Спосіб автоматичного регулювання тиску перегрітої пари в багатопаливному парогенераторі

Винахід відноситься до галузі автоматизації електричних станцій у частині витрати палива різної цінності на базі використання мікропроцесорної техніки. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб автоматичного регулювання тиску перегрітої пари у багатотопливному парогенераторі (Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами теплових электростанций.М.: Энергоиздат. 1987г, стр.234), у якому з метою підвищення точності регулювання тиску перегрітої пари додатково розраховується кількість тепла, внесеного кожним видом палива, що підсумовується, й отриманий сигнал суми використовується як сигнал зворотного зв'язку, а динамічно перетворена сума обмірюваних величин відхилень додатково інтегрується. Недоліком способу є низька точність регулювання при переведенні роботи парогенераторів на буферне споживання декількох видів палива зі стабілізацією тиску кожного з них у магістральних газопроводах підприємства при змінюющийся в широкому діапазоні теплотворної здатності одного з них. Задачею винаходу є удосконалення способу регулювання багатотопливних парогенераторів шляхом підвищення ефективності використання газоподібного палива, попутно одержуваного на підприємствах при виробництві основних технологічних процесів, за рахунок більш повного використання діапазону по зміні витрат палива на парогенераторах теплоелектростанцій, що працюють у режимі буферного споживання. Очікуваним технічним результатом пропонованого винаходу є стабілізація теплового навантаження парогенератора, що дозволить значно знизити витрати природного газу. Зазначений технічний результат досягається тим, що спосіб автоматичного регулювання тиску перегрітої пари в багатотопливному парогенераторі, що працює у режимі буферного споживання газоподібного палива, шляхом виміру витрат усіх видів палива і величин відхилень від заданих значень тиску перегрітої пари й сигналу по теплу та наступної зміни витрати регульованого виду палива в залежності від динамічно перетвореної суми обмірюваних величин відхилень і сигналу зворотного зв’язку, згідно винаходу додатково підраховують питому теплоту згоряння по паливу з використанням парогенератора як швидкодіючого калориметра, а система регулювання тепловим навантаженням парогенератора виконана шляхом додаткового введення в каскадно-підпоряднену систему регулятора теплоти згоряння палива й регулятора тиску пари в барабані парогенератора. При цьому для спрощення пояснень розглядається варіант споживання парогенераторами конкретних видів палива, що відноситься до теплоенергетики чорної металургії. Схема містить три регулятори загальностанційного призначення. Два з них - регулятор тиску доменного газу 16 і регулятор тиску коксового газу 17 - реалізують задачу стабілізації тиску в магістральних газопроводах доменного і коксового газів. На входи регуляторів тиску 16 і 17 надходять сигнали від датчиків тиску 6 і 7 і задатчиків 8. При відхиленні величини тиску газу від заданого, відповідний регулятор виробляє коригувальний сигнал, що у вигляді завдання через систему перемикачів 9 надходить на вхід регулятора витрати палива (19 або 20). Регулятор витрати палива, впливаючи на виконуючий механізм 21, змінює витрату газу, компенсуючи неузгодженість між сигналом зміни завдання від регулятора тиску і сигналом зворотного зв'язку по витраті газу 1. При досягненні обмежуючої ви трати газу мінімального або максимального, визначених раніше в результаті режимного налагодження парогенератора, регулятори витрати палива за допомогою перемикача 9 блокують сигнал завдання від регуляторів тиску газу 16, 17 і переходять у режим очікування при підтримці постійної витрати від задатчика 8 по величині обмеження і до моменту зміни сигналу за завданням, що знімає дане обмеження. Таким чином, цілком використовуються можливості парогенераторів, як буферних споживачів побіжного палива (доменного і коксового газів). Компенсація при зміні теплового навантаження парогенераторів при буферному споживанні декількох видів палива і мінливої в широкому діапазоні питомій теплоті згоряння одного з палив виробляється системою каскаднопідпорядкованих регуляторів, побудованою відповідно до послідовності проходження контрольованих фізичних збурювань по тракту парогенератора: зміна витрати палива - зміна сумарного тепла згоряння палива - зміна тиску пари в барабані парогенератора - зміна витрати пари - зміна тиску в паровій магістралі. На блок-схемі, на першому рівні стабілізації теплового навантаження парогенераторів, розташовані регулятори витрати усіх видів палива - у даному випадку природного, доменного і коксового газів - 18, 19, 20, що одержують на вхід сигнал зворотного зв'язку по витраті відповідного палива 1 у залежності від положення перемикача 9, або сигнал за завданням від задатчика 8 або від ведучого регулятора. При зміні завдання або витрати палива регулятор обробляє неузгодженість сигналів і, впливаючи на виконуючий механізм 21, змінює витрати регульованого палива, компенсуючи збурювання. На другому рівні стабілізації теплового навантаження розташований регулятор витрати тепла згоряння палива 12, що одержує на входи сигнал зворотного зв'язку по сумарній витраті тепла згоряння усіх видів палива з обліком коефіцієнта корисної дії їхнього спалювання, що надходить від суматора 11, і в залежності від стану перемикача 9, сигнал за завданням від задатчика 8 або від ведучого регулятора 13. Розрахунок кількості тепла згоряння палива, при відсутності швидкодіючих датчиків питомого тепла згоряння палива, який можна було б використовувати в системах автоматичного регулювання, не погіршуючи при цьому якість регулювання, виробляється в такий спосіб. ¶ Питома теплота згоряння доменного газу (к ) , величина якої змінюється в широкому діапазоні за короткі проміжки часу, розраховується по кожному парогенератору, використовуваному як калориметр, виходячи з відомої методики теплотехнічних розрахунків, розробленої професором М.Б. Равичем. Відповідно до даної методики, приміром, к.к.д. парогенератора за інших рівних умов при роботі на доменному газі відрізняється від к.к.д. парогенератора при роботі на природному або коксовому газі на величину, що складає в середньому 6%. Тобто при спільному спалюванні палива має місце співвідношення: Q = D n. n. ´ i n.n. - D nuт. у ´ inuт.в = = ((h - 6) / 100) ´ к ¶ ´ Dдг + h ´ к к ´ Dкг + + h ´ к n ´ D пг (I) n.n. nuт.у дг кг пг де D , D , D , D , D - відповідно витрати пари, живильної води, доменного, коксового і природного газів. З приведеного співвідношення для кожного і-го парогенератора одержуємо розрахункове значення питомої теплоти згоряння доменного газу: )~ && ~ &&~ до а = ( Q i - h i ´ (к к ´ D iea + к n ´ D iї a )) /(( hі - 6) / 100 ) ´ D iаa ) і (ІІ) dt , у блоках розрахунку питомої теплоти згоряння доменного газу 22 кожного Періодично, кожен проміжок часу парогенератора по отриманим від датчиків 1 витратам палива, задатчиків 2 питомі теплоти їхнього згоряння (для коксового і природного газів задаються технологами), датчика 4 витрати перегрітої пари, а також задатчиків к.к.д. парогенератора (вводяться за результатами режимних іспитів), ентальпій перегрітої пари і живильної води, датчика витрати живильної води (на схемі не показаний ) по формулі (II ) розраховується питома теплота згоряння доменного && газу к. а і З блоків розрахунку питомої теплоти згоряння доменного газу 22 працюючих парогенераторів отримані && значення доа і надходять на блок усереднення 23, після якого середнє розрахункове значення питомої теплоти ¶ згоряння доменного газу (к ) у ході наступного проміжку часу dt використовується як завдання для задатчика 2 питомі теплоти згоряння доменного газу і надходить на блоки множення 10 працюючих парогенераторів. Блоки множення 10, крім сигналу по величині питомої теплоти згоряння палива 2, як вхідні сигнали одержують витрати відповідного палива 1 і величину к.к.д. парогенераторів, значення якого обновляється технологами після кожного проведення режимного налагодження (на схемі не показаний). Тепло згоряння кожного виду палива з обліком к.к.д. парогенератора, із блоків 10, надходить на суматор 11, після якого сумарне тепло згоряння палива, розраховане з обліком к.к.д. парогенератора по формулі (І), у якості сигналу зворотного зв'язку надходить на регулятор кількості тепла згоряння палива 12. При зміні витрат палива 1 або питомої теплоти згоряння доменного газу 2, змінюється величина сумарного тепла, внесеного в топку усіма видами палива і, відповідно, змінюється величина сигналу зворотного зв'язку регулятора 12. Регулятор тепла згоряння палива 12 обробляє неузгодженості між сигналами по заданому і розрахованому суматором 11 теплу згоряння палива і змінює завдання регуляторові витрати природного газу 18, а при досягненні їм граничних обмежуючих витрат (мінімальну або максимального) через систему перемикачів 9 змінює завдання по раніше визначеним технологами пріоритетам регуляторам витрати доменного або коксового газів 19, 20, відключаючи їх від завдання відповідного регулятора тиску. Регулятор ви трати палива (18, 19 або 20) обробляє неузгодженість між заданою й фактичною витратою палива і, впливаючи на виконуючий механізм 21, компенсує збурювання, не чекаючи відхилення тиску в барабані котла. Неточність компенсації по теплу, сприйнятому парогенератором, при зміні витрат і питомої теплоти згоряння складових видів палива, одержання на даному етапі регулювання і залежна від вірогідності виміру витрат, точності підтримки співвідношення "паливо - повітря" і інших факторів усувається шляхом введення в схему регулювання теплового навантаження на наступних рівнях регулятора тиску пари в барабані котла 13, з сигналом зворотного зв'язку по тиску в барабані 3, що одержує оброблений сигнал неузгодженості від регулятора витрати пари 14, що враховує в тому числі і збурювання при зміні витрати конденсату на вприскування. Завдання на регулятори 12, 13, 14 надходять через блоки переключення 9, за допомогою яких при досягненні обмежуючих мінімальних і максимальних значень по сигналу зворотного зв'язку регулятори блокують сигнал завдання від ведучого регулятора і переводять парогенератор у базовий режим роботи при підтримці постійної величини досягнутого обмеження до моменту появи сигналу за завданням, що знімає дане обмеження. На верхньому рівні встановлений регулятор тиску пари в станційному паропроводі 15. Оброблений сигнал неузгодженості між завданням 8 і тиском пари в станційному паропроводі 5 як завдання подається на входи регуляторів витрати пари 14 усіх парогенераторів. Відповідно, змінюються завдання на входах підлеглих регуляторів 13 і 12, що змінюють завдання відомому регуляторові витрати природного газу 18, або у випадку досягнути х їм обмежень, через систему перемикачів 9, регуляторам 19 або 20. Регулятор витрати палива, впливаючи на виконавчий механізм 21, змінює витрату палива, не чекаючи відхилення теплового навантаження, тиску або витрати.