Содержание к диссертации
Введение 6
1. Функции и основные технические требования к системам
автоматического управления мощностью 11
1.1. Основные функции системы автоматического управления
мощностью энергоблока 11
1.2. Основные технические требования к системам автоматического
управления мощностью газомазутных конденсационных энергоблоков 12
1.2.1. Классификация системных требований к газомазутным
энергоблокам 12
1.2.2. Системные технические требования к общему первичному
регулированию частоты .' 14
1.2.3. Системные технические требования к нормированному
первичному регулированию частоты и ко вторичному регулированию
частоты и перетоков мощности 15
1.2.4. Технические требования к САУМ, связанные с поддержанием
давления пара перед турбиной 17
2. Краткий обзор систем автоматического управления мощностью 18
Основные этапы развития систем автоматического управления мощностью 18
Особенности реализации турбинного и котельного регуляторов мощности 20
Системы управления мощностью с воздействием на регенеративные отборы 27
Особенности формирования задания по мощности 29
2.4.1. Формирование задания по первичной, плановой и неплановой
мощностям 30
2.4.2. Учет технологических ограничений 30
Выводы 32
3. Энергоблок как объект регулирования мощности 33
3.1. Обобщенная структурная схема энергоблока как объекта
регулирования мощности и давления пара перед турбиной 33
3.2. Экспериментальные переходные характеристики энергоблоков с
прямоточными котлами 37
3.2.1 Методика проведения испытаний по определению переходных
характеристик энергоблоков с прямоточными котлами 38
Экспериментальные переходные характеристики энергоблоков с прямоточными котлами 41
Характерные параметры динамических характеристик основных
каналов энергоблока как объекта регулирования мощности 66
3.2А. Сравнительный анализ переходных характеристик энергоблоков
мощностью 300 МВт с разными типами прямоточных котлов 73
4. Структурная схема типовой взаимосвязанной системы регулирования
мощности и давления пара перед турбиной 76
4.1. Структурная схема типовой взаимосвязанной системы
регулирования мощности и давления пара перед турбиной 16
4.2. Возможности повышения приемистости энергоблока путем
форсирующих воздействий 82
5. Методика выбора параметров настройки взаимосвязанной системы
регулирования мощности и давления пара перед турбиной 86
5.1. Определение параметров настройки регулятора топлива РТ,
стабилизатора питания СТРП, динамического преобразователя ДП и
регулятора общего воздуха РОВ 86
5.2. Определение параметров настройки дифференциатора Д 88
Определение параметров настройки котельного регулятора мощности 93
Определение параметров настройки турбин?юго регулятора мощности ТРМ 97
5.4.1. Определение параметров настройки ТРМ при работе
энергоблока в режиме поддержания номинального давления 97
5.4.2. Определение параметров настройки ТРМ при работе
энергоблока в режиме поддержания скользящего давления 103
5.5. Определение параметров настройки форсирующих устройств 104
Определение параметров настройки форсирующего устройства для турбинного регулятора мощности 104
Определение параметров настройки форсирующего устройства для котельного регулятора мощности 108
Дополнительные форсирующие устройства 109
6. Усовершенствование типовой схемы САУМ 111
6.1. Введение дополнительного сигнала по небалансу {р'тм-р-г) в
котельный регулятор мощности 11 1
6.2. О настройке схемы САУМ с дополнительным сигналом по
небалансу (р'тм -рут) в КРМ 113
Формирование р'тм в зависимости от Мзд 113
Настройка дополнительного сигнала по небалансу давления в КРМ 114
7. Модельные исследования взаимосвязанной системы регулирования
мощности и давления пара перед турбиной газомазутного энергоблока с
прямоточным котлом 117
7.1. Структурная схема модели 117
7.2. Передаточные функции основных динамических каналов
энергоблока 117
Возмущающие воздействия и критерии оценки реакции на них при модельных исследованиях 122
Результаты модельных исследований 125
Модельные исследования типовой схемы САУМ 125
Модельные исследования САУМ с дополнительным сигналом
(Рт,зд-Рг) В КРМ 136
7.4.3. Проверка выполнения требований Стандарта 146
Выводы 157
8. Результаты промышленных испытаний 159
8.1. Результаты испытаний энергоблока ст. № 4 Конаковской ГРЭС... 159
Результаты испытаний энергоблока ст. № 1 ГРЭС-24 (Рязанской ГРЭС) 162
Результаты испытаний энергоблока ст. № 1 Конаковской ГРЭС... 164
