CH657185A5 - Steuer- und ueberwachungseinrichtung fuer einen turbogeneratorsatz. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer- und Überwachungseinrichtung für einen Turbogeneratorsatz gemäss dem 25 Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Halbautomatische Steuersysteme zur On-Line-Steuerung einer Dampfturbine und zum Starten, Belasten und Entlasten der Turbine durch wenige diskrete Befehle von einem Operator (z.B. Solldrehzahl, Beschleunigung, Leistungssoll-30 wert und Belastungsgeschwindigkeit) sind bekannt und werden seit mehreren Jahren benutzt. Diese Steuersysteme, die weitgehend mit analogen elektronischen und elektrohy-draulischen Bauelementen implementiert sind, sorgen für eine sehr genaue Steuerung und haben sich als dauerhaft und 35 zuverlässig erwiesen. Trotzdem ist es weiterhin notwendig, dass in ziemlich hohem Grad ein Dialog zwischen dem Bedienungspersonal und dem Steuersystem stattfindet, insbesondere während Zeitspannen nichtstationären Betriebes. Das Bedienungspersonal muss Turbinenbeanspruchungs-40 Überwachungsinstrumente und verschiedene andere Instrumentensysteme und Überwachungsvorrichtungen beobachten, um vorsichtige Anweisungen geben zu können.

In jüngerer Zeit haben die Energieknappheit und die hohen Energiekosten die Entwicklung von grösseren, ver-45 feinerteren und leistungsfähigeren Turbogeneratoren begünstigt, für die die Stromversorgungsunternehmen nach Einrichtungen gesucht haben, um in der Lage zu sein, auf flexibelste und wirtschaftlichste Weise zu starten, zu stoppen, Belastungen zu ändern, usw. Das hat zu der Entwicklung von so äusserst verfeinerten Überwachungsinstrumenten- und Monitorsystemen geführt, es hat aber auch die Anforderungen an das Bedienungspersonal vergrössert, weil es von ihm verlangt, dass es eine zunehmende Menge an Information aufnimmt und verarbeitet, da es weiter in die Steuerung 55 des Turbogenerators eingreift.

Zur Unterstützung des Bedienungspersonals bei diesen Überwachungsaufgaben werden grosse Digitalcomputer programmiert und benutzt, um die Turbinen durch Überwachung der oben erwähnten halbautomatischen On-Line-60 Steuersysteme zu überwachen, zu starten, zu belasten und zu entlasten. Beim Einsatz für diese Verwendungszwecke hat sich der Computer als ziemlich erfolgreich erwiesen, wobei aber zur Rechtfertigung der Verwendung von grossen Hauptrahmencomputern die Turbinenüberwachung und -steue-65 rung nur eine der vielen Aufgaben ist, die dem Computer zugewiesen werden. Andere Aufgaben, die ihm gewöhnlich zugewiesen werden, beinhalten die Steuerung und die Überwachung der Kessel- und Kraftwerkshilfsausrüstung, Lei

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stungsberechnungen, Sequenzüberwachung und Datensam-meln. Aufgrund der Komplexität und der Vielfältigkeit dieser und weiterer zugewiesener Aufgaben ist die Zuverlässigkeit der Steuerung mittels grosser Computer beim Einsatz in der elektrischen Stromversorgung nicht immer so hoch wie erwünscht gewesen. Ausserdem sind wegen der Kosten nicht alle Turbogeneratorbenutzer in der Lage gewesen, ein auf Computern aufgebautes, vollautomatisches Steuersystem zu rechtfertigen.

Es ist demgemäss Aufgabe der Erfindung, eine Steuer- und Überwachungseinrichtung für einen Turbogenerator zu schaffen, die in der Lage ist, optimal und automatisch einen Turbogenerator innerhalb seiner thermischen und mechanischen Grenzen anzufahren, zu belasten und zu entlasten, und zwar ohne dabei die bestens getesteten und äusserst zuverlässigen analogen elektrohydraulischen Regelvorrichtungen aufzugeben, sondern vielmehr auf diesen aufzubauen.

Weiter soll eine geringere Kosten verursachende Alternative für den grossen Hauptrahmencomputer für eine Dampfturbogeneratorsteuerung geschaffen werden, indem verteilte Steuervorrichtungen auf Mikrocomputerbasis geschaffen werden, die für die Überwachungssteuerung ausgelegt und wirtschaftlich gerechtfertigt sind, ohne dass es erforderlich ist, dass sie andere Hilfsfunktionen erfüllen.

Ferner sollen verbesserte Überwachungs- und Schutzmöglichkeiten in einer integrierten Computersteuerung für einen grossen Dampfturbogenerator geschaffen werden, wobei die Steuervorrichtung verschiedene Betriebsarten hat, zu denen eine Monitorbetriebsart, eine Überwachungssteuerbetriebsart und eine Unterschleifensteuerbetriebsart gehören, wodurch ein grosser Anlagencomputer, der minimale Programmierung erfordert, den Turbogeneratorbetrieb leiten und Berichte über den Fortgang des Betriebes empfangen kann.

Weitere Ziele und Verbesserungen, die sich durch die Erfindung anbieten, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Prinzipien und der Arbeitsweise der Erfindung und der bevorzugten Ausführungsform derselben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des ersten Patentanspruches gelöst.

Die Mikrocomputer sind für einen koordinierten Dialog und eine koordinierte Informationsübertragung über gemeinsam benützte Doppeltor-Lese-/Schreibspeicherein-heiten programmiert, und jeder Mikrocomputer ist so programmiert und ausgelegt, dass er eine gesonderte Gruppe von Steueraufgaben wahrnimmt. Es wird nämlich mit auf die Computer verteilter Steuerverantwortlichkeit gearbeitet. So enthalten die Mikrocomputer einen Eingangscomputer mit Vorrichtungen, die als Schnittstelle mit analogen Eingangsdatenquellen dienen. Fühler, die über verschiedene Betriebsparameter des Turbogenerators berichten und aus denen thermische und mechanische Beanspruchungen sowie weitere erwünschte Grössen berechnet werden, umfassen einen Anzeige- und Informationsübertragungscomputer, der als Schnittstelle mit einem Anlagencomputer und mit einem Bedienungssteuerpult sowie mit anderen Anzeige- und Ausgabebausteinen, wie beispielsweise Druckern und Kathodenstrahlröhren dient, damit das Bedienungspersonal mit der Steuervorrichtung in Dialog treten kann.

