Назначение тепловой автоматики на ТЭС.

Тепловая электрическая станция как объект управления.

Современные тепловые электрические станции, работающие на природном (органическом) топливе, используют для выработки электроэнергии, промежуточный теплоноситель – перегретый водяной пар.

Особенность технологического процесса на ТЭС состоит в невозможности складирования готовой продукции – электроэнергии при весьма ограниченной пловой аккумулирующей способности основных источников теплоты – паровых котлов. Поэтому количество пара, выработанное паровым котлом, мощность, развиваемая турбогенератором и электрическая нагрузка, задаваемая потребителем должны строго соответствовать между собой во времени. Система регулирования мощности ТЭС представлена на рис. 1-1.

Рис. 1-1

1 – паровой котел;

2 – турбина;

3 – электрический генератор;

Р – давление пара на выходе котла;

n – частота вращения ротора турбины;

U_г – электрическое напряжение генератора.

Рис. 1-1:

Исходя из необходимости непрерывного поддержания баланса по расходу пара, вырабатываемого котлом и потребляемого турбиной, регулирование его расхода ведется по наиболее простому (с точки зрения измерения), косвенному показателю этого баланса – давлению пара перед турбиной Р. Стабилизация Р осуществляется автоматической системой регулирования парового котла (АСРК).

Баланс теплоты и механической мощности турбины также контролируется простым косвенным показателем – частотой вращения ротора n и поддерживается автоматической системой регулирования мощности турбины (АСРТ).

Качество конечной продукции ТЭС – электроэнергия должно отвечать требованиям ГОСТ 13.109.67; допустимые отклонения колебаний промышленной частоты f составляют ±0,2 Гц (0,4 %), а по напряжению на шинах генератора . Для поддержания этих показателей служит автоматическая система регулирования электрического генератора (АСРГ).

Кроме основных объектов управления паровых котлов, турбин и генераторов, на ТЭС имеется значительное количество вспомогательных теплоэнергетических установок также оснащенных автоматическими устройствами регулирования и защиты.

Чтобы уяснить роль тепловой автоматики в работе ТЭС, рассмотрим принципиальную тепловую схему станции (рис. 1-2).

Паровой котел снабжается питательной водой от насоса 14 через регулирующий клапан 16. В топку котла с помощью топливоприготовительных устройств 3 подается топливо (горючий газ, мазут, их смесь). Вентилятором 4 нагнетается воздух , а дымососом отсасываются продукты сгорания – дымовые газы .

Требуемая подача топливоприготовительных устройств, вентиляторов, дымососов, питательных насосов устанавливается автоматически или дистанционно в зависимости от паропроизводительности Д_{n n} и давления перегретого пара .

Рис. 1-2 (7-2).

Насыщенный водяной пар, выработанный в испарительной части 1 парового котла, перегревается до требуемой температуры в пароперегревателе 2; при этом температура перегрева поддерживается вблизи заданного значения автоматическим регулятором. Далее перегретый пар через регулирующие клапаны 6 поступает в проточную часть турбины 7, где происходит превращение тепловой энергии теплоносителя – перегретого пара в механическую энергию вращения ротора турбины 7 и генератора 8. Поддержание постоянства частоты вращения n осуществляется АСРТ.

Отработанный пар из турбины поступает в конденсатор 9, где он охлаждается и конденсируется на поверхности трубной системы, в которой циркулирует охлаждающая вода, поступающая от насоса 10.

Уровень конденсата в конденсаторе должен поддерживаться постоянным, независимо от количества конденсируемого пара. Эту задачу выполняет автоматический регулятор уровня, воздействующий на подачу конденсатных насосов 11. Далее конденсат турбины прокачивается насосами 11 через систему подогревателей низкого давления 12, поступает в смешивающий подогреватель (деаэратор) 13. В деаэраторе конденсат смешивается с химически очищенной водой D_х.о.в., подаваемой для восстановления потерь, и доводится до температуры насыщения (кипения), при которой происходит удаление растворенного в воде кислорода О₂.

Нормальный режим деаэратора и установленного за ним питательного насоса возможен лишь при постоянстве давления пара в деаэраторной головке и уровня воды в аккумуляторном баке. Это обеспечивается автоматическими регуляторами давления и уровня, воздействующими соответственно на расход греющего пара и очищенной воды, поступающей в деаэратор. Вода из деаэратора перекачивается питательными насосами 14 через систему ПВД (15) и поступает в экономайзерную и испарительную части котла. Расход воды регулируется автоматическим регулятором питания. На этом технологический цикл превращения теплоты в электроэнергию заканчивается и описанный выше процесс повторяется.

Тепловая станция, вырабатывающая помимо электрической и тепловую энергию (ТЭЦ) оборудуется редукционно-охладительными установками (РОУ), позиция 17, предназначенными для резервирования теплофикационных и промышленных отборов пара турбин. Поддержание постоянства давления и температура t_р.п обеспечивается регуляторами давления и температуры воздействующими соответственно на изменение расхода редукционного пара и охлаждающей воды ,