2.4.2.7.Регулювання живлення парогенераторів водою.

В різному стані роботи парогенератора кількість води, яка надходить в барабан повинна відповідати кількості пари, що продукується. Показником цієї рівноваги є рівень води в барабані. Зменшення рівня нижче, ніж місця під’єднання опускних труб циркуляційного контура приводить до порушення живлення та охолодження водою підіймальних труб, що може викликати їх перепалювання. Надмірне підвищення рівня може погіршити роботу сепараційних пристроїв барабана,викликати передчасне «засолювання» пароперегрівача, а також занесення частинок води до труби, які механічно нашкодять її ротор і лопатки. Тому встановлені максимально допустимі відхилення рівня води від середнього значення в межах ±100 мм.

За своїми динамічними властивостями при небалансі витрати води і пари рівень Нб в барабані є інтегруючою ланкою. Проте, при зміні навантаження (витрати пари) цей процес має свої особливості. Так, в перший момент, при збільшенні витрати пари рівень води в барабані також збільшується, оскільки, різко зменшується тиск пари. Це, в свою чергу, приводить до збільшення кількості пари в підіймальних трубах циркуляційного контуру і до зростання рівня. Але після стабілізації тиску, що відповідає новому значенню витрати пари, зміна рівню буде проходити відносно до рівняння матеріального балансу, тобто зменшуватись.

Описане явище називається набрякання або сполучення рівня (обдимання, роздування). Це наклало свій відбиток на схему регулювання рівня.

Регулятор повинен забезпечувати постійність середнього значення рівня, незалежно від навантаження парогенератора та інших збурень. В перехідних режимах для забезпечення малих відхилень рівня регулятор повинен підтримувати постійність співвідношення витрат живильної води і пари, тобто бути також регулятором відношення. Це завдання використовується трьохімпульсним регулятором живлення ФСА рівня в барабані подана на рисунку:

1.Барабан

2.Водяний економайзер

3.Пароперегрівник

4.Регулюючий клапан живильної води

1-1-ПВП рівня(наприклад дифманометричний)

1-2,1-3-ПВП витрат відповідно пари та води

1-4-регулятор живлення(рівня в барабані)

1-5-задавач

1-6-виконавчий механізм.

Регулятор 1-4 переміщає клапан 4 при появі сигналу небалансу між витратами води D_жв і пари D_пп. Крім цього він діє на клапан 4 при відхиленнях рівня від заданого значення,яке задається та змінюється задавачем 1-5. Ця схема є найбільш поширеною на потужних енергетичних барабанних парогенераторах.

2.5.2.8.Регулювання водяного режиму в парогенераторах.

Хімічний склад води,що циркулює в барабанних парогенераторах, суттєво впливає на (термін)їх роботи без зупинок та ремонтів. До основних показників якості котлової води відносяться загальний солевміст (концентрація NaCl мг/кг)і надлишок концентрації фосфатів(вміст йонів при високих тисках мг/кг)не більше 100 мг/кг . Підвищений солевміст та недостатня концентрація фосфатів приводить до накипоутворення сприяє , винесенню солей натрової води в пароперегрівник і турбіну внутрішніх поверхонь труб та їх перепалюваності.

Підтримування загального солевмісту котлової води в межах норми, здійснюється з допомогою безперервного та періодичного продування з барабану в спеціальні розширювачі. Витрати котлової води з продуванням поповнюється живильною водою. Кількість її визначається рівнем в барабані.

Періодичне продування служить для видалення накопичень шламу в нижніх колекторах. Здійснюється 1-2 рази за зміну і, як правило, не автоматизується. Безперервне продування служить для видалення надлишку солей NaCl i SiO₂ ,що накопичується в котловій воді під час пароутворення. Її величина знаходиться в межах 0,5… 2% від максимальної продуктивності парогенератора.

На парогенераторах електростанцій звичайно застосовується дво - та трьохімпульсну схеми регулювання.

а) ФСА безперервного продування

( двоімпульсна схема)та введення фосфатів

1-барабан лінії безперервного продування

2-ругулятор продування(1-4)

3-коректор регулятора NaCl

5-регулюючі клапани.

