р„ = 225,52 кгс/см .

Прямая 43 пересекается с ломаной 42 в точке 3, которая является точкой с максимальной теплоемкостью рабочей среды в потоке, проходящем третью поверхность нагрева — участок 42-4, в которой изменение температуры среды составляет

de

dP

2 град*см /кгс

* Э что в 10 раз меньше, чем в других поверхностях нагрева. Это приводит к тому, что датчики температуры, размещенные в поверхности — участок 42-4 или в коллекторах вблизи нее, не обеспечивают качественного процесса регулирования, если эти датчики использовать в системе автоматического регулирования подачи топлива для прямоточного парогенератора, поскольку сигналы по изменению температуры от этих датчиков оказываются либо в зоне нечувствительности, либо вблизи нее.

Поэтому алгоритм выборки датчика температуры из общего их числа осно- 4 ван на задании пограничных кривых

3МТ, в качестве которых изображены кривые 44 и 45 (фиг.4), построенные в координатах Р-ф для Ср 0=1,5 ккал/кгпв град, а также кривые 46 и 47, построенные для С =2,0 ккал/кг град и являющиеся геометрическим местом точек о и F или 6 и z (фиг. 3)„

Следовательно, задание граничного значения теплоемкости, вводимой в модуль постоянной памяти блока выборки датчика температуры, позволяет достичь требуемой точности действия выбранного датчика температуры перед или после ЗИТ. 55

Предлагаемая система автоматического регулирования функционирует следующим образом.

Перед началом растопки прямоточ— ного парогенератора с помощью блока 13 переключения на вход стабилизирующего регулятора 12 подан постоянный сигнал от задатчика 14, который (сигнал) определяет стартовый расход растопочного топлива. Включены датчики температур и давлений первого потока водопарового тракта

5-1, 5-2... 5-и и 6-1, 6-2,..., 6-п, датчики температур и давлений второго потока 7-1,7 — 2, ...,7-п и 8-1, 8-2,...,8 — и, блоки 9 — 11, первый сумматор 16, датчики 23, причем выход регулятора 12 переключателем 20 под— ключен к регулирующему органу 21 растопочного топлива. От датчиков 3 и 4 к блоку 9 перед началом растопки парогенератора поступают неизменные сигналы, соответствующие расходу питательной воды, равному 30% номинального. Давление рабочей среды в потоке поддерживается закритическим на уровне 25,0 МПа (250 кгс/см ), рабочая среда сбрасывается во встроенные сепараторы, а пароперегревательные участки обоих потоков отключены, I

На фиг. 1 это иллюстрируется нумерацией датчиков температур и давлений: датчики 5 — 1, 5-2, ..., 5-п (а также 6-1, ..., 6-п, 7-1,..., 7-п, 8-1, ..., 8-п) размещены в потоках 1 и 2 до отвода среды к встроенным сепараторам (ВС), а в промежутках между датчиками с индексами и установлены встроенные в тракт парогенератора задвижки (ВЗ), разделяющие испарительный и пароперегревательный участки. От этих датчиков к блокам 24 — 27 выборки датчиков температуры перед началом растопки поступают одинаковые.,сигналы, соответствующие температуре питательной воды перед растопкой (220-250 С) .

С началом растопки, вскоре после розжига горелок растопочного топлива, т.е. с началом сепараторного периода растопки, температура среды в точках 5-1, 5-2, ..., 5-и и 7-1, 7-2,..., 7-п начинает увеличиваться, что вызывает в свою очередь увеличение выходных сигналов от блоков выборки, пропускающих сигналы от датчиков 51 и 7, именно сигналы от этих датчиков являются наибольшими, определяющими результат теплопоглощения средой тепла, полученного при сгорании топлива, и блоки 24 — 27

Одновременно начинает формироваться сигнал от сумматора 17 пропорциональный среднему значению температуры после ЗИТ, а блок 13 переключения переключает управляющий сигнал с задатчика 14 на корректируюпщй регуляторр 1 5 после включения ист очника 18 задающего сигнала.

По мере увеличения подачи топлива увеличивается и температура среды, после того, как температура после

ЗИТ достигает значения, соответствующего основному режиму работы парогенератора, система поддерживает заданное значение температуры рабочей среды после ЗИТ путем воздействия на подачу твердого топлива через станцию. бесступенчатого регулирования.

