Устройство для оперативного измерения энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла перед первым регулируемым впрыском и система регулирования энтальпии в этом сечении

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах регулирования прямоточных паровых котлов для поддержания заданного значения энтальпии пара в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта перед первым по ходу пара регулируемым впрыском охлаждающей воды. Обычно используемая в качестве одной из измеряемых величин для определения энтальпии температура применительно к решению данной задачи не обеспечивает достаточной точности результата из-за слабой зависимости энтальпии от температуры в зоне максимальной теплоемкости. Согласно изобретению устройство содержит функциональные блоки, осуществляющие определение энтальпии на основе величин давления и удельного объема пара, определяемого в свою очередь по перепадам давлений на дроссельных шайбах (сужающих устройствах), установленных на водяном и паровом участках пароводяного тракта котла. Система регулирования энтальпии в указанном сечении прямоточного котла согласно изобретению содержит функциональные блоки для формирования сигнала управляющего воздействия регуляторов питательной воды и топлива по сигналам видимого расхода пара и воды, а также по сигналу энтальпии от устройства ее определения согласно изобретению. Такое выполнение устройства и системы позволит повысить оперативность и точность определения энтальпии, а также точность ее регулирования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах регулирования прямоточных паровых котлов.

Одной из основных задач регулирования прямоточных котлов является поддержание заданного значения энтальпии пара в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта перед первым по ходу пара регулируемым впрыском охлаждающей воды. От величины энтальпии в этом сечении тракта в конечном итоге зависит температура пара перед турбиной. Температура пара в сечении тракта перед первым впрыском, несмотря на то, что по сравнению с энтальпией температура является легко измеряемой величиной, не может служить в качестве регулируемого параметра, в особенности на прямоточных котлах с закритическими параметрами пара. Дело в том, что в таких котлах рабочая среда перед первым впрыском находится в окрестностях зоны максимальной теплоемкости (ЗМТ), где температура пара слабо реагирует на отклонения энтальпии.

Информационный поиск показал известность способа определения энтальпии водяного пара в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла перед первым регулируемым впрыском охлаждающей воды, предусматривающего измерение в указанном сечении температуры и давления пара с последующим определением по полученным данным искомого значения энтальпии [1]. Однако используемая в [1] формула для расчета энтальпии по значениям температуры и давления весьма сложна и в области ЗМТ дает значительные погрешности, не говоря уже о сложности ее реализации для оперативного (т.е. в темпе реального времени) определения энтальпии пара. В докритической области приведенная в [1] формула дает ошибки в несколько десятков процентов при близости температуры пара к линии насыщения. Из источников информации не выявлено устройство, которое могло бы быть выбрано в качестве прототипа первого из заявленных объектов.

Достигаемым результатом изобретения является создание устройства, обеспечивающего возможность оперативного и точного определения энтальпии для использования этого параметра в качестве регулируемого в системах регулирования прямоточных котлов.

Указанный результат обеспечивается тем, что предложено устройство для измерения энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла перед первым регулируемым впрыском охлаждающей воды, содержащее датчик давления ρпром и определитель удельного объема vпром пара в указанном промежуточном сечении, а также преобразователь выходных сигналов указанных датчика и определителя в сигнал, пропорциональный энтальпии пара в том же сечении, причем указанный преобразователь выполнен в виде функционального блока, реализующего функцию hпром=f(ρv)пром по одной из формул:

Определитель удельного объема vпром согласно изобретению может быть выполнен в виде функционального блока, реализующего функцию vпром=f[(Δρ)пром, (Δρ)пв] по одной из формул:

или

kпв и kпром - постоянные коэффициенты,

(Δρ)пром, и (Δρ)пв - перепады давления на измерительных дроссельных шайбах, установленных на пароводяном тракте в промежуточном сечении парового участка и на водяном участке указанного тракта,

tпв - температура питательной воды,

(tпв)расч - расчетное значение температуры питательной воды,

- коэффициент влияния tпв на vпв.

