Способ управления конденсационной установкой энергоблока
(ii>964406
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (64) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 261180 (21) 3210651/24-06
Р М К з с присоединением заявки ¹
F 28 В 11/00
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 07.1082. Бюллетень ¹ 37 (И1УДК621.-182. 26 (088. 8) Дата опубликования описания 071082 (72) Авторы изобретения
Е.В.Борисова и A ß.Ôðåíêåëü
Государственный всесоюзный центральны
Красного Знамени научно-исследоват комплексной автоматизации (ЦНИ (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОНДЕНСАЦИОН НОЙ
УСТАНОВКОЙ. ЭНЕРГОБЛОКА
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для управления конденсационной установкой энергоблока в режиме постояйной нагрузки и постоянных параметров . пара перед турбиной.
Известны способы управления конденсационной установкой путем измерения параметров циркуляционной воды 0 на входе и выходе конденсатора и параметров пара в конденсаторе и определения по результатам измерений необходимого расхода циркуляционной воды E1).
Данные способы не обеспечивают достаточно высокой экономичности.
Известен также способ управления конденсационной установкой энергобло ка путем измерения температуры цирку- О ляционной воды на входе и выходе конденсатора, температуры пара в конденсаторе, давления пара в отборе турбины, давления воды на выходе каждого циркуляционного насоса, уровня воды перед насосами и мощности их электродвигателей, усреднения значений измеренных параметров,по времени и точкам измерений, определения по усредненным значениям текущих параметров моделей конденсатора, турбины, экви- ЗО валентных насосов v. сети, модельного изменения расходов циркуляционной воды через .эквивалентные насосы и конденсатор и определения на указанных моделях разности мощностей турбины и электродвигателей эквивалентных насосов для измененного и предшествующего значений расхода воды до достижения максимума указанной разности мощностей и формирования после этого сигнала оптимальной скорости электродвигателей циркуляционных насосов и оптимального значения расхода воды через эквивалентные насосы, переключения электродвигателей циркуляционных насосов в соответствии с сигналом .оптимальной скорости и поддержания давления воды на выходе циркуляционных насосов изменением поло" жения лопастей P2).
Недостатком указанного способа является сравнительно низкая экономичность. Погрешность определения нагрева циркуляционной воды s этом способе может достигать нескольких десятков процентов и существенно искажать оптимальное значение расхода циркуляционной воды. Кроме того, в известном способе не учитывается различие индивидуальных характеристик циркуля964406 ционных насосов и их сетей и рекомендуется устанавливать одинаковое давление воды за каждым циркуляциоиным насосом. При существующих характеристиках устройства шаг поиска оптимального значения расхода циркуляци- 5 онной воды приходится ограничивать, что снижает точность определения указанного расхода, а следсвательно не позволяет повысить экономичность работы энергоблока. 10
Цель изобретения — повышение экономичности.
Поставленная цель достигается тем, что Согласно способу управления конденсационнои установкой энергоблока путем измерения температуры циркуляционной воды на входе и выходе конденсатора, температуры пара в конденсаторе, давления пара в отборе турбины, давления воды на выходе каждого циркуляционного насоса, уровня воды перед насосами и мощности, их электродвигателей, усреднения значе-.
:ний измеренных параметров по времени и точкам измерений, определения по усредненным значениям текущих параметров моделей конденсатора, турбины, эквивалентных;насосов и сети, модельного изменения расходов циркуляционной.воды через эквивалентные насосы и конденсатор и определения на указанных моделях разности мощностей турбины и электродвигателей эквивалентных насосов для измененного и предшествующего. значений расхода воды до достижения максимума указан- 35 ной разности мощностей и формирования после этого сигнала оптимальной скорости электродвигателей циркуляциснных насосов и оптимального значения расхода воды через эквивалентные на- 40 сосы, переключения электродвигателей циркуляционных насосов в соответствии с сигналом оптимальной скорости и поддержания давления воды на выходе циркуляционных насосов изменением положения,5 лопастеи, дополнительно по усредненным значениям измеренных параметров,и оптимальному значению расхода воды через эквивалентные насосы определяют для каждого циркуляционного насоса коэффициент гидравлического сопротивления сети и с его учетом оптимальное значение давления на выходе насоса, определяют сигналй рассогласования измеренных и найденных оптимальных значений давления и изменение положения лопастей каждого циркуляционного насоса ведут по сигналу рассогласования для этого насоса.