б) структура схеми регулювання продування з трьоімпульсним регулятором.

1-1,1-2-ПВП витрати пари і води на продування

1-3-задавач(Зд)

1-5-імпульсатор витрати пари(інтегратор)

1-6,1-7-виконуючі механізми.

В даний час ПВП для вимірювання надлишку фосфаті в воді, а також і солевмісту кремнієвої кислоти, не відзначається достатньою надійністю та точністю. Тому автоматичне регулювання продування в такому випадку здійснюється за двоімпульсною схемою(рис. а). При цьому потрібна концентрація встановлюється в залежності від парового навантаження D_пп з допомогою введення фосфатів в чистий відсік барабану. Сигнал про витрату пари з перетворювача 1-1 надходить на імпульсатор, виконаний на базі інтегратора,який діє на пусковий пристрій 1-7 тунжерної фосфатної помпи. Зі збільшенням парового навантаження, збільшується тривалість циклу ввімкнення фосфатної помпи та навпаки.

В трьоімпульсній схемі крім сигналів за витратою води на продування D_пр і витратою пари D_пп на ПІ – регулятор 2 надходить коректуючий сигнал за солевмістом від аналізатора NaCl і коректуючого приладу 3.

Регулюючі дії обидвох схем спрямовані на регулюючі клапани лінії безперервного продування.

3. Автоматичне регулювання прямоточних парогенераторів.

3.1. Характеристика прямоточного парогенератора як об’єкту регулювання.

Вст. 1. Прямотічний ПГ можна собі уявити, як змійовик з послідовно з’єднаних поверхонь нагрівання,в один кінець якого надходить живильна вода, а з другого-виходить перегріта пара. Цей змійовик умовно може бути розділений на три частини:водяну, пароводяну та парову.

Принципова схема пароводяного тракту прямоточного парогенератора.

1.Водяний економайзер

2.Випарна частина

3.Перехідна зона

4.Середня радіаційна частина

5,6,7.ступені пароперегрівача

8.Пароохолоджувачі.

Особливістю такої схеми є те, що місце початку перегрівання, яке визначає межу між випарною та перегрівною частиною, може змінюватись в залежності від паропродуктивності D_пп кількості Q_т тепла, що виділяється в паленищі, та витрати D_жв живильної води.

Вст. 2. В прямоточному пг на відміну від барабанного,в якому барабан є межею між пароводяною сумішшю та насиченою парою, витрата живильної води безпосередньо впливає на витрату,температуру та тиск пари на виході, тобто завдання регулювання теплового та матеріального балансів тут тісно пов’язані. Тому АСР живлення в прямоточному парогенераторі на відміну від барабанного не можна вважати автоматичною. Вона пов’язана як з АСР тиску і температури до першого регульованого впорскування за рухом пари,так і АСР температури перегрівання первинної пари. Це приводить до збільшення числа впорскуючи паро охолоджувачів і до збільшення витрати води на впорскування 35% в барабанних пг до 10% в прямоточних пг від номінальної продуктивності. Це відчутно впливає на витрату і параметри перегрітої пари.

Спрощена схема зв’язків між вхідними та вихідними величинами прямоточного пг подана на рисунку. В прямоточних пг крім регулювання процесів згорання, теплового навантаження та перегрівання пари,як і в барабанах пг, додається регулювання температурного режиму водо парового (первинного) тракту від його

початку до першого регульованого впорскування з каналами регулюючих дій: В_п–t_пр або D_жв–t_пр.

Принципова технологічна схема прямоточного парогенератора має такий вигляд:

1. Дуттєвий вентилятор

2. Димовідсмоктувач

3. Повітропідігрівач

4. Водяний економайзер

5. Нижня радіаційна (випарна) частина

6. Перехідна зона

7. Радіаційний

8. Конвективний

9. Паро охолоджувачі.

В барабанному пг межею між пароводяною сумішшю та насиченою парою є барабан. Тому витрата D_жв живильної води практично не впливає на витрату D_пп перегрівання t_пп і тиск Р_пп пари виході з пароперегрівача.

