АВТОМАТИЗАЦИЯ ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ И ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ
А. X. ГОРЕЛИК, М. А. ДУЭЛЬ
(ЦНИИКА)
«Оптимизация режимов работы энергосистем», 1974, с. 150—153.
Приведена краткая характеристика основных направлений работ по автоматизации пусковых операций энергетического оборудования, проводимых ЦНИИКА. Дано описание подсистем автоматического управления отдельными операциями и этапами пуска котлоагрегатов и турбин, а также принципов организации логического управления при пуске.
Изложены основные результаты разработки и внедрения систем автоматического пуска энергетического оборудования электростанций.
Работы, проводимые в ЦНИИКА по автоматизации пусковых режимов турбоагрегатов и блочных теплоэнергетических установок, охватывают основные типы этих установок: турбоагрегаты 50 и 100 МВт, турбоагрегаты блоков 200 МВт, моно- и дубль- блоков 300 МВт. При этом используются как аналоговые средства, так и средства вычислительной техники.
Основное внимание при автоматизации пусков уделяется разработке систем автоматического подъема параметров. Одновременно с этим автоматизируются логические операции по сборке, а также согласованию и включению схем регулирования.
Такое направление работ объясняется тем, что строящиеся и особенно эксплуатируемые в настоящее время блоки не оснащены электрифицированной арматурой в количестве, достаточном для осуществления полностью автоматического пуска.
Полная автоматизация пусков в настоящее время на таких блоках была бы связана с неоправданно повышенными затратами.
Экспериментальные работы по полной автоматизации пуска отдельных блоков проводятся в ЦНИИКА.
АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПУСКЕ
Основой систем автоматического управления пуском турбоагрегата или энергоблока является подсистема, состоящая из замкнутых контуров регулирования параметров.
Функционально пуск блока разбивается на четыре укрупненных этапа: подъем параметров котла до предтолчковых значений; толчок и разворот турбоагрегата, синхронизация, нагружение.
В зависимости от мощности и типа блока эти этапы могут быть в свою очередь, разделены на несколько этапов.
На первых двух этапах регулирование параметров осуществляется программными регуляторами. Программы подъема параметров пара за котлом, разворота турбоагрегата составлены «а основе анализа динамики прогрева и ограничений на пуск, имеющихся в инструкциях по пуску основного оборудования.
Мощные парогенераторы с многопоточным пароперегревателем имеют различные скорости роста температуры пара по отдельным линиям. C учетом этого обстоятельства схемы программного регулирования температуры пара выполнены таким образом, что на вход программного регулятора автоматически подключается термопара того тракта пароперегревателя, в котором скорость роста температуры пара в данный момент времени наибольшая.
Для блоков с прямоточными котлами на первом этапе предусматриваются также следящие системы регулирования, например, регулирования сброса среды из встроенных сепараторов по росту температуры до встроенной задвижки и по давлению в сепараторе.
Программные регуляторы подъема параметров пара (температуры, давления) воздействуют на автозадатчики регуляторов стабилизации расхода топлива (газ, мазут) к котлу.
Толчок и разворот турбоагрегата осуществляет программный регулятор по временной программе, тип которой определяется тепловым состоянием турбоагрегата перед пуском.
В качестве входного импульса регулятора разворота используется э. д. с. тахогенератора турбины. При толчке и развороте регулятор может воздействовать на байпасы главных паровых задвижек (БГПЗ) или на ГПЗ, для блоков 300 МВт на регулирующие клапаны турбины.
Качество («мягкость») разворота турбоагрегата оценивается по величине вибросмещения ротора.
Разработка регуляторов, работающих на этапе нагружения, основывалась на следующем принципе. Тепловыделением в парогенераторе управляет регулятор топлива в зависимости от теплового состояния турбоагрегата, увеличивая по мере прогрева турбоагрегата расход топлива по. статической характеристике, соответствующей начальному тепловому состоянию турбоагрегата. Поддержание ведущего параметра, определяющего темп прогрева турбоагрегата при нагружении (например, разность температур по фланцам цилиндров высокого и среднего давления в зоне регулирующей ступени), осуществляется регуляторами температуры свежего пара и пара промежуточного перегрева с воздействием на соответствующие впрыски.
При выходе ограничивающих параметров по турбоагрегату в процессе нагружения за допустимые пределы, регуляторы нагружения остаются в работе как стабилизаторы параметров (расход топлива, воды), процесс нагружения приостанавливается.
При допустимых значениях ограничивающих параметров регуляторы автоматически включаются в работу.
Кроме указанных выше регуляторов, при нагружении обязательно предусматриваются регулятор соотношения «Топливо—воздух», регулятор питания и регулятор наружного обогрева фланцев.
