RU61795U1

RU61795U1 - SYSTEM OF REGULATING THE INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICAL AND HEAT ENERGY

Info

Publication number: RU61795U1
Application number: RU2006138915/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Фомин; Марк Иделевич Гринман
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Комтек-инжениринг" (ООО "Комтек-инжениринг")
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-03-10

Abstract

Полезная модель относится к области энергетики. Предложена система регулирования установки для выработки электрической и тепловой энергии, включающая датчик частоты вращения ротора турбины, механизм управления турбиной и регулятор давления пара за турбиной, связанные через промежуточные усилители и гидравлический сервомотор с регулирующим клапаном подачи водяного пара в турбину, при этом на трубопроводе подачи водяного пара в испаритель низкокипящего теплоносителя установлен регулирующий клапан с дополнительным гидравлическим сервомотором, а датчик частоты вращения ротора турбины, механизм управления турбиной и регулятор давления пара за турбиной соединены дополнительно через промежуточные усилители и дополнительный гидравлический сервомотор с регулирующим клапаном подачи водяного пара в испаритель низкокипящего теплоносителя. Заявляемое техническое решение позволяет автоматически изменять одновременно расходы водяного пара в противодавленческую турбину и в испаритель низкокипящего теплоносителя так, что электрическая и тепловая мощности установки могут изменяться независимо друг от друга, то есть установка может участвовать в регулировании частоты и мощности в энергосистеме. Кроме того, предлагаемая система регулирования установки позволяет при изменении тепловой мощности бойлера автоматически перераспределять расход водяного пара из турбины в бойлер и испаритель низкокипящего теплоносителя.The utility model relates to the field of energy. A control system for an installation for generating electric and thermal energy is proposed, including a turbine rotor speed sensor, a turbine control mechanism, and a steam pressure regulator behind the turbine, connected through intermediate amplifiers and a hydraulic servomotor with a control valve for supplying water vapor to the turbine, while on the water supply pipeline steam in the evaporator of a low-boiling coolant has a control valve with an additional hydraulic servomotor, and a rotor speed sensor the bins, the turbine control mechanism and the steam pressure regulator behind the turbine are additionally connected through intermediate amplifiers and an additional hydraulic servomotor with a control valve for supplying water vapor to the low-boiling-water evaporator. The claimed technical solution allows you to automatically change at the same time the flow of water vapor in the backpressure turbine and in the evaporator of the low-boiling coolant so that the electric and thermal power of the installation can be changed independently of each other, that is, the installation can participate in the regulation of frequency and power in the power system. In addition, the proposed control system of the installation allows you to automatically redistribute the flow of water vapor from the turbine into the boiler and the low-boiling water evaporator when the thermal power of the boiler changes.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики.The utility model relates to the field of heat power engineering.

Известна система регулирования противодавленческой турбины Калужского турбинного завода, работающей в режиме с включенным регулятором давления пара за турбиной (Кирюхин В.И., Тараненко Н.М., Огурцова Е.П. и др. Паровые турбины малой мощности КТ3-М.: Энергоатомиздат, 1987. 216 с: ил.; стр.86).A known control system of the backpressure turbine of the Kaluga Turbine Plant, operating in the mode with the steam pressure regulator turned on behind the turbine (Kiryukhin V.I., Taranenko N.M., Ogurtsova E.P., etc. Low-power steam turbines KT3-M: Energoatomizdat , 1987.216 s: ill .; p. 86).

Недостатком известной системы регулирования является зависимость электрической мощности установки от тепловой мощности, передаваемой потребителю.A disadvantage of the known regulation system is the dependence of the electrical power of the installation on the heat power transmitted to the consumer.

Известна система регулирования паровой противодавленческой турбины Р-50-130-13 Ленинградского Металлического завода, включающая датчик частоты вращения ротора, механизм управления турбиной и регулятор давления пара за турбиной, причем оба регулятора через промежуточные усилители воздействуют на один и тот же регулирующий клапан подачи водяного пара в турбину. Выходной сигнал регулятора частоты вращения представляет собой сумму сигналов датчика частоты вращения и механизма управления турбиной (Щегляев А.В., Смельницкий С.Г. Регулирование паровых турбин - М.: Энергия, 1962; стр.202-203, рис.9-16).A known control system of a steam counterpressure turbine R-50-130-13 of the Leningrad Metal Plant, including a rotor speed sensor, a turbine control mechanism and a steam pressure regulator behind the turbine, both regulators acting through the intermediate amplifiers on the same control valve for supplying water vapor to the turbine. The output signal of the speed controller is the sum of the signals of the speed sensor and the turbine control mechanism (Scheglyaev A.V., Smelnitsky S.G. Regulation of steam turbines - M .: Energy, 1962; pp. 202-203, Fig. 9-16 )

