Регулирование давления пара и тепловой нагрузки барабанного котла.

Паровой котел как объект управления паровой нагрузкой может быть представлен в виде последовательного соединения участков: топочной камеры, парообразующей части, барабана и пароперегревателя. Эти участки по каналу «расход топлива- давления, перегретого пара» являются инерционными звеньями первого порядка с запаздыванием

W(p) = ke^-pτ./(1+pT)

Рассмотрим динамику парообразующего участка. Изменение тепловыделения Q^/_T приводит к изменению паропроизводительности Д_б и давления в барабане Р_б. Уравнение баланса в этом случае будет иметь вид:

,

где А – размерный коэффициент, характеризующий тепловую аккумулирующую способность пароводяной смеси и металла испарительной части.

h_H, h_п.в. - энтальпия насыщенного пара и питательной воды.

Преобразовав это уравнение в более удобную форму, получим:

, разделим левую и правую часть на (h_н – h_пв)

где С_п - постоянная, характеризующая массовую аккумулирующую способность пароводяного и металла барабана котла;

- тепловая нагрузка, характеризующая тепловосприятие испарительных поверхностей в единицу времени, выраженная в единицах расхода пара (т/час)

Принципиальная схема измерения тепловой нагрузки приведена на рис. 4.3.

Рис.4-3

1 – датчик давления пара;

2 – дифференциатор;

3 – датчик расхода пара;

4 – измерительный блок-регулятор.

Существующие способы и схемы автоматического регулирования тепловой нагрузки и давления пара основаны на принципах регулирования по отклонению и по возмущению или же комбинации того и другого и определяются заданным режимом работы котла (базовым или регулирующим) и схемой соединения паропровода перегретого пара с турбиной.

Базовым режимом называют режим поддержания паровой нагрузки котла на заданном уровне вне зависимости от изменения общей электрической или тепловой нагрузки ТЭС.

В регулирующем режиме поровой котел воспринимает колебания тепловой и электрической нагрузок турбин, т.е. участвует в регулировании общей тепловой и электрической нагрузок станции. При этом один котел может быть отключен только на одной турбине (блочная схема) или к общей паровой магистрали (схема с общим паропроводом).

Главным способом регулирования давления в регулирующем режиме служит воздействие на расход топлива. Принципиальная схема замкнутой АСР давления пара перед турбиной изображена на рис. 4-4 (вариант а).

Рис. 4-4

Давление пара поддерживается регулятором давления 4, воздействующим на регулятор подачи топлива 1, а частота вращения ротора турбины – регулятором скорости.

В базовом режиме воздействие регулятора давления 4 переключается на регулирующие клапаны турбины 3 через электропривод синхронизатора турбины 5 (вариант б).

Принципиальная схема регулирования давления перегретого пара для случая параллельной работы котлов, так называемая схема с главным регулятором, изображена на рис. 4-5.

1¹,1¹¹- регуляторы подачи топлива;

2¹, 2¹¹- регуляторы частоты вращения турбины;

3 – главный регулятор давления пара;

К₁, К₂ – котлы;

Т₁, Т₂ – турбины.

Рис. 4-5.

Доля участия каждого котла в суммарной паровой нагрузке изменяется степенью отрицательной обратной связи по положению РО; исходная нагрузка устанавливается задатчиками ручного управления (ЗРУ).

Недостаток схемы с главным регулятором проявляется при возмущении со стороны подачи топлива. Например, при нарушении нормальной работы топливоподающих устройств одного или двух агрегатов (останов пылепитателя, забивание приемной трубы сырого угля), приводящей к внезапному уменьшению подачи топлива, например,В¹_Т. Вследствие этого произойдет перераспределение суммарной паровой нагрузки между котлами. При этом восполнение недостающего топлива за счет действия АСР начнется не с момента уменьшения подачи В¹_Т, а с момента уменьшения Р_М и начала работы главного регулятора, т.е. со значительным запаздыванием. Это приведет к существенному отклонению давления пара.

Для котлов, работающих на газообразном и жидком топливе, с целью устранения этого недостатка используется схема, приведенная на рис. 4-6.

Рис. 4-6

Отличие этой схемы состоит в том, что к регуляторам топлива 1¹,1¹¹ в зависимости от давления пара вместо ЖОС по положению РО подводятся сигналы по фактическому расходу топлива В¹_Т и В¹¹_Т. Это позволяет значительно уменьшить запаздывание в подаче топлива при самопроизвольных изменениях его расхода и улучшить качество переходных процессов по давлению пара. Задание по расходу топлива регуляторам 1¹,1¹¹, в зависимости от давления пара в общем паропроводе устанавливается главным регулятором 3, а доля участия отдельных агрегатов в суммарной паровой нагрузке устанавливается ручными задатчиками ЗРУ. Эта схема не может быть использована для котлов, работающих на угле, т.к. в настоящее время нет надежных и точных способов измерения расхода пылевидного твердого топлива. Кроме того, эта схема будет с большим запаздыванием реагировать на изменение качества топлива.

Выбор схемы регулирования давления и нагрузки определяется конкретными условиями работы станции: видом и качеством топлива, схемой соединения агрегатов, составом потребителей паровой энергии.