CH617494A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren zum Anfahren einer Dampfturbinenanlage mit einem Zwischenüberhitzer, einem aus einem HD-Bypasssystem und einem ND-Bypasssystem bestehende Turbinen-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das HD-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das ND-Bypasssystem, mindestens einem Einlassventil für die HD-Turbine, mindestens einem gemeinsamen Abfangventil für die MD- und die ND-Turbine und einer Regelvorrichtung zur Regelung der Turbinen-Drehzahl oder -Leistung, wobei bei Leerlauf- oder Schwachlastbetrieb der Druck im Zwischenüberhitzer mit dem ND-Bypassregelventil als Stellglied geregelt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Vereinfachung werden die Ausdrücke HD, MD, ND und Zü für Hochdruck, Mitteldruck, Niederdruck bzw. Zwischenüberhitzer verwendet.

Bei einer Turbinenanlage der genannten Art wird der Frischdampf über das HD-Bypasssystem unter Umgehung der HD-Turbine direkt in den Zü und über das ND-Bypass-system unter Umgehung der MD- und ND-Turbine direkt in den Kondensator geleitet. Dadurch wird es möglich:

— die für das Anfahren der Turbinen erforderlichen Dampfzustände zu erreichen;

— bei Lastabschaltung oder Turbinenschnellschluss den Dampf über das Bypasssystem zu leiten, so dass eine Kesselauslösung vermieden werden kann;

— nach Lastabschaltung oder Turbinenschnellschluss die Turbine mit maximalen Gradienten hochzufahren oder zu belasten, da die Differenz zwischen Dampf- und Turbi-nenmetalltemperatur einen zulässigen Wert nicht überschreitet;

— während des Bypassbetriebes bereits Dampf aus dem Zwischenüberhitzer-System für verschiedene Hilfsbetriebe zu verwenden;

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— bei Lastabschaltungen das Ansprechen der Sicherheitsventile zu verhindern, bzw. zu reduzieren, und eine genügende Kühlung des Zwischenüberhitzers zu gewährleisten.

Beim Anfahren der Anlage wird zunächst das Turbinen-Bypasssystem in Betrieb gesetzt. Strömt eine bestimmte 5

Dampfmenge durch das Bypasssystem und haben Druck und Temperatur des Frischdampfes und des Zwischenüberhitzer-Dampfes die vorgeschriebenen Werte erreicht, so kann ein Teil des Dampfes der Turbine zugeführt und damit diese angefahren werden. Beim Anfahren der Turbine stellen sich 10 in der anfänglichen Periode des Leerlaufes und Schwachlastbetriebes Schwierigkeiten ein. Der Druck im Zwischenüberhitzer muss auf einen minimal notwendigen Druck gebracht werden, der hoch genug ist, um die Hilfsbetriebe überhaupt betreiben zu können. Dies wird bekanntlich mit einem Mini- 15 maldruckregler erreicht, der im Bypassbetrieb das ND-Bypassregelventil und zusätzlich im Leerlauf- und Schwachlastbetrieb die Abfangventile der Turbine so steuert, dass der Druck im Zwischenüberhitzer entsprechend aufgestaut wird. Wenn die Turbine nun so in Betrieb gesetzt wird, arbeitet die 20 HD-Turbine als Gegendruck-Turbine und die MD/ND-Tur-bine als Kondensationsturbine. Idealerweise sollte nun die Dampfmenge, die durch die HD-Turbine geleitet wird,

grösser sein als diejenige, die durch die MD/ND-Turbine geleitet wird, da bekanntlich der Dampfverbrauch für eine Ge- 25 gendruck-Turbine grösser ist, als diejenige für eine Kondensationsturbine. ledoch ist die mit der heute üblichen, in der CH-PS 369 141 beschriebenen Steuerung mit zwei Multiplizierrelais die durch die HD-Turbine geleitete Dampfmenge gleich der durch die MD/ND-Turbine geleiteten Dampfmenge, 30 und die durch das HD-Bypasssystem geleitete Dampfmenge gleich der durch das ND-Bypasssystem geleiteten Dampfmenge. Demzufolge wird mit der bekannten Steuerung die erwähnte Anforderung nicht erfüllt.

Die Folge davon ist, dass die Ventilations Verluste so stark 35 ansteigen, dass die HD-Abdampftemperatur sehr gross, ja sogar grösser als die HD-Eintrittstemperatur werden kann. Je grösser die Nennleistung der Turbine, desto grösser wird die HD-Turbinen-Abdampftemperatur im Leerlauf und Schwachlastbetrieb wegen der Ventilationsverluste. Als Re- 40 sultat tritt also eine starke Erwärmung des HD-Gehäuses auf. Im Gegensatz dazu sinkt diese Abdampftemperatur bei steigender Belastung der Turbine rasch ab, weil nun die HD-Turbine stärker durchströmt wird. Der sich durch diese rasche Absenkung der HD-Abdampftemperatur ergebende 45 grosse negative Temperaturgradient AT/A* (Temperaturdif-ferenz pro Zeiteinheit) bewirkt eine plötzliche Abkühlung des HD-Gehäuses. Die dabei auftretenden hohen thermischen Beanspruchungen können zu bleibenden Deformationen im HD-Gehäuse führen. So können die Dichtungspartien un- 50 dicht werden und somit kann Dampf aus der HD-Turbine austreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Verfahrens zum Anfahren einer Turbinenanlage der eingangs genannten Art zu vermeiden, und ein Regelverfahren 55 zu schaffen, mit welchem es möglich ist, die HD-Abdampftemperatur innerhalb zulässigen Grenzen zu halten, und damit starke Temperaturschwankungen des HD-Gehäuses und daraus erfolgende unzulässig hohe thermische Beanspruchungen zu vermeiden. go

