Система регулирования установки для выработки электрической и тепловой энергии

 

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.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики.

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).

Недостатком известной системы регулирования является зависимость электрической мощности установки от тепловой мощности, передаваемой потребителю.

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).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком известной системы регулирования, принятой за прототип, является невозможность автоматического регулирования расхода пара в

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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, отличающаяся тем, что на трубопроводе подачи водяного пара в испаритель низкокипящего теплоносителя установлен регулирующий клапан с дополнительным гидравлическим сервомотором, при этом 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению, к дизелям с турбонаддувом автотранспортного назначения, в частности заявляемая система регулирования наддува предназначена для управляемого воздухоснабжения тепловозного дизельгенератора
Наверх