Analiza și Reglarea unui Sistem Cazan-Turbina-Generator-Sistem Electro-Energetic Radial

Tema de proiectare:

Se vor proiecta intr-o forma simplificata principalele circuite de reglare folosite la sistemul cazan  turbina  generator (sistem electro-energetic radial) si se vor analiza raspunsurile indiciale corespunzatoare.

Date preliminare:

Puterea grupului: P = 410 [MW]

Presiunea: p = 162 [bar]

Randamentul termic: 1/·¸ = 2245 [Mcal/MWh]

Entalpia: i2 = 831 [Mcal/tona]

Se vor proiecta într-o forma simplificata principalele circuite de reglare automata si se vor analiza raspunsuri semnificative la perturbatii pentru un sistem cazan al grupului (C), turbina (T), generator sincron (G) si un sistem energetic radial (S).

Detalierea circuitului de reglare într-o forma simplificata este urmatoarea:

Figura 1. Sistemul electro  energetic radial(circuit de reglare)

Notatii: RN: generator de putere activa

SMH: servomotor hidraulic de actionare a ventilului de admisie partiala V a debitului de abur qab la intrarea în turbina.

C: cazanul grupului

T: turbina

G: generatorul sincron

S: sistemul energetic radial;

P/ : traductoare si adaptoare de tensiune-putere;

U/f: adaptoare de frecventa-tensiune unificata;

Statism:bloc corector format dintr-un quadripol activ care asigura o dependenta liniara cu o anumita panta predeterminata pentru panta f(p);

=/~: bloc de redresare a tensiunii;

regulatorul tensiunii la bornele generatorului;

EEx: element de excitatie a generatorului;

Alte notatii:

- toate referintele de curent sunt notate cu i* si se refera la procese lente; 2-10; 4-20 mA cc;

- toate referintele de tensiune sunt notate cu u* 1-10V sau ± 10V cc si se refera la procese rapide

- iapv* = ref presiunii aburului-viu

- iO2* = ref de O2 în gazele arse

- i”PF* = ref a depresiunii în focar

- i¸av* = ref de temperatura a aburului viu

- ih* = ref nivelului apei din tambur

- iS = ref de salinitate.

Asadar sistemul este format din 4 subsiteme:

- cazanul grupului, C;

- turbina, T;

- generatorul sincron, G;

- sistemul energetic radial, S.

In componenta sistemului exista si bucle de reglare in raport cu puterea activa (P) si in raport cu frecventa (f). De asemenea exista regulatoare pentru debitul aburului in turbina asigurat prin servomotorul hidraulic (SMH) si ventilul (V) care asigura admisia partiala a aburului in turbina. Avem si un sistem de reglare a tensiunii U la bornele generatorului la care se asociaza o corectie de curent cu efect de compensare.

Mai exista traductoare si adaptoare putere  tensiune unificata (P/Up), adaptoare de frecventa  tensiune unificata (f/U), un bloc de statism, un bloc de redresare din circuitul de reglare a tensiunii la bornele generatorului (~/=), etaje de amplificare in putere (EEx), reprezentand excitatricea generatorului si altele.

Figura 2.Schema de ansamblu a sistemului:

In componenta schemei intra:

1. Cazanul (C) pentru care numarul minim al semnalelor de intrare este 6.Sub forma simplificata se considera un singur semnal de iesire, q ab.v. , care este reglat prin strangulare cu ventilul (V) echivalent de admisie a aburului in turbina.

2. Turbina (T) antreneaza generatorul G. Aburul viu destins in turbina trece in condensatorul CO, rezultand datorita racirii acelasi debit masic de apa condensata, q ab.v.

3. Elementul de executie SMH e format dintr-o cremaliera care e antrenata printr-un sistem hidraulic de tip sertaras  piston avand in componenta sertarasul S si pistonul P. Suplimentar mai exista o reactie negative mecanica de tip pozitioner prin intermediul parghiei L1,L2. Prin aceasta reactie negativa se obtin doua avantaje:

a) micsorarea inertiei mecanice echivalente;

b) imbunatatirea componentei liniare prin micsorarea distorsiunilor neliniare de tip frecare uscata, jocuri si dereglari mecanice.

Deoarece uleiul este incompresibil se cumuleaza numeroase avantaje: inertie mecanica foarte mica, forte in regim tranzitoriu neatenuate, precizie ridicata.

Mai exista blocurile functionale: RN  regulatorul puterii active; Ap  amplificator in putere; SM  servomotor.

4. Generatorul (G) antrenat coaxial de turbina T livreaza in sistemul energetic in regim trifazat RST, atat putere activa proportionala cu puterea mecanica preluata de la turbina, cat si putere reactiva necesara magnetizarii circuitelor de forta (transformatoare si regulatoare electrice).

5. Rotorul generatorului este alimentat in tensiune continua de excitatie, furnizata de excitatricea Ex avand puterea activa cel mult 1% din puterea generatorului. Excitatia excitatricei este alimentata iin tensiune continua la curentul Iexc rezultat la bornele de iesire ale puntii redresoare comandate formata din 6 tiristoare.

Reglarea curentului mediu redresat se asigura in forma clasica, respectiv prin impulsuri de comanda pe grila cu faza variabila (±). Modificarea lui ± se face teoretic intre 00 si 1800, practic intre 50 si 1750.

Reglarea puterii active se face printr-o schema dubla in paralel in raport cu puterea activa P si in raport cu frecventa f. Caracteristica liniara descrescatoare f(P) asigura prin panta ks statismul reglarii puterii active. Mai exista 2 traductoare putere-tensiune unificata si frecventa-tensiune unificata.

Reglarea tensiunii si a puterii reactive se asigura printr-o tripla cascada avand in componenta RUG (regulatorul tensiunii la bornele generatorului), RIE (regulatorul curentului de excitatie), RUE (regulatorul tensiunii de excitatie), care comanda blocul CCG (complexul de comanda pe grila). La iesirea CCG se obtin defazajele ± variabile in limite largi pentru comanda pe grila a celor 6 tiristoare. Aceasta bucla echivalenta in tripla cascada poseda o reactie pozitiva de curent cu o pondere mult mai mica, de cateva procente (reactie de compundare).

Cele 6 bucle de reglare (intr-o forma destul de generala) pentru un cazan de abur se prezinta în figura de mai jos: