Система автоматического регулирования парогенератора

Автоматическое регулирование парогенератора осуществляется сис­темами регулирования: процесса горения, температуры перегрева пара, питания парогенератора водой, водного режима.

Рассмотрим некоторые варианты выполнения перечисленных систем регулирования барабанного парогенератора.

Регулирование процесса горения сводится к поддержанию на за­данном уровне следующих параметров: давления перегретого пара р ;ко­эффициента избытка воздухаα(О %); разрежения в верхней части топки S . Функциональные схемы соответствующих регуляторов пока­заны на рис. 6.27.

Давление перегретого пара р перед турбиной является показате­лем соответствия между количеством сжигаемого топлива (тепловыделе­нием) и количеством пара, потребляемого турбиной. Значение р должно быть стабилизировано с высокой точностью по условиям эконо­мичности и безопасности работы турбины. Регулирование р в соответст­вии с рис. 6.2 осуществляется путем управления подачей топ­лива В .

Вариант схемы регулирования давления перегретого пара р в об­щем паропроводе нескольких парогенераторов, известная под названием «задание- тепло», приведена на рис. 6.27,а. Управление подачей топлива в топку осуществляется ПИ- регулятором топлива РТ, находящимся под воздействием входных сигналов: задающего (+) от корректирующего ре­гулятора давления в общем паропроводе РД, выполняющего функции ав­томатического задатчика – «задание», и компенсирующих (-) по расходу пара D и скорости изменения давления пара в барабане р - «тепло». Сум­марный компенсирующий сигнал пропорционален тепловой нагрузке парогенератора:

Q=γ D+γ dр /dt.

Рис. 6.27. Функциональные схемы регуляторов процесса горения:

a - давления перегретого пара; б - избытка воздуха;

в - разрежения в верхней части топки

Расход пара D измеряется по перепаду давления на сужающей диа­фрагме, а сигнал dр / dt формируется с помощью датчика давления пара в барабане парогенератора р и дифференциатора Д.

При изменении давления пара в паропроводе и тепловой нагрузки (тепловыделения в топке) измерительный блок РТ формирует сигнал:

ε=γ Δр+γ ΔD-(γ Δ D+γ dр /dt),

где ΔD – отклонение фактического расхода пара от начального; ΔD – изменение уставки; γ , γ , γ – коэффициенты пропорциональности.

Всоответствии с ПИ- законом изменится регулирующее воздействие на подачу топлива: x =k +(k /Т)dt.

Регулирование прекратится после того, как станут равными нулю ,Δp (так как РД является ПИ- регулятором), а следовательно, ΔD ста­нет равным ΔD .

Изменение «задания» всем параллельно работающим парогенерато­рам может осуществляться с помощью задающего устройства ЗУ вручную или от САР ЧМ. Задатчик ручного управления ЗРУ служит для изменения доли участия каждого парогенератора в общей паровой нагрузке.

Коэффициент избытка воздуха α (О % – содержание свободного ки­слорода в газах, покидающих топочную камеру) влияет на потери тепла с уходящими газами q и потери тепла от химического недожога топлива q , причем с увеличением α: q - возрастает, q - уменьшается, а q + q имеет минимум. Оптимальное значение О %,соответствующее минимуму тепловых потерь и максимуму КПД парогенератора, при сжигании пыле­видного топлива лежит в пределах 3-4 %.

При сжигании газообразного или жидкого топлива постоянного со­става регулирование избытка воздуха для обеспечения наибольшей эко­номичности процесса горения осуществляется по схеме «топливо–воз­дух». Это значит, что с изменением расхода топлива пропорционально из­меняется с помощью дутьевых вентиляторов расход воздуха (связь Q α (О %) на рис. 6.2).

Расход угольной пыли пока не может измеряться быстро и непре­рывно, поэтому на пылеугольных парогенераторах применяется схема «задание–воздух» с дополнительным корректирующим сигналом по О (рис. 6.27,б). Регулятор подачи воздуха РВ изменяет его расход по задаю­щему сигналу (+) от регулятора давления РД. Компенсирующий сигнал ( ), пропорциональный расходу воздуха, поступает от дифференциаль­ного тягомера, измеряющего расход по перепаду давления на воздухопо­догре­вателе p . Введение с помощью корректирующего регулятора кисло­рода РК дополнительного сигнала ( ) по содержанию кислорода, измеряе­мому магнитным кислородомером, повышает точность поддержа­ния оптимального избытка воздуха.

Разрежение в верхней части топкиS до 20-30 Па препятствует выби­ванию газа из-под обмуровки топки, обеспечивает устойчивость фа­кела, является косвенным показателем баланса между нагнетаемым в топку воздухом и уходящими газами.

Регулирование разрежения осуществляется посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами (связь , рис. 6.2).

Наибольшее распространение получила схема, приведенная на рис. 6.27,в, с регулятором разрежения в топке РРТ ПИ-действия. Для уве­личения быстродействия системы регулирования разрежения при работе парогенератора в регулирующем режиме на вход РРТ может подаваться, помимо сигнала от датчика разрежения S , дополнительное воздействие от регулятора подачи воздуха РВ через устройство динамической связи УДС. Сигнал на вход РРТ через УДС поступает лишь в момент включения регулятора РВ.

Регулирование температуры перегрева пара. Температура пере­грева пара на выходе парогенератора относится к важнейшим параметрам, определяющим экономичность и надежность работы паровой турбины и парогенератора, и должна автоматически стабилизироваться с высокой точностью (при t =540°С, Δt = -10 +5°С).

Регулирование температуры пара осуществляется с помощью впры­скивающих пароохладителей. Изменение подачи воды (конденсата) D , впрыскиваемой в паропровод, приводит к изменению количества тепла, отбираемого на испарение воды, а следовательно, и температуры пара (связь D → t на рис.6.2). Система регулирования температуры пара с ПИ- регулятором РТП показана на рис. 6.28,а.

Рис. 6.28. Функциональные схемы регуляторов:

а - температуры перегретого пара;

б - питания водой;

в -водного режима (непрерывной продувки)

Регулятор РТП получает основной сигнал (+) от датчика температуры t , установленного на выходе пароперегревателя ПП, заданное значение температуры устанавливается задатчиком ручного управления ЗРУ. До­полнительный сигнал по скорости изменения температуры пара dt /dt за пароохладителем ПО формируется с помощью датчика температуры t и дифференциатора Д. Применение дополнительного сигнала улучшает ка­чество процесса регулирования.

На мощных парогенераторах применяется многоступенчатое регули­рование температуры, т.е. по ходу пара устанавливается несколько впры­скивающих пароохладителей, управляемых независимыми регуляторами температуры.

Регулирование питания парогенератора водой необходимо для поддержания соответствия (баланса) между паропроизводительностью па­рогенератора и подачей питательной воды. Показателем этого соответст­вия служит уровень воды в барабане Н . Максимально допустимые отклоне­ния уровня воды в барабане составляют 100 мм. Снижение уровня («упуск») может привести к пережогу подъемных труб циркуляци­онного контура, а чрезмерное повышение уровня («перепитка») – к преж­девременному заносу солями пароперегревателя, а также к забросу частиц воды в турбину и ее механическому повреждению.

Функциональная схема «трехимпульсного» ПИ-регулятора питания водой РПВ приведена на рис. 6.28,б.

Регулятор РПВ действует на перемещение регулирующего клапана питательной воды при появлении небаланса между расходом перегретого пара D (задающий сигнал «+») и расходом питательной воды D (ком­пенсирующих сигнал «–»). Расходы контролируются дифференциальными манометрами ИДД. Помимо того, РПВ действует на изменение D при отклонении уровня воды Н , контролируемого измерителем уровня ИУ, от заданного с помощью ЗРУ значения (связь D → Н на рис. 6.2).

Регулирование водного режима заключается в стабилизации основ­ных показателей качества котловой воды: общего солесодержания (кон­центрация NaCl, мг/кг) и избытка концентрации фосфатов (содержание ионов РО , мг/кг). Повышение общего солесодержания приводит к уносу солей котловой воды в пароперегреватель и турбину. Длительный недос­таток концентрации фосфатов вызывает интенсивный процесс накипеоб­разования.

Поддержание общего солесодержания в пределах нормы осуществля­ется с помощью непрерывной и периодической продувок из соленого от­сека барабана в специальные расширители (связь D → NaCl на рис. 6.2). Величина непрерывной продувки колеблется в пределах 0.5-2% макси­мальной производительности парогенератора. Схема непрерывной про­дувки с двухимпульсным ПИ-регулятором РНП приведена на рис. 6.28,в. Возрастание паровой нагрузки D (задающий сигнал «+») вызывает откры­тие регулирующего клапана непрерывной продувки до тех пор, пока увеличение расхода продуваемой воды D (сигнал «–») не компенсирует сигнал по расходу пара. Требуемое соотношение между D и D опреде­ляется лабораторным анализом качества котловой воды, который может проводиться 1-2 раза в сутки.

Регулирование концентрации РО осуществляется также в зависимо­сти от расхода перегретого пара D путем ввода раствора фосфатов в чис­тый отсек барабана.

Вариант функциональной схемы автоматического регулирования ба­рабанного парогенератора ТЭС с общим паропроводом показан на рис.6.29. В схеме используются рассмотренные регуляторы: РД, РТ, РВ, РРТ, РТП, РПВ и следующие датчики: ИД - измеритель давления; ИДД - измеритель давления дифференциальный (дифференциальный манометр); ТД - тягомер дифференциальный; ИР - измеритель разрежения; О - магнит­ный кислородомер; ДТ - датчик температуры. Каналы воздействия и задающих сигналов показаны на рис. 6.29 сплошными линиями, компен­сирующих и корректирующих сигналов - штриховыми.

Рис. 6.29.Вариант функциональной схемы автоматического регулирования барабанного парогенератора: 1 - топка; 2 - барабан; 3 - пароперегреватель; 4 -пароохладитель; 5 - воздухоподогреватель; 6 - пылепитатели; 7 - бункер пыли; 8- дутьевой вентилятор; 9 - дымосос; 10 - направляющий аппарат дымососа; 11 - водяной экономайзер; 12 - главный паропровод; 13 - дроссельная диафрагма; 14 - сервопривод; 15 - станция управления

В прямоточных парогенераторах давление и температура пара тесно связаны. Регулирование также осуществляется несколькими САР, но с обязательной синхронизацией между регуляторами подачи топлива и воды (В и D на рис. 6.4). Так как у прямоточных парогенераторов прак­тически любые возмущения отражаются на температуре перегретого пара, то на них устанавливается несколько регуляторов температуры по всему пароводяному тракту.