Vпв - удельный объем питательной воды,

(Vпв)расч - расчетное значение удельного объема питательной воды.

В формулах (1)-(4) использованы следующие размерности:

hпром [к.кал/кг], ρ [кг/см2], v [м3/кг], tпв [°C], α [1/°C].

Приведенные выше математические формулы (1)-(4) относятся к установившемуся режиму работы котла. Для прямоточных котлов основными возмущающими воздействиями, влияющими на энтальпию при переходных режимах, являются изменения расхода питательной воды и расхода топлива в топку. Можно показать, что для случая переходных режимов работы прямоточного котла изменение энтальпии hпром, определяемой предлагаемым устройством, будет происходить с опережением по отношению к фактическому изменению энтальпии, что особенно полезно при использовании этого сигнала в схемах автоматического регулирования.

Известна система регулирования энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла, содержащая датчик давления, формирователь сигналов видимого расхода пара в промежуточном сечении и расхода питательной воды, регуляторы питания и топлива, а также формирователь сигналов управляющих воздействий указанных регуляторов [2]. В этой системе используется сигнал по так называемому "промежуточному теплу", представляющий собой сумму сигналов по "видимому" (по показаниям паромера) расходу пара и по скорости изменения давления пара, формируемой дифференциатором (скоростной сигнал применяется для компенсации отклонений расхода пара в промежуточном сечении тракта, связанных с изменением аккумулированного в тракте тепла при внешних возмущениях). Однако такой сигнал не является достаточно представительным для обеспечения высокого качества регулирования, так как не достаточно точно отражает энтальпию в качестве регулируемой величины.

Достигаемым результатом изобретения является повышение точности регулирования.

Указанный результат обеспечивается тем, что система регулирования энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла, содержащая датчик давления, формирователь сигналов видимого расхода пара в промежуточном сечении парового участка тракта и расхода питательной воды, регуляторы питания и топлива, а также формирователь сигналов управляющих воздействий указанных регуляторов, согласно изобретению дополнительно содержит устройство для определения энтальпии в промежуточном сечении парового участка тракта, причем ко входам формирователя сигналов управляющих воздействий подключены выходы формирователя сигналов видимого расхода пара в промежуточном сечении парового участка тракта и расхода питательной воды, а также выходы указанного устройства для определения энтальпии.

На чертеже приведена принципиальная схема системы регулирования энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла с использованием устройства для определения энтальпии согласно изобретению.

Пароводяной тракт прямоточного котла имеет водяной участок между регулирующим питательным клапаном (РПК) 1 и испарительными поверхностями 2, а также паровой участок с пароперегревателем 3 первой ступени и первым регулируемым впрыскивающим пароохладителем (РВП) 4. Система регулирования энтальпии в промежуточном сечении парового тракта прямоточного котла (на паровом участке между испарительными поверхностями 3 и первым РВП 4) содержит датчик 5 давления, датчик 6 температуры питательной воды, формирователь 7 сигналов видимого расхода пара в промежуточном сечении и расхода питательной воды, преобразователь (функциональный блок) 8 для определения энтальпии hпром с подключенным к нему определителем удельного объема, выполненным в виде функционального блока 8.1, вычисляющего Vпром по одной из формул (3) или (4) на основании измеряемых текущих значений (Δρ)пром, (Δρ)пв и принятых расчетных значений (tпв)расч и (Vпв)расч. Система регулирования содержит также регуляторы 9 и 10, подключенные соответственно к РПК 1 и регулирующему топливному клапану (РТК) 11, и формирователь 12 сигнала управляющего воздействия регуляторов 9,10 питания и топлива, причем ко входам формирователя 12 сигналов управляющего воздействия подключены выходы формирователя 7 сигналов Fвид расхода пара в промежуточном сечении и расхода питательной воды, а также выход блока 8 для определения энтальпии hпром. К одному из входов формирователя 7 сигнала Fвид видимого расхода пара подключен дифференциатор 13 для введения скоростного сигнала dp/dτ по давлению перегретого пара. На водяном и паровом участках тракта установлены измерительные шайбы соответственно 14, 15 расходомеров соответственно 16, 17.