При выходе на номинальные параметры пара регуляторы пуска отключаются и в работу включаются штатные регуляторы нормального режима.
ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ПУСКЕ
В основу алгоритмов автоматического пуска блоков и турбин положена последовательность выполнения технологических операций, предусмотренная инструкциями по пуску котлоагрегата и турбины. Программа автоматизированного пуска разделена на последовательные этапы, характеризуемые выводом параметров на определенный уровень, структурой системы регулирования технологических параметров, а также определенным положением соответствующей запорной арматуры и механизмов. При пуске дубль-блока с прямоточным котлом количество этапов пуска равно 10, моноблока с прямоточным котлом и блока с барабанным котлом 4. При пуске неблочной турбины автоматизируются два этапа: разворот и нагружение турбоагрегата.
Технологический алгоритм пуска реализуется в системе автоматического пуска логической схемой.
Логическая схема пуска блока осуществляет автоматическое подключение регулирующих и задающих устройств, автоматическое согласование заданий регуляторам с текущим значением параметра при включении регулятора в работу, отключение и подключение регуляторов к исполнительным механизмам в начале этапов, выдачу необходимой информации о состоянии объекта и запорной арматуры в виде сигнализации на световых табло, автоматический переход с этапа на этап.
Логическая схема пуска набирается из типовых блоков, количество которых определяется в зависимости от этапов пуска.
Очередной этап начинается с опроса параметров энергоблока и положения двухпозиционных органов (ДПО). В случае отличия параметра от заданного значения либо если положение какого-нибудь органа отличается от задания загорается табло «Несоответствие параметра» или «Несоответствие положения ДПО», и дальнейший опрос приостанавливается до устранения несоответствия. Оператор может при необходимости продолжить пуск (не устраняя несоответствия) нажатием кнопки «Пуск разрешен».
По аналогии выполняется переключение ДПО. Для перевода органа из одного крайнего положения в другое устанавливается определенное время. Если по истечении этого времени не поступает сигнал об окончании переключения, загорается табло «Время операции велико».
При недостатке информации о состоянии запорной арматуры, механизмах и о значениях основных параметров для осуществления автоматического перехода от этапа к этапу или для наладки системы пуска, а также на случай неисправности какого-либо элемента оборудования блока предусмотрен ключ этапов пуска, позволяющий оператору вручную разрешать выполнение этапов пуска. Для выполнения пуска с автоматическим поэтапным переходом ключ этапов пуска ставится в последнее положение и нажимается кнопка «Пуск».
В случае управления пуском от управляющей вычислительной системы (УВС) логические переходы осуществляются с помощью программы УВС.
Для включения в общий цикл автоматического пуска таких операций, как розжиг горелок котла и синхронизация турбогенератора с сетью, необходима разработка специальных подсистем, выполняющих эти функции в полном объеме по сигналу от логической схемы пуска.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПУСКА
Первая система автоматического пуска (САП), разработанная ЦИНИКА для турбин среднего давления при неблочной компоновке электростанции, была опробована и сдана в промышленную эксплуатацию в октябре 1968 г. на Симферопольской ГРЭС (турбины ВК-50-3).
На Приднепровской ГРЭС находится в опытно-промышленной эксплуатации система САП-2 турбины ВК-100-3 ЛМЗ (ст. № 3). Система САП-2 предназначена для пуска турбины паром номинальных параметров, выполняет автоматический разворот и нагружение турбины с контролем состояния наиболее ответственных элементов турбины.
Система САП-2 внедряется на аналогичных блоках 100 .МВт Приднепровской и Кураховской ГРЭС.
На блоках 200 МВт (котел ТП-100, турбина К-200-130) Змиевской ГРЭС проведены следующие работы:
проведено несколько экспериментальных пусков блока № 6;
на блоке № 5 в ноябре 1971 г. сдана в промышленную эксплуатацию система автоматического регулирования параметров при пуске, включающая в себя регуляторы подъема параметров за котлом, толчка и разворота турбогенератора и нагружения блока.
В настоящее время внедряются системы автоматического регулирования параметров на 11 блоках 200 МВт с барабанными котлоагрегатами Змиевской и Кураховской ГРЭС.
Для шести блоков Ладыжинской ГРЭС разработана САП моноблока мощностью 300 МВт. Система выполнена на серийной аналоговой регулирующей аппаратуре.
На Змиевской ГРЭС автоматический пуск блоков № 9 и 10 мощностью по 300 МВт выполняется с помощью УВС «Комплекс».
Эта система осуществляет регулирование основных параметров и управление двухпозиционными органами и механизмами блоков.
