CH634383A5

CH634383A5 - Dampfturbinenanlage.

Info

Publication number: CH634383A5
Application number: CH305778A
Authority: CH
Inventors: Karel Dr Skala
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-03-21
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1983-01-31
Also published as: US4291378A; SE7902392L; SE438178B; DE2815230C2; FR2422820B1; FR2422820A1; DE2815230A1

Description

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Dampfturbinenanlage, welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.

Die erfindungsgemässe Dampfturbinenanlage der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass in der das Turbineneinlassventil und/oder in der das Bypassventil beinhaltenden Regelstrecke mindestens ein eine solche Übertragungsfunktion aufweisendes Korrekturglied vorgesehen ist, dass die Übertragungsfunktionen beider Regelstrecken mindestens annähernd identisch zueinander sind.

Dabei ist es zweckmässig, wenn das Korrekturglied in der das Bypassventil beinhaltenden Regelstrecke angeordnet ist.

Es ist vorteilhaft, wenn die Übertragungsfunktion Fkor(s) des Korrekturgliedes (5)

Fkor (s) =

Fi (s) F- (s)

ist, wobei

F. (s) und

A Qi (s) Axi (s)

F:(s) =

A Q; (s) A xi (s)

Bypassventil 2 beinhaltenden Regelstrecke ein eine solche Übertragungsfunktion aufweisendes Korrekturglied 5 vorgesehen, dass die Übertragungsfunktionen beider Regelstrecken mindestens annähernd identisch zueinander sind.

Die Übertragungsfunktion Fkor(s) des Korrekturgliedes 5 ist dabei

C / \ Fl (s) Fkor (s) = . . io F2 (s)

wobei

. , AQi (s) Fi (s) = . ; ' 15 A Xi (s)

und

AQ2(s) A X2 (s)

20 Fi (s) =

sind.

Fi(s) stellt dabei die Übertragungsfunktion der das Turbineneinlassventil 1 beinhaltenden Regelstrecke und xi 2s die über diese Regelstrecke wirkende Stellgrösse dar.

Ferner stellt F2(s) die Übertragungsfunktion der das Bypassventil 2 beinhaltenden Regelstrecke, x2 die über diese Regelstrecke wirkende Stellgrösse, Qi den Dampfdurchfluss durch das Turbineneinlassventil 1, Q2 den Dampfdurchfluss 30 durch das Bypassventil 2 und s die Komplexvariable dar.

• Nach der Einfügung dieses dynamischen Korrekturgliedes 5 gilt nun

Q2 (S) = X2 (s)

sind, und Fi(s) die Übertragungsfunktion der das Turbineneinlassventil beinhaltenden Regelstrecke, xi die über diese Regelstrecke wirkende Stellgrösse, F2(s) die Übertragungsfunktion der das Bypassventil beinhaltenden Regelstrecke, X2 die über die letztere wirkende Stellgrösse, Qi den Dampfdurchfluss durch das Turbineneinlassventil, Q2 den Dampfdurchfluss durch das Bypassventil, und s die Komplexvariable darstellt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine bisher bekannte, vorangehend beschriebene Ausführungsform eines Teils eines Regelkreises zur Steuerung der Öffnungs- bzw. Schliessbewegung des Turbineneinlass- und/oder des Bypassventils; und

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 verbesserte, erfindungsgemässe Ausführungsform.

35

Fi (s) F2(S)

F2(S)

= X2(s) • Fi (s)

(1.3}

40

In Verbindung mit der Bedingung ( 1.2) folgt aus (1.3) A Q2 (s) = - AQi(s).

was der Forderung entspricht.

Das Beispiel einer berechneten Übertragungsfunktion des 45 Korrekturgliedes 5 lautet

1 +bi • s

1+0,425-s

Fkor (s) 1+ai.s+a2.s2 1+0,216 • s+0,0083 • s2

so Die zulässige Abweichung der Summe Qi(t) + Q2(t) vom vorgeschriebenen Wert wird meistens durch ein Zeitintegral FM des relativen Fehlers charakterisiert. Dieses Integral wird oft «Flow Mismatch» genannt.