Система регулирования энтальпии согласно изобретению работает следующим образом.

Сигнал по расходу пара от расходомера 17 и сигнал по расходу питательной воды от расходомера 16 поступают на входы формирователя 7 сигналов видимого расхода пара в промежуточном сечении и расхода питательной воды. При этом дополнительно на один из входов формирователя 7 подается сигнал dp/dτ скоростной коррекции по давлению ρ, формируемый в дифференциаторе 13. На входы преобразователя 8 кроме сигналов Fпв, Fп от расходомеров 16 и 17 поступает сигнал ρ от датчика 5 давления пара в промежуточном сечении перед впрыскивающим пароохладителем 4, а также сигнал tпв от датчика 6 температуры питательной воды и сигнал Vпром от функционального блока 8.1 (определителя удельного объема). Выходные сигналы из формирователя 7 и устройства 8 поступают на входы формирователя 12 сигналов управляющего воздействия регуляторов 9 и 10 подачи соответственно топлива и питательной воды в котел. Функциональный блок 8.1 вычисляет текущее значение Vпром по одной из формул (3) или (4), дающих идентичный результат. Формула (4) применяется, если расходомеры 16, 17 оборудованы средством извлечения квадратного корня из (Δρ)пром и (Δρ)пв. В противном случае применяется формула (3). Формулы (1) и (2) аппроксимируют зависимость hпром от (ρV)пром, построенную по Таблицам теплотехнических свойств воды и водяного пара в диапазоне hпром=645÷840 ккал/кг и ρпром=140÷280 кг/см2. Обе формулы дают практически одинаковый результат (расхождение не превышает 0,6%). Формулой (1) удобнее пользоваться, если расход питательной воды определяется по показаниям расходомеров 16, 17, измеряющим перепад давлений на дроссельных шайбах 14, 15 без извлечения квадратного корня, а формулой (2) - с извлечением квадратного корня.

В результате существенного повышения точности определения энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла изобретение позволяет значительно улучшить качество регулирования температуры пара перед паровой турбиной.

Источники информации

1. Типовой алгоритм по расчету технико-экономических показателей конденсационных энергоблоков мощностью 300, 500, 800 и 1200 МВт. Часть первая. - Главное техническое управление Министерства энергетики и электрификации СССР, СПО "ОРГРЭС". Москва. 1991, с.45-46.

2. Схемы автоматического регулирования топлива и питания отечественных прямоточных котлов - Минэнерго СССР. Главное техническое управление по эксплуатации энергосистем. ОРГРЭС. "ЭНЕРГИЯ". М., 1972, с.21-31, рис.7.

1. Устройство для измерения энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла перед первым регулируемым впрыском охлаждающей воды, характеризующееся тем, что оно содержит датчик давления ρпром и определитель удельного объема vпром пара в указанном промежуточном сечении, а также преобразователь выходных сигналов указанных датчика и определителя в сигнал, пропорциональный энтальпии пара в том же сечении, причем указанный преобразователь выполнен в виде функционального блока, реализующего функцию hпром=f(ρv)пром по одной из формул

или

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что определитель удельного объема vпром выполнен в виде функционального блока, реализующего функцию vпром=f[(Δρ)пром, (Δρ)пв] по одной из формул

или

, где

kпв и kпром - постоянные коэффициенты;

(Δρ)пром и (Δρ)пв - перепады давления на измерительных дроссельных шайбах, установленных на пароводяном тракте в промежуточном сечении парового участка и на водяном участке указанного тракта;

tпв - температура питательной воды;

(tпв)расч - расчетное значение температуры питательной воды;

- коэффициент влияния tпв на vпв;

vпв - удельный объем питательной воды;

(vпв)расч - расчетное значение удельного объема питательной воды.