Ein Steuercomputer an der Spitze der Computer dient zum Empfang von Information aus den anderen Computern zum Entscheiden auf der Basis dieser Information und zum Geben von Anweisungen über Eingabe-/Ausgabe (E/A)-Tore an die elektrohydraulische Regelvorrichtung zur optimalen Steuerung des Turbogenerators innerhalb seiner thermischen und mechanischen Grenzwerte.

Jeder Mikrocomputer enthält eine Zentraleinheit (CPU); einen oder mehrere Signalbusse ; Festwertspeichereinheiten (ROMs) zur Programmspeicherung; Speichereinheiten mit wahlfreiem Zugriff (RAMs) zur vorübergehenden Zwischen-speicherung (d.h. Arbeitspuffer-Speicherung) von Information ; eine schnelle arithmetische Prozessoreinheit ; ein Ablaufüberwachungszeitgebernetz; Netze zum Handhaben von internen Informationsübertragungen und Unterbrechungsanforderungen; und spezielle Schnittstellennetze zum Verbinden des Mikrocomputeruntersystems mit äusseren Betriebselementen, die diesem besonderen Mikrocomputer zugeordnet sind (z.B. zur Bildung einer Schnittstelle mit der elektrohydraulischen Regelvorrichtung oder zum Aufnehmen von gemessenen analogen Daten). Darüber hinaus gibt es einen System- und Echtzeittaktgeber, nach dem das System arbeitet.

Die beschriebene Überwachungssteuereinrichtung bietet mehrere Beriebsarten. Zu diesen gehören eine Monitorbetriebsart, in der das Bedienungspersonal durch alle Phasen des Generatorbetriebes geleitet wird, und zwar durch Ankündigungen und Anweisungen, die auf einer Kathodenstrahlröhre oder anderen Ausgabegeräten erscheinen, und in der das Bedienungspersonal den Übergang von einer Turbinenbetriebsphase zur anderen veranlasst; eine Steuerbetriebsart, in der die Betriebsentscheidungen automatisch getroffen werden und in der die Turbine sämtliche Betriebsphasen mit einem Minimum an Dialog mit dem Bedienungspersonal durchläuft; eine Fernautomatikbetriebsart, in der die Turbinensteuerung einem zentralisierten, automatisierten Leitsystem (automated dispatch system oder ADS) oder einem koordinierten Kessel-Turbine-Steuersystem (coordinated boiler-turbine-control oder CBC) übertragen wird, nachdem die Turbine einen grundlegenden Leistungssollwert erreicht hat, wobei das ADS- oder das CBC-System durch Dialog mit dem Steuersystem arbeitet; und eine Anlagencomputersteu-erbetriebsart, in der das Steuersystem als ein Untersystem in dem gesamten Anlagensteuerschema dient, so dass eine sehr minimale, einfache Programmierung des Anlagencomputers zur Erzielung der Turbogeneratorsteuerung erforderlich ist.

Die Überwachungssteuereinrichtung leitet die elektrohydraulische Regelvorrichtung (oder weist, in der Monitorbetriebsart, das Bedienungspersonal an, so dass es die elektrohydraulische Regel vorrichtung leiten kann), indem es die Turbine veranlasst, eine logische Betriebssequenz zu durchlaufen, wobei Schritte ausgelassen werden, die unter den vorherrschenden Bedingungen nicht erforderlich sind. Beispielsweise sind für den Hochlauf der Turbine Schritte vorgesehen zur Läufervorwärmung und zur Schieberkastenerwärmung (chestwarming), an die sich ein Schritt zum Vorbereiten des Loslaufens (rolloff) anschliesst, der eine Gültigkeitsprüfung der durchgeführten Berechnungen und die Feststellung, dass der verfügbare Dampf hinsichtlich Druck, Temperatur, usw. in zufriedenstellendem Zustand ist, beinhaltet. Der Ablauf dieser und weiterer Schritte wird überwacht, indem dem Bedienungspersonal geeignete Information über die Kathodenstrahlröhrenanzeige zur Verfügung gestellt wird. Nachdem die Vorbereitungen für das Loslaufen abgeschlossen sind, läuft die Turbine frei von dem Turbinenantrieb (einer Motor-Getriebe-Antriebsanordnung zum Drehen des Läufers während des Vorwärmens), und es werden eine erste Solläuferdrehzahl und eine erste Änderungsgeschwindigkeit zum Erreichen der Drehzahl ausgewählt. Wenn die erste ausgewählte Drehzahl erreicht worden ist, stellt das Steuersystem fest, ob die Turbinendrehzahl weiter erhöht werden kann oder ob die Drehzahl beizubehalten ist, bis eine ausreichende Erwärmung und Verringerung der Turbinenspannungen stattgefunden haben. In jedem Fall leitet das Steuersystem den Betrieb durch Aus4

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wählen von optimalen Drehzahlwerten und Änderungsgeschwindigkeiten unter Einhaltung von akzeptablen Werten der Beanspruchung der Turbinenteile, bis eine Drehzahl erreicht ist, bei der der Turbogenerator synchronisiert werden kann, um elektrische Energie mit der erforderlichen Netzfrequenz zu liefern.

Weitere Turbogeneratorfunktionen, die durch das mit Mikrocomputern ausgerüstete Überwachungssteuersystem gesteuert oder überwacht werden, beinhalten das Aufbauen des Generatorfeldes ; das Einleiten der Synchronisierung der erzeugten Frequenz mit der Netzfrequenz; das Belasten und Entlasten bis zu und von einem Leistungssollwert; die Auswahl der Turbineneinlassbetriebsart, wodurch ein Teilbogen-oder ein Vollbogendampfeinlass in Abhängigkeit von den Turbinenbetriebszuständen ausgewählt wird, damit sich der wirksamste Betrieb ergibt; und die Turbinenbeanspruchungsberechnung und -Steuerung.