FM — /" Q1 (t^ + Q2 (t) ~-S2 dt

0 Q°

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der zur Steuerung der Öffnungs- bzw. Schliessbewegung des Turbineneinlassventils 55 1 und des Bypassventils 2 dienende Regelkreis derart ausgebildet, dass er für jedes der Ventile 1 und 2 zur Erzielung eines bestimmten die Regelgrösse darstellenden Dampfdurchflusses Qi bzw. Q2, respektive

Frischdampfdruckes p, je eine elektrische Stellgrösse xi und 60 Hierin bedeutet X2 liefert, welche über je eine das zu steuernde Ventil 1 beinhaltende, aus elektrischen Bauteilen, dem Hydrauliksteuersystem, Servomotoren etc. und dem Ventil bestehende Regelstrecke wirkt, und wobei beide Regelstrecken unterschiedlich zueinander ausgebildet sind. 65

Gegenüber der in Fig. 1 dargestellten bekannten Ausführungsform ist bei der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemässen Ausführungsform in der das

Symbol Einheit FM s T s

Bedeutung «Flow Mismatch»

Obere Integrationsgrenze T Dauer des Schliessvorgangs des Turbineneinlassventils 1 resp. Dauer des Öffnungsvorganges des Ventils 2, je nachdem welche Zeidauer länger

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ist, wobei die längere der beiden als obere Grenze eingesetzt wird

0

s

Zeit «Null». Anfang des

Schliessvorgangs

Q.(t)

kg/s

Variabler Dampffluss durch das

Turbineneinlassventil 1

Q2(t)

kg/s

Variabler Dampffluss durch das

Bypassventil 2

Qo kg/s

Dampffluss durch das

Turbineneinlassventil 1 vor dem Schliessvorgang des Turbineneinlassventils 1, zur Zeit Null. Dabei ist Q2(t) = 0

In der Praxis gilt dabei, dass das Zeitintegral FM bei Kernreaktorenanlagen prozentuell, bezogen auf Qo, + 10% s, vorzugsweise + 8% s nicht überschreiten und -4% s, vorzugsweise -3% s nicht unterschreiten darf.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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(1.2)

Bedeutung

Obere Integrationsgrenze T-» Dauer des Schliessvorgangs des Turbineneinlassventils 1 resp. Dauer des Öffnungsvorgangs des Ventils 2, je nachdem, welche Zeitdauer länger ist, wobei die längere der beiden als obere Grenze eingesetzt wird Zeit «Null». Anfang des Schliessvorgangs

55 und AQ2(t) sollte mindestens annähernd gleich — AQi(t) sein. Es gibt die Übertragungsfunktionen Fi(s) =

^ Q' un(j p2 (g-) = A Q2 (s)

A Xi (s) ' ■* ÄX2(S) '

60

die ziemlich kompliziert und infolge ungleicher Ölsysteme, Servomotoren, Ventile, Durchflussverhältnisse, Dampfdrücke etc. nicht gleich sind.

Da Fi(s) ¥= F2(s) und Ax2(s) -Axi(s), ist AQ2(s) =£ 65 - AQi(s), obwohl AQ2(t^ °°) AQi(t— °°), das heisst: Es ist bis jetzt nicht möglich gewesen, bei Eintreffen eines Signals «Fast Valving» aus der Schaltungseinheit 6 die Turbinenleistung in einer sehr zweckmässigen Zeitspanne

(1.1)

45

wobei X3 das Ausgangssignal aus dem Druckregler 3, psoii der Sollwert des Frischdampfdruckes im Frischdampfzufuhrleitungssystem, X4 ein den Istwert des Frischdampfdruckes darstellendes Signal, und Xî(t) 50 mindestens annähernd konstant ist.

Daraus folgt:

Ax2 (t)»- Axi (t)

