Глава 4
АСР МОЩНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКОВ С БАРАБАННЫМИ КОТЛАМИ 1. РАЗРАБОТКА АСР МОЩНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ
На современном этапе в отечественной энергетике эксплуатируется 217 энергоблоков мощностью 150- 210 МВт, большинство из которых оснащении барабанными котлами [261]. Следует отметить, что применение барабанных котлов с давлением до 175 кгс/см2 более предпочтительно, чем прямоточных, для энергоблоков мощностью до 1000 МВт. В Англии и Франции оснащение ТЭС производится главным образом энергоблоками с барабанными котлами мощностью до 660 МВт. При определенных условиях для крупных барабанных котлов может оказаться выгодным выбор сверхкритического давления [262] Таким образом, необходимо продолжать разрабатывать АСР мощности энергоблоков с барабанными котлами.
Первая отечественная комбинированная АСР мощности энергоблока 150 МВт с барабанным котлом была внедрена на Литовской ГРЭС. Реализация такой системы возможна двумя способами: путем использования совокупности промышленных регуляторов или путем создания специализированного минипроцессора (многоканального цифрового регулятора). Выбор одного из способов реализации АСР мощности определяется алгоритмом управления энергоблоком по мощности, который в свою очередь зависит от динамических свойств основного оборудования и принятого критерия оптимальности, надежностью и стоимостью используемой аппаратуры, сроками разработки и внедрения и т. д. Если оценить составляющие эффекта внедрения АСР мощности по двум способам на энергоблоках 150—200 МВт с барабанными котлами, то первый способ создания АСР мощности более предпочтительней. В работе [263] показано, что оптимальное управление объектом практически возможно осуществить с помощью стандартной аппаратуры авторегулирования.
Для автоматизации технологических процессов на тепловых электростанциях применяются как непрерывные (гидравлические, электрогидравлические и др. ), так и импульсные регуляторы (типа ЭР-59, РПИК, РПИБ и др.). Однако в последнее время наибольшее распространение получили импульсные регуляторы, преимущества которых в том, что они не требуют высокой стабильности работы отдельных элементов для соблюдения определенной зависимости между выходной и входной величинами, а также в уменьшении расхода электроэнергии на привод регулирующего органа. Замена устаревших регуляторов типа ЭР-59 для условий ТЭС с параллельными связями целесообразна, если стоимость нового комплекта аппаратуры не превышает величины, установленной в работе [264]. Исследования надежности типовых одноконтурных АСР, построенных с помощью регуляторов типа РПИК, показывают, что наработка на отказ составляет порядка 1200 ч. Около половины отказов ликвидируется изменением параметров настройки, а стабильность основных параметров регуляторов соответствует техническим требованиям на изготовление в течение 550 сут. Опыт эксплуатации регулирующих приборов типа РПИК свидетельствует о том, что наиболее ненадежные узлы — реле и второй каскад усиления па электронной лампе. При этом надежность автоматики должна быть по меньшей мере эквивалентна надежности приборов, с помощью которых оперативный персонал производит контроль за работой энергоблока. В связи с этим Московским заводом тепловой автоматики (МЗТА) были разработаны регуляторы типа РПИБ, функциональные возможности которых практически не отличаются от возможностей регуляторов типа РПИК. Длительная эксплуатация регуляторов типа РПИБ показала, что бесконтактное исполнение приборов повышает надежность работы и устраняет необходимость в профилактическом обслуживании. Надежность контактной АСР приближается к надежности бесконтактной системы регулирования, если предусматриваются профилактические осмотры и ремонт аппаратуры.
В связи с этим для блочных электростанций замена регуляторов типа РПН К на регуляторы типа РПИБ экономически не всегда оправдана. Время средней наработке на отказ регулятора типа РПИБ составляет 21 600 ч, что в 5,2 раза больше наработки контактного регулятора типа ЭР-59. Среднее время ремонта бесконтактного прибора приблизительно равно времени восстановления контактного прибора [265].
Существенным недостатком импульсных регуляторов (например, выпускаемых МЗТА) является зависимость значений основных параметров настройки (коэффициента усиления кр и времени изодрома Ти) от некоторых переменных [138]:
где Uвх — входной сигнал; адл, ансч, аСксв— положения ручек потенциометров «длительность импульса», «нечувствительность» и «скорость связи»; R9, R13 — сменные сопротивления; S- скорость исполнительного механизма, Нк, НТ — параметры, определяющие конструктивные особенности регулятора.
Следовательно, изменение положений потенциометров «длительность импульса», «нечувствительность» и «скорость связи», значения сопротивления R13 влияют как на величину кр, так и на Тп. Изменять величину коэффициента усиления кр, не оказывая влияния при этом на значение Ти, можно за счет изменения скорости исполнительного механизма, что не всегда осуществимо. Изменение же величины времени изодрома Т-и без влияния на значение кр возможно только заменой сопротивления R9. Величина входного сигнала Uвх, постоянно изменяющаяся в процессе регулирования, существенно влияет на параметры настройки. Для устранения этого влияния целесообразно использовать дополнительные корректирующие устройства. Указанная нежелательная зависимость параметров настройки еще более усугубляется, если длительности выходных импульсов сравнимы со временем выбега исполнительного механизма или установленный режим работы регулятора находится вблизи границы автоколебаний.
Современный этап развития отечественной энергетики отличается существенным повышением единичном мощности и соответственно сложности оборудования, что сопровождается усложнением функций управления. В связи с этим возникает необходимость качественного изменения базовой аппаратуры для автоматизации энергоблоков. Значительное упрощение систем автоматизации может быль достигнуто с помощью унификации сигналов связи между отдельными элементами. Поэтому взамен приборов типа РПИБ МЗТЛ было начато серийное производство новой электрической унифицированной системы приборов автоматического регулирования «Каскад» [266]. Одной из важных особенностей новой системы приборов является отсутствие взаимных зависимостей между параметрами статической и динамической настройки. В работе [267] показаны особенности и преимущества датчиков и вторичных приборов с унифицированным сигналом связи постоянного тока 0—5 мА. Кроме того, разработан и внедряется на электростанциях АКЭСР, построенный на использовании достижений вычислительной техники, в том числе и интегральных схем. Первая отечественная АСР мощное 1 и энергоблока 300 МВт на аппаратуре АКЭСР создана па Литовской ГРЭС.
Таким образом, распространенные на тепловых электростанциях отдельные типы импульсных электронных регуляторов не могут эффективно примениться при построении АСР мощности энергоблоков без учета нх специфических свойств. Выпускаемая аппаратура для целей автоматизации технологических процессов в отдельных случаях имеет ограниченные функциональные возможности. В связи с изложенным выше при создании АСР мощности энергоблоков наряду с изучением динамических свойств как отдельных регуляторов, так и всей системы в целом иногда необходима разработка специальных устройств.
Кроме того, при разработке АСР мощности энергоблоков необходимо учитывать опыт эксплуатации электростанций, свидетельствующий о целесообразности для автоматизации разделения технологического процесса выработки электроэнергии на ряд частных процессов или функциональных групп. В работе [268] произведено расчленение станционного технологического процесса примерно на 30 частных процессов. Функционально групповое управление турбоагрегатами широко используется в ФРГ.
Например, в ряде случаев турбоустановка подразделяется условно на восемь функциональных групп: маслоснабжение, подача конденсата, дренажная система, валоповоротное устройство, вакуумная система, прогрев клапанных коробок, синхронизация, управление турбиной Следует ответить, что управление энергоблоком по мощности представляет высший уровень функционально- групповой системы автоматизации. Фирма «Siemens» предполагает за счет более стабильного поддержания требуемого режима, наглядности и оперативности информации сократить время простоя энергоблока в среднем на 2—5 сут в году, при этом ущерб от простоя оценивается величиной до 1000 марок ФРГ (сут-МВт) [269]. Расчеты экономической эффективности систем функционально-группового управления, выполненные зарубежными фирмами, свидетельствуют о том, что такие системы целесообразны для энергоблоков 200 МВт и выше. Подробный обзор зарубежных работ по функционально-групповому управлению на тепловых электростанциях приведен в работе [270].