Оптимальное значение расхода воды через эквивалентные насосы опре60 деляют по максимуму квадратичной зависимости между тремя соответствующими значениями расхода воды через эквивалентные насосы и разности мощностей турбины и электродвигателей. 65
На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, / устройство содержит канал 1 циркуляционной воды, циркуляционные насосы 2 и 3, поворотные лопасти 4 и 5 циркуляционных. насосов 2 и 3, конден", сатор б, электродвигатели 7 и 8 циркуляционных насосов 2 и. 3, механизмы 9 и 10 плавного разворота лопастей 4 и 5; цилиндр 11 среднего давления турбины, цилиндр 12 низкого давления турбины, датчики 13 и 14 температуры циркуляционной воды на.входе в конденсатор 6 на потоках воды циркуляционных насосов 2 и 3, датчики 15-17 температуры пара в конденсаторе б, датчики 18-20 температуры циркуляци- . онной воды в одном сечении трубопровода на выходе конденсатора от циркуляционного насоса 2, датчики 21-23 температуры циркуляционной воды в одном сечении трубопровода на выходе конденсатора 6 от циркуляционного насоса 3, датчки 24 давления пара в одном из последних отборов турбины, датчики 25 и 26 давления воды на выходе циркуляционных насосов 2 и 3, датчик 27 .уровня. воды в канале 1 цир- ., куляционной воды, датчики 28 и 29 мощности электродвигателей 7. и.8,устройство 30 накопления и усреднения информации по времени, усредненные по времени значения параметров 31-47, измеренных датчиками 13-29 соответственно, устройство 48 определения усредненного по измерениям 31 и 32 значения 49 температуры циркуляцион" ной воды на входе в конденсатор б, устройство 50 определения усредненного по измерениям 33-35 значения 51 температуры пара в конденсаторе 6, устройство 52 определения усредненного по измерениям параметров 36-41 значения 53 температуры циркуляционной воды на выходе конденсатора б, устройство 54 определения усредненного по измерениям параметров 43 и 44 значения 55 давления воды на выходе циркуляционных насосов 2 и 3, устройство 56 определения усредненного по измерениям параметров.46 и 47 значения 57 мощности электродвигателей 7 и 8, устройство 58 определения текущих параметров моделей конденсатора б и циркуляционной системы в исходном режиме: нагрева 59 циркуляционной воды в койденсаторе 6, температурного напора 60 в конденсаторе
6, расхода 61 пара в конденсатор 6, расхода 62 циркуляционной воды через эквивалентный насос, напора 63 эквивалентного. насоса, геодезической высоты 64 подъема воды, расхода 65 циркуляционной воды через конденсатор б, устройство 66 определения текущего значения коэффициента 67 теп" лопередачи в конденсаторе 6 в .исход964406 ном режиме, устройство 68 определения текущего значения коэффициента 69 гидравлического сопротивления сети эквивалентного насоса для исходного режима, устройство 70 определения давления 71 пара в конденсаторе 6, устройство 72 определения поправки
73 к мощности турбины, устройство
74 формирования модельного изменения расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос и модельных измененных значений расходов 75 и 76 циркуляционной воды через эквивалентный насос и в конденсатор 6, признак
77 модельного изменения расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный насос, сигнал 78 о скорости работы эквивалентного насоса, .устройство 79 определения измененного значения напора 80 эквивалентного насоса, устройство 81 определения мощности
82 электродвигателя эквивалентного насоса, устройство 83 определения разности мощностей 84 турбины и эк- вивалентных насосов для измененного значения расхода.75 циркуляционной воды и предшествующего значения, значения разности мощностей 85 и 86 турбины и электродвигателей эквива-. лентных насосов, предшествующие измененному значению расхода 75 циркуляционной воды, измененное и предшествующие значения расхода 87-89 циркуляционной воды через эквивалентный циркуляционный насос., устройство 90 формирования сигнала 91 оптимальной скорости электродвигателей циркуляционных насосов 2 и 3 и признака 77 модельного изменения расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный насос, устройство 92 определения оптимального значения расхода 93 циркуляционной воды через циркуляционные насосы 2 и 3, устройство 94 определения коэффициентов 95 и 96 гидравлического сопротивления сети циркуляционных насосов 2 и 3, устройство 97 определения оптимальных значений давления 98 и 99 циркуляционной .воды на выходе циркуляционных насосов 2 и 3, устройство 100 переключения скоростей работы циркуляционных насосов 2 и 3 и регулирующие устройства 101 и 102, управляющие механизмами 9 и 10 плавного разворота лопастей 4 и 5 циркуляционных насосов 2 и 3.
Из канала 1 циркуляционной воды циркуляционные насосы 2 и 3 с поворотными лопастями 4 и 5 подают циркуляциониую воду в конденсатор б.
Привод циркуляционных насосов 2 и 3 осуществляется электродвигателями
7 и 8, плавный разворот лопастей 4 и 5 — механизмами 9 и 10.
Пар из цилиндра 11 среднего давления турбины поступает в цилиндры
12 низкого давления и далее в конденсатор 6.
Сигналы от датчиков 13-29 поступают на устройство 30 накопления н усреднения информации по времени.
На выходе устройства 30 получают усредненные по времени значения параметров 31-47, соответствующие сигналам датчиков 13-29.
В устройствах 48, 50, 52, 54, 56
10 определяются усредненные но измерениям значения соответственно температуры 49 цнркуляционной воды на входе в конденсатор 6, температуры
51 пара в конденсаторе б, температу15 ры 53 циркуляционной воды на выходе из конденсатора 6, давления 55 циркуляционной воды на выходе циркуляционных насосов 2 и 3, мощности 57 электродвигателей 7 и 8 циркуляционных насосов 2 и 3.
В устройстве 58 по усредненным значениям температуры 49 и 53 циркуляционной веды на входе и выходе конденсатора б, температуры 51 пара в конденсаторе 6, давления 42 пара в одном из последних отборов турбины, давления 55 циркуляционной воды на выходе циркуляционных,насосов 2 и
3, мощности 57 циркуляционных насосов
30 2 и 3 и уровня ?7 вод в кан е 1 определяются текущие параметры моделей для исходного режима работы конденсатора 6, циркуляционных насосов 2 и 3 и турбины: нагрев 59 циркуляционной воды в конденсаторе 6, температурный
З5 напор 60 в конденсаторе б и расход .61 пара в конденсатор 6. Методом последовательных приближений определяют расход 62 циркуляционной воды через эквивалентный насос, у которого мощ40 ность электродвигателя, коэффициенты полезного действия насоса и двигателя и давление воды на выходе равны соответствующим значениям усредненных параметров для циркуляционных насосов
45 2 и 3, напор 63 эквивалентного насоса коэффициент полезного действия эквивалентного насоса определяют интерполяцией по двум переменным заданной зависимости. Определяют геодезиед ческук1 высоту 64 подъема воды и расход 65 циркуляционной воды через конденсатор б.
В устройстве бб определяется текущее значение коэффициента. 67 теп лопередачи в конденсаторе 6 для исходного режима, в устройстве 68.коэффициент 69 гидравлического сопро« тивления сети эквивалентного насоса для исходного режима в устройстве 70 ,60 при первом .обращении к нему по усредненному значению температуры 51 пара в конденсаторе б - давление 71 пара .в конденсаторе б, в устройстве 72 по давлению 71 пара в конденсаторе 6, 6$ расходу 61 пара в конденсатор 6 и
964406 верхней границы допустимой области работы эквивалентного насоса на первой скорости.
При переходе с одной скорости работы эквивалентного насоса на другую соответственно изменяется сигнал 78 о скорости работы указанного насоса.
Определяют модельное измененное значение расхода 76 циркуляционной воды в конденсатор 6. .В устройстве 79 определяется измененное. значение напора 80 эквивалентного циркуляционного насоса, в устройстве 81 — коэффициент полезного действия эквивалентного насоса и мощность 82, потребляемая его
25 двигателем я измененных значений расхода 75 циркуляционной воды и напора 80, н устройстве 70 определяется нагрев циркуляционной воды в конденсаторе 6, соответствующий измененному значению расхода 76 циркуляционной воды в конденсатор 6 и температурный напор, а затем н устройстве 70 — измененное значение температуры пара в конденсаторе 6 и соот35 ветствующее ему давление 71 пара.
Полученное значение давления 71 пара передается н устройство 72; в котором определяется измененное значение поправки 73 к мощности турбины.
4Q В устройстве 83 запоминается измененное значение мощности 82 электродвигателя эквивалентного насоса и:поправки 73 к мощности турбины и вычисляется разность мощностей 84 турбины
45 и электродвигателей эквивалентных наcocos для измененного и предшествующего значений расхода 75 циркуляционнои воды через эквивалентный насос.
В устройстве 83 запоминаются три последних значения указанной разности мощностей 84-86 и три последних значения расхода 87-89 циркуляционной воды через эквивалентный насос.
В устройстве 90 .сравниваются текущее и предыдущее значения указанной мощности. Если знак текущего значения разности мощностей 84.положительный, то проверяется равенство расхо да циркуляционной воды через эквивалентный насос значениям для нижней
60 границы допустимой области работы эквивалентного насоса на первой скорости и для верхней границы на второй скорости. Если одно иэ этих равенств выполняется, формируются -такое значение признака 77 модельного изменения универсальной характеристике турбины — поправка 73 к мощности турбины.
