Аварийное управление мощностью турбин электростанций

Практическое применение получило аварийное управление мощностью паровых турбин за счет их разгрузки (РТ) и загрузки (ЗТ). Вопросы аварийного управления мощностью гидротурбин находятся в стадии разработки в связи с недостаточным быстродействием их систем регулирования и опасностью гидроудара в турбинах. Рассматриваемый способ позволяет не отключать агрегат от сети и тем самым повышает надежность энергоснабжения.

Применяются два вида разгрузки паровых турбин: кратковременная (КРТ) и длительная – ограничение мощности (ОМ). Используются также названия: ИРТ (импульсная разгрузка турбин) и ДРТ (длительная разгрузка турбин).

КРТ представляет собой быстрое (доли секунды) уменьшение мощности турбины за счет прикрытия регулирующих клапанов на несколько секунд.

ОМ представляет собой длительное (на 10 – 15 мин) уменьшение мощности турбины за счет прикрытия регулирующих клапанов ее и соответствующего уменьшения производительности котлоагрегата.

РТ осуществляется через систему регулирования турбины с использованием двух входов: быстродействующего – преобразователя электрического сигнала в гидравлический (мощная силовая часть – гидравликой, а управление – электрическими сигналами (приводом)), так называемого электрогидравлического преобразователя (ЭГП) и медленнодействующего механизма управления турбиной (МУТ).

Чтобы проиллюстрировать эффект от применения КРТ обратимся к способу площадей. На рис. 4.5 показаны характеристики мощности генератора и турбины с учетом КРТ.

Рис. 4.5. Характеристики мощности с учетом КРТ

Как видно из рис. 4.5, воздействие на турбину через КРТ практически не изменяет площадку ускорения («не успевает» из-за инерционности), но существенно расширяет возможную площадку торможения и за счет этого способствует сохранению динамической устойчивости.

Следует подчеркнуть, что устройство действует однократно без дальнейшего контроля прохождения процесса, осуществляя разомкнутую систему управления.

Для осуществления КРТ в систему регулирования подается через ЭГП форсированный сигнал. Этим обеспечивается кратковременная глубокая разгрузка турбины для гашения избыточной кинетической энергии ротора с последующим набором нагрузки, а если необходимо, ограничением мощности агрегата.

Указанный сигнал имеет специальную форму (рис. 4.6) и состоит из прямоугольного импульса, обеспечивающего быстрое снижение мощности турбины, и остаточного сигнала.

Рис. 4.6. Форма импульса для КРТ

Изменяя амплитуду А и длительность прямоугольной части импульса , можно менять глубину и скорость разгрузки агрегата и, следовательно, интенсивность УВ в переходном режиме.

Для существенно нелинейного объекта, каким является турбина, для выбора УВ необходим набор характеристик изменения мощности турбины в зависимости от длительности и амплитуды прямоугольного импульса – так называемых импульсных характеристик.

На рис. 4.7 приведена одна из импульсных характеристик для турбины К – 300 – 240 ЛМЗ для следующих параметров импульса : А=4 нв; 0,3 с. Неравномерность (нв) – условная единица сигнала на входе системы регулирования, необходимая для изменения нагрузки турбины на величину, равную ее номинальной мощности.

КРТ применяется для обеспечения динамической устойчивости.

Если предел мощности в ПАР существенно не изменился, то после кратковременной разгрузки мощность турбины должна быть восстановлена до своего первоначального значения.

Если же предел снизился (например, из-за отключения одной из параллельных линий) и первоначальная передаваемая мощность не может быть передана по оставшемуся в работе транзиту, то после КРТ ее мощность не может быть восстановлена до предаварийной и должна быть ограничена. Эту функцию выполняет устройство автоматического ограничения мощности турбины (АОМ).

Таким образом, для обеспечения статической устойчивости в послеаварийных режимах (когда предел передаваемой мощности становится меньше, например, вследствие отключения одной из параллельных линий) используется ОМ.

Рис. 4.7. Импульсная характеристика турбины

Работе ОМ обычно предшествует КРТ, однако в ряде случаев ограничитель мощности выполняется как самостоятельное устройство, назначение которого состоит в относительно быстром изменении уровня мощности агрегатов до величины, определенной послеаварийным значением предела статической устойчивости с необходимым запасом.

Кроме РТ на паровых турбинах применяется загрузка турбин. ЗТ представляет собой увеличение мощности турбины за счет открытия регулирующих клапанов. При этом должно быть обеспечено соответствующее увеличение производительности котлов. Это УВ используется в дефицитных частях системы при наличии вращающегося резерва мощности.