Erőművek Szabályozása

Az előadások a következő témára: "Erőművek Szabályozása"— Előadás másolata:

1 Erőművek Szabályozása
1. Erőmű automatizálási ismeretek 2. Blokkszabályozás 3. Gőzkazánok szabályozása 3. Atomerőmű szabályozásai 4. Gőzturbinák szabályozása

2 4. Gőzturbinák szabályozása
Turbinaszabályozási feladatok: - fordulatszám szabályozás - villamos-teljesítmény szabályozás - frekvencia szabályozás - hőkiadáshoz: nyomás és hőmérséklet szabályozások - előnyomás szabályozás - segédfolyamatok (nyomás, hőmérséklet, szint) szabályozásai

3 4.1. A turbina gőznyelésének módosítása
A gőznyelés-módosítás a hajtóteljesítmény szándékos változtatásának eszköze

4 4.1. A turbina gőznyelésének módosítása
Előnyei: Egyszerű, olcsó megoldás Körkörös gőzbeömlés, körszimmetrikus hőmérséklet-változás , kisebb hőfeszültség Egyenletes lapát-megfúvás, kisebb rezgés Gyorsabb indítás és terhelésváltoztatás Nem kell szabályozó fokozat, egyszerűbb és olcsóbb nagynyomású turbina a.) Mennyiségi beavatkozás: H=állandó csak elvi! b.) Fojtásos beavatkozás: 1 v. több szab.szeleppel, hG=állandó mellett Elvi vázlat: Névleges terhelés: nyitott szelep, nincs fojtás Részterhelés irányába haladva: egyre nagyobb fojtás, egyre kisebb hasznos hőesés

5 4.1. A turbina gőznyelésének módosítása
c.) Csúszóparaméteres: nincs szabályozó szelep Elvi vázlat: Névleges terhelés: névleges gőzparaméterek, max. hőesés Részterhelés irányába haladva: egyre kisebb hasznos hőesés Előnyök: mint fojtásnál STODOLA

6 4.1. A turbina gőznyelésének módosítása
d.) Fúvókacsoportos beavatkozás Elvi vázlat: Szerkezeti kialakítás: 3-10 szabályozó szelep és fúvókacsoport Szabályozó fokozat kell: drágább turbina, rosszabb hatásfok A szelepek egymás után nyitnak/zárnak (soros program) Szeleppontok: tiszta mennyiségi beav. állapot Parciális beömlés, nagyobb hőfeszültség, nagyobb lapátrezgés Kisebb terhelésváltozási és indítási sebesség Reakciós fokozatok Akciós kerék Szelepmozgatási program: Javítás: fúvóka-szegmensek szimmetrikus elhelyezése megfelelő szelepnyitási program: pl. párh.-soros prg. kombinálása

7 4.1. A turbina gőznyelésének módosítása
Összehasonlítás: Névleges terhelésen a fojtásos jobb Blokk tüzelőhő-felhasználás szerint

8 4.2. Fordulatszám szabályozás
Funkciók: - indításnál - normál üzemben - terhelés ledobásnál Fordulatszám időbeni lefolyása különböző funkciókban:

9 4.2. Fordulatszám szabályozás
Szabályozási kapcsolás és statikus jelleggörbe

10 4.2. Fordulatszám szabályozás
Fordulatszám-elállítás hatása

11 4.2. Fordulatszám szabályozás
Mechanikus-hidraulikus kialakítás Általában 1 szervomotor Mechanikus (emelő, fogasléc, bütykös tárcsa) szelepmozgatás 1-röpsúlyos érzékelő 2-alapjel-állító 3-vezérlőtolattyú 4-hidraulikus szervo

12 4.2. Fordulatszám szabályozás
Elektro-hidraulikus kialakítás 1-fordulatsz.szabályozó 2-helyzetszabályozó 3-határoló 4-gyorszáró funkció 5-linearizáló 6-kiválasztó/jelátalakító

13 4.2. Fordulatszám szabályozás
Terhelésledobás Tf - felfutási idő (paksi gép: 13 sec) Th - holtidő Tl - látszólagos holtidő Tz - zárási idő Tm- működési idő nt = 1,1*n0 Dnmax = 5-8 % lehet! Befolyásolják: Statizmus Frissgőznyomás Tárolóterek nagysága és helye Szelepmozgatás sebessége

14 4.3. Teljesítmény szabályozás
Hagyományos passzív és frekvenciatámogató aktív kapcsolások K*Df-felcsatolás: elsődlegesen reagál a fogyasztói igényre (primer szabályozás) Határoló (L): a teljesítményváltoztatás keretei (Pmax, Pmin, dP/dtmax) 1-fordulatszám szabályozó 2-teljesítmény szabályozó

15 4.3. Teljesítmény szabályozás
Mai megoldásokban: az n és P szabályozások párhuzamos hatásláncban Összegző vagy Kiválasztó 1-fordulatszám szabályozó 2-teljesítmény szabályozó Hamis szabályozási effektus !!!

16 4.3. Teljesítmény szabályozás
Hamis szabályozási effektus kialakulásának oka Ok: a Pv zavarási viselkedése és a teljesítmény szabályozó P része (KP) Szabályozás nélkül (zavarási folyamatdinamika) PI szabályozó

17 4.3. Teljesítmény szabályozás
Hamis szabályozási effektus kialakulásának elhárítása Elnyomó kapcsolás (Ti >15-20 s) 1-fordulatszám szabályozó 2-teljesítmény szabályozó

18 4.4. Teljesítmény-frekvencia szabályozás (LFC)
Σ Termelés =Σ Igény f = állandó Prognosztizált napi menetrend Mindkét oldalon lehet eltérés : Kisebb amplitúdójú és rövid idejű változások Nagy amplitúdójú és nagy gradiensű üzemzavarok f változik Ellátási biztonság! Termelői kapacitások tartalékolása szükséges Kooperáció: Pc=Pimp-Pexp Integrált villamosenergia rendszer (UCTE) Szabályozott jellemző Frekvencia-csereteljesítmény szabályozás Zavarkompenzáció

19 4.4. Teljesítmény-frekvencia szabályozás (LFC)
Menetrend Lassú: 15 min alatt Integráló rész is van Gyors : s alatt Arányos működés „Be nem avatkozás elv” A Df-t csak a felelős rendszer szabályozza ki, sőt a besegítő rendszer még a DPc-jét sem kompenzálja, mert KN = SKB,i, s így a G zérus marad 1-teljesítmény szabályozó 2-frekvencia szabályozó ACE

20 4.4. Teljesítmény-frekvencia szabályozás (LFC)
Frekvencia-lefolyás az UCTE-ben egy 1300 MW-os erőműkiesés után

21 4.4. Teljesítmény-frekvencia szabályozás (LFC)
SZEKUNDER SZABÁLYOZÁS Feladat: Df eltérés megszüntetése, a primer tartalék kiváltása Csak a „felelős” rendszerben lép működésbe kb. a primer szab.-al egyidejűleg Saját szabályozó erőműveivel perc alatt véglegesen felszámolja a zavart A kiesett teljesítménnyel azonos szekunder tartalékot kell bevetni, ami lehet: Zárthurkú szabályozással működtetett forgótartalék (ha van) Stand-by egységek aut. v. kézi indítása Szek.tartalék nagysága: 3% Pcsúcs,év v. a legnagyobb kieső blokkteljesítm. Mo.-n: 460 MW (410 MW-t fedez 3db nyitott ciklusú gázturbinás blokk, a többi forgó) 4.4. Teljesítmény-frekvencia szabályozás (LFC) Frekvenciaszabályozás 3 szintje az UCTE-ben: PRIMER SZABÁLYOZÁS Feladat: a telj. egyensúly gyors helyreállítása és Df korlátozása Kijelölt gépeknél azonnal aut.-n működésbe lép és max. 30 s alatt létrehozza az egyensúlyt 10 s alatt 60% primer tartalékot kell aktivizálnia Csak a telj.egyensúlyt hozza létre, de a Df marad (P szabályozás!) Primer tartalék: 1% Pcsúcs,nap UCTE-ben: 3000 MW Magyar VER-ben 50 MW forgó tartalék: 1 paksi blokk (2x230MW) és 3 mátrai 200 MW-os blokk adja Napjainkban: Mavir akkreditáció szerint TERCIER SZABÁLYOZÁS Feladat: szekunder tart. kiváltása, optimális rendszer kialakítása Intézkedés (diszpécser): a szek. szabályozással egyidejűleg indul Tercier szab. eszközei: Stand-by egységek, hidegtartalékok indítása Pótlólagos importlekötés Hideg nem üzemkész berendezések indítása Az optimális rendszer véglegesen csak hosszabb idő alatt (esetleg több nap) jön létre!!!

22 4.4. Teljesítmény-frekvencia szabályozás (LFC)
Az egyes szabályozási szintek működésének időbeli megnyilvánulása:

23 4.5. Újrahevítéses turbina (és bypass) szabályozása
Norm. üzemben: +késleltetés Teherledob.nál: +FSz+Km Indításnál: +FSz+Nm+Km

24 4.6. Ipari turbinák szabályozása
Ellennyomású gőzturbina szabályozása Gőzigényre Fűtési hőigényre

25 4.6. Ipari turbinák szabályozása
Ellennyomású gőzturbina szabályozása Kiegészítés redukálóval 1- ford.sz./terhelés szabályozó 2- nyomásszabályozó 3- hőmérsékletszabályozó

26 4.6. Ipari turbinák szabályozása
Elvételes gőzturbina szabályozása Szabályozási kapcsolás: Blokkvázlatban:

27 4.7. A gőzturbina dinamikája
Részfolyamatok: Forgó tömegek Gőztárolás Energiaátalakítás

28 4.7. A gőzturbina dinamikája
Forgó tömegek (mechanikai energia tárolása): Legyen: Blokkvázlatban

29 4.7. A gőzturbina dinamikája
Gőztárolás és energiaátalakítás A turbina elvi vázlata: Koncentrált paraméterű fizikai modell:

30 4.7. A gőzturbina dinamikája
Tárolás: „Tároló+fokozat” modellje Energiaátalakítás: Szelep:

31 4.7. A gőzturbina dinamikája
A gőzturbina lineáris modellje

32 4.7. A gőzturbina dinamikája
A turbina lineáris modellje: pl. paksi gőzturbina Egyszerűsített kialakítás: Tárolók: 1- kerékszekrény térfogat 2- NNy ház + NE-k gőztérfogata 3- cseppleválasztó +újrahevítő 4- KNy ház + KE-k gőztérfogata Fizikai modell:

33 4.7. A gőzturbina dinamikája
A lineáris modell blokkvázlatban (csapolások elhanyagolva)

34 4.7. A gőzturbina dinamikája
A paksi turbina lineáris modelljének számított adatai: Sorszám p (bar) V (m3) T (s) K (Nm) 1 44 2 0,13 47083 12 176 2,97 30167 3 1,75 104 0,39 45157 4 305 0,68 64302

35 4.7. A gőzturbina dinamikája
A többházas (pl. paksi) gőzturbina beavatkozási átmeneti függvénye (Lineáris modellen szimulációval felvett) DMT/MT0 DyT/yT0