Das erfindungsgemässe Regelverfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb bis zu einer vorbestimmten Teillast, die HD-Turbine von einer grösseren Dampfmenge durchströmt wird als die MD-Turbine, wodurch eine maximal zulässige 65 HD-Abdampftemperatur nicht überschritten wird und das HD-Bypasssystem von einer kleineren Dampfmenge durchströmt wird als das ND-Bypasssystem und dass bei grösserer als der genannten Teillast und bei geschlossenem ND-Bypassregelventil der Druck im Zwischenüberhitzer mit dem MD-Abfangventil als Stellglied geregelt wird, bis letztere voll offen ist.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb bis zur genannten vorbestimmten Teillast aktive erste Regelvorrichtung zur Regelung des Zwischenüberhitzerdruk-kes pzu mit dem ND-Bypassregelventil als Stellglied, und eine von dieser im wesentlichen unabhängige, bei grösserer als der genannten Teillast aktive zweite Regelvorrichtung zur Regelung des genannten Druckes bei geschlossenem ND-Bypassregelventil mit den Abfangventilen als Stellglied.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist zur Lösung eines weiteren Problems ausgebildet, welches bei dem in der CH-PS 369 141 beschriebenen Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine der genannten Art bei einem Kaltstart auftritt, wenn zur Bestimmung der thermischen Beanspruchung von HD- und MD-Rotoren Anfahrsonden nach der österreichischen PS 197 839 in Verbindung mit einer Turbinenautomatik verwendet werden. Wird die maximal zulässige Beanspruchung des HD- oder MD-Rotors überschritten, so wird der Gradient für das Hochfahren oder Belasten der Turbine proportional der Differenz Istwert-Sollwert reduziert. Damit ist bis Schwachlastbetrieb in bezug auf den zulässigen Gradienten der HD-Rotor und nachher der MD-Rotor das begrenzende Element, weil erst ab einer bestimmten Last die dem Dampfdruck entsprechende Sattdampftemperatur vor der MD-Turbine grösser als die Metalltemperatur wird, da die MD-Turbine gegen Kondensatordruck angefahren wird. Somit kann bis zu obigem Zeitpunkt keine Kondensation an der Metalloberfläche stattfinden, der Wärmeübergang ist schlecht, die Aufwärmung gering. Ferner besitzt der MD-Rotor grössere Durchmesser als der HD-Rotor und damit eine grössere Masse, was die Anfahrzeit zusätzlich noch vergrössert.

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden bei dieser Ausführungsform die Stellsignale der Regelvorrichtungen zur Überwachung der thermischen Beanspruchung von HD- und MD-Rotor, welche normalerweise direkt auf den Turbinenregler einwirken, getrennt, derart, dass bei geschlossenem HD-Bypassregelventil beide Regelvorrichtungen ihren Ein-fluss auf den Turbinenregler ausüben, wogegen bei offenem HD-Bypassregelventil das HD-Temperatursondensignal den Turbinenregler und das MD-Temperatursondensignal die zur Regelung des Zü-Druckes mit den Abfangventilen als Stellglied vorgesehene zweite Regelvorrichtung beeinflusst. Dadurch ist es möglich, die thermische Beanspruchung beider Rotoren innerhalb zulässiger Grenzen zu halten und beide Turbinen unabhängig voneinander, jedoch auch gleichzeitig hochzufahren und zu belasten, wobei dies optimal, d. h. bei maximal zulässiger thermischer Belastung beider Turbinen durchführbar ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dampfturbinenanlage mit Zwischenüberhitzer und Bypasssystem, mit einer zur Regelung des Anfahrens vorgesehenen, schematisch dargestellten Regeleinrichtung, wobei eine Ausführungsform der ersten Regelvorrichtung im Detail gezeigt ist;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, welche eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten Regelvorrichtung im Detail zeigt;

Fig. 3 und 4 der Fig. 1 ähnliche Darstellungen, welche weitere Ausführungsformen der zweiten Regelvorrichtung veranschaulichen ;

Fig. 5 eine zusätzliche Vorrichtung zur Überwachung der thermischen Beanspruchung sowohl der HD- wie auch der MD-Turbine.

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Die Fig. 1 zeigt eine konventionelle Turbinenanlage,

deren Dampfturbine eine HD-Turbine 1, eine MD-Turbine 2 und. eine ND-Turbine 3 aufweist, die einen Generator (nicht gezeigt) über den Wéllenstrang .4 antreibt. Eine erste Dampf- -leitung'5 führt vom Dampferzeuger 6 über das EinlasSventil 7 zur HD-Turbine 1. Eine zweite Leitung 8 führt von der HD-Turbine 1 über den im weiteren als Zü bezeichneten Zwischenüberhitzer 9 und das Abfangventil 10 in die MD-Turbine 2, und von dieser über die Leitung 11 in die ND-Turbine 3. Der Abdampf aus der ND-Turbine 3 wird dann über den Kondensatorhals 12 in den Kondensator 13 geleitet. Frischdampf kann auch um die HD-Turbine 1 herum und über die HD-Bypassleitung 14 und das HD-Bypassregelventil 15 direkt in den Zwischenüberhitzer 9 geleitet werden. Ferner kann Dampf um die MD/ND-Turbine herum durch die MD/ ND-Bypassleitung 16 und über das ND-Bypassregelventil 17 in den Kondensatorhals 12 und damit in den Kondensator 13 geleitet werden. In der Leitung 8 ist ferner eine gesteuerte Rückschlagklappe 18 gezeigt.

Die Regeleinrichtung besteht aus dem Turbinen-Regler 19, der die Turbinen-Drehzahl oder -Leistung über das Einlassventil 7 regelt, einer ersten Regelvorrichtung 20, die den Zü-Druck pza bei reinem Bypassbetrieb sowie bei Leerlaufund Schwachlastbetrieb mit dem ND-Bypassregelventil 17 als Stellglied regelt, und aus einer zweiten Regelvorrichtung 31, die von der ersten Regelvorrichtung 20 im wesentlichen unabhängig ist, und die den Zü-Druck pzt mit den Abfangventilen 10 als Stellglied bei geschlossenem ND-Bypassregel-ventil 17 so lange regelt, bis die Abfangventile 10 ganz offen sind und der Zü-Druck sich dann proportional der Turbinenlast einstellt.

Zur Regelung des Zü-Druckes pzü mittels der ersten Regelvorrichtung 20 wird ein Zü-Druckistwert Iz mit einem als Istwertgeber 21 dienenden Druck-Transmitter gemessen und einem Differenzglied 22 zugeführt. Dieses ermittelt die Regelabweichung Iz-—Sz und führt sie einem Regler 23 zu. Dieser bildet eine Stellgrösse Gbv für das ND-Bypassregelventil 17 und führt sie einem Wandler 24 zu, der das Signal Gbv in eine zur Verstellung des ND-Bypassregelventiles 17 geeignete Stellgrösse umwandelt.

Die Drucksollwertgebervorrichtung 25—30 weist eine Umschalteinheit 25 auf, die einerseits mit einem Smm-Ge-ber 26, anderseits mit einem Spi-Funktionsgenerator 27 verbunden ist. Die Umschalteinheit 25 wird in Funktion der «auf»- oder «zu»-Stellung des Generatorschalters (nicht gezeigt) mit einer Betätigungsvorrichtung 28 von einer ersten in eine zweite Stellung oder umgekehrt geschaltet, derart, dass das einen intermediären Drucksollwert S' bildende Ausgangssignal der Umschalteinheit 25 bei offenem Generatorschalter gleich dem Signal des Smin-Gebers 26 wird, und bei geschlossenem Generatorschalter gleich dem Signal Spi des Spi-Funktionsgenerators 27 wird, welch letzterer einen maximal zulässigen Drucksollwert Spi in Funktion der momentan vorhandenen Arbeitsmediummenge und damit der momentanen Leistung P liefert. Der Umschalteinheit 25 ist ein Maximalauswahlglied 29 nachgeschaltet, welches einerseits den intermediären Drucksollwert S' und anderseits einen von einem Sp2-Geber 30 gelieferten konstanten Drucksollwert Sp,2 empfängt, welch letzterer eine nicht zu überschreitende maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigt. Aus den Drucksollwerten S' und Sp2 wählt das Maximalauswahlglied 29 den grösseren, den massgebenden Drucksollwert Sz=Max (S', Sp2) aus und führt diesen dem Differenzglied 22 zu, wie dies schon früher erwähnt wurde. Der durch den Spi-Funktionsgenerator 27 gebildete Drucksollwert Spi ist dem Zü-Druck pzii proportional und liegt bei jedem momentanen Wert der Turbinen-Leistung P um einen Betrag höher als der entsprechende Zü-Druck pzu. Dadurch wird erreicht, dass mit steigender Last das ND-Bypassregelventil 17 schliesst und erst öffnet, wenn der der entsprechenden Last zugeordnete Zü-Druck um einen bestimmten Wert überschritten wird.

Der am Smin-Geber 26 eingestellte Wert.ist normalerweise null. Da beim Anstossen der Turbine der Radkastendruck kurzzeitig einige Male steigt und sinkt (Beschleunigung der Turbine) und damit auch der im Spi-Funktionsge-nerator 27 gebildete Sollwert Spi über den Werf Spa ansteigt und dadurch den Sollwert Sp2 zum Schwingen bringen würde, wird über das Kriterium der Generatorschalterstellung der Sollwert Spi erst bei geschlossenem Generatorschalter zum Maximalauswahlglied 29 geführt (bei offenem Generatorschalter gelangt Smm zum Maximalauswahlglied 29).

In den Fig. 2, 3, 4 ist die erste Regelvorrichtung 20 schematisch mit einem mit der Bezugsziffer 20 bezeichneten Quadrat angedeutet, jedoch ist es verständlich, dass sie bei allen Ausführungsformen die in der Fig. 1 gezeigte Zusammensetzung haben kann. Es gibt natürlich Varianten dieser Zusammensetzung, die zweckmässig angewendet werden können

Zur Regelung des Zü-Druckes pza bei geschlossenem ND-Bypassregelventil 17 mit den Abfangventilen 10 als Stellglied mittels der zweiten Regelvorrichtung 31 wird die Stellgrösse Gav für die Abfangventile 10 aus der Stellgrösse Gev für das Einlassventil 7 durch Multiplizierung der Letzteren mit einem Multiplikator k gebildet, d. h. Gav = k Gev. Zur Bildung dieses Multiplikators k wird bei allen Ausführungsformen eine Stellgrösse G'ev, die die Turbinen-Drehzahl oder -Leistung berücksichtigt, und eine Stellgrösse Gtz, die den vorhandenen Zü-Druck pzu berücksichtigt, herangezogen. Es können jedoch andere, besonderen Zwecken entsprechende Grössen herangezogen werden.

Die Multiplizierung der Stellgrösse Gav mit dem Multiplikator k wird bei allen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen mittels eines Multiplizierrelais 32 ausgeführt, welches die Stellgrösse Gav = k. Gev bildet und sie dem Wandler 33 zuführt. Dieser wandelt sie in eine zur Verstellung des Abfangventils 10 geeignete Stellgrösse um. Gemeinsam für alle Ausführungsformen ist auch eine dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltete Vorrichtung zur Bildung des Multiplikators k, die nachstehend als k-Vorrichtung bezeichnet wird. Die verschiedenen, in den Fig. 2,3 und 4 gezeigten Ausführungsformen der zweiten Regelvorrichtung 31 unterscheiden sich voneinander im Aufbau der k-Vorrichtung und in den dieser zugeführten Stellgrössen, bzw. den ihr zugeschalteten, die Stellgrössen liefernden Vorrichtungen.

In der Fig. 2 weist die k-Vorrichtung ein dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltetes Multiplizierglied 34 und ein dem letzteren zugeschaltetes Minimalauswahlglied 35 auf. Dem Multiplizierglied 34 ist eine wfr-Sollgebervorrichtung 36—38 zugeschaltet, die einen den Frischdampfdruck berücksichtigenden Sollwert Wfr bildet. Die wfr-Sollwertgebervorrichtung 36—38 weist einen denFrischdampf-Druck-istwert Ifr messenden ifr-Istwertgeber 36, einen diesem nachgeschalteten Verstärker 37 und einen zwischen den Verstärker 37 und das Multiplizierglied 34 geschalteten Begrenzer 38 auf. Der Begrenzer 38 begrenzt den den Frischdampfdruck zu berücksichtigen bestimmten Sollwert Wfr und führt ihn dem Multiplizierglied 34 zu.

Dem Minimalauswahlglied 35 ist der Turbinen-Regler 19 über den Wandler 39, eine die HD-Abdampftemperatur regelnde Regelvorrichtung 40—43, eine den Zwischenüberhitzerdruck berücksichtigende Turbine-Zü-Regelvorrichtung 44—47 und eine eine maximal zulässige thermische Beanspruchung der MD-Turbine regelnde Regelvorrichtung 48 bis 51 zugeschaltet. Dadurch ist es bei dieser Ausführungsform möglich, solange das Bypassregelventil offen ist und dieses somit den Zü-Druck regelt, mit den Abfangventilen als Stellglieder über die zweite Regeleinrichtung 31 die HD-Ab5

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dampftemperatur oder die thermische Beanspruchung der MD-Turbine zu regeln.

Der an sich bekannte Turbinen-Regler 19 regelt die Turbinen-Drehzahl oder -Leistung und bildet die Stellgrösse Gev für das Einlassventil 7 und leitet sie über den Wandler 39, um die dem Minimalauswahlglied 35 zuzuführende Stellgrösse G'ev zu bilden.

Die die HD-Abdampftemperatur Ta regelnde Regelvorrichtung 40—43 weist den IAT-Istwertgeber 40 zur Messung des HD-Abdampftemperatur-Istwertes Iat, den sat-Sollwertgeber 41 zur Büdung eines die maximal zulässige HD-Abdampftemperatur Ta, max berücksichtigenden fixen Temperatursollwertes Sat, das Differenzglied 42 zur Bildung der Regelabweichung Iat—Sat und einen Regler 43 zur Bildung der Stellgrösse Gat auf.

Die Turbinen-Zü-Regelvorrichtung 44—47 weist einen itz-Istwertgeber 44 zur Bildung des Zwischenüberhitzer-Druckistwertes Itz, einen stz-Drucksollwertgeber 45 zur Bildung eines fixen Drucksollwertes Stz, ein Differenzglied 46 zur Bildung der Regelabweichung Itz—Stz und einen Regler 47 zur Bildung der Stellgrösse Gtz auf. Bei der Ausfüh-rungsorm nach Fig. 2 ist der Drucksollwert Stz kleiner als der durch den Sp2-Geber 11 der ersten Regelvorrichtung 20 gebildete Drucksollwert Sp».

Die die thermische Beanspruchung der MD-Turbine regelnde Regelvorrichtung 48—51 weist einen IMD-Istwert-geber 48, der z. B. eine Temperatursonde sein kann, zur Bildung einer zwischen einer heissen und einer kalten Stelle des MD-Rotors (nicht gezeigt) herrschenden Temperaturdifferenz-Istwertes Imd, einen sied-Sollwertgeber 49 zur Bildung eines maximal zulässigen fixen Temperaturdifferenz-Soll-wertes Smd, ein Differenzglied 50 zur Bildung der Regelabweichung Imd—Smd und einen Regler 51 zur Bildung der Stellgrösse Gmd auf.

Das Minimalauswahlglied 35 wählt die kleinste aus den empfangenen Stellgrössen G'ev, Gat, Gtz und Gmd aus und führt sie als Führungsgrösse F dem Multiplizierglied 34 zu, welches durch Multiplizierung derselben mit der Stellgrösse Wfr den Multiplikator k bildet.

Bei dieser Ausführungsform wird die geforderte ungleiche Mengenverteüung des Dampfes über die HD- und MD/ ND-Turbine gewährleistet. Dabei wird der Zü-Druck pza derart geregelt, dass, wenn die HD-Abdampftemperatur Ta über den zulässigen Wert TAmax steigt, über die Regelvorrichtung 40—43 der Wert Gat minimal wird, dieser Wert gelangt schlussendlich über den Multiplikator k zum Multiplizierrelais 32 und reduziert die Stellgrösse Gav, da auch k minimal ist, wobei der Hub der Abfangventile 10 reduziert wird, der Regler 19 korrigiert die Stellung der Einlassventile 7 um den eingestellten Sollwert zu halten, und die Regelvorrichtung 20 korrigiert somit die Stellung des ND-Bypass-regelventils 17. Ausserdem wird die thermische Beanspruchung des MD-Rotors überwacht. Wird diese zu gross, so wird über die Regelvorrichtung 48—51 der Multiplikator k ebenfalls minimal und die Dampfmenge zur MD-Turbine 2 wird wieder entsprechend reduziert. Die Regelvorrichtung 20 korrigiert wie in obigem Fall bereits beschrieben. Ist das ND-Bypasssystem nicht im Betrieb und sinkt der Zü-Druck pza unter einen bestimmten Wert, so wird über die Regelvorrichtung 44—47 der Multiplikator k so beeinflusst, dass der Zü-Druck pza mit den Abfangventilen 10 als Stellglieder gehalten werden kann. Ferner wird der Multiplikator k in bestimmten Grenzen in Funktion des Frischdampfdruckes beeinflusst.

In der Fig. 3 weist die k-Vorrichtung ein dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltetes Maximalauswahlglied 52 auf. Dieses empfängt die Stellgrössen G'ev, Gat, Gtz und Gmd, die durch die entsprechenden Regelvorrichtungen gebildet werden, wählt die grösste von diesen aus und führt sie als

Multiplikator k dem Multiplizierrelais 32 zu. Auch in diesem Fall ist der durch den stz-Geber 45 gelieferte Drucksollwert Stz kleiner als der durch den Spa-Geber 11 der ersten Regelvorrichtung 20 gebildete Drucksollwert Spa.

Auch bei dieser Ausführungsform wird die geforderte ungleiche Mengenverteilung des Dampfes gewährleistet und der Zü-Druck pza in ähnlicher Weise wie bei der Ausfüh-rungsform nach Figur 2 geregelt. Jedoch wird auf den Frischdampfdruck keine Rücksicht genommen, so dass dieser auf den Multiplikator k keinen Einfluss ausübt.

In der Fig. 4 weist die k-Vorrichtung ein dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltetes Maximalauswahlglied 53 auf. Dieses empfängt die Stellgrössen G'ev und Gtz, die durch die entsprechenden, vorangehend beschriebenen Regelvorrichtungen gebildet werden, wählt den grösseren Wert von diesen aus und führt ihn als Multiplikator k dem Multiplizierrelais 32 zu. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall der durch den STZ-Geber 45 gelieferte Drucksollwert Stz grösser als der durch den Sp2-Geber 11 der ersten Regelvorrichtung 20 gebildete Drucksollwert Sp2 ist.

Diese Ausführungsform bietet eine einfache Lösung des Problems. Dadurch, dass der Zü-Drucksollwert Stz etwas grösser ist als Spa, ist im Leerlauf- und Schwachlastbetrieb der Hub der Abfangventile 10 klein, d. h. der Multiplikator k ist maximal und somit ergibt sich die flachste Charakteristik im Multiplizierrelais 32. Allerdings wird die HD-Abdampftemperatur und die thermische Beanspruchung der MD-Turbine 2 nicht geregelt und damit ist eine optimale Ausnutzung der maximal zulässigen HD-Abdampftemperatur und der maximal zulässigen thermischen Beanspruchung der MD-Turbine nicht vorhanden, obwohl die geforderte ungleiche Mengenverteilung erreicht wird.

In der Fig. 5 ist dem Regler 19 ein Minimalauswahlglied 55 zugeschaltet, welch letzterem ein ihd-Istwertgeber 56, der eine HD-Temperatursonde sein kann, zugeschaltet ist. Der ihd-Istwertgeber 56 büdet einen im HD-Rotor (nicht gezeigt) zwischen einer heissen und einer kalten Stelle herrschenden Temperaturdifferenz-Istwert Ihd und führt ihn zum Differenzglied 55. Diesem ist auch eine Umschalteinheit 57 zugeschaltet, welche zwischen dem schon beschriebenen imd-Istwertgeber 48 und dem Differenzglied 50 der die thermische Beanspruchung der MD-Turbine 2 regelnden Regelvorrichtung 48—51 zwischengeschaltet ist. Im Normalfall, d. h. wenn das HD-Bypassregelventü 15 zu ist, ist die Umschalteinheit 57 so geschaltet, dass das Minimalauswahlglied 55 das Signal Imd empfängt. Das Minimalauswahlglied 55 wählt den kleineren Wert von Imd und Ihd, und führt sie dem Turbinen-Regler 19 zu, welcher in dieser Art in der Bildung der Stellgrösse Gev für das Einlassventil 7 durch die momentane thermische Beanspruchung der HD-oder der MD-Turbine beeinflusst wird. Wenn das HD-By-passregelventil 15 offen ist, wird die Umschalteinheit 57 so geschaltet, dass die Verbindung zum Minimalauswahlglied 55 unterbrochen wird und das imd-Signal über das Differenzglied 50 der Regelvorrichtung 48—51 zugeführt wird, so dass die momentane thermische Beanspruchung der MD-Turbine 2 auf die Stellgrösse Gmd und damit auf den Multiplikator k einwirkt. Das ihd-Signal wird auch in diesem Fall zum Minimalauswahlglied 55 geführt, und übt seinen Einfluss auf den Turbinen-Regler 19, bzw. die Stellgrösse Gev aus.

Diese Anordnung ermöglicht es, die HD- und die MD-Turbine gleichzeitig und an der Grenze ihrer thermischen Beanspruchungen hochzufahren, da diese letzteren kontinuierlich überwacht werden, damit sie ihre zulässigen Werte nicht überschreiten. Die Anordnung ist in Zusammenhang mit den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 verwendbar»

Noch ist zu bemerken, dass die den Stellgliedern 7,17 und 10 vorgeschalteten Wandler 54, 24 und 33 nur dann not6

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hydraulisch betätigte Ventile sind, müssen die elektrischen Stellgrössen-Signale in hydraulische Stellgrössen umgewandelt werden und zu diesem Zweck den Stellgliedern Wandler vorgeschaltet sein.

5 Blatt Zeichnungen

Claims (28)

617494 PATENTANSPRÜCHE

1. Regelverfahren zum Anfahren einer Dampfturbinenanlage mit einem Zwischenüberhitzer, einem aus einem HD-Bypasssystem und einem ND-Bypasssystem bestehenden Turbinen-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das HD-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das ND-Bypasssystem, mindestens einem Einlassventil für die HD-Turbine, mindestens einem Abfangventil für die MD- und die ND-Turbine und einer gemeinsamen Regelvorrichtung zur Regelung der Turbinendrehzahl oder -leistung, wobei bei Leerlauf- oder Schwachlastbetrieb der Druck im Zwischenüberhitzer mit dem ND-Bypassregelventil als Stellglied geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Leerlauf- oder Schwachlastbetrieb, bis zu einer vorbestimmten Teillast, die HD-Turbine (1) von einer grösseren Dampfmenge durchströmt wird als die MD-Turbine (2), wodurch eine maximal zulässige HD-Abdampftemperatur nicht überschritten wird und das HD-Bypasssystem von einer kleineren Dampfmenge durchströmt wird als das ND-Bypasssystem, und dass bei grösserer als der genannten Teillast und bei geschlossenem ND-Bypassregelventil (17) der Druck im Zwischenüberhitzer (9) mit dem MD-Turbinenabfangventil (10) als Stellglied geregelt wird, bis letzteres voll offen ist.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Zwischenüberhitzer-Druckes mit dem ND-Bypassregelventil (17) als Stellglied ein gemessener Wert des genannten Druckes als Druckistwert Iz verwendet wird, dass ein massgebender Drucksollwert Sz als der grössere Wert von zwei Drucksollwerten S' und Sp2 gewählt wird, wobei Sp2 ein die maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigender Drucksollwert ist, und S' ein intermediärer Drucksollwert ist, der beim Anfahren einen minimalen Wert Smin hat, und bei Zuschaltung des Generators ans Netz ein von der momentan vorhandenen Leistung P abhängiger maximal zulässiger Dracksollwert Spi ist, dass ferner die Regelabweichung Iz—Sz ermittelt und aus dieser eine Stellgrösse Gbv für das ND-Bypassregelventil (17) gebildet wird (Fig. 1).

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net, dass ein Sp2-Geber (30) zur Bildung eines eine maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigenden Drucksollwertes Sp2, eine Umschalteinheit (25) zur Bildung eines intermediären Drucksollwertes S' in Funktion der «auf»-oder «zu»-Stellung des Generatorschalters und ein dem Sp.2-Geber (30) und der Umschalteinheit (25) nachgeschaltetes, dem Differenzglied (22) zugeschaltetes Maximalauswahlglied (29) zur Bildung des massgebendèn Drucksollwertes Sz= Max (Sp2, S') vorgesehen sind (Fig. 1).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksollwert Spi proportional dem Zwischenüber-hitzedruck pza ist und bei jedem momentanen Wert der Turbinenleistung P um einen Betrag höher liegt als der entsprechende Zwischenüberhitzer-Druck pza (Fig. 1).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Zwischenüberhitzer-Druckes pzü mit den Abfangventilen (10) als Stellglied eine Stellgrösse Gav für die Abfangventile (10) aus der Stellgrösse Gev für die Einlassventile (7) durch Multiplizierung der letzteren mit einem Multiplikator k gebildet wird, dass zur Bildung des Multiplikators k Stellgrössen G'ev und Gtz herangezogen werden, dass die aus der Stellgrösse Gev gebildete Stellgrösse G'ev die Turbinen-Drehzahl oder -Leistung berücksichtigt und von einem Turbinen-Regler (19) über einen Wandler (39) gebildet wird, dass die Stellgrösse Gtz den gemessenen Zwischenüberhitzer-Druck pza berücksichtigt und vöh einer Turbinen-Zü-Druckregelvorrichtung (44—47) aufgrund eines gemessenen Zü-Druckistwertes Itz und eines konstanten Drucksollwertes Stz gebildet wird (Fig. 2, 3 und 4).

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Multiplikators k Stellgrössen Gat und Gmd herangezogen werden, dass die Stellgrössen Gat die HD-Abdampftemperatur Ta berücksichtigt, und von einer diese zu regeln bestimmten Regelvorrichtung (40—43) gebildet wird, dass die Stellgrösse Gmd die thermische Beanspruchung der MD-Turbine berücksichtigt und von einer diese zu regeln bestimmten Regelvorrichtung (48—51) gebildet wird (Fig. 2 und 3).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Abdampftemperatur-Istwert Iat gemessen wird,

dass ein eine maximal zulässige HD-Abdampftemperatur Ta max berücksichtigender konstanter Temperatursollwert Sat gebildet wird, und dass die Regelabweichung Iat— Sat und aus dieser die Stellgrösse Gat gebildet wird (Fig. 2 und 3).

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturdifferenz-Istwert Imd zwischen einer heissen und einer kalten Stelle des MD-Rotors gebildet wird, dass ein eine maximal zulässige Temperaturdifferenz zwischen den genannten Stellen berücksichtigender Temperaturdifferenz-Sollwert Smd gebildet wird, und dass die Regelabweichung Imd—Smd und aus dieser die Stellgrösse Gmd gebildet wird (Fig. 2 und 3).

8. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Führungsgrösse F der kleinste Wert von G'ev, Gmd, Gtz und Gat gewählt wird und mit einem den Frischdampfdruck berücksichtigenden Wert Wfr multipliziert wird, und damit der Multiplikator k gebildet wird (Fig. 2).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frischdampf-Druckistwert Ifr gemessen wird, dass das Signal Ifr verstärkt und anschliessend begrenzt wird und damit der Wert Wfr gebildet wird (Fig. 2).

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10. Verfahren nach Anspruch 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplikator k als der grösste Wert von G'ev, Gmd, Gtz und Gat gewählt wird (Fig. 3).

11. Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksollwert Stz kleiner gewählt wird, als der Drucksollwert Sps (Fig. 2 und 3).

12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplikator k als der grössere Wert von G'ev und Gtz gewählt wird (Fig. 4).

13. Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksollwert Stz grösser gewählt wird als der Drucksollwert Sp2 (Fig. 4).

14. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturdifferenz-Istwert Ihd zwischen einer heissen und einer kalten Stelle des HD-Rotors gebildet wird, dass wenn das HD-Bypassregelventil (15) zu ist, der kleinere der Temperaturdifferenz-Istwerte Ihd und Imd ermittelt und zur Bildung der Stellgrösse Gev für das Einlassventil (7) herangezogen wird, und dass, wenn das HD-Bypassregelventil (15) offen ist, das ihd-Istwertsignal zur Bildung der Stellgrösse Gev und das imd-Istwertsignal zur Bildung der Regelabweichung Imd—Smd verwendet wird und damit die HD-Turbine und die MD-Turbine gleichzeitig, bei maximal zulässiger thermischer Belastung hochgefahren und belastet werden können (Fig. 5).

15

15. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb bis zur genannten vorbestimmten Teillast aktive erste Regelvorrichtung (20) zur Regelung des Zwischenüberhitzerdruckes pza mit dem ND-Bypassregelventil (17) als Stellglied, und eine von dieser im wesentlichen unabhängige, bei grösserer als der genannten Teillast aktive zweite Regelvorrichtung (31) zur Regelung des genannten Druckes bei geschlossenem ND-Bypassregelventil (17) mit den Abfangventilen (10) als Stellglied (Fig. 1, 2, 3 und 4).

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Regelvorrichtung (20) einen Iz-Istwert-geber (21) zur Bildung des Zwischenüberhitzer-Druckistwer-tes Iz, eine Drucksollwertgebervorrichtung (25—30) zur Bildung eines massgebenden Drucksollwertes Sz, ein Differenzglied (22) zur Bildung der Regelabweichung Iz—Sz und einen Regler (23) zur Bildung der Stellgrösse Gbv für das ND-Bypassregelventil (17) aufweist (Fig. 1).

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich-

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal S' der Umschalteinheit (25) so gebildet ist, dass es bei offenem Generatorschalter gleich dem Signal eines Smin-Gebers (26) und bei geschlossenem Generatorschalter gleich dem Signal eines Spi-Funlctionsgenerators (27) ist, der einen maximal zulässigen Drucksollwert Spi in Funktion der momentan vorhandenen Arbeitsmediummenge und damit Leistung bildet, und dass eine Vorrichtung (28) zur Gewährleistung der notwendigen Umschaltung vorgesehen ist (Fig. 1).

19. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Regelvorrichtung (31) ein Multiplizierrelais (32), zur Bildung einer Stellgrösse Gav für die Ab-fangventüe (10) durch Multiplizierung der Stellgrösse Gev für das Einlassventil (7) mit einem Multiplikator k, und eine Vorrichtung (34, 35; 52; 53) zur Bildung des Multiplikators k aufweist (Fig. 2, 3, 4).

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bildung des Multiplikators k ein dem Multiplizierrelais (32) zugeschaltetes Multiplizierglied (34) und ein diesem zugeschaltetes Minimalauswahlglied (35) aufweist, und dass dem Multiplizierglied (34) eine WFR-Sollwertgebervorrichtung (36—38) zugeschaltet ist, die einen den Frischdampfdruckistwert Ifr berücksichtigenden Sollwert Wfr bildet (Fig. 2).

20

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wfr-Sollwertgebervorrichtung (36—38) einen den Frischdampfdruckistwert Ifr messenden iFRlstwertge-ber (36), einen diesem nachgeschalteten Verstärker (37), und einen zwischen dem Verstärker (37) und dem Multiplizierglied (34) geschalteten Begrenzer (38) aufweist (Fig. 2).

22. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Minimalauswahlglied (35) ein Turbinen-Regler (19) über einen Wandler (39), eine Turbinen-Zü-Regelvor-richtung (44—47), eine die HD-Abdampftemperatur regelnde Regelvorrichtung (40—43) und eine die thermische Beanspruchung der MD-Turbine (2) regelnde Regelvorrichtung (48—51) zugeschaltet sind (Fig. 2).

23. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bildung des Multiplikators k ein dem Multiplizierrelais (32) zugeschaltetes Maximalauswahlglied (52; 53) aufweist, welchem ein Turbinenregler (19) über einen Wandler (39) und eine Turbinen-Zü-Regelvorrich-tung (44—47) zugeschaltet sind (Fig. 3 und 4).

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem Maximalauswahlglied (52) eine die HD-Ab-dampftemperatur regelnde Regelvorrichtung (40—43) und eine die thermische Beanspruchung der MD-Turbine (2) regelnde Regelvorrichtung (48—51) zugeschaltet sind (Fig. 3).

25. Einrichtung nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinen-Zü-Regelvorrichtung (44 bis 47) einen trz-Istwertgeber (44) zur Bildung des Zwischen-überhitzer-Druckistwertes Itz, einen Stz-Drucksollwertgeber (45) zur Bildung eines fixen Drucksollwertes Stz ein Differenzglied (46) zur Bildung der Regelabweichung Itz-Stz, und einen Regler (47) zur Bildung einer Stellgrösse Gtz aufweist (Fig. 2, 3 und 4).

25

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50

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60

65

26. Einrichtung nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die HD-Abdampftemperatur-Regelvorrichtung (40—43) einen iat-Istwertgeber (40) zur Messung des HD-Abdampftemperatur-Istwertes Iat, einen sat-Sollwertgeber (41) zur Bildung eines die maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigenden fixen Temperatursollwertes Sat, ein Differenzglied (42) zur Bildung der Regelabweichung Iat—Sat und einen Regler (43) zur Bildung einer Stellgrösse Gat aufweist (Fig. 2 und 3).

27. Einrichtung nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die die thermische Beanspruchung der MD-Turbine regelnde Regelvorrichtung (48—51) einen imd-Istwertgeber (48) zur Bildung eines im MD-Rotor zwischen einer heissen und einer kalten Stelle herrschenden Temperaturdifferenz-Istwertes Imd, einen siid-Sollwertgeber (49) zur Bildung eines maximal zulässigen fixen Temperaturdifferenz-Sollwertes Smd, ein Differenzglied (50) zur Bildung der Regelabweichung Imd—Smd und einen Regler (51) zur Bildung einer Stellgrösse Gmd aufweist (Fig. 2 und 3).

28. Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch ein dem Turbinen-Regler (19) zugeschaltetes Minimalauswahlglied (55), einen diesem zugeschalteten, einen Temperaturdifferenz-Istwert Ihd zwischen einer heissen und einer kalten Stelle im HD-Rotor bildenden ihd-Istwertgeber (56), und eine dem Minimalauswahlglied (55) ebenfalls zugeschaltete Umschalteinheit (57), die zwischen den imd-Ist-wertgeber (48) und dem Differenzglied (50) der die thermische Beanspruchung der MD-Turbine (2) regelnden Regelvorrichtung (48—51) zwischengeschaltet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung der Umschalteinheit (57) das Signal Imd des imd-Istwertgebers (48) zum Minimalauswahlglied (55) und in einer zweiten Schaltstellung derselben zum genannten Differenzglied (50) gelangt (Fig. 5).