Download - Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione Sistemi di regolazione degli impianti a vapore
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Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Sistemi di regolazione degli impianti a vapore
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2
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
SH
EV ECO
RH
AP MP ALT
TR.CH.
PEC PAA
LJVA
PAC
TR.CH.B P
CD
Schema di impianto
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3
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Pr
Pc
Ts
Te
Tc
sQc
Pe
Pe
Tr
T
A.L
EV SH RH ECO
Tn
Tf
temperaturafumi
temperaturaacqua
ECO
EV
SH RH
CD
Ciclo termico dell’acqua
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4
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Evaporatore
dt
dP
dP
dHM
dt
PdHM
dt
H~
dM e
sat
ww
eww
ew 0qq
dt
dMvw
w bilancio di massa nullo
elevato scambio acqua-metallo
dt
H~
dM
dt
dMH~
dt
H~
Md ew
we
ew
dt
dTcM
dt
H~
MdHqhqQ m
mmew
vvwwe bilancio di energia
dt
dP
dP
dTcM
dt
PdTcM
dt
dTcM e
satmm
eemm
mmm em dTdT
sqsQsK
1sPssPKsqsQ
dt
dPK
dt
dP
dP
dTcM
dP
dHMhHqQ
vee
eeeve
ee
e
satmm
sat
wwwvve
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5
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Camera di combustione
sT1
sRICCALsQi
e
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6
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Surriscaldatore e valvole turbina AP
t
tvv
t
t
vt
tt2t
2v
tte2t
2s
RT
PYA
RT
P
R
1q
PqR
PPqR
RT
P
Av(Yv)
Yv
1° 2° 3° 4°
1
1
0
2tse
2t
t
2s
et qK-PqR
-PP
ipotesi gas perfetto
caduta di pressione sottocritica surriscaldatore
caduta di pressione sopracritica valvola(relazione quasi lineare: Stodola)
bilancio di massa nullo e dinamica della temperatura trascurata
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7
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
C
PPPA
VT
sT1
1sqsq
dt
dq
PA
Vqq
dt
dT
TV
dt
dP
PV
dt
dV
dt
dMqq
PAq
TTr
rr
rtr
r
Tr
rrt
r
Pr
r
Tr
rr
rrt
rrr
Risurriscaldatore e valvole turbina MP
lente variazionidi temperatura
si trascura il bilancio di energia e quindi l’andamento della temperatura
bilancio di massa
ammettenza valvole turbina MP
costante di tempo RHdipendente da Ar
per un gas perfetto
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8
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Turbina AP, MP, BP e alternatore
sqKsqKsW
qKqK
hhqhhqWW
rbtam
rbta
crrfttme
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9
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
G
RICTURB1
GY
R
RV
Regolatore di velocità
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10
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
1
1+sT RS
1
1+sT IS
1
sK E
K B
K A
K S
G
RICCAL
Yv Qe
qt Pt Pe dQ Wm
Turbina AP
Risurriscaldatore
Turbine MP e BP
Evaporatore
Trasmissione calore Regolatore velocità
+
_
+
_ +
+
+
_
surriscaldatore
1
G
RICTURB
+ 1
Av
ripartizione del calore
Hv-hw qv
Qv
qr
Caduta
Modello caldaia turbina alternatore
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11
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
1
1+sT RS
1
1+sT IS
1
sK E
K B
K A
K S
G
RICCAL
Yv Qe
qt Pt Pe dQ Wm
Turbina AP
Risurriscaldatore
Turbine MP e BP
Evaporatore
Trasmissione calore Regolatore velocità
+
_
+
_ +
+
+
_
surriscaldatore
1
G
RICTURB
+ 1
Av
qv
Qv
qr
Caduta
Modello caldaia turbina alternatore in p.u.
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12
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
rif -1/Sg G
m YvN.L. X
Pt qt
X qr
hr-hc
X
ht-hfWm
1+Tr.s
1
regolatore valvole turbina AP
CALDAIA E CICLO
+
+
rif
Wo
carico
generatore
-
NL
At
di velocitàattuatoredi potenza di turbina turbina MP e BP
MIN
LIM
limitatoredi apertura
f
0
WmWel
t1 2 5 10 20s
Wel
f
a
Regolatore di velocità della turbina
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13
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
r - qt
1+T s Kb
N.L.
1/S
1/T s + + -
Wm
regolatore velocità equiv.
valvole e turbina AP e BP equiv.
rete e carico equiv.
qr
a
c r
(1+T s) 1
p n G Ka
Regolazione della frequenza di rete
ac
c
r
ran
p TsS1
S
sT1
TsK1
sT1
1GsF
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14
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
ac
c
r
ran
p TsS1
S
sT1
TsK1
sT1
1GsF
1 Tr
1 Ta
1 KaTr
1 Tp 0.01 0.1 1 10
10
1
0.1
0.01
G
1 Tr
1 Ta
1 KaTr
1 Tp 0.01 0.1 1 10
-/2
-
-3
1/(1+sTp) Sc/(1+sScTa)
(1+sKaTrSc/(1+sTr)
F(s)
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15
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0.45
0.5
0.55
0.6
0.8
1
p.u.
Gradino richiesta caldaia
0 20 40 60 80 100 120 140 160secondi
0.45
0.5
0.55
0.6
p.u.
p.u.
1.2
PtPe
RICCAL
Qe
qtWm
Comportamento impianto non regolato
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16
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0.45
0.5
0.55
0.6
0.8
1
p.u.
Gradino richiesta turbina
0 20 40 60 80 100 120 140 160secondi
0.45
0.5
0.55
0.6
p.u.
p.u.
1.2
Pt
Pe
RICTURB
qt
Wm
Comportamento impianto non regolato
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17
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0.45
0.5
0.55
0.6
0.8
1
p.u.
Gradino coordinato richiesta turbina e caldaia
0 20 40 60 80 100 120 140 160secondi
0.45
0.5
0.55
0.6
p.u.
p.u.
1.2
Pt
Pe
RICTURB = RICCAL = Av
qt
Wm
Qe
Comportamento impianto non regolato
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18
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0.45
0.5
0.55
0.6
0.8
1
p.u.
Gradino riferimento velocità
secondi
0.998
1.00
1.002
1.004
p.u.
p.u.
1.2
Pt
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Wm
Av
qt
Comportamento regolazione di velocità
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19
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1
p.u.
Gradino di carico
secondi
0.4
0.45
0.5
0.35
p.u.
p.u.
1.2
Pt
qt
Wm
0.98
0.99
1.00
1.01
Av
Av
p.u.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Comportamento regolazione di velocità
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20
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Modo Caldaia Segue
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21
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Modo Turbina Segue
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22
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
REG.P
REG.W
Pt
We
CALD TURB ALT
N.I.Wd
Pric
-
-
MAT.A
CORRP
CORRW
RIC.CAL
RICTURB
MAT.M
Schema regolatori e rete di non interazione
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23
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
1+s.Ti
G
w -G
m11Qe Pt
Av Wt
m22
m12
m21
RICTURB
RIC.CAL
Wt
a11CP
CW
a22
a12
a21
Wd
Pd-
-
RP
RW
Pt
1/G 1+Tr.s1+KaTr.s
qtYvwd
NL
sAsmsQsmsAPTs
PP
1
TssQ
TsPP
1
1sqt
sAsmsQsmsAA
P
TsPP
1
TsP
PP1
sQq
P
TsPP
1
1sPt
v22e21vt
t
ee
t
e
v12e11vv
t
t
e
t
te
et
t
t
e
Ts
PPP
1
1
q
A
NL
1
sT1sm
sm
NL
1
sT1sa
sa
Ts
1
P
1
NL
1
sT1sm
sm
NL
1
sT1sa
sa
t
tet
v
i12
11
i12
22
ti22
21
i11
21
Imposizione non interazione
![Page 24: Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione Sistemi di regolazione degli impianti a vapore](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062319/5542eb5a497959361e8c7299/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Modo coordinato
PROGR.CARICO
1/Sg
DISP.
(w)
+
+
+
RICTURB
F.B.
RIC.CAL
LIM
eT
Rt
RICH.PORT.ACQUA
RICH.PORT.COMB.
eO2
RO2
RICH.PORT. ARIA+
+
+
+
eW
-
eP
RPC
RW
RPT
f
-WeWd
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25
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Modo coordinato in isola
PROGR.CARICO
ef
RPT
+
+
eP
eP
RICTURB
1/Ts
isola
isola
++
1/Sg
+
RPC
-
RIC.CALD
RW
+
+
LIM
+
eT
RT +
eO2
RO2
RICH.PORT.ACQUA
RICH.PORT.COMB.
RICH.PORT.ARIA
-WeWd
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26
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
1
1+sT RS
1
1+sT IS
1
sK E
K B
K A
K S
G
RICCAL
OMEGA
YV
QE
QT PT PE DQ WM
Turbina AP
Risurriscaldatore
Turbine MP e BP
Evaporatore
Trasmissione calore
Regolatore velocità
+
_
+
_ +
+
+
_
Caduta surriscaldatore
1
G RICTURB
+ 1
1
1
1+sT A
1
1
sT T
G P
G P
K s
IW K PW +
+
_
G FB
1
s
0 GRAD
WD
WE
_
+
+
+
+
+
+
_
isolata
rete interconnessa
rete
+
+ Dispacciatore WPRO
FRIF F
+ _
FB +
+
WPRO1
PD
PT
AV
CORRW
CORRP
QT
Schema completo
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27
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
LQQ ue
T
S
L
Q u
12ue UULQQ T
S
1
2
VdPdHPdVdUdQ
PVUHPdVdL
Richiami di fisica tecnica
![Page 28: Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione Sistemi di regolazione degli impianti a vapore](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062319/5542eb5a497959361e8c7299/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
h~
MddMh~
h~
Mdqdtzzqdt2g
wwdtqhqhdL-Qdt
ostazionari non motodM dtqq
ostazionari motoqdt zzqdt2g
wwqdthhdL-Qdt
12
21
22
2211
21
12
21
22
12
P1
P2
1 1'
22'
S1
S2
z1
z2
QAL
w1w2
M
Richiami di fisica tecnica
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29
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
2u
22
2u
2u
222
111
u
22
11
2t
2
2t
2t
22
12t2
2
12t
P
P
12
21
22
A
q
S
S
2g
wP
0F 2g
wPv
ugelli caso
A
q
2gS
Sw
D
LPPF
2g
w
D
LPPvF
o turbolentmoto
tubazionicaso
FqdtqdtvdPqdtzzqdt2g
ww 2
1
Richiami di fisica tecnicamoto stazionario
adiabatica
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30
Dipartimento diSistemi Elettricie Automazione
Le variabili fisiche di riferimento, alla potenza nominale (CNC), utilizzando la simbologia definita nel modello, sono:
qw = qv = qt = 1040.t/h Wm = Wt = 320.Mw = 50.HzPt = 170.Ata Pe = 200.Ata hw = 250.Kcal/kg Hv = 400.Kcal/Kg
I parametri principali del modello, in p.u. con riferito al CNC, sono:
Ke = 300.s Ka = .3Ti = 20.s Kb = .7Tr = 10.s Ks = .15= 1 NL = 1 G = 20
Parametri modello