Автоматическое противоаварийное управление - Противоаварийная форсировка мощности турбины

Форсирование мощности турбины
Под форсированием мощности турбины (ФМТ) как средства противоаварийного управления понимается быстрое увеличение выдаваемой мощности, способное оказать влияние на протекание переходного процесса в энергосистеме с целью сохранения устойчивости. Очевидно, что это воздействие должно осуществляться в приемной части энергосистемы и заменить собой, хотя бы частично, отключение нагрузки. Известны несколько способов осуществления ФМТ, из которых здесь рассматриваются три, наиболее подготовленных к практическому использованию.
Один из этих способов связан с так называемым "переоткрытием" клапанов турбины, которое, как ИРТ и ОМТ, осуществляется воздействием через ЭГП. Ограниченные возможности данного способа ФМТ определяются тем, что основную часть времени энергоблоки несут нагрузку, близкую к их номинальной мощности. Поэтому даже при идеальных условиях форсирования прирост мощности энергоблока может составить лишь небольшую долю от его номинальной мощности (обычно не более 10-15%). Кроме того, ФМТ реализуется не мгновенно, а с запаздыванием, большим, чем ИРТ.
Наконец, при ФМТ проявляется инерционность парогенератора и его систем регулирования. Если при ИРТ и ОМТ из-за этой инерционности приходится иметь дело с некоторым избытком пара и повышением давления, которое в крайнем случае может быть ликвидировано сбросом избытков пара через БРОУ или КАСП, то при быстром открытии клапанов приходится иметь дело с обратным явлением. Резкое увеличение расхода при "переоткрытии" клапанов приводит к падению давления пара перед турбиной, прогрессирующему по мере расходования запаса пара. Инерционные системы регулирования парогенератора не успевают скомпенсировать возникающий дефицит и в результате характерные зависимости изменения мощности турбины от времени при резком открытии клапанов имеют вид кривых 1, 2, 3, приведенных на рис. 18.
Характеристики рис. 18 имеют условное изображение, т. к. принятому масштабу по оси t соответствуют лишь первые 2-3 секунды процесса, остальная часть процесса занимает минуты, иногда десятки минут.

Разница между приведенными на рис. 18 характеристиками по истечении первых 2-3 секунд весьма велика и определяется различной эффективностью систем регулирования парогенератора. При наиболее эффективном регулировании (характеристика I, рис. 18) приобретенную за счет ФМТ дополнительную мощность практически удается удержать на всех последующих этапах развития переходного процесса. В двух других случаях положительный эффект удается получить лишь в начальной части процесса, а в дальнейшем приобретенная дополнительная мощность теряется, причем в некоторых случаях (3, рис. 18) мощность турбины опускается до уровня, более низкого, чем в исходном режиме. Последующее восстановление мощности занимает много (иногда десятки) минут. В результате возникает опасность нарушения устойчивости.
Таким образом эффективность описанного способа ФМТ зависит от исходной загрузки форсируемой турбины, а также в значительной степени от эффективности регулирования парогенератора.
Другой способ ФМТ состоит в перекрытии клапанов отбора пара на регенерацию. При этом подлежавший отбору пар, проходя через ЦСД и ЦНД, производит дополнительную работу, тем самым увеличивается мощность и выработка турбины, хотя и за счет ухудшения ее экономических показателей (последние во время аварийного процесса в расчет не принимаются). При этом достигается увеличение мощности турбины на 5-10% практически независим от исходной загрузки энергоблока.
Для осуществления этого способа ФМТ необходима специальная конструкция клапанов, т.к. обычные стандартные клапаны в системе регенеративных отборов не обеспечивают необходимой скорости перекрытия пара. Специальные клапаны позволяют обеспечить форсировку мощности турбины примерно с такой же скоростью, как и при "переоткрытии" основных регулирующих клапанов. При этом увеличенная мощность турбины сохраняется практически неизменной в течение всего последующего времени (4, рис. 18).
Наконец, еще один способ осуществления ФМТ состоит в перекрытии теплофикационных отборов пара турбины ТЭЦ. Этот способ в определенном смысле подобен предыдущему. Однако, в отличие от отборов на регенерацию теплофикационные отборы составляет значительно большую часть всего производимого пара и, следовательно, прекращение этого отбора сулит значительно большую форсировку мощности турбины (на несколько десятков процентов). С другой стороны теплофикационные турбины обычно существенно меньшей мощности и рассредоточены на большом количестве сравнительно маломощных ТЭЦ. Все это усложняет организацию системы управления ФМТ. Кроме того, для осуществления быстрого перекрытия теплофикационных отборов также требуется усовершенствование системы управления.
При замене ОН на любой из способов ФМТ необходимо учитывать, что ФМТ реализуется с большей задержкой от момента подачи команды, чем ОН. Поэтому эффективность ФМТ с точки зрения влияния на условия динамической устойчивости существенно ниже, чем ОН. Так для достижения равного с ОН эффекта применительно к условиям межсистемных связей ЕЭС за счет любого из перечисленных способов ФМТ необходимо осуществить форсировку мощности турбины на величину в 2-3 раза большую, чем дельта РН Повышение эффективности ФМТ может быть достигнуто за счет комбинированного воздействия на открытие основных клапанов и перекрытие отбора пара на регенерацию турбин ТЭС.
В заключение этого раздела отметим, что в соответствии с поставленной задачей здесь рассмотрены главным образом программные средства воздействия на момент турбины. Однако следует иметь в виду, что эти средства в определенном смысле лишь дополняют и корректируют действия системы автоматического регулирования скорости вращения и АРЧМ, прежде всего в аварийных ситуациях при интенсивном переходном процессе.