3.2. Регулювання температурного режиму первинного тракту та теплового навантаження. Температурний режим первинного тракту, що характеризується температурою t_пп пари в проміжній точці тракту до першого впорскування, залежить від співвідношення витрат води та палива, і впливати на нього можна з допомогою регулюючих дій на будь-який з цих параметрів.

Регулювання теплового навантаження, що характеризується тиском та витратою пари, потребує спільної та погодженої зміни В_п і D_жв. Тому АСР подання палива та живильної води в прямоточних ПГ потрібно аналізувати, проектувати та підлагоджувати спільно.

В залежності від функцій,які використовуються регуляторами живлення та палива, існують два типи схем. В першому випадку регулятор живлення є регулятором теплового навантаження, а регулятор палива підтримує температурний режим певного тракту, а в другому – регулятори міняються місцями.

Вст.3. 3.2.1. Регулювання температурного режиму, за відношенням «вода-тепло».

На рисунку подані два варіанти схем регулювання живлення та палива з контролем температурного режиму певного тракту за відношенням «витрата води-проміжне тепло».

а)- перший варіант

в першому варіанті регулятор живлення, який діє за сигналом завдання води, підтримує навантаження агрегату в відповідності з завданням, а регулятор палива, який діє за відношенням води, проміжне тепло,- температурний режим первинного тракту.

Сигнал за «теплом» , утворений підсумуванням витрати пари на виході та швидкості зміни тиску пари в проміжній точці тракту.

В прямоточному ПГ, на відміну від барабанного ПГ, не враховує кількості тепла, акумульованого в перегрівному тракті. Велике розходження в динаміці між фактичним тепловиділення та сигналом за теплом підтверджується немонотонною формою його кривої розгону при збуренні паленища (рис.а.) і його залежністю від витрати живильної води (рис.б.)

Криві розгону прямотічного парогенератора ПК-41 за витратою D_пп пари і за теплом D_q на виході.

а) при збуренні палива В_п (при постійній витраті D_жв живильної води і ввімкненому регуляторі першого впорскування).

б)при збуренні живильною водою D_жв (при постійному навантаженні і ввімкненому регуляторі першого впорскування).

Вказані особливості сигналу за «теплом» на виході прямоточного ПГ при застосуванні його в САР ……….. або живлення можуть привести до появи слабо погасаючих низькочастотних коливань в процесі регулювання. Тому сигнал за теплом формується в проміжній точці водо парового тракту. Так зване проміжне тепло отримується при підсумуванні трьох сигналів .

«уявна» витрата пари в проміжній тракту до першого впорскування

Де -дійсна густина пари в проміжній точці, – густина, при які виконується розрахунок охолоджуючого пристрою;

– дійсна витрата……………………………………..

Часові характеристики прямоточного ПГ за проміжним теплом мають монотонний характер при збуреннях паливом і мало реагують на зміни витрати живильної води, тобто є більш сприятливими (придатними) і для регулювання,ніж за теплом D_q на виході. Це пояснюється тим, що формується на початку водо парового тракту, на нього не впливає акумуляція тепла в дальшій частині тракту і, тому, відпадає необхідність в додаванні щезаю чого сигналу за температурою в початковій точці водо нагрівного тракту.

В другому варіанті регулятори міняються місцями; теплове навантаження підтримує регулятор палива, а температурний режим – регулятором живлення.

б) другий варіант

В першому варіанті контур регулювання палива не впливає на контур регулювання живлення. В другому – між існує деякий зв'язок, оскільки проміжне тепло реагує не тільки на паливо Вп, але (правда в значно меншій мірі порівняно з теплом на виході) і на живильну воду.

В апаратурному плані другий варіант дещо складніший, ніж перший, оскільки потребує додаткових приладів для формування сигналу за теплом для двох регуляторів. Складнішим він є в настроюванні.

Загальним (спільним) і головним недоліком схеми регулювання температурного режиму первинного тракту за відношенням «тепло – вода» є необхідність їх ретельного статичного настроювання (суміщення статичних характеристик сигналів за теплом і водою) і обмежена статична точність (залишкова похибка) через похибки давачів та приладів витрати.