3. Система регулирования энтальпии в промежуточном сечении парового участка пароводяного тракта прямоточного котла, содержащая датчик давления, формирователь сигналов видимого расхода пара в промежуточном сечении парового участка тракта и расхода питательной воды, регуляторы питания и топлива, а также формирователь сигналов управляющих воздействий указанных регуляторов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство для определения энтальпии в промежуточном сечении парового участка тракта, причем ко входам формирователя сигналов управляющих воздействий подключены выходы формирователя сигналов видимого расхода пара в промежуточном сечении парового участка тракта и расхода питательной воды, а также выходы указанного устройства для определения энтальпии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на паровых котлах, работающих как на органических топливах, так и на вторичных энергоресурсах металлургических производств (доменный и коксовый газы).

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котлах-утилизаторах металлургических печей для охлаждения высокотемпературных запыленных газов с утилизацией их тепла для выработки пара.

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам, а более конкретно - к парогенераторам атомных электростанций. .

Изобретение относится к электродным парогенераторам с объемом котла до 25 литров, не подлежащим обязательной регистрации в органах "Котлонадзора" и предназначенным для выработки технологического пара низких и средних давлений на предприятиях легкой, пищевой и других областях промышленности.

Изобретение относится к области энергосбережения и обеспечения надежной эксплуатации элементов топливоиспользующего оборудования и может быть использовано в теплоэнергетике и других отраслях при утилизации тепла уходящих газов, включая скрытую теплоту парообразования входящего в их состав водяного пара, путем охлаждения этих газов ниже температуры начала конденсации пара, а также для предотвращения коррозионного и влажностного повреждения элементов газового тракта после теплоутилизирующих установок и устройств мокрой очистки уходящих газов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено в паровых котлах, используемых для теплоснабжения коммунальных, промышленных и сельских объектов. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплообменном оборудовании атомных энергетических установок с жидкометаллическим теплоносителем. .

Изобретение относится к области процессов тепломассопереноса, в частности к способам работы парогенерирующих устройств, и может быть использовано в работе конденсационно-испарительного устройства, циркуляционной системы охлаждения, дроссельно-испарительного устройства, холодильника и абсорбционного холодильника.

Изобретение относится к способам получения пара под давлением и может быть использовано для придания движения различным видам транспортных средств: автомобильному, железнодорожному, водному и летательному.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение в любой хозяйственной области, где требуется получение одного или нескольких теплоносителей одновременно (горячая вода, пар, парогазовоздушная смесь).

Изобретение относится к области энергетики, а более конкретно к конструкциям теплообменных аппаратов, и может быть использовано для утилизации отходящего тепла химических реакций и получения в межтрубном пространстве пара

Изобретение относится к способам работы термогенераторов с непосредственным воздействием продуктов сгорания на нагреваемую среду

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть наиболее эффективно применено в ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения теплового потока

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплоэнергетических установках

Изобретение относится к устройствам для получения эфирных масел, стерилизации консервированной мясной, плодоовощной продукции, спекания силикатных материалов

Изобретение относится к способу запуска парогенератора с каналом топочного газа, протекаемым приблизительно в горизонтальном направлении топочного газа, в котором расположена прямоточная поверхность нагрева, образованная некоторым количеством приблизительно вертикально расположенных, включенных параллельно для протекания текучей среды испарительных труб

Изобретение относится к области энергетики, в частности к оборудованию для нагрева газовых или жидких агентов топочными газами, получаемыми в тепловых установках при сжигании разных видов твердого топлива, например угля, соломы, обрезков древесины и т.п
Изобретение относится к способу уменьшения температуры газа, содержащего водород и монооксид углерода, в результате введения газа в контакт с образуемой металлическим сплавом поверхностью, имеющей более низкую температуру по сравнению с температурой газа
Наверх