Сопоставление результатов промышленных испытаний и модельных исследований 169
Заключение 170
Список литературы 174
Введение к работе
В последние годы возросла актуальность проблемы эффективного участия энергоблоков тепловых электростанций в регулировании частоты и перетоков мощности в единой энергетической системе (ЕЭС) России, а, начиная с (2003-^2005) годов, в связи с появлением перспективы перехода к рынку системных услуг эта проблема вышла на первый план для организаций, занимающихся проблемами регулирования и автоматизации тепловых электростанций. Этот вопрос был предметом обстоятельного обсуждения 28.11.2001 года на расширенном совместном заседании Бюро научно-технического совета РАО "ЕЭС России" и Научного Совета Российской Академии Наук по проблемам надежности и безопасности больших систем энергетики [1]. После этого был выпущен ряд Приказов РАО "ЕЭС России", относящихся к этой теме. Наиболее значимым является Приказ от 18.09.2002 года № 524 [2], в котором были сформулированы технические требования к энергоблокам, участвующим как в общем первичном, так и в нормированном первичном и автоматическом вторичном регулировании частоты сети. В 2005 году был выпущен Стандарт ОАО "СО ЕЭС" "Нормы участия энергоблоков ТЭС в нормированном первичном и автоматическом вторичном регулировании частоты" [3], в котором были приведены конкретные требования к нормированному первичному регулированию, а в 2007 году был выпущен Стандарт ОАО РАО "ЕЭС России" "Оперативно-диспетчерское управление в электроэнергетике. Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС и изолированно работающих энергосистемах России" [4], в котором, помимо требований к нормированному первичному и автоматическому вторичному регулированию частоты сети и перетоков мощности, содержатся и требования к общему первичному регулированию.
Для эффективного участия в регулировании энергосистемных параметров энергоблоки должны быть оснащены достаточно сложными много-
связными системами автоматического управления мощностью (САУМ), основной задачей которых является регулирование мощности и поддержание давления пара перед турбиной. Естественно, что для качественного выполнения современных энергосистемных требований как нормированного, так и общего первичного регулирования частоты, а также внутри-блочных требований к поддержанию давления, САУМ должна быть правильно настроена. При этом настройка САУМ, особенно для энергоблоков с прямоточными котлами, представляет собой достаточно сложный процесс, который включает в себя несколько этапов.
В связи с этим актуальной задачей является исследование взаимосвязанной системы регулирования мощности и давления пара перед турбиной энергоблока с прямоточным котлом, включая разработку методики настройки САУМ.
Цель работы
Целью работы является исследование взаимосвязанной системы регулирования мощности и давления пара перед турбиной или положения регулирующих клапанов турбины (в режиме скользящего давления) газомазутных энергоблоков с прямоточными котлами, а также разработка методов настройки САУМ, обеспечивающих выполнение современных энергосистемных требований.
Методы исследования, использованные в работе
Для выполнения исследований были проведены промышленные испытания по получению экспериментальных переходных характеристик с последующей обработкой их результатов и получением аппроксимирующих выражений соответствующих передаточных функций. При обработке экспериментальных данных и проведении модельных исследований использовалась математическая программа Matlab 6.1.
Научная новизна работы
Экспериментальным путем определены динамические переходные характеристики газомазутных энергоблоков мощностью 300 МВт с прямоточными котлами ТГМП-314А и Пп 950/255-ГМ (ГЖ-41) и мощностью
800 МВт с котлом ТГМП-204. На базе экспериментальных динамических характеристик разработаны динамические модели энергоблоков 300 МВт как объектов регулирования мощности и давления пара перед турбиной.
Разработана методика настройки САУМ, обеспечивающая выполнение требований к нормированному первичному регулированию. Приведена формула для определения коэффициента усиления и постоянной времени котельного регулятора мощности с учетом того, что основным воздействием для него является задание регулятору. Получены формулы для настройки турбинного регулятора мощности как для режима поддержания номинального давления, так и скользящего.
Рассмотрен и проанализирован контур регулирования турбинного регулятора мощности с точки зрения достаточной степени затухания, построены линии заданных значений степени затухания этой системы.
Проведены модельные исследования газомазутных энергоблоков мощностью 300 МВт с прямоточными котлами ТГМП-314А и Пп 950/255-ГМ (ПК-41), оснащенных типовой схемой САУМ и с дополнительным сигналом по небалансу между заданным и фактическим давлениями пара перед турбиной в котельном регуляторе мощности.
Практическая ценность работы
Проведен анализ экспериментальных переходных характеристик энергоблоков с разными типами прямоточных котлов (мощностью 300 МВт ТГМП-314А и Ш950/255-ГМ (ПК-41) и 800 МВт ТГМП-204). Получены выражения передаточных функций для основных динамических каналов регулирования газомазутных энергоблоков мощностью 300 МВт ст. № 6 Каширской ГРЭС и ст. № 4 Конаковской ГРЭС. Определены параметры настройки САУМ этих энергоблоков.
Разработана методика проведения испытаний по определению переходных характеристик энергоблоков с прямоточными котлами, необходимых для настройки САУМ и основных котельных регуляторов.
Модернизирована типовая схема САУМ за счет ввода в котельный регулятор мощности дополнительного сигнала по небалансу между задан-
ным и фактическим давлениями пара перед турбиной. С помощью модельных исследований и промышленных испытаний показано, что введение этого сигнала позволяет уменьшить отклонения по давлению пара перед турбиной при работе энергоблока в регулировочных режимах.
Даны рекомендации по последовательности и способам настройки основных элементов САУМ с точки зрения выполнения требований нормированного первичного регулирования. Разработанная методика настройки САУМ может быть использована для различных энергоблоков тепловых электростанций с прямоточными котлами.
Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных результатов в полной мере подтверждается практической проверкой - приведенными в работе результатами натурных промышленных испытаний, проведенных на трех энергоблоках.
Личный вклад автора
Постановка и реализация задач данной работы, проведение испытаний по определению динамических характеристик энергоблоков и испытаний по проверке САУМ, обработка и анализ их результатов, разработка модели энергоблока как объекта регулирования мощности и проведение модельных исследований, а также разработка методики настройки САУМ выполнены лично автором или при его непосредственном участии, что подтверждено публикациями и выступлениями на научно-технических семинарах и конференциях. Во всех необходимых случаях заимствования научно-технических результатов в диссертации приведены ссылки на литературные источники.
Автор выражает огромную благодарность за помощь при проведении исследования всем сотрудникам лаборатории автоматизации ОАО "ВТИ", в первую очередь, Давыдову Н.И., Александровой Н.Д., Павловой М.Ф., Паршутину М.Е., а также специалистам ОАО "ЭЦН" Башарину В.В.1 и
1 В настоящее время сотрудник ЗАО "АЭН - групп".
филиала "Конаковская ГРЭС" ОАО "ОГК-5" Коротенкову П.И. и Белоусо-ву Ю.А.
Апробация работы
Основные результаты этой работы докладывались на международном научно-техническом семинаре "О проблемах первичного регулирования" (г. Москва, май 2004 год); всероссийской Конференции по итогам Конкурса молодых специалистов организаций научно-промышленного комплекса ОАО РАО "ЕЭС России" (Краснодарский край, сентябрь 2005 год); международной научно-технической конференции CONTROL-2005 (г. Москва, октябрь 2005 год); национальной конференции по теплоэнергетике НКТЭ-2006 (г. Казань, сентябрь 2006 год).
Непосредственное опробование и натурные испытания разработанной схемы системы автоматического управления мощностью производились на энергоблоках ст. №1,4 филиала "Конаковская ГРЭС" ОАО "ОГК-5".
Публикации
По теме диссертации опубликовано 5 научно-технических статей и 4 доклада научно-технических конференций.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, 8 глав, общих выводов и библиографии. Работа изложена на 180 страницах и включает в себя 64 рисунка и 6 таблиц. Библиография содержит 60 наименований.