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.By the totality of the features, this known technical solution is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Недостатком известной системы регулирования, принятой за прототип, является невозможность автоматического регулирования расхода пара в A disadvantage of the known control system adopted for the prototype is the inability to automatically control the flow of steam in

испаритель низкокипящего теплоносителя, а, следовательно, и электрической мощности бутановой турбины, как при постоянной, так и при переменной тепловой мощности бойлера. В процессе возрастания тепловой мощности бойлера расход пара в бойлер при изменении режима работы установки возрастет, и давление водяного пара за турбиной уменьшится. Регулятор давления пара увеличит открытие регулирующего клапана турбины и расход пара через противодавленческую турбину. В результате давление пара за турбиной восстановится, а ее мощность возрастет. В то же время расход пара в испаритель низкокипящего теплоносителя, а, следовательно, и мощность бутановой турбины останутся неизменными, так как весь дополнительный расход пара поступит в бойлер. В процессе изменения частоты тока в электрической сети датчик частоты вращения ротора, участвующий в первичном регулировании частоты, изменит положение регулирующего клапана противодавленческой турбины, что вызовет изменение ее электрической мощности и давления пара за ней. При этом регулятор давления, поддерживая заданное значение давления пара за турбиной, вернет регулирующий клапан в исходное положение и восстановит значение мощности турбины. В этом режиме, как и в предыдущем, расход пара в испаритель низкокипящего теплоносителя, а, следовательно, и мощность бутановой турбины останутся неизменными, так как расход водяного пара через регулирующий клапан турбины остался постоянным. Таким образом, электрическая мощность всей установки оказывается однозначно зависящей от тепловой мощности бойлера, то есть установка, во-первых, не может участвовать в регулировании частоты и мощности в энергосистеме, во-вторых, при изменении тепловой нагрузки не происходит перераспределение расхода пара между бойлером и испарителем низкокипящего теплоносителя. Это связано с тем, что для регулирования электрической мощности не используется конденсационная часть установки, работающая на низкокипящем теплоносителе.an evaporator of a low-boiling coolant, and, consequently, the electric power of a butane turbine, both with constant and variable thermal power of the boiler. In the process of increasing the thermal power of the boiler, the steam flow into the boiler will change when the installation mode changes, and the water vapor pressure behind the turbine will decrease. The steam pressure regulator will increase the opening of the turbine control valve and the steam flow through the backpressure turbine. As a result, the vapor pressure behind the turbine will recover, and its power will increase. At the same time, the steam consumption in the evaporator of the low-boiling coolant, and, consequently, the power of the butane turbine will remain unchanged, since all the additional steam consumption will go to the boiler. In the process of changing the frequency of the current in the electric network, the rotor speed sensor involved in the primary frequency control will change the position of the control valve of the backpressure turbine, which will cause a change in its electric power and steam pressure behind it. At the same time, the pressure regulator, maintaining the set value of the vapor pressure behind the turbine, will return the control valve to its original position and restore the turbine power value. In this mode, as in the previous one, the steam flow rate to the low-boiling coolant evaporator, and, consequently, the butane turbine power, will remain unchanged, since the water vapor flow through the turbine control valve remains constant. Thus, the electric power of the entire installation turns out to be uniquely dependent on the thermal power of the boiler, that is, the installation, firstly, cannot participate in the regulation of frequency and power in the power system, and secondly, when the heat load changes, the redistribution of steam flow between the boiler and evaporator low-boiling coolant. This is due to the fact that the condensation part of the installation operating on a low-boiling coolant is not used to control electric power.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as the identification of sources containing information about analogues of the claimed utility model, allowed to establish that the applicant did not find a technical solution characterized by signs identical or equivalent to those proposed.

Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном техническом решении совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле полезной модели.The identification of the prototype analogues identified as the closest technical solution for the totality of features made it possible to identify in the claimed technical solution the totality of significant distinguishing features with respect to the technical result considered by the applicant, as set forth in the utility model below.

Заявляемое техническое решение позволяет автоматически изменять одновременно расходы водяного пара в противодавленческую турбину и в испаритель низкокипящего теплоносителя так, что электрическая и тепловая мощности установки могут изменяться независимо друг от друга, то есть установка может участвовать в регулировании частоты и мощности в энергосистеме. Кроме того, предлагаемая система регулирования установки позволяет при изменении тепловой мощности бойлера автоматически перераспределять расход водяного пара из турбины в бойлер и испаритель низкокипящего теплоносителя.The claimed technical solution allows you to automatically change at the same time the flow of water vapor in the backpressure turbine and in the evaporator of the low-boiling coolant so that the electric and thermal power of the installation can be changed independently of each other, that is, the installation can participate in the regulation of frequency and power in the power system. In addition, the proposed control system of the installation allows you to automatically redistribute the flow of water vapor from the turbine into the boiler and the low-boiling water evaporator when the thermal power of the boiler changes.

Предложена система регулирования установки для выработки электрической и тепловой энергии, включающая датчик частоты вращения ротора турбины, механизм управления турбиной и регулятор давления пара за турбиной, связанные через промежуточные усилители и гидравлический сервомотор с регулирующим клапаном подачи водяного пара в турбину, при этом на трубопроводе подачи водяного пара в испаритель низкокипящего теплоносителя установлен регулирующий клапан с дополнительным гидравлическим сервомотором, а датчик частоты вращения ротора турбины, механизм управления турбиной и регулятор давления пара за турбиной A control system for an installation for generating electric and thermal energy is proposed, including a turbine rotor speed sensor, a turbine control mechanism, and a steam pressure regulator behind the turbine, connected through intermediate amplifiers and a hydraulic servomotor with a control valve for supplying water vapor to the turbine, while on the water supply pipeline steam in the evaporator of a low-boiling coolant has a control valve with an additional hydraulic servomotor, and a rotor speed sensor bins, a turbine control mechanism and a steam pressure regulator behind the turbine

соединены дополнительно через промежуточные усилители и дополнительный гидравлический сервомотор с регулирующим клапаном подачи водяного пара в испаритель низкокипящего теплоносителя.additionally connected through intermediate amplifiers and an additional hydraulic servomotor with a control valve for supplying water vapor to the low-boiling-medium evaporator.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его реализации, иллюстрируемого чертежом, на котором изображена система регулирования установки для выработки электрической и тепловой энергии.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the following detailed description of one of the examples of its implementation, illustrated by the drawing, which shows the control system of the installation for generating electric and thermal energy.

Система регулирования установки включает датчик 1 частоты вращения ротора турбины, механизм управления 2 турбиной, сумматор 3 и регулятор 4 давления пара за турбиной, связанные через промежуточные усилители 5 и 6 и гидравлический сервомотор 7 с регулирующим клапаном 8 подачи водяного пара в турбину. Установка включает паровой котел 9, соединенный паропроводом с противодавленческой турбиной 10, связанной с электрогенератором 11, а также турбину низкокипящего теплоносителя 12, связанную с электрогенератором 13 и соединенную трубопроводом с установленным на нем регулирующим клапаном 14 с испарителем низкокипящего теплоносителя 15. Турбина низкокипящего теплоносителя 12 соединена трубопроводом с конденсатором низкокипящего теплоносителя 16, питательным насосом 17, инжектором 18 и испарителем низкокипящего теплоносителя 15. Выхлоп противодавленческой турбины 10 соединен паропроводами с теплофикационным бойлером 19 и с испарителем низкокипящего теплоносителя 15. На трубопроводе подачи водяного пара 20 в испаритель низкокипящего теплоносителя 15 установлен регулирующий клапан 21 подачи водяного пара в испаритель низкокипящего теплоносителя 15 с дополнительным гидравлическим сервомотором 22. При этом датчик 1 частоты вращения ротора турбины, механизм управления 2 турбиной и регулятор 4 давления пара за турбиной соединены дополнительно через промежуточные усилители 5 и 6 и дополнительный гидравлический сервомотор 22 с регулирующим клапаном 21 подачи водяного пара в испаритель низкокипящего теплоносителя 15.The installation control system includes a turbine rotor speed sensor 1, a turbine control mechanism 2, an adder 3 and a steam pressure regulator 4 behind the turbine, connected through intermediate amplifiers 5 and 6 and a hydraulic servomotor 7 with a control valve 8 for supplying water vapor to the turbine. The installation includes a steam boiler 9 connected by a steam line to a backpressure turbine 10 connected to an electric generator 11, as well as a low-boiling medium coolant turbine 12, connected to an electric generator 13 and connected by a pipe with a control valve 14 installed on it with a low-boiling medium coolant evaporator 15. A low-boiling medium coolant 12 turbine a pipeline with a condenser of low-boiling coolant 16, a feed pump 17, an injector 18 and an evaporator of low-boiling coolant 15. Exhaust counter the flax turbine 10 is connected by steam pipelines to a heating boiler 19 and to an evaporator of low-boiling coolant 15. At the pipeline for supplying water vapor 20 to the evaporator of low-boiling coolant 15, a control valve 21 for supplying steam to the evaporator of low-boiling coolant 15 is installed with an additional hydraulic servomotor 22. Moreover, the frequency sensor 1 rotation of the turbine rotor, the turbine control mechanism 2 and the steam pressure regulator 4 behind the turbine are additionally connected through intermediate amplifiers 5 and 6 and will complement one-piece hydraulic servomotor 22 with a control valve 21 for supplying water vapor to the evaporator low-boiling coolant 15.

Система регулирования установки работает следующим образом. Пар из турбины 12 низкокипящего теплоносителя по трубопроводу поступает в конденсатор низкокипящего теплоносителя 16, из которого жидкий низкокипящий теплоноситель питательным насосом 17 подается к инжектору 18 и далее в испаритель 15. При изменении тепловой мощности теплофикационного бойлера 19 изменяется давление за противодавленческой турбиной 10, вступает в работу регулятор давления 4 пара за турбиной и через усилитель 6 воздействует на сервомоторы 7 и 22. В результате на первой фазе процесса управления регулирующие клапаны 8 и 21 перемещаются в разных направлениях так, что тепловая мощность установки (расход пара в бойлер) изменяется, а электрическая мощность установки остается постоянной. При необходимости выработки максимальной электрической мощности установки на второй фазе процесса с помощью механизма управления 2 противодавленческой турбиной 10 полностью открывается ее регулирующий клапан 8, при этом положение регулирующего клапана 21 устанавливается в соответствии с тепловой нагрузкой. Это обеспечивает максимальную электрическую мощность противодавленческой турбины 10 во всем диапазоне изменения тепловой нагрузки бойлера 19 и соответствующее изменение электрической мощности турбины 12 низкокипящего теплоносителя. При изменении частоты тока в сети вступает в работу датчик частоты вращения 1 ротора турбины и через сумматор 3 и усилитель 5 воздействует на сервомоторы 7 и 22. В результате регулирующие клапаны 8 и 21 перемещаются в одинаковых направлениях так, что тепловая мощность установки остается постоянной, а электрическая мощность установки изменяется соответствии с изменением частоты тока в сети.The control system of the installation is as follows. The steam from the low-boiling medium coolant turbine 12 is piped to a low-boiling medium coolant condenser 16, from which the low-boiling liquid coolant is fed to the injector 18 and then to the evaporator 15. The pressure behind the backpressure turbine 10 changes when the heat output of the heating boiler 19 changes, and it comes into operation the pressure regulator 4 steam behind the turbine and through the amplifier 6 acts on the servomotors 7 and 22. As a result, in the first phase of the control process, I move the control valves 8 and 21 camping in different directions so that the thermal capacity of the plant (steam flow rate into the boiler) is changed, and setting the electric power remains constant. If it is necessary to generate maximum electric power of the installation in the second phase of the process, by means of the control mechanism 2 of the counter-pressure turbine 10, its control valve 8 is fully opened, while the position of the control valve 21 is set in accordance with the heat load. This ensures the maximum electric power of the backpressure turbine 10 in the entire range of changes in the thermal load of the boiler 19 and a corresponding change in the electric power of the low-boiling coolant turbine 12. When the current frequency in the network changes, the speed sensor 1 of the turbine rotor comes into operation and acts on the servomotors 7 and 22 through the adder 3 and amplifier 5. As a result, the control valves 8 and 21 move in the same directions so that the thermal power of the installation remains constant, and the electrical power of the installation changes in accordance with the change in the frequency of the current in the network.

Claims

The control system of the installation for generating electric and thermal energy, including a turbine rotor speed sensor, a turbine control mechanism and a steam pressure regulator behind the turbine, connected through intermediate amplifiers and a hydraulic servomotor with a control valve for supplying water vapor to the turbine, characterized in that in the supply pipe water vapor in the evaporator low-boiling coolant installed control valve with an additional hydraulic servomotor, while the speed sensor p torus turbine, the turbine and the pressure regulator control mechanism for steam turbine is further connected through intermediate amplifiers and a secondary hydraulic servo with a control valve supplying steam into the low-boiling coolant evaporator.