Die Steuervorrichtung, die eine Hierarchie von Mikrocomputern enthält, führt seine Funktionen in der oben zusammengefassten Weise gemäss Programmen und Unterprogrammen aus, die in Festwertspeichereinheiten (ROMs) gespeichert sind. Die Computer erfüllen ihre Funktionen verzahnt arbeitend, und es werden, mit Unterbrechungen und Handhabung von Aufgaben auf Prioritätsbasis, Unterprogramme verzahnt selbst innerhalb derselben Prozessoreinheit ausgeführt. Die Mikrocomputer sind so programmiert, dass sie Information aufnehmen, die sich auf den Turbogeneratorbetrieb bezieht, um diese Information zu verarbeiten, zu entscheiden, wie die Turbine ansprechen sollte, und entweder automatisch das elektrohydraulische Regelsystem anzuweisen oder geeignete Information an eine Bedienungsperson zu geben, so dass diese das elektrohydraulische Regelsystem manuell anweisen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild, das eine hierarchische Anordnung von Mikrocomputern zur Bildung einer Überwachungssteuervorrichtung sowie die Beziehung dieser Vorrichtung zu einem typischen Maschinensatz zeigt, der eine elektrohydraulische Regelvorrichtung zur Turbogeneratorregelung hat,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Softwarearchitektur für die hierarchische Mikrocomputeranordnung von Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Eingangs- und Berechnungscomputers und der analogen Eingangsschnittstellenschaltung, die beide in Fig. 1 gezeigt sind,

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das den Steuercomputer von Fig. 1 weiter veranschaulicht und Netzwerke als Schnittstellen zwischen dem Steuerrechner und dem elektrohydraulischen Regelsystem enthält,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer von Fig. 1 weiter veranschaulicht,

Fig. 6 eine Bedienungssteuertafel, die zur Verwendung bei dem Steuersystem von Fig. 1 vorgesehen ist,

Fig. 7 für die hierarchische Mikrocomputeranordnung von Fig. 1 ein Diagramm des Nachrichtenflusses zwischen den Computern,

Fig. 8 ein Programmstruktur- und Nachrichtenflussdiagramm für den Eingangs- und Berechnungscomputer von Fig. 1 und 3,

Fig. 9 ein Programmstruktur- und Nachrichtenflussdiagramm für den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer von Fig. 1 und 5,

Fig. 10 ein Programmstruktur- und Nachrichtenflussdiagramm für den Steuercomputer von Fig. 1 und 4,

Fig. 11 ein Blockschaltbild, das die gegenseitige Beziehung zwischen Unterprogrammen und einem Ausführungsprogramm für den Steuerrechner von Fig. 1 und 4 veranschaulicht,

s Fig. 12 ein Blockschaltbild, das die Hauptfunktionsbausteine des Ausführungsprogramms von Fig. 11 zeigt und die Wechselwirkungen dieser Bausteine veranschaulicht,

Fig. 13 ein Blockschaltbild, das die gegenseitige Beziehung zwischen Unterprogrammen und einem Ausführungspro-lo gramm für den Eingangs- und Berechnungscomputer von Fig. 1 und 3 veranschaulicht,

Fig. 14 ein Blockschaltbild, das die gegenseitige Beziehung zwischen Unterprogrammen und einem Ausführungsprogramm für den Anzeige- und Informationsübertragungscom-ls puter von Fig. 1 und 5 zeigt,

Fig. 15 ein vereinfachtes Flussdiagramm, das die Programmschritte zeigt, die ausgeführt werden, um das Mikrocomputersteuersystem von Fig. 1 in einen Betriebszustand zu bringen,

20 Fig. 16 ein vereinfachtes Flussdiagramm, das die Programmschritte zeigt, denen der Steuercomputer von Fig. 1 und 4 bei der Ausführung des Turbogeneratorhochlaufüber-wachungsunterprogramms von Fig. 10 folgt, und Fig. 17 ein vereinfachtes Flussdiagramm, das die Pro-25 grammschritte zeigt, denen bei der Ausführung des Bela-stungsgeschwindigkeitsüberwachungsunterprogramms von Fig. 10 gefolgt wird.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anlage zur Erzeu-30 gung von elektrischer Energie enthält einen Turbogeneratorsatz, der vorteilhafterweise durch ein zweckorientiertes Steuersystem auf Mikrocomputerbasis nach der Erfindung gesteuert wird. In der gezeigten Stromerzeugungsanlage gibt ein Kessel 2 einen hohen Druck und eine hohe Temperatur 35 aufweisenden Dampf über eine Leitung 3 an eine Antriebsturbine 5 ab, die einen Hochdruckabschnitt 6, einen Zwischenabschnitt 7 und einen Niederdruckabschnitt 8 aufweist. Die Turbinenabschnitte 6,7 und 8 können in Tandemanordnung miteinander gekuppelt und mit einem elektrischen 40 Generator 9 durch eine Welle 11 verbunden sein, wie dargestellt. Der Turbine 5 zugeführter Dampf wird anfänglich über ein Hauptabsperrventil 12 und anschliessend über einen Satz Steuerventile 13 und 14 eingelassen. Es sind zwar nur zwei Steuerventile zur Erläuterung der Erfindung dargestellt, 45 üblicherweise werden jedoch mehr als zwei Absperr- und Steuerventile benutzt, wobei die Steuerventile in bekannter Weise umfangsmässig in Düsenbögen um den Einlass des Hochdruckabschnittes 6 angeordnet sind. Eine solche Anordnung von Steuerventilen bewirkt das Einlassen von Dampf in so den Turbinenabschnitt 6 entweder in der Teilbogenbe-triebsart, in der der Dampf über weniger als sämtliche Steuerventile, wie die Ventile 13 und 14, eingelassen wird, oder in der Vollbogenbetriebsart, in der Dampf gleichzeitig über sämtliche Steuerventile eingelassen wird.

