11.2. Режимы работы энергоблоков и системы

регулирования

Анализ существующих графиков электрической нагрузки по­зволяет выделить две характерные составляющие: первая — по­стоянная (последовательность стабильных уровней), вторая — колебательная [1 ].

Постоянная составляющая поддается достаточно точному прог­нозированию. Блоки, участвующие в ее покрытии, работают в так называемом базовом режиме. Колебательная составляющая обус­ловлена работой потребителей с быстроменяющейся нагрузкой и носит случайный характер. Обеспечение последней служит наибо­лее сложной задачей, выполнение которой падает на ТЭС и энер­гоблоки, действующие в регулирующем режиме.

В базовом режиме регулирование осуществляют по принципу поддержания постоянства тепловой нагрузки котла. При этом внутренние возмущения устраняют системами регулирования по­дачи топлива или питательной воды, а внешние — регулятором давления пара РД "до себя", действующим на регулирующие кла­паны, через механизм управления турбиной (МУТ) (см. рис. 8.6).

Регулятор "до себя" защищает котел от чрезмерного снижения давления пара, но не обеспечивает участия блока в регулировании частоты и мощности. Более того, он препятствует использованию аккумулирующей способности элементов котла, паропровода и блочной установки в целом, усугубляет нехватку пара при забро­сах электрической нагрузки, воздействуя на закрытие регулиру­ющих клапанов турбины.

Следовательно, аккумулирующая способность всех элементов на стороне пара не используется именно тогда, когда за ее счет можно частично покрывать изменения нагрузки. Введение зоны нечувствительности у регулятора "до себя" дает некоторое повы­шение приемистости энергоблока, так как в пределах этой зоны используется аккумулирующая способность котла.

В регулирующем режиме АСУ ТП ТЭС решают следующие за­дачи:

непрерывное поддержание соответствия производства и потреб­ления электроэнергии при устойчивой работе электростанций в энергоблоков;

распределение переменного задания по нагрузке между отдель­ными энергоблоками при существующих издержках производства (расход топлива, себестоимость электроэнергии и др.);

участие в регулировании перетоков мощности между отдельны­ми частями энергосистемы.

Решение перечисленных задач в энергетике называют регули­рованием частоты и мощности, а режимы, в которых работают электростанции или крупные энергоблоки, участвующие в решении этих задач, называют регулирующими режимами. Задача АСР энергоблока в регулирующем режиме состоит в том, чтобы довести приемистость блоков до значений, обеспечивающих их эф­фективное участие в регулировании частоты и мощности. При этом АСР тепловой нагрузки котла и мощности турбогенератора следует рассматривать как составляющие единой АСР мощности энергоблока.

В целях увеличения приемистости энергоблоков в регулирую­щем режиме следует повысить быстродействия их АСР. Для этого предусматривают введение форсирующих сигналов, подаваемых на вход регуляторов мощности турбин и котлов. Для энергоблоков, участвующих в регулировании перетоков мощности, блочные АСР дополняют регулятором перетока, действующим по разности сиг­налов задания по перетоку и фактической активной мощности

N_з,пер. - N_ф

Например рассмотрим различные варианты существующих схем АСР мощности блочных установок, участвующих в регулировании частоты и активной мощности энергетической системы.

Схемы АСР для блока 300 МВт, работающего на пылеугольном топливе, с ко­тельным и турбинным регуляторами мощности показаны на рис. 11.3. Основным входным сигналом котельного регулятора мощности (КРМ) служит разность за­данного и фактического значений мощности N_з - N_ф. Для улучшения динамики регулирования котла по мощности предусматривают дополнительные сигналы по скорости изменения давления пара р_т , и заданной мощности N_з , формируемые с помощью дифференциаторов (Д). КРМ состоит из регулирующего прибора и ин­тегратора, который одновременно служит задатчиком по мощности для регулятора питания (РП) котла водой. В рассматриваемом случае РП выполняет функции ре­гулятора тепловой нагрузки, работающего по схеме задание — вода. Регулирование температурного режима первичного тракта осуществляют регулятором топлива (РТ), действующим по основному сигналу t_пр и дополнительным сигналам d/dt и dG_пв/dt, формируемым с помощью дифференциаторов (см. рис. 8.23).

На случай возникновения температурного перекоса на выходе первичного трак­та прямоточного котла предусматривают регулятор выравнивания температур пара по ниткам. Назначение последнего состоит в автоматическом распределении рас­ходов воды по ниткам в зависимости от небаланса температур t'_пр—t"_пр на выходе промежуточных поверхностей нагрева первичного пароводяного тракта (сигнал по температуре пара в промежуточной точке тракта для АСР подачи топлива в этом случае формируют на выходе последующих поверхностей нагрева по ходу пара.

Один из вариантов функциональной схемы АСР для этого случая показан на рис. 11.3, в. Внутренние возмущения, приводящие к перекосу температур, ком­пенсируют с помощью корректирующего регулятора (КР), изменяющего задания ведомым регуляторам распределения воды по ниткам РП1 и РП2 с разным знаком. При этом суммарный расход питательной воды на котел не изменится.

При внеш­нем возмущении — изменении сигнала задания по нагрузке на энергоблок, формируемого на выходе регулятора тепловой нагрузки (РТН), РП1 и РП2 будут од­нозначно изменять расходы воды в паровой котел по своим ниткам, воздействуя на РПК₁ и РПК₂.

Турбинный регулятор мощности (ТРМ) может работать в различных режимах. При нагрузках, близких к максимальной, основным сигналом ТРМ служит

(см. рис. 11.3, б, вариант 1), в регулирующем режиме N_з - N_ф. При этом предусматривают упреждающий сигнал dN_з/dt , формируемый дифференциатором и способствующий повышению приемистости блока в целом (рис. 11.3,6, вари­ант II).

Функциональная схема АСР мощности для газомазутного блока 800 МВт с общеблочным регулятором мощности (РМ) показана на рис. 11.4. Вход­ным сигналом РМ служит разность заданного и фактического значений мощности N_з - N_ф

На прямоточных паровых котлах энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт ус­танавливают по два ПТН производительностью 50% каждый. Питательная вода поступает в котел по двум потокам. Ее общий расход регулируют с помощью МУТ1 и МУТ2, управляемых регулятором питания через блок переключения воздействий (на схеме не показаны).

Функции турбинного регулятора мощности осуществляют регулятор давления пара перед турбиной (ЯД), который может работать в двух режимах: при нагруз­ках, близких к максимальной, — в режиме поддержания номинального значения

; при наличии ограничения на снижение р_т — в режиме поддержания.

В отличие от АСР блока, изображенной на рис. 11.3, б, котель­ные регуляторы питания РП и топлива РТ меняются местами, что служит типичным решением для АСР блоков с прямоточными кот­лами, работающими

на газомазутном топливе (см. рис. 8. 24). Кроме того, для повышения приемистости блока в целом предусматривают воздействие скоростного сигнала по давлению пара р_Т, (на вход РТ) и заданной мощности N₃ (на вход РМ).

Рис. 11.4. Функциональная схема АСР мощности блочной установки 800 МВт