1. Dampfturbinenanlage mit mindestens einem Turbinen-einlassventil und mindestens einem Bypassventil, welche über ein Frischdampfzufuhrleitungssystem mit einem Frischdampferzeuger verbunden sind, und mit einem Regelkreis zur Steuerung der Öffnungs- bzw. Schliessbewegung des Tur-bineneinlassventils und des Bypassventils, wobei der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass er für jedes der Ventile (1,2) zur Erzielung eines bestimmten, die Regelgrösse darstellenden Dampfdurchflusses (Qi, Çh) je einen elektrische Stell-grösse (xi, X2) liefert, welche über je eine das zu steuernde Ventil (1,2) beinhaltende Regelstrecke wirkt, und wobei die Regelstrecken unterschiedlich zueinander ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der das Turbineneinlass-ventil ( 1 ) und/oder in der das Bypassventil (2) beinhaltenden Regelstrecke mindestens ein eine solche Übertragungsfunktion aufweisendes Korrekturglied (5) vorgesehen ist, dass die Übertragungsfunktionen beider Regelstrecken mindestens annähernd identisch zueinander sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturglied (5) in der das Bypassventil (2) beinhaltenden Regelstrecke angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktion Fkor(s) des Korrekturgliedes (5)

Fkor (s) =

ist, wobei

Fi(s) =

Fi(s) F:(s)

AQi (s) A xi (s)

und

F2(S)

AQ2(s) A X2 (s)

T

FM (s) = / 0

= fQ' 00 + Q2 (t)-Qo Qo dt, prozentuell, bezogen auf Qo,

+ 10% s, vorzugsweise +8% s, nicht überschreitet, und —4% s. vorzugsweise -3% s, nicht unterschreitet, wobei im Zeitintegral FM bedeutet:

Symbol Einheit T s

Q,(t) Q2(t) 5 Qo kg/s kg/s kg/s

Variabler Dampffluss durch das Turbineneinlassventil 1 Variabler Dampffluss durch das Bypassventil 2 Dampffluss durch Turbineneinlassventil 1 vor dem Schliessvorgang des Turbineneinlassventils 1, zur Zeit Null. Dabei ist Q2(t) = 0

sind, und Fi(s) die Übertragungsfunktion der das Turbineneinlassventil (1) beinhaltenden Regelstrecke, xi die über diese Regelstrecke wirkende Stellgrösse, F2 (s) die Übertragungsfunktion der das Bypassventil (2) beinhaltenden Regelstrecke, x2 die über die letztere wirkende Stellgrösse, Qi den Dampfdurchfluss durch das Turbineneinlassventil (1), Q2 den Dampfdurchfluss durch das Bypassventil (2), und s die Komplexvariable darstellt.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktion des Korrekturgliedes (5) derart gewählt ist, dass das Zeitintegral ls Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage mit mindestens einem Turbineneinlassventil und mindestens einem Bypassventil, welche über ein Frischdampfzufuhrleitungssystem mit einem Frischdampferzeuger verbunden sind, und mit einem 20 Regelkreis zur Steuerung der Öffnungs- bzw.

Schliessbewegung des Turbineneinlassventils und/oder des Bypassventils, wobei der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass er für jedes der Ventile zur Erzielung eines bestimmten, die Regelgrösse darstellenden Dampfdurchflusses je eine 25 elektrische Stellgrösse liefert, welche über je eine das zu steuernde Ventil beinhaltende Regelstrecke wirkt und wobei die Regelstrecken unterschiedlich zueinander ausgebildet sind.

Bei Kernkraftwerken verlangt der Reaktorlieferant, dass 30 die Summe Qi(t) + Q2(t) mindestens annähernd konstant sei. Dies ist bei langsamer Veränderung der Ventildurchflussöffnungen relativ gut zu bewerkstelligen. Bei schneller Leistungsreduktion, dem sogenannten «Fast Valving», wie dies zum Beispiel bei ICurzschluss oder 35 Blitzschlag in einem Teil des angeschlossenen Netzes erforderlich ist, müssen die Turbineneinlass- und die Bypassventile sehr schnelle Hubänderungen in zueinander entgegengesetzten Richtungen durchführen. Für die Dauer des «Fast Valving» gilt im Prinzip die in Figur 1 stark 40 vereinfacht dargestellte Schaltungsanordnung, wobei xi und X2 die elektrischen Stellgrössen für das Turbineneinlassventil 1 und das Bypassventil 2 bedeuten. Dabei gilt

X2 (t) = X3 (t) - xi (t),

2

PATENTANSPRÜCHE
3

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von etwa einer Sekunde, unter Einhaltung der vom Kernreaktor-Lieferant verlangten Bedingung Qi(t) + Qa(t) gleich mindestens annähernd konstant, auf eine beispielsweise um 35% niedrigere Ausgangsleistung zu erniedrigen.