55 Aus dem Hochdruckabschnitt 6 ausgestossener Dampf geht durch einen Zwischenüberhitzer 16, in dem die Enthalpie des Dampfes vergrössert wird, über ein Zwischen-überhitzungsabsperrventil 17 und über ein Abfangventil 18, um in den Zwischendruckabschnitt 7 einzutreten und für 60 diesen als Antriebsfluid zu dienen. Dampf aus dem Zwischenabschnitt 7 tritt in den Niederdruckabschnitt 8 über eine Dampfleitung 19 ein und wird aus dem Niederdruckabschnitt 8 schliesslich an einen Kondensator 20 abgegeben, von welchem aus ein Rückflussweg (nicht gezeigt) zu dem 65 Kessel 2 führt.

Die Drehzahl der Turbine und die Grösse der Last, die sie antreibt, sind von der Menge und dem Zustand (Druck und Temperatur) des Dampfes abhängig, der in die Turbinenab

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schnitte 6,7 und 8 über die Steuerventile 13 und 14, die Absperrventile 12 und 17 und über das Abfangventil 18 eingelassen wird. Die Drehzahl- und Belastungsregelung und die Regelung der Turbine allgemein erfolgen durch ein elektro-hydraulisches Regelsystem 22. Das elektrohydraulische Regelsystem 22 ist vorzugsweise von dem aus der US-PS 3 097 488 bekannten Typ, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten hier Bezug genommen wird, und ist ein Analogregler, der Eingangsinformation über den Turbinenbetrieb empfängt, beispielsweise aus einem Drehzahlgeber 23 und einem Messwandler 24 für die elektrische Belastung, und durch geeignetes Positionieren der Steuerventile 13 und 14 in Verbindung mit den Absperrventilen 12 und 17 und dem Abfangventil 18 den Turbinenbetrieb auf gewünschten vorgewählten Sollwerten hält.

Das elektrohydraulische Regelsystem 22 ist in der Lage, für sich allein die Turbine 5 gemäss der Führung durch die Bedienungsperson unter Beachtung von Betriebszuständen und Sicherheitsgrenzwerten zu regeln, und enthält Einrichtungen zur Auswahl der Dampfeinlassbetriebsart und ergreift Schutzmassnahmen gegen anomale Zustände, wie Turbinenüberdrehzahl, übermässige Temperatur und Vibration. Vorzugsweise enthält das elektrohydraulische Regelsystem 22 Einrichtungen, die dem Verfahren des Dampfeinlassens angepasst sind, welches aus der US-PS 4177 387 bekannt ist, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten hier Bezug genommen wird.

Ein zweckorientiertes Überwachungssteuersystem 25 ist vorgesehen, das mit dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 in Dialog tritt und diesem Anweisungen für eine optimale Turbogeneratorleistung unter sämtlichen Betriebsbedingungen und während sämtlicher Betriebsphasen gibt. Die Überwachungssteuerinformation, die so an das elektrohydraulische Regelsystem 22 gegeben wird, wird durch ständige Messungen von Turbogeneratorbetriebsparametern und durch eine Informationsdatenbasis, die sich auf andere, nichtgemessene Turbogeneratorparameter bezieht, ermittelt. Das Überwachungssteuersystem 25 enthält eine Hierarchie von Mikrocomputeruntersystemen mit einem Steuerrechner 26, der in der Lage ist, eine Schnittstelle mit dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 zu bilden; mit einem Anzeige-und Informationsübertragungscomputer 27 ; und mit einem Eingangs- und Berechnungscomputer 28. Die Funktionsaufteilung auf die Mikrocomputer kann hier als Schaffung einer verteilten Steuerung bezeichnet werden. Der Steuercomputer 26 ist der grundlegende, Entscheidungen treffende Computer in der Hierarchie, der mit dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 und mit dem Eingangs- und Berechnungscomputer 28 über gemeinsam benützte Speichereinheiten 29 bzw. 30 verkehrt, welches Doppeltor-Speichereinheiten mit wahlfreiem Zugriff sind. Eine Analogeingangsschnittstelle 32 ist ein Untersystem zur Signalanpassung, -trennung und A/D-Umwandlung für analoge Signale, die die Turbogeneratorbetriebsparameter angeben. Die Analogsignale können durch direkte Messungen an der Turbine erhalten werden, wie es durch Eingangsleitungen 33 angegeben ist (die als mehrere Eingänge aufzufassen sind), oder sie können sekundär über das elektrohydraulische Regelsystem 22 erhalten werden, wie es durch Analogeingangsleitungen 34 und -ausgangsleitungen 35 des elektrohydraulischen Regelsystems dargestellt ist.

Der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 liest die Eingangssignale, nachdem diese in Digitalformat umgewandelt worden sind, macht die Eingangssignale gültig, indem er sie mit maximal und minimal zulässigen Werten und mit Gegenstück- oder Begleiteingangswerten vergleicht, und wandelt die Eingangssignale in Maschineneinheiten um. Die so aufgenommenen Daten werden festgehalten, bis sie durch die nächste Datenerfassung auf den neuesten Stand gebracht werden, und in der angeforderten Weise Betriebsprogrammen und Unterprogrammen entweder innerhalb des Eingangs- und Berechnungscomputers 28 oder innerhalb des Steuercomputers 26 zugeführt.

Der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 bildet ausserdem eine Einrichtung zum Berechnen der thermischen und mechanischen Beanspruchungen der Turbinenteile, wie beispielsweise des Turbinenläufers und des Turbinengehäuses (basierend auf Eingangsmesssignalen) und zum Abgeben dieser gewonnenen Information an den Steuercomputer 26. Auf der Basis der ermittelten Beanspruchungswerte gibt der Steuercomputer 26 dem elektrohydraulischen Regelsystem 22, das die Turbine direkt regelt, Anweisungen, so dass die Beanspruchung minimiert wird. Die thermischen und mechanischen Beanspruchungen oder Spannungen werden gemäss der US-PS 3 446 224 und gemäss den späteren Verbesserungen auf diesem Gebiet bestimmt, zu denen die Lehren und Verfahren der US-PSen 4 046 002 und 4104 908 gehören, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten hier Bezug genommen wird.

Da die Nutzlebensdauer eines Turbinenteils durch unvermeidliche zyklische Beanspruchungen nachteilig beeinflusst wird, die als Ergebnis der zyklischen Erhitzung, Abkühlung und Zentrifugalbelastung auftreten, welche während des Hochlaufes, während Belastungsänderungen, bei Abschaltungen und bei plötzlichen Änderungen in den Dampfbedingungen auftreten, ermittelt der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 den Lebensdaueranteil, der während dieser Beanspruchungszyklen verbraucht wird, für vorbestimmte Turbinenteile. Die ermittelten Werte können als ein Prozentsatz der bei dem Beanspruchungszyklus verbrauchten Lebensdauer ausgedrückt werden und werden als zyklischer Lebensdauerverbrauch oder CLE (cyclic life expenditure) bezeichnet. Die bei jedem Beanspruchungszyklus verbrauchte Lebensdauer wird addiert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den CLE für das betreffende Turbinenteil (z.B. den Läufer) gemäss den physikalischen Eigenschaften und der Geometrie dieses Teils, welche Information innerhalb des Festwertspeichers des Eingangs- und Berechnungscomputers 28 gespeichert ist, angibt. Der CLE wird dem Bedienungspersonal durch Anzeigevorrichtungen (in Fig. 1 nicht gezeigt) angezeigt, die über eine Schnittstelle mit dem Eingangs- und Berechnungscomputer 28 verbunden sind.

Weiter berücksichtigt der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 das Material, aus dem der Turbinenläufer hergestellt ist, sowie die Verhaltenseigenschaften dieses Materials oberhalb und unterhalb der Brucherscheinungsübergangstempe-ratur (fracture appearance transition temperature) FATT, welches die Grenztemperatur zwischen sprödem und duktilem Verhalten des Läufermaterials ist. Bei niedrigeren Temperaturen ist das Material relativ spröder, während bei höheren Temperaturen die Duktilität vergrössert wird. Gewisse Beanspruchungswerte, die unterhalb der Übergangstemperatur auftreten, können unerwünscht sein, während dieselben Beanspruchungswerte oberhalb der Übergangstemperatur zulässig sein können. Demgemäss teilt die Übergangstemperatur ein Spannungs-Temperaturdiagramm in spröde und duktile Bereiche, die weiter in Zonen einer potentiellen Gefahr einer dauerhaften Beschädigung des Läufers unterteilt werden. Der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 liefert einen Vergleich zwischen der Augenblicks- oder Istläuferbeanspruchung und einer zulässigen Läuferbeanspruchung und addiert die Daten in gesonderten Zählregistern, die Vorfälle in dem spröden bzw. duktilen Bereich zählen.

Sowohl das vorstehende Beanspruchungsbestimmungsver-fahren als auch das Beanspruchungsberechnungsverfahren sind in dem Eingangs- und Berechnungscomputer 28 pro6

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grammiert und gemäss den oben genannten US-Patentschriften durchgeführt.

Der Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 ist ein E/A-Untersystem, das über eine Schnittstelle verbunden ist mit einer Bedienungssteuertafel 37, die der Bedienungsperson gestattet, mit dem Steuersystem 25 in Dialog zu treten; mit einer Druckereinheit 38, die eine dauerhafte Aufzeichnung von Daten und Nachrichten aus dem Steuersystem 25 ausdruckt; und mit einer Katodenstrahlröhrenanzei-geeinheit 39, die der Bedienungsperson Nachrichten/Anforderungen darbietet. Darüber hinaus besteht eine Datenverbindung 40 über den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 zu einem Anlagencomputer, wodurch in einer Betriebsart des Steuersystems 25 der Anlagencomputer Eingangsbefehle an das Steuersystem 25 abgibt und Fortgangsberichte aus diesem empfängt. In dieser Betriebsart benutzt der Anlagencomputer das Steuersystem 25 als ein Untersystem in der Gesamtsteuerung der Anlage. Es sei jedoch angemerkt, dass der Anlagencomputer nicht so programmiert ist, dass er die Funktionen des Steuersystems 25 dupliziert.

Fig. 2 zeigt die Softwarearchitektur für die Mikroprozessorhierarchie des Steuersystems 25 und enthält Auflistungen der Hauptunterprogramme in jedem Mikrocomputeruntersystem. Fig. 2 zeigt weiter das Konzept der verteilten Steuerung und hilft beim Verständnis der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit der folgenden ausführlicheren Beschreibung betrachtet wird.

Der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 von Fig. 1, der einen digitalen Mikrocomputer mit gespeichertem Programm enthält, ist durch das Blockschaltbild von Fig. 3 weiter veranschaulicht, in welchem die Zentraleinheit (CPU)

45 die Synchronisierungs- und Programmausführungseinrichtung für den Mikrocomputer 28 bildet. Die CPU 45 (sowie alle weiteren CPUs, die hier zur Verwendung in Verbindung mit dieser bevorzugten Ausführungsform beschrieben sind) können von dem Typ sein, der von der Intel Corp. als CPU 8085A hergestellt und vertrieben wird, und in jedem Fall ist es vorzugsweise eine grossintegrierte oder LSI-Schaltungsvorrichtung. Die Betriebseigenschaften und die architektonische Anordnung der Funktionselemente der CPU 8085A und von weiteren geeigneten CPU-Einheiten finden sich in der Literatur des Herstellers. Informationsübertragungen zwischen Elementen, zu denen der Eingangsund Berechnungscomputer 28 gehört, erfolgen über ein Signalbussystem 46, mit welchem die Elemente im wesentlichen in einer Parallelanordnung verbunden sind. Der Bus

46 bildet den Weg für den Digitalsignalf luss und kann mehrere Busse zur Speicheradressierung, für bidirektionalen Datenfluss und für den Steuersignalfluss zwischen den Computern enthalten. Der Busaufbau, seine Brauchbarkeit sowie der Fluss und die Steuerung von Signalen auf ihm sind dem Fachmann bekannt. Die Festwertspeichereinheit (ROM) 47 ist eine permanente Speichervorrichtung oder eine Gruppe von Vorrichtungen, die die Befehlsschritte enthält, welche das Programm umfasst, das durch die CPU 45 auszuwählen und auszuführen ist, während der Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 48 eine Speichervorrichtung zur vorübergehenden Speicherung oder eine Gruppe solcher Speichervorrichtungen ist, die sowohl Lese- als auch Schreiboperationen, die durch die CPU 45 auszuführen sind, gestattet und auch eine Zwischenspeicherung von Daten ermöglicht. Sowohl der ROM 47 als auch der RAM 48 sind vorzugsweise Halbleiterspeicher, die mit dem Betrieb der CPU 45 kompatibel sind. Diejenigen Funktionen und Aufgaben, die in den Eingangs- und Berechnungscomputer 28 einprogrammiert sind, sind innerhalb eines Blockes 42 in Fig. 2 angegeben, die die gesamte Softwarearchitektur für das Steuersystem 25 zeigt.

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Ein schneller arithmetischer Prozessor 49 führt die tatsächliche Arbeit des Auswertens und Berechnens aus und, obgleich dieses Auswerten durch Programmieren der CPU 45 ohne Vorhandensein eines besonderen Hardwarebau-s steins, wie beispielsweise des arithmetischen Prozessors 49, realisiert werden kann, werden die Rechenmöglichkeiten und die Rechengeschwindigkeit durch seine Verwendung verbessert. Der arithmetische Prozessor 49 sowie sämtliche anderen schnellen arithmetischen Prozessoren, die benutzt io werden oder hier beschrieben sind, können beispielsweise von dem von der Advanced Micro Devices, Inc. als Prozessor AM 9511 hergestellten und vertriebenen Typ sein.

Die Koordinierung der Steuerung und der Handhabung von Unterbrechungssignalen zwischen dem Eingangs- und 15 Berechnungscomputer 28 und dem Steuercomputer 26 erfolgt über ein internes Informationsübertragungs- und Unterbrechungssnetzwerk 51. Das Netzwerk 51 handhabt Unterbrechungssignale zwischen den beiden Computern, so dass jeder durch den anderen unterbrochen werden kann; 20 jeder Computer ist so in der Lage, zu verlangen, dass der andere einer bezeichneten Aufgabe auf Prioritätsbasis Beachtung schenkt. Weitere Steuersignale werden ausserdem zwischen den Computern über das interne Informationsübertragungs-und Unterbrechungssnetzwerk 51 ausgetauscht, so 25 dass tatsächlich jeder Computer immer weiss, was der andere gerade tut. Das interne Informationsübertragungsnetzwerk 51 bildet in bekannter Weise ein Ausgangstor des Eingangsund Berechnungscomputers 28 und eines Prioritätsunterbre-chungskontrollers. Beispielsweise kann das interne Informa-3» tionsübertragungsnetzwerk 51 einen Prioritätsunterbre-chungskontroller enthalten, wie er von der Intel Corp. als Modell 8259 hergestellt und vertrieben wird. Weitere interne Informationsübertragungs- und Unterbrechungssnetzwerke, die benutzt oder hier beschrieben werden, können ebenfalls 35 aus dem Intel-Modell 8259 aufgebaut sein.

Der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 enthält ausserdem einen Ablaufüberwachungszeitgeber 52, ein Zählertreibernetzwerk 53 und ein Puffer/Treiber-Netzwerk 54. Der Ablaufüberwachungszeitgeber 52 überwacht das Arbeiten 40 des Computers 28 und liefert im Falle einer Störung ein diese angebendes Signal, so dass das Steuersystem automatisch in eine sichere Betriebsart (die weiter unten ausführlicher beschriebene Monitorbetriebsart) gebracht werden kann. Der Computer 28 wird periodisch einem Test gemäss seiner 45 Programmierung unterzogen und, sofern daraus nicht zufriedenstellende Ergebnisse durch den Ablaufüberwachungszeitgeber 52 erhalten werden, bevor eine vorgewählte Zeitsperreperiode abläuft, wird die Störungsbetriebsart ausgewählt. Das Zählertreibernetzwerk 53 ist ein Schnittstellennetzwerk, so das digitale Daten über CLE-Ereignisse und über Hochbeanspruchungsereignisse, die in bezug auf die Brucherschei-nungsübergangstemperatur kategorisiert sind, empfängt und diese Daten zu Zählern 56 für die Beanspruchung und den zyklischen Lebensdauerverbrauch leitet, so dass diese Hoch-55 beanspruchungsereignisse undTeillebensdauerverbräuche summiert und angezeigt werden. Die Beanspruchungsdaten werden gemäss dem Programm des Eingangs- und Berechnungscomputers 28 ermittelt, der Fühlerinformationen verarbeitet, welche er von dem Turbogenerator über die Analog-60 Schnittstelle 32 empfängt. Das Zählertreibernetzwerk 53 enthält vorzugsweise ein Puffer- und Schieberegister, es kann aber auch in dem Fachmann geläufiger Weise unter Verwendung anderer Bausteine aufgebaut werden.

Die Analogeingangsschnittstelle 32, die ebenfalls in Fig. 3 65 enthalten ist, sorgt für die Trennung und Signalanpassung und empfängt die Analogeingangssignale, welche zu dem Turbogeneratorbetrieb gehören. Die Analogsignale sind die Grundelemente der Information, auf deren Basis das Steuer-

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system weitere Information oder Steuerparameter gewinnt, gemäss denen der Turbogenerator am besten betrieben werden kann. Die Analogeingangssignale können direkt erhalten werden, in welchem Fall die Abfühlvorrichtungen, wie beispielsweise Thermoelemente oder Widerstandstemperaturdetektoren, direkt mit der Eingangsschnittstelle 32 verbunden sind. Stattdessen können die Analogsignale indirekt erhalten und der Eingangsschnittstelle 32 über das elektrohydraulische Regelsystem 22 zugeführt werden. Zu den Analogeingangssignalen gehören folgende:

Signal

Quelle

Temperatur

Steuerventile - äussere und innere

Flächen

Temperatur

Dampfübergangskammer

Temperatur

Zwischenüberhitzungsschale

Temperatur

Hochdruckmantel

Temperatur

Schmieröl

Temperatur

Hauptdampf

Temperatur

Zwischenüberhitzer

Druck

Schieberkasten

Druck

Hauptdampf

Drehzahl

Messwandler an der Welle

Leistung

Leistungsmesswandler an der

Netzleitung

Ventilstellung

Steuerventile

Belastungswert .

Belastungseinstellmotor

Einlassbetriebsart

Einlassbetriebsartauswählmotor

Die Signalquellen, wie sie in der obigen Tabelle aufgelistet sind, sind zwar nicht in jedem Fall in den Zeichnungen angegeben, die Lage der Fühler sowie Einzelheiten ihres Einbaues sind jedoch dem Fachmann auf dem Gebiet der Dampfturbogeneratoren geläufig. Aus Gründen äusserster Zuverlässigkeit werden die Analogeingangssignale redundant geliefert.

Die Analogeingangsschnittstelle 32 enthält ein Trennverstärkersystem 57, das als Puffer zwischen den Analogein-gangssignalquellen und der Signalverarbeitungsschaltungs-anordnung dient, so dass Belastungs- und Signalverschlechterungseffekte vermieden werden. Gruppen von A/D-Wand-lern werden zum Umwandeln der analogen Eingangssignale in digitale Signale, die mit der Computerverarbeitung kompatibel sind, benutzt. Vorhanden sind A/D-Wandler 59 für Signale mit hohem Signalwert sowie A/D-Wandler 58 für Signale mit niedrigerem Signalwert. Die Wandler 58 und 59 sind zwar als einzelne Blöcke dargestellt, sie bilden jedoch getrennte Kanäle für jeden Analogeingang, wobei es einen A/D-Wandler für jedes Analogeingangssignal gibt. Jeder A/D-Wandler enthält ein Speicherflipflop (nicht dargestellt) zum vorübergehenden Speichern der entsprechenden Eingangsdaten. Aus dem Speicherflipflop liest die CPU 45 die Eingangsdaten in der durch das Programm verlangten Weise aus. Das Puffer/Treiber-Netzwerk 54 bildet die Schnittstelle zwischen dem Computerbussystem 46 und den A/D-Wand-lerkanälen. Die Eingangsübertragung von Daten ist deshalb eine programmierte Übertragung, die unter der Steuerung der CPU 45 steht.

Der gemeinsam benützte Speicher 30 von Fig. 3 ist eine Doppeltor-Speichereinheit mit wahlfreiem Zugriff, deren Tore mit dem Eingangs- und Berechnungscomputerbus 46 und mit dem Steuercomputerbus 63 verbunden sind, so dass eine Informations- und Datenübertragung zwischen den Computern über die gemeinsam benützte Speichereinheit 30 erfolgt. Beide Computer, der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 und der Steuercomputer 26, haben Lese-/

Schreibzugriff auf sämtliche Speicherplätze innerhalb des gemeinsam benützten Speichers 30, so dass Daten, die durch einen der Computer in den Speicher 30 eingegeben werden, durch den anderen Computer entnommen werden können. Der gemeinsam benützte Speicher 30 sowie andere gemeinsam benützte Speichereinheiten, die hier beschrieben sind, können von dem Typ sein, der den Gegenstand einer weiteren deutschen Patentanmeldung P 2 717 503.7 der Anmelderin bildet. Die Programmsteuerung wird für den willkürlichen Zugriff auf Teile des gemeinsam benützten Speichers benutzt, so dass keiner der Computer den Zugriff des anderen auf diejenigen Daten, die als eine Gesamtheit behandelt werden müssen, stören kann.

Fig. 4 zeigt weiter in Blockschaltbildformat den Steuercomputer 26 von Fig. 1. Der Steuercomputer 26 ist ein digitaler Mikrocomputer mit gespeichertem Programm, der eine Zentraleinheit (CPU) 65, einen schnellen arithmetischen Prozessor 66, einen Festwertspeicher (ROM)67, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 68, eine Digitaleingangsschnittstelle 69, ein internes Informationsübertragungsund Unterbrechungsnetzwerk 70, einen Ablaufüberwachungszeitgeber 72, impulsgesteuerte Treiber 73, Sperrtreiber 74 und Motortreiber 75 enthält. Ein Steuercomputerbus 63 verbindet die Elemente untereinander, zu denen der Computer 26 gehört, und sorgt für den Fluss von digitalen Signalen, zu denen Speicher- und andere Adresssignale, Datensignale, die bidirektional fliessen können, und innerhalb des Computers fliessende Steuersignale gehören. Obgleich schematisch zur Vereinfachung und zu Erläuterungszwecken ein Bus schematisch dargestellt ist, werden in bekannter Weise getrennte Busse für die verschiedenen Signale benutzt. Der Bus 63 ist darüber hinaus mit den gemeinsam benützten Speichereinheiten 29 und 30 verbunden, über die Programmierinformation und -daten zwischen dem Steuercomputer 26 und dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 bzw. dem Eingangs- und Berechnungscomputer 28 gemeinsam benützt werden. Programme und Unterprogramme, die durch den Steuercomputer 26 ausgeführt werden, sind in dem ROM 67 gemäss der Softwarearchitektur gespeichert, die in dem Steuercomputerblock 43 von Fig. 2 angegeben ist. Der RAM 68 sorgt für die Zwischenspeicherung von Daten.

Gemäss Fig. 4 leitet und steuert der Steuercomputer 26 das elektrohydraulische Regelsystem 22 über impulsgesteuerte Treiber 73, Sperrtreiber 74 und Motortreiber 75. Diese Treiber sind zwar schematisch als einzelne Blöcke dargestellt, um die Erfindung am besten zu veranschaulichen, sie umfassen jedoch die erforderliche Anzahl von Schaltungen zum Liefern eines vollständigen Satzes von Ausgangssignalen, wie er zur Steuerung des elektrohydraulischen Regelsystems 22 von Fig. 1 erforderlich ist. Die impulsgesteuerten Treiber 73 liefern Ausgangsimpulse mit ausreichender Leistung und ausreichender Zeitdauer, um den Betrieb (z.B. Inkrementierung, Dekrementierung, Halten) von Bausteinen, wie beispielsweise Relais, zu veranlassen, die innerhalb des elektrohydraulischen Regelsystems 22 vorhanden sind, um Sollwerte zu inkrementieren oder zu dekremen-teren, wie beispielsweise diejenigen, die für die Turbinendrehzahl und die Änderungsgeschwindigkeit vorgesehen sind, gemäss denen diese Variablen gesteuert werden. Die Sperrtreiber 74 liefern Ausgangssignale, die entweder im Ein-oder im Aus-Zustand sind, zum Betreiben derjenigen Bausteine innerhalb des elektrohydraulischen Regelsystems, wie beispielsweise Anzeigelampen, die eine ständige Stromzufuhr erfordern ; und die Motortreiber 75 liefern Ausgangssignale zum Ansteuern von Sollwertmotoren innerhalb des elektrohydraulischen Regelsystems 22, wie beispielsweise denjenigen zum Einstellen der Turbinenbelastung und zum

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Auswählen der Dampfeinlassbetriebsart. Die Treiber 73,74 und 7 5 stehen jeweils unter der Steuerung der CPU 65 gemäss der Programmausführung. Es sei angemerkt, dass die Treiber 73,74 und 75 nur für diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben sind und dass sie in anderen Ausführungsformen der Erfindung, in denen mit elektrohydraulischen oder analogen Steuersystemen oder mit anderen Arten von Steuersystemen gearbeitet wird, geändert oder völlig weggelassen werden können.

Um den Steuercomputer 26 über den Betriebsstatus des elektrohydraulischen Regelsystems 22 unterrichtet zu halten, werden Digitalsignale, die diesen Status anzeigen, zu dem Steuercomputer 26 über eine Digitaleingangsschnittstelle 69 zurückgeleitet. Der Status des elektrohydraulischen Regelsystems 22 beinhaltet dessen besondere Betriebsart, die für den Betrieb in Verbindung mit der hier beschriebenen Erfindung eine Fernsteuerbetriebsart umfasst, so dass die Überwachungssteuerung von dem Steuercomputer 26 aus in der oben beschriebenen Weise erfolgen kann. Das Digitalstatussignal kann ein digitales Wort sein, dessen Bitmuster den Status des elektrohydraulischen Regelsystems 22 beschreibt. Die Digitaleingangsschnittstelle 69 empfängt ausserdem Digitalsignale aus einem Betriebsartselektor 77, über den die Betriebsart des Überwachungssteuersystems 25 eingestellt wird. Der Betriebsartselektor 77 empfängt aus jedem Ablaufüberwachungszeitgeber 72 des Systems Signale, die den Status des entsprechenden Mikrocomputers anzeigen. Im Falle einer Mikrocomputerfunktionsstörung, die durch irgendeinen der Ablaufüberwachungszeitgeber des Systems festgestellt wird, spricht der Betriebsartselektor 77 an, indem er das elektrohydraulische Regelsystem 22 und den Steuermikrocomputer 26 und dadurch das gesamte System in eine sichere Betriebsart bringt. Der Betriebsartselektor 77 ist mit dem Steuercomputerbus 63 über die Digitaleingangsschnittstelle 69 verbunden und steht ausserdem in Zweiwegverbindung mit der Bedienungssteuertafel 37 von Fig. 1, so dass Betriebsartänderungen durch das Bedienungspersonal vorgenommen und diejenigen Änderungen, die durch den Betriebsartselektor 77 erfolgen, dem Bedienungspersonal angezeigt werden können. Eine Stromversorgungsüberwachungsschaltung 79, die ebenfalls in Fig. 4 gezeigt ist, überwacht ständig sämtliche Systemstromversorgungseinrichtungen (die in den Zeichnungen nicht im einzelnen dargestellt sind) und warnt den Betriebsartselektor 77 vor jedem bevorstehenden Stromquellenausfall. Der Betriebsartselektor 77 spricht darauf an, indem er Signale zu dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 und zu dem Überwachungssteuersystem 25 (über die Eingangsschnittstelle 69) schickt, um beide zwangsweise in sichere Betriebsarten zu bringen.

Fig. 5 zeigt in Blockschaltbildformat den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 von Fig. 1. Der Computer 27 ist ein digitaler Mikrocomputer mit gespeichertem Programm und mit einer Zentraleinheit (CPU) 80, einem schnellen arithmetischen Prozessor 81, einem Festwertspeicher (ROM) 82, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83, einem Systemechtzeittaktgeber 84, einem internen Informationsübertragungs- und Unterbrechungsnetzwerk 85, einem Ablaufüberwachungszeitgeber 86, einer Tastatur- und Anzeigeschnittstelle 87, einem Anzeigegenerator 89, Universal-Synchron-Asynchron-Empfänger-Sen-dern (universal synchronous-asynchronous receiver-trans-mitters oder USART) 90,91 und 92 und zugeordneten Trennnetzwerken 94,95 und 96. Die Programmschritte des Anzeige- und Informationsübertragungscomputers 27 werden durch die CPU 80 ausgeführt, um die dem Computer zugewiesenen Funktionen auszuführen. Die permanenten Schritte des Programms sind in dem ROM 82 gespeichert, wobei als Zwischenspeicher der RAM 83 dient. Der Aus9 657 185

tausch von Programminformation und von Daten zwischen dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 sowie dem Steuercomputer 26 erfolgt über eine gemeinsam benützte Doppeltor-Speichereinheit 29, wobei Steuer-, Unter-s brechungs- und Taktsignale, die zwischen den Computern ausgetauscht werden, durch das interne Informationsübertragungs- und Unterbrechungsnetzwerk 85 gehandhabt werden. Der Taktgeber 84 liefert Taktimpulse für die CPUs von sämtlichen Mikrocomputern, die in dem Überwachungssteuersy-

10 stem 25 enthalten sind. Ein Anzeige- und Informationsüber-tragungscomputerbussystem 98 verbindet diejenigen Elemente untereinander, zu denen der Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 gehört, und enthält gesonderte Busse für Adresssignale, Datensignale und Steuersiis gnale gemäss den Erfordernissen der CPU 80 und anderer

Systembausteine. Das Bussystem 98 stimmt in allen wesentlichen Einzