Автоматическое регулирование и защита узла сетевых подогревателей турбоагрегата К-800-240

3 Обоснование выбранных  схем автоматического регулирования и технологической защиты ТФУ

 

3.1 Автоматическое  регулирование

Экономичная работа аппаратов системы подогрева сетевой воды оказывает влияние на показатели эффективности турбоустановки и результаты работы ТЭС. Неисправности и нарушения в работе сетевых подогревателей являются одной из причин снижения экономичности и надежности работы турбоустановок.

Соблюдение условий эксплуатации и поддержания необходимых режимных параметров способствуют экономичной и безотказной работе сетевых подогревателей.

Необходимо регулировать следующие параметры теплофикационной установки:

• уровень конденсата в основных бойлерах;
• уровень конденсата в пиковых бойлерах;
• температуру сетевой воды на выходе из основных бойлеров;
• температуру сетевой воды на выходе пикового бойлера первой ступени;
• температуру сетевой воды после пикового бойлера второй ступени;
• температуру пара на пиковый бойлер второй ступени от третьего отбора.

 

3.1.1 Автоматическое регулирование уровня конденсата в основных и пиковых бойлерах

Регуляторы уровня в основных и пиковых бойлерах поддерживают рабочий уровень конденсата – 500 мм.

Снижение уровня конденсата в подогревателях недопустимо, так как при оголении дренажных патрубков в них может появиться пар («проскок» пара). Если дренаж подается самотеком в другой подогреватель, проскок снижает термодинамический КПД цикла, так как увеличивается расход пара из отборов более высокого давления. При повышении уровня конденсат закрывает часть трубчатки подогревателя, что ухудшает теплообмен. Кроме того, большой запас воды в корпусе подогревателя может вызвать ее вскипание и аварийный заброс пароводяной смеси в паровую турбину в случае, если при резком снижении нагрузки турбины недостаточно быстро закроют обратные клапаны на паропроводе отбора.

Уровень во всех подогревателях поддерживается регуляторами, получающими импульс от уровнемеров и воздействующими на регулирующие дроссельные клапаны.

Уровень в основных бойлерах поддерживается изменением расхода конденсата греющего пара. Регулирующий орган стоит на линии отвода конденсата, который поступает из основных бойлеров в ПНД-1 или в конденсатор.

Уровень в пиковых бойлерах также поддерживается изменением расхода конденсата греющего пара. Регулирующие органы стоят:

• на линии конденсата, который поступает из ПБ-2 в ПБ-1;
• на линии конденсата, который поступает из ПБ-1 в основные бойлеры.

На регулирующий орган оказывает воздействие регулятор, структурная схема которого представлена на рисунке 3.1.

Первичный преобразователь предназначен для преобразования изменения уровня в электрический сигнал, который поступает на регулирующий блок.

В регулирующий блок также поступает сигнал от задающего устройства. Задающее устройство предназначено для формирования сигнала, соответствующего заданному значению регулируемого параметра.

 

 

 

Рисунок 3.1 – Структурная схема регулятора уровня в ПСВ

 

 

 

 

Регулирующий блок сравнивает сигналы с первичного преобразователя и задающего устройства и формирует сигнал рассогласования (сигнал отклонения параметра от заданного значения). Регулирующий блок используется в качестве основного регулятора в одноконтурной схеме регулирования и служит для преобразования сигнала отклонения параметра в управляющий сигнал в соответствии с заданным законом регулирования.

Для дистанционного управления нагрузкой регулирующего блока используется блок управления, с помощью которого производится безударное переключение с ручного управления на автоматическое и обратно.

Сигнал с блока управления поступает на пусковое устройство. Пусковые устройства (усилители) предназначены для усиления выходного сигнала регулирующего блока до значений, необходимых для запуска двигателя исполнительного механизма.

Усиленный сигнал поступает на исполнительный механизм. Исполнительный механизм предназначен для перемещения регулирующего органа в положение, определяемое регулирующим или управляющим устройствами. Исполнительный механизм развивает усилие, необходимое для перестановки регулирующего органа, за счет использования энергии внешнего источника, которая подводится к нему через усилитель.

Контроль сигнала датчика положения исполнительного механизма осуществляется с помощью указателя положения. Указатель положения предназначен для применения в системах автоматического регулирования в качестве устройства, осуществляющего визуальный контроль положения регулирующего органа.

Регулирующий орган позволяет изменять расход конденсата греющего пара, влияющего на параметр. В качестве регулирующего органа используется регулирующий орган дроссельного типа, который изменяет расход среды за счет изменения скорости и площади живого сечения потока при прохождении его через дросселирующее устройство.

Так как бойлер, как объект регулирования уровня, является объектом без самовыравнивания, то исполнительный механизм и регулирующий блок соединяются жесткой обратной связью (ЖОС) по положению регулирующего органа для создания большей устойчивости системы.

 

3.1.2 Автоматическое  регулирование температуры сетевой  воды

Температура сетевой воды является важным экономическим параметром для работы теплофикационной установки и блока в целом.

Снижение температуры недопустимо, т.к. температура сетевой воды зависит от требований потребителя  и температуры наружного воздуха.

Повышение температуры сетевой воды приведет к дополнительным затратам на ее подогрев, а значит к снижению экономичности.

Регулирование температуры сетевой воды производится:

• после основных бойлеров – с помощью регулирующего клапана, установленного на байпасе сетевой воды;
• за пиковыми бойлерами – за счет изменения расхода греющего пара из отборов турбины с  помощью регулирующих клапанов.

При работе ПБ-1 и отключенном ПБ-2 регулятор, установленный на линии пара из четвертого отбора, поддерживает заданную температуру сетевой воды на выходе из бойлерной установки с ограничением по максимально допустимому расходу пара из четвертого отбора.

При работе ПБ-2 регулятор, установленный на линии пара из третьего отбора, поддерживает заданную температуру сетевой воды на выходе из бойлерной установки с ограничением по максимально допустимому расходу пара из третьего отбора. Регулятор (на линии пара из четвертого отбора) поддерживает заданное количество пара из четвертого отбора.

На регулирующие органы оказывает воздействие регулятор температуры, структурная схема которого аналогична структурной схеме регулятора уровня. Но так как бойлер, как объект регулирования температуры, является объектом с самовыравниванием, то нет необходимости в жесткой обратной связи по положению регулирующего органа, т.к. нет жестких требований к устойчивости системы. Принцип действия регулятора температуры аналогичен принципу действия регулятора уровня.

 

3.1.3 Автоматическое регулирование температуры  пара из третьего отбора турбины на ПБ-2

Повышение температуры пара из отбора турбины может привести к вскипанию воды в теплообменнике и нарушению плотности соединения трубок с трубными досками. Для снижения температуры пара до расчетной (400-420°С) в схеме предусмотрен впрыск питательной воды в отбор пара из промступени ПТН.

Регулирование температуры пара производится с помощью регулирующего клапана, установленного на линии впрыска.

На регулирующий орган оказывает воздействие регулятор температуры, структурная схема которого аналогична структурной схеме регулятора температуры сетевой воды.

 

3.2 Технологическая  защита

Технологическая защита является последней ступенью автоматического регулирования и вступает в работу при нарушении режима работы или возникновении неисправностей технологического оборудования, когда не справились остальные системы.

По результатам воздействия на оборудование технологические защиты могут быть разделены на защиты, производящие останов (отключение) агрегатов, защиты, снижающие нагрузку соответствующих агрегатов, и защиты, производящие локальные операции, препятствующие возникновению аварийного режима.

Вместе с технологическими защитами могут осуществляться блокировки отдельного оборудования. Функции блокировок не могут быть строго разграничены с функциями локальных защит и их разделение является условным.

Основным требованием к устройствам технологических защит является надежность. Способы повышения надежности защиты: надежное питание, использование надежной аппаратуры и формирование определенных схем защиты.

В ТФУ предусмотрены следующие защиты:

• от повышения уровня конденсата в ОБ-1, ОБ-2, ПБ-1 и ПБ-2 до 980 мм;
• от повышения температуры сетевой воды после ПБ-1 и ПБ-2 до 170°С;
• от понижения давления сетевой воды за ПБ-1 и ПБ-2 до 0,6 МПа.

Электрическая схема технологической защиты ТФУ представлена на ГЧ.02.

При повышении уровня конденсата в основном бойлере первой ступени до 980 мм срабатывает защита на отключение ТФУ. При повышении уровня в ОБ-1 контакт прибора 1Д-1 замыкается и получает питание реле 1К, которое замыкает свой контакт, от которого реле К5, К6 и К7 получают питание. При замыкании контактов этих реле происходит:

• закрытие задвижек на подводе пара к ОБ-1, ОБ-2, ПБ-1, ПБ-2;
• закрытие задвижек на подводе и отводе сетевой воды из ТФУ;
• открытие задвижки на байпасе сетевой воды ТФУ;
• закрытие задвижек на сливе конденсата в конденсатор и в ПНД-1;
• открытие задвижки на сливе конденсата в циркводовод.

При повышении уровня конденсата в ОБ-2, ПБ-1 и ПБ-2 производятся аналогичные операции.

Повышение уровня вызывает включение указательного реле (блинкера) КH1, относящегося к тому подогревателю, в котором произошло повышение уровня. Так как конденсат греющего пара из каждого ПСВ поступает в предвключенный ему подогреватель и вследствие этого при повышении уровня в одном из подогревателей может повыситься уровень и в других подогревателях, цепь питания всех блинкеров после срабатывания первого блинкера отключается. Поэтому всегда срабатывает только один из блинкеров и однозначно фиксируется, в каком подогревателе первым произошло повышение уровня.

Отключение цепи питания блинкеров производится размыкающими контактами сработавшего блинкера.

При повышении температуры сетевой воды до 170°С и понижении давления сетевой воды до 0,6 МПа после пикового бойлера первой ступени срабатывает защита, предотвращающая вскипание в ПБ-1. При этом замыкаются контакты приборов 2Д-1 и 2Д-2 и получают питание реле 8К и 9К, которые, соответственно, замыкают свои контакты и реле К10 и К11 оказываются под напряжением. При замыкании контактов К10 и К11 происходит:

• закрытие задвижки и регулирующего клапана на подводе пара к ПБ-1 из четвертого отбора турбины;
• закрытие задвижки на сливе конденсата из ПБ-1;
• отключение регулятора, изменяющего расход пара к ПБ-1.

При повышении температуры сетевой воды до 170°С и понижении давления сетевой воды до 0,6 МПа после пикового бойлера второй ступени срабатывает защита от вскипания в ПБ-2. Защита производит операции аналогичные операциям при срабатывании защиты от вскипания в ПБ-1, но кроме этого происходит закрытие задвижки на подаче воды от промступени ПТН на впрыск в линию пара из третьего отбора турбины на ПБ-2.

Таким образом, технологические защиты ТФУ при повышении уровня конденсата в любом из ПСВ приводят к отключению всей ТФУ, а при повышении температуры и давления сетевой воды в пиковых бойлерах приводят к отключению ПБ-1 и ПБ-2 по пару.