Диссертация (Совершенствование структуры и оптимизация режимных параметров автоматической системы управления мощностью ПГУ при ее участии в регулировании частоты и мощности в энергосистеме), страница 12

Преимущество да~~о~о варианта ~еодноз~а~~о: с одной с*ороны работа паровой турбины наиболее экономична, с другой стороны, требуется больше резерва первичного регулирования для ГТ, что снижает экономичность н надежность ГТУ. Традиционная САУМ ПГУ представлена в виде структурной схемы на рис.3.1 и состоит из трех связных частей; регулятор мощ~юсти блока, регулятор мощности ГТУ, регулятор мощности ПТ 1251. Рис. 3.1. Упрощенная структурная схема блочного регулятора мощности ПГУ с корректором частоты.' Д вЂ” дифференциатор; ДЕМП вЂ” демпфер; КЧ вЂ” корректор частоты; МАКС вЂ” вьщелитель максимального сигнала; ОГС вЂ” ограничитель выходного сигнала;ПИ вЂ” пропорционально- интегральный алгоритм регулирования; РАЗ вЂ” распределитель задания; РК ПТ— регулирующий клапан паровой турбины; РМ ГТ вЂ” регулятор мощности газовой турбины; РМПГУ вЂ” регулятор мощности парогазовой установки; РМПТ вЂ” регулятор мощности паровой турбины; РТК ГТ вЂ” регулирующий топливный клапан газовой турбины; ФЗМ— формирователь задания по мощности САУМ блока формирует сигнал задания мощности ГТУ.

Система автоматического управления ~САУ) ГТУ выполняется электрогндравлической и состоит из электронной части, выполняемой на базе микропроцессорной системы ЯРРА-ТЗООО, и предназначенной для формирования сигналов регулирования и защиты, а также гидравлической части, предназначенной для управления топливными клапанами. САУ ГТУ интегрируется в АСУ ТП верхнего уровня. САУ ГТ осуществляет пуско-остановочные операции, регулирование частоты вращения'нагрузки турбины и включает в себя следующие основные регуляторы: - частоты вращения и нагрузки турбины, включая ограничители скорости и величины нагрузки; - температуры газов на выхлопе турбины. Упрощенная структурная схема регулятора газовой турбины изображена на рис. 32. Основываясь на сигнале рассогласования частоты вращения/нагрузки ~урб~~ы, регулятор с учетом ограничений скорости и величины нагрузки и степени сжатия компрессора формирует задание позиционеру регулирующих клапанов расхода топлива.

На вход регулятора температуры выходных газов турбины поступает небаланс между заданной и фактической температурой на выходе из турбины. Регулятор формирует задание позиционеру положения ВНА, регулирующего расход воздуха через компрессор ~59~. САУ паровой турбины осуществляет регулирование частоты вращения турбины, включая пусковые режимы, и может работать в двух режимах: поддержание давлений пара в контурах высокого и низкого давления или поддержание положения регулирующих клапанов турбины (режим скользящего давления).

При работе блока на базовой нагрузке чаще всего применяется режим скользящего давления. В качестве регулятора скорости паровой турбины предусмотрена специальная электронная система. Регулирующие и стопорный клапаны паровой турбины оснащены электрогидравлическими исполнительными механизмами, снабженными электромагнитными клапанами останова.

Чоо»о»» »П»юо»о», Г Тот»о»о »1»»о~о ВфВ иойо». Х» А»1»ММ» »'ом оом» ~ . З»л»оы »»»ПТ"»»о, О,, ЛОТ»О»О»О»О ОООО ООЫ »о»о*ой, » ОтутятОа пкототы ВРВОЮННЯ~Н4Ю'РТТЮ» етк 1 гт' » (З»З»ОНО »НТОЯК Ретктт»»~к» нногпа н»н г ~ Оопп»н птпк»к Опок»тай ~ ОХПИЖДЗ»ПОНТО ВОТПТХВ ~ ОКОицтккте:п О1 Оп»Оп ОГКОИИ КОМП,ЖОООЯП О»»м»ОНУО» ОН»ОПНМ»»ЮО», » Т»»»оо» мооо»м»ТОН Вн»»ою »%»»»о», » ', Еет»т| КОН ток»по~о»туры ВЪ|»ОЛНЬК» ГОТОВ ГГ Пм»омоон» ВИКО» Рис. 3.2. Упрощенная структурная схема регулятора газовой турбины Для улучшения качества управлеййя мощйостью ПГУ в регулятор выполнением требований правил технической эксплуатации «ПТЭ).

Согласно стандарту СО-ЦДУ [28~, резерв первичного регулировання блока ПГУ» привлекаемого к НПРЧ, должен составлять не менее 5О4 от верхней границы регулировочного диапазона. Стандартом также предписывается мощности блока вводится добавочный сигнал по давлению острого пара через дйфференцйатор. Рассмотренная схема управления мощности внедрена на энергоблоках ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 и ТЭЦ-22 г. Санкт-Петербурга.