В устройстве 74 формируются значения модельного изменения расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос и модельных измененных расходов 75 и 76 циркуляционной воды через эквивалентный насос и в конденсатор 6.
При первом обращении к устройству 74 значение модельного изменения расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос принимает заданное постоянное значение. При последующих обращениях величина указанного значения сохраняется, а знак определяется признаком 77 модельного изменения расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный насос.
Через эквивалентный насос определяется модельное измененное значение расхода 75 циркуляционной воды.
Пронеряют, находится ли модельное измененное значение расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный насос в допустимых пределах для пер- . вой или второй скорости работы эквивалентногс насоса.
При выходе эа допустимые границы принимают значение расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос соответствующее граничному значению: при значений указанного расхода 75 меньшем нижней границы допустимой области работы эквивалентного насоса на первой или второй скорости. принимается. значение расхода циркуляционной воды для нижней границы соответственно для первой или второй скорости работы эквивалентного насоса, при значении указанного расхода 75 большем верхней границы допустимой области работы циркуляционного насоса на первой или второй скорости принимается значение расхода для верхней границы соответственно для первой или нторой скорости работы эквивалентного насоса.
Если значение расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный на° сос превышает значение расхода для верхней границы допустимой области работы эквивалентного насоса на первой скорости на величину модельного изменения расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос, то значение расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный насос принимается равным значению расхода для нижней границы допустимой области работы эквивалентного насоса на второй скорости. .Таким образом осуществляется переход с первой скорости работы циркуляционного насоса на вторую. Лналогич но осуществляется переход со второй скорости работы эквивалентного насоса на первую: если значение расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос меньше значения расхода для нижней границы допустимой области работы эквивалентного насоса на второй скорости на величину модельного изменения расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос, то значение расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный насос принимается равным значению расхода.для
964406
10. эффициенты полезного действия насосов
2 и 3, расход воды через циркуляционные насосы 2 и 3 и коэффициенты 95 и
96 гидравлического сопротивления сети циркуляционных насосов 2 и 3.
В устройстве 97 по равным оптимальным значениям расхода 93. циркуляционной воды через циркуляционные насосы 2 и 3 определяются оптимальные значения напора и давления 98 и 99 циркуляционной воды на выходе циркуляционных насосов 2 и 3.
Далее осуществляют переключение скоростей работы циркуляционных насосов 2 и 3, если она не соответствует оптимальной, и, воздействуя на механизмы 9, 10 плавного разворота лопастей 4 и 5 циркуляционных насосов 2 и
3, устанавливают на выходе каждого циркуляционного насоса 2 и 3 оптимальное значение давления 98 и 99 циркуляционной воды.
Согласно предлагаемому способу в качестве давления пара 42 в одном из ,последних отборов турбины. измеряют, например, давление пара перед цилинд-. ром 12 низкого давления турбины.
Для переключения скорости работы циркуляционных насосов 2 и 3 на переключающее устроиство 100-подают сигнал 91 оптимальной скорости электродвигателей циркуляционных насосов 2 и 3 и .в зависимости от его значения с помощью переключающего устройства
100 включают одну из обмоток электродвигателей 7 и 8 циркуляционных насосов 2 и 3, а для поддержания оптимальных значений давления 98 и 99 воды на выходе каждого циркуляционного насоса 2 и 3 эти значения сравнивают с измеренными значениями датчиками 25 и 26 и по полученным рассогласованиям с помощью регулирующих устройств 101 и 102, управляющих механизмами 9 и 10 плавного разворота лопастеи 4 и 5, изменяют их поло,жения.
Эффективность предлагаемого способа определяется увеличением разности между мощностями турбины и электродвигателей циркуляционных насосов. Это разность увеличивается из-за повышения почти на порядок точности определения нагрева циркуляционной воды в конденсаторе, что обеспечивает достоверность получаемого оптимального значения расхода циркуляционной воды. Кроме того, увеличение.указанной разности достигается путем учета индивидуальных характеристик их сетей, а также более точным определением значения оптимального расхода циркуляционной воды по максимуму квадратичной зависимости между тремя соответструющими значениями разности мощностей турбины и электродвигателей циркуляционных насосов расхода циркуляционной воды через эквивалентный насос, которое означает прекращение изменения указанного расхода 75, и сигнал 91 оптимальной скорости работы циркуляционных насосов..
Если ни одно из указанных равенств 5 не выполняется, то признак 77 модельного изменения расхода циркуляционной воды через эквивалентный циркулгционный насос принимает значение, соответствующее дальнейшему изменению .указан-,Q ного расхода 75 в ту же сторону.
Если знак разности мощностей при . первом определении отрицательный,то указанный признак 77 принимает значение, соответствующее модельному изме-)$ нению расхода 75 циркуляционной воды на .прежнюю величину, но в противоположную сторону.
Если знак разности мощностей изменяется с положительного на отрицатель- 0 ный, то формируются значение признака
77 изменения указанного расхода 75 циркуляционной воды, означающее прекращение модельного изменения расхода
75 циркуляционной воды через эквивалентный наоос, и сигнал 91 оптимальной скорости работы циркуляционных насосов 2 и 3.
Поиск оптимального значения расхода 75 циркуляционной воды через эквивалентный насос ведется циклически, при этом устройства 74, 79, 81, 70, 72, 83 и 90 работают последовательно и передают друг другу информацию до тех пор, пока поиск не окончится.
IIa окончании поиска оптимального 35 модельного значения расхода 75 циркуляционной воды в устройстве 90 формируется сигнал 91 оптимальной скорости электродвигателей циркуляционных насосов 2 и 3; 40
В устройстве 92 из устройства 83 передаются три последних значения расхода 87-89 циркуляционной воды через эквивалентный насос и разности мощностей 84-86 турбины и электро- 45 двигателей эквивалентных насосов.
Если в устройстве 90 произошла смена знака разности мощностей с положительного на отрицательный, то в уст. ройстве 92 определяется оптимальное значение расхода 93 циркуляционной воды через циркуляционные насосы 2 и
3, которое соответствует максимуму квадратичной зависимости между тремя соответствующими.значениями расхода
87-89 циркуляционной воды через экви- 55 валентный насос и разности мощностей
84-86 турбины и электродвигателей.
В устройстве 94 для каждого циркуляционного насоса 2 и 3 по измеренным в исходном режиме значениям мощности 60
46 и 47 электродвигателей циркуляционных насосов 2 и 3, давления 43 и
44 воды на их выходе, уровня воды в канале 1 и геодезической высоте 64 подъема воды определяются напор, ко- 65
964406
12 и расхода воды через эквивалентные насосы.
Экономическая эффективность предлагаемого способа составляет около
30 тыс.руб. в год для энергоблока мощностью 1200 МВт. 5
Применение способа целесообразно на энергоблоках, имеющих индивидуальные циркуляционные насосы с механизмами плавного разворота лопастей.
Формула иэо .ретения
1, Способ управления конденсационной установкой энергоблока путем измерения температуры циркуляционной воды-на входе и выходе конденсатора, температуры пара в конденсаторе,давления пара в отборе турбины, давления воды ка выходе каждого циркуляционного насоса, уровня воды .перед насосами и мощности их электродвигателей, усреднения значений измеренных параметров по времени и точкам измерений, определения по усредненным значениям текущих параметров моделей конденсатора 25 турбины, эквивалентных насосов и сети, модельного изменения расходов циркуляционной воды через эквивалентные насосы и конденсатор и определения на указанных моделях разности мощностей тур-30 бины и электродвигателей эквивалентных насосов для измененного и предшествующего значений расхода воды до дости жения максимума указанной разности мощностей и формирования после этого 35 сигнала оптимальной скорости электродвигателей циркуляционных насосов и оптимального значения расхода воды через эквивалентные насосы, переключения электродвигателей циркуляционных насосов в соответствии с сигналом оптимальной скорости и поддержания давления воды на выходе циркуляционных насосоа измеиением положения лопастей, отличающийся тем, что, с целью повышения. экономичности, по усредненным значениям измеренных параметров и оптимальному значению расхода воды через эквивалентные насосы определяют для каждого циркуляционного насоса коэффициент гидравлического сопротивления сети и с его учетом оптимальное значение давления на выходе насоса, определяют сигналы рассогласования измеренных и найденных оптимальных значений давления и изменение положения лопастей каждого циркуляционного насоса ведут по сигналу рассогласования для этого насоса.
2. Способ по п.1, о т л и ч а.ю— шийся тем, что оптимальное значение расхода воды через эквивалентные насосы определяют по максимуму квадратичной зависимости между тремя соответствующими значениями расхода воды через эквивалентные насосы и разности мощностей турбины и электродвигателей.. ,. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
У 459656, кл. F 28 В 11/00, 1973.
2. Борисова Е.В. и др. Задача оптимизации вакуума в конденсаторах энергоблоков с индивидуальным подводом охлаждающей воды.- "Вопросы прбмышленной.кибернетики", вып.56. М., "Энергия", 1978, с.16-20.