При появлении длительно действующего топочного возмущения в виде, например, зашлакования конвективных по верхностей нагрева, когда происходит смещение ЗИТ в сторону входа в паро1 генератор, блоки 24 — 27 выборки датчиков температуры, после определения новых границ ЗИТ, при циклическом опросе выбирают сигналы от тех датчиков температур и давления, которые размещены в точках, ближайших к новым границам ЗМТ, эти сигналы вводятся в машинную программу (фиг. 3), которая обеспечивает прохождение сигналов, пропорциональных температурам от нужных двух датчиков к первому и второму сумматорам. Аналогичные операции производятся блоками выборки при внешнем возмущении, когда ЗИТ смещается в сторону выхода из парогенератора, например, при снижении температуры питательной воды.

7 12492 выборки подключают именно датчики 5i и 7i при циклическом опросе всех датчиков температуры. Выходные сигналы от блоков выборки 24 и 25 поступают на входы первого сумматора 16 сигна5 лов по температуре перед ЗИТ, а выходным сигналом блока 13 является сигнал, пропорциональный усредненной температуре перед ВЗ и в сепараторный период растопки, когда температура 10 среды низка относительно номинального режима, а ЗИТ находится вне преде— лов испарительного контура. Выходные сигналы от блоков 26 и 27 выборки поступают к второму сумматору 17, 15 но так как корректирующий регулятор 15 в сепараторном периоде отключен, сигналы от блоков 26 и 27 дублируют выходные сигналы блоков 24 и 25, а сами блоки 26 и 27 находятся в ре- 20 жиме ожидания момента, когда величина теплоемкости, ограничивающая ЗИТ, достигнет заданного значения С

Таким образом, изменение суммар- . ного сигнала, поступающего на стаби- 25 лизирующий регулятор 12, в сепараторный период растопки определяется в основном изменением его температурной составляющей, которая представляет собой выходной сигнал от первого 30 сумматора 16. По мере роста задающего сигнала от задатчика 14 регулятор 12 увеличивает подачу топлива, что приводит к увеличению температуры и теплоемкости рабочей среды, а по 5 мере роста теплоемкости — к снижению абсолютного изменения температуры.

Одновременно увеличивается удельный объем среды и чем резче изменяется перепад на участке замера к датчи- 4р кам 23, тем резче меняется отношение перепада к квадрату расхода питательной воды, остающегося постоянным в сепараторном периоде пускового режима. Таким образом, уменьшение абсо-4g лютных отклонений температуры среды по мере ее роста компенсируется увеличением сигнала, поступающего на стабилизирующий регулятор 12 от блока 10 . деления, через блок нелинейных преобразований. Подле подключения пароперегревательного участка водопарового тракта появляются сигналы от датчиков

5j...,,5-n, 6j,...,6n, 7),...,7-п, 8j,...,8-п.

При нагружении энергоблока по электрической мощности до значений 3068 8

407 номинальной включается некоторое количество пылепитателей, после чего с помощью переключателя 20 производится перевод регулятора 12 на управление блоком 22.

Когда теплоемкость рабочей среды достигнет заданного значения в области перед ЗИТ, блоки 24 и 25 выборки датчиков температуры перед ЗИТ автоматически переключаются с датчиков 5i и 7i на тот датчик температуры, который явится ближайшим перед ЗИТ, а блоки 25 и 27 выборки датчиков температуры после ЗИТ автоматически переключатся с датчиков 5i и 7i на тот датчик, который явится ближайшим после ЗИТ (фиг. 3).

1249268

Р2сг / еи оку сб(Pu. 2

Огп дат ч икао,5-!, 5 г, 5п (г-/, 7-2 .. 7-и теипературы пербого(Второго! потока

Ъ

Ь

От датчикобб-(б-7, б-л (g- f,g-t, „.8-и) даопейия пер&го(бпторого/потока

1249268

»» г,, ПП 00ПППППППППП

0000йППППй0 00

Риг. У гвму гю гю лч

Риг. у

Составитель В.Желваков

Техред Э.Чижмар Корректор И.Муска

ЮК р rrrc/см

Редактор А.Сабо

Заказ 4217/37 Тираж 514 П одпи с кое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое-предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4

П

П

ПП

OU

ПП

П

П

П

П