3.2. Требований к ЕШРЧ Одно из основных условий подключения станции к электрическим сетям является участие блока в общем первичном регулировании частоты с график обеспечения первичного регулирования для энергоблоков ПГУ, представленный на рис. 3.3. А ~1 4 Рис. 3.3.

Допустимая область изменения первичной мощности ПГУ при снижении и повышении частоты Характерные черты графика: - начало оказание услуг по НПРЧ не позднее 5 с„ - изменение мощности на "-5% от Л'„,„не позднее чем за ЗО с; - изменение мощности на ~10% от Л~,„и не позднее чем за 120 с.

Применительно к ПГУ-450„минимальная скорость нагружен ия/раз гружения для удовлетворения требований Системного оператора первые ЗОс должна быть не менее 45МВт/мии, последующие полторы минуты — 15 МВт/мин. Согласно приводимой во второй главе динамики ПГУ-450, суммарная скорость изменения мощности блока равна 23,5-24,2 МВт/мин с соблюдением ограничений завода-изготовителя, Данной скорости на участке изменения мощности ~5% от У,„,и недостаточно для участия ПГУ в нормированном первичном регулировании. Хотя сотрудниками ОАО «ВТИ» было показано, что в начале переходного процесса из-за большой аккумуляции тепла металлом со сравнительно высокими постоянными времени возможны значительно ббльшие скорости изменения мощности 127-28МВт/мин) до достижения предельно допустимых напряжений в критических деталях ~601, следует не пренебрегать ограничениями завода-изготовителя для сохранения гарантийного обслуживания.

3.3. Применяемые способы регулирования мощности ПГУ В настоящее время, тенденция развитие систем автоматического управления мощности нацелена на улучшение качества процесса регулирования. Идея управления мощностью большинства бинарных дубль- блочных ПГУ сводится к основному воздействию на регулятор мощности ГТ, а система управления паровой турбиной поддерживает постоянное давление по принципу «до себяв или положение регулирующих клапанов. Используемый полномасштабный компьютерный тренажер ПГУ-450 в целях диссертационной работы обладает одним небольшим недостатком — при работе энергоблока в единой энергосистеме отсутствуют внешние возмущения по частоте. Таким образом, учитывая, что статическая характеристика турбоагрегата является настроечным параметром, отклик изменения мощности на отклонение частоты при участии энергоблока в ИПРЧ можно смоделировать за счет простого изменения мощности, величиной равной требованиям Системного оператора, не привязываясь к величине отклонения частоты, Для сравнения систем управления мощностью были выбраны два способа прохождения графика нагрузки: Вариант 1.

За счет газотурбинных установок, а паровая турбина работает на скользящих параметрах пара при полностью открытых регулирующих клапанах. Этот способ является наиболее экономичным для паровой турбины и на сегодняшний день действующий для ПГУ с высокотемпературными турбинами. Особенностью этого способа является то, что при уменьшении частоты требуется обеспечить болыпий резерв мощности газовых турбин, чья верхняя граница рабочего диапазона определяется температурой наружного воздуха, а КПД сильно снижается на частичных нагрузках. Также этот способ может применяться с не полностью открызыми клапанами (= 80%).

Тогда отклонение частоты, как правило в пределах ~50 мГц, подавляется посредством регулирующих клапанов ПТ ~14~. Вариан* 2. Предлагаемый способ, с максимальным привлечением паровой турбины энергоблока ПГУ. участвующего в НПРЧ. Газотурбинные установки помогают паровой туроине скомпенсировать отклонение частоты в энергосистеме. 3.4. Исследование диапазона нагрузок паровой турбины прн регулирование РК ВД н участии энергоблока в НПРЧ Возможность привлечения паровой турбины зависит от аккумулирующих способностей барабанов высокого давления котлов-утилизаторов, вырабатывающих пар на паровую турбину.

По результатам ранее проведенных исследований контур низкого давления трудно балансируем и не дает ощутимого изменения мощности. Прикрытие РК ВД позволяет создать необходимый запас по мощности паровой турбины для участия энергоблока в первичном регулировании частоты сети. Чрезмерное прикрытие клапана может привести к минимально допустимым параметрам пара по расходу и давлению в контуре высокого давления. Часто регул ировочный диапазон ПГУ рассматривают исходя из сохранения высокой экономичности работы энергоблока при соблюдении требований к экологичности и надежности ~3, 191. Основные аспекты такого подхода заключаются в работе паровой турбины при полностью открытых регулирующих клапанах и поддержании температуры пара высокого давления не ниже 470'С.

В рамках задачи определения диапазона привлечения паровой турбины к регулированию мощности ПГУ, при участии ее в регулировании частоты и мощности энергосистемы, был проведен ряд экспериментов на тренажере, в ходе которого РК ВД ПТ прикрывался до срабатывания одной из защит блока для трех нагрузок энергоблока ПГУ: - максимальная |верхняя граница); - номинальная нагрузка (промежуточная точка); - минимальная нагрузка (нижняя граница).