RU2044216C1 - Automatic superheated steam temperature controller for steam generator - Google Patents

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: generator has delay unit and steam generator model. The output of the controller of torch position is connected with the input of delay unit. The output of the unit is connected with the input of superheated steam temperature controller. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в парогенераторе с установленным между его ступенями поверхностным или впрыскивающим пароохладителем и сжигающий доменный газ совместно с другими видами топлива. The invention relates to a power system and can be used in a steam generator with a surface or injection desuperheater installed between its steps and burning blast furnace gas together with other types of fuel.

В известных системах регулирования регулятор температуры получает основной сигнал по отклонению температуры пара на выходе пароперегревателя и воздействует на расход охлаждающей воды. Для упреждения изменения температуры на выходе при изменении энтальпии частично перегретого пара используют дополнительный сигнал, пропорциональный скорости изменения температуры пара в промежуточной точке. Недостатком этого устройства является то, что точность регулирования ухудшается из-за изменения тепловосприятия перегревателей, связанных с изменением нагрузки по расходу пара и изменениями в топочном режиме, связанным с изменением загрязнения поверхности нагрева, избытка воздуха, изменением состава топлива. In known control systems, the temperature controller receives the main signal for the deviation of the steam temperature at the outlet of the superheater and affects the flow of cooling water. To anticipate changes in the outlet temperature when the enthalpy of the partially superheated steam changes, an additional signal is used proportional to the rate of change of the vapor temperature at the intermediate point. The disadvantage of this device is that the accuracy of regulation is deteriorating due to changes in the thermal perception of superheaters associated with changes in the load on steam consumption and changes in the furnace mode associated with changes in the pollution of the heating surface, excess air, and changes in the composition of the fuel.

Известен способ регулирования температуры перегретого пара в парогенераторе, в котором регулирующее воздействие на изменение положения факела в топке формируется по изменению величины нагрузки, отношению количества теплоты, вносимого доменным газом, к суммарному количеству тепла, вносимому двумя видами топлива, величины интегральной составляющей отклонения температуры пара на выходе из пароперегревателя. Недостаток этого устройства в том, что при частых возмущающих воздействиях, влияющих на положение факела, его регулирование и стабилизация затруднены и точность регулирования невелика. Следовательно, при регулировании положения факела возмущающие воздействия расхода пара и топочного режима (в данном случае состава топлива) компенсируются частично и с запазданием, что ухудшает точность регулирования. A known method of controlling the temperature of superheated steam in a steam generator, in which the regulatory effect on the change in the position of the torch in the furnace is formed by changing the load, the ratio of the amount of heat introduced by the blast furnace gas, to the total amount of heat introduced by two types of fuel, the integral component of the deviation of the vapor temperature by leaving the superheater. The disadvantage of this device is that with frequent disturbing influences affecting the position of the torch, its regulation and stabilization are difficult and the accuracy of regulation is small. Therefore, when adjusting the position of the torch, the disturbing effects of the steam flow rate and the combustion mode (in this case, the composition of the fuel) are partially compensated and with a delay, which impairs the accuracy of regulation.

Цель изобретения повышение быстродействия регулятора и динамической точности. The purpose of the invention is to increase the speed of the controller and dynamic accuracy.

Сущность изобретения заключается в том, что в автоматический регулятор температуры перегретого пара в парогенераторе, содержащий блоки определения количества теплоты, выделяемой разными видами топлива, соединенные с сумматором общей выделяемой теплоты, связанным с делителем, определяющим соотношение между разными видами топлива и подключенным к задатчику положения факела, связанному с регулятором положения факела, подключенным к исполнительному механизму, датчик угла поворота горелки, связанный с регулятором положения факела, корректирующий регулятор температуры с задатчиком, соединенный через интегратор с задатчиком положения факела, регулятор температуры перегретого пара с задатчиком, вход которого связаны с датчиком температуры перегретого пара на выходе пароперегревателя и через дифференциатор с датчиком температуры пара в промежуточной точке, а выход с клапаном конечного впрыска, датчик нагрузки парогенератора, соединенный с задатчиком положения факела, дополнительно введен блок запаздывания (модель парогенератора), причем второй выход регулятора положения факела подключен на вход блока задержки, выход которого подключен к входу регулятора температуры перегретого пара. Регулятор конечного впрыска, получив сигнал с выхода модели парогенератора рассогласования между заданным значением положения факела и действительным, соответственно учитывает его при формировании сигналом, управляющим клапаном, конечного впрыска. Если сигнал задания величины факела больше, чем действительное положение факела, то уменьшается величина сигнала регулирования впрыска и наоборот. Введенные элементы позволяют при ошибке регулирования положения факела формировать компенсирующее воздействие через блок задержки (модель парагенератора) на вход регулятора конечного впрыска. Регулятор конечного впрыска и положения факела взаимно корректируются. Сигнал рассогласования по температуре пара на выходе пароперегревателя через интегратор поступает на вход задатчика факела и наоборот сигнал ошибки регулирования положения факела через блок задержки поступает на вход регулятора конечного впрыска. Это позволяет повысить быстродействие системы регулирования и увеличить точность поддержания регулируемой величины при возмущающих воздействиях. The essence of the invention lies in the fact that in the automatic temperature controller of superheated steam in a steam generator, containing blocks for determining the amount of heat generated by different types of fuel, connected to an adder total heat generated associated with a divider that determines the ratio between different types of fuel and connected to the torch position adjuster associated with the torch position controller connected to the actuator, a burner angle sensor associated with the torch position controller, cor coding temperature controller with a setpoint connected through an integrator to a torch position controller, a superheated steam temperature controller with a setter, the input of which is connected to a superheated steam temperature sensor at the outlet of the superheater and through a differentiator with a steam temperature sensor at an intermediate point, and the output with a final injection valve, a load generator of the steam generator connected to the torch positioner, a delay unit (steam generator model) is additionally introduced, the second output of the regulator being The flame is connected to the input of the delay unit, the output of which is connected to the input of the temperature controller of the superheated steam. The final injection regulator, having received a signal from the output of the model of the steam generator of the mismatch between the set value of the torch position and the actual one, accordingly takes it into account when the signal, controlling the valve, generates the final injection. If the signal for setting the value of the torch is greater than the actual position of the torch, then the value of the injection control signal decreases and vice versa. The introduced elements allow for the error of regulation of the position of the torch to form a compensating effect through the delay unit (paragenerator model) at the input of the final injection regulator. The final injection regulator and the torch position are mutually adjusted. The mismatch signal for the temperature of the steam at the outlet of the superheater through the integrator is fed to the input of the torch master and vice versa the error signal for regulating the position of the torch through the delay unit is fed to the input of the final injection regulator. This makes it possible to increase the speed of the control system and increase the accuracy of maintaining the controlled variable under disturbing influences.

На чертеже изображена структурная схема заявляемой системы регулирования. The drawing shows a structural diagram of the inventive regulatory system.

Выход блока 1 определения количества тепла, выделяемого при сжигании доменного газа, подключен к первому входу сумматора 7 и к первому входу делителя 8, выход блока 2 определения количества тепла, выделяемого при сжигании других видов топлива, подключен к второму входу сумматора 7, выход которого подключен к второму входу делителя 8. Выход делителя 8 подключен к второму входу задатчика 9. К входу поворотного механизма горелки подключен выход исполнительного механизма 4. Датчик угла поворота горелки 5 подключен на первый вход регулятора 6 положения факела. Выход задатчика 9 положения факела подключен на второй вход регулятора положения факела, выход которого подключен на исполнительный механизм поворотного механизма горелки. Сигнал с выхода датчика 14 температуры впрыска подключен на вход дифференциатора 15, выход которого подключен на второй вход регулятора конечного впрыска 16. Выход датчика температуры перегретого пара 13 подключен на вход корректирующего регулятора температуры 11 и на первый вход регулятора 16 конечного впрыска, выход которого подключен на управляющий вход клапана 18 конечного впрыска. Блок 17 задания температуры перегретого пара подключен на третий вход регулятора 16 конечного впрыска. На второй вход корректирующего регулятора 11 поступает сигнал с выхода блока задания 12. Выход корректирующего регулятора 11 подключен на вход интегратора 10, выход которого подключен на третий вход задатчика 9 положения факела. Выход датчика 19 нагрузки пара подключен на вход первого задатчика 9 положения факела. Второй выход регулятора 6 положения факела подключен на вход модели парогенератора 3, выход которого подключен на четвертый дополнительный вход регулятора впрыска. The output of the unit 1 for determining the amount of heat released during the combustion of blast furnace gas is connected to the first input of the adder 7 and to the first input of the divider 8, the output of the unit 2 for determining the amount of heat generated during the burning of other types of fuel is connected to the second input of the adder 7, the output of which is connected to the second input of the divider 8. The output of the divider 8 is connected to the second input of the setter 9. The output of the actuator is connected to the input of the rotary mechanism of the burner 4. The angle sensor of the burner 5 is connected to the first input of the regulator 6 Nia torch. The output of the torch position adjuster 9 is connected to the second input of the torch position controller, the output of which is connected to the actuator of the burner rotary mechanism. The signal from the output of the injection temperature sensor 14 is connected to the input of the differentiator 15, the output of which is connected to the second input of the final injection controller 16. The output of the temperature sensor of the superheated steam 13 is connected to the input of the correcting temperature controller 11 and to the first input of the final injection controller 16, the output of which is connected to control input of the valve 18 of the final injection. Block 17 sets the temperature of the superheated steam is connected to the third input of the controller 16 of the final injection. The second input of the correcting controller 11 receives a signal from the output of the task unit 12. The output of the correcting controller 11 is connected to the input of the integrator 10, the output of which is connected to the third input of the master 9 of the torch position. The output of the steam load sensor 19 is connected to the input of the first torch position adjuster 9. The second output of the torch position controller 6 is connected to the input of the steam generator model 3, the output of which is connected to the fourth additional input of the injection regulator.

Блоки 1 и 2 определения количества тепла, выделяемого при сжигании доменного газа и других видов топлива, могут включать в себя датчики расхода топлива и теплоты сгорания, выходные сигналы которых перемножаются между собой и поступают на выход блока. Выходные сигналы всех блоков определения количества тепла, выделяемого при сжигании каждого вида топлива, поступают на вход сумматора 7. Сумматор складывает все входные сигналы и сигнал общей суммы тепла, выделяемого всеми видами топлива, поступает на вход делителя 8, который пpоизводит деления сигнала, поступающего на первый вход, на сигнал, поступающий на второй вход. Выходной сигнал блока деления 9 равен частному от деления величины тепла, выделенного при сжигании доменного газа, на величину тепла, выделяемую при сжигании всех видов топлива. Blocks 1 and 2 for determining the amount of heat generated during the combustion of blast furnace gas and other types of fuel may include sensors for fuel consumption and heat of combustion, the output signals of which are multiplied among themselves and fed to the output of the block. The output signals of all the units for determining the amount of heat generated during the combustion of each type of fuel are fed to the input of the adder 7. The adder adds all the input signals and the signal of the total amount of heat generated by all types of fuel is fed to the input of the divider 8, which produces a division of the signal supplied to the first input, to the signal supplied to the second input. The output signal of the division unit 9 is equal to the quotient of dividing the amount of heat released during the combustion of the blast furnace gas by the amount of heat released during the combustion of all types of fuel.

Сигнал задания положения факела с выхода задатчика 9 определяется тремя составляющими: интегральной от ошибки регулирования температуры перегретого пара, сигналом нагрузки по расходу пара и отношением состава топлива с выхода блока 8. Датчик угла поворота горелки 5 формирует электрический сигнал, величина которого равна углу поворота в данный момент. Разность между заданным углом поворота и действительным поступает с второго выхода регулятора 6 положения факела на вход модели 3 парогенератора. Модель парогенератора 3 осуществляет задержку выходного сигнала в зависимости от параметров моделируемого объекта регулирования (парогенератора). The signal for setting the position of the torch from the output of the setter 9 is determined by three components: the integral from the error in controlling the temperature of the superheated steam, the load signal for the steam consumption and the ratio of the fuel composition from the output of the unit 8. The angle sensor of the burner 5 generates an electric signal whose value is equal to the angle of rotation in this moment. The difference between the given rotation angle and the actual one comes from the second output of the torch position controller 6 to the input of the steam generator model 3. The model of the steam generator 3 delays the output signal depending on the parameters of the simulated control object (steam generator).

Регулятор 6 положения факела на первый свой выход подает сигнал, определяющий изменение (повышения или понижения) положения факела в зависимости от сигнала задания и действительного положения угла поворота горелки. The torch position controller 6 sends a signal to its first output, which determines the change (increase or decrease) in the torch position depending on the reference signal and the actual position of the angle of rotation of the burner.

Датчиком температуры 13 формируется электрический сигнал, по величине равный температуре пара на выходе пароперегревателя. Корректирующий регулятор 11 вычисляет сигнал рассогласования между сигналом с выхода задатчика 12 и сигналом с выхода задатчика 13 температуры перегретого пара и формирует функцию веса, поступающую на вход интегратора 10. Интегральная составляющая с выхода интегратора 10 поступает на вход задатчика 9. A temperature sensor 13 generates an electrical signal equal in value to the steam temperature at the outlet of the superheater. The correction controller 11 calculates the mismatch signal between the signal from the output of the setter 12 and the signal from the output of the setter 13 of the superheated steam temperature and generates a weight function supplied to the input of the integrator 10. The integral component from the output of the integrator 10 is fed to the input of the set 9.

Дифференциатор 15 находит сигнал скорости изменения температуры пара в промежуточной точке (непосредственно за пароохладителем), упреждающей изменение температуры на выходе при изменении энтальпии частично перегретого пара. The differentiator 15 finds the signal of the rate of change of the vapor temperature at the intermediate point (immediately after the desuperheater), anticipating the change in the outlet temperature when the enthalpy of the partially superheated steam changes.

Регулятор 16 перегретого пара формирует управляющий сигнал по отклонению температуры пара на выходе пароперегревателя и пропорционально скорости изменения температуры пара в промежуточной точке. Третьей входной составляющей при формировании управляющего воздействия регулятором температуры 16 является выходной сигнал модели парогенератора 3, поступающий на четвертый вход. При положительном входном сигнале на четвертом входе величина впрыска уменьшается, при отрицательном увеличивается. Таким образом компенсируются возмущения положения факела, что уменьшает ошибку регулирования, повышая быстродействие регулятора температуры, так как параллельно регулированию по отклонению вводится дополнительный канал регулирования по возмущению. The superheated steam controller 16 generates a control signal for the deviation of the steam temperature at the outlet of the superheater and in proportion to the rate of change of the steam temperature at the intermediate point. The third input component in the formation of the control action of the temperature controller 16 is the output signal of the model of the steam generator 3, supplied to the fourth input. With a positive input signal at the fourth input, the amount of injection decreases, with a negative increase. In this way, the disturbances of the torch position are compensated, which reduces the control error, increasing the speed of the temperature controller, since an additional control channel for the disturbance is introduced in parallel with the deviation control.

Повышение точности регулирования температуры перегретого пара позволяет увеличить экономичность работы паровой турбины и энергоблока в целом. Improving the accuracy of controlling the temperature of superheated steam allows you to increase the efficiency of the steam turbine and the power unit as a whole.

Claims (1)

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА В ПАРОГЕНЕРАТОРЕ, содержащий блоки определения количества теплоты, выделяемой разными видами топлива, соединенные с сумматором общей выделяемой теплоты, связанным с делителем, определяющим соотношение между разными видами топлива и подключенным к задатчику положения факела, связанному с регулятором положения факела, подключенным к исполнительному механизму, датчик угла поворота горелки, связанный с регулятором положения факела, корректирующий регулятор температуры с задатчиком, соединенный через интегратор с задатчиком положения факела, регулятор температуры перегретого пара с задатчиком, входы которого связаны с датчиком температуры перегретого пара на выходе пароперегревателя и через дифференциатор с датчиком температуры пара в промежуточной точке, а выход с клапаном конечного впрыска, датчик нагрузки парогенератора, соединенный с задатчиком положения факела, отличающийся тем, что он содержит блок запаздывания (модель парогенератора), причем второй выход регулятора положения факела подключен на вход блока запаздывания, выход которого подключен к входу регулятора температуры перегретого пара. AUTOMATIC HEATED TEMPERATURE REGULATOR IN A STEAM GENERATOR containing blocks for determining the amount of heat generated by different types of fuel, connected to an accumulator of total heat released, connected to a divider that determines the ratio between different types of fuel and connected to a torch position adjuster connected to the torch position controller connected to the actuator, a burner rotation angle sensor connected to the torch position controller, a correcting temperature controller with a setpoint connected through an integrator with a torch position adjuster, a superheated steam temperature regulator with a regulator whose inputs are connected to a superheated steam temperature sensor at the outlet of the superheater and through a differentiator with a steam temperature sensor at an intermediate point, and the output with a final injection valve, a steam generator load sensor, connected with a torch position adjuster, characterized in that it comprises a delay unit (steam generator model), the second output of the torch position controller being connected to the input of the unit Single delay, the output of which is connected to the input of the superheated steam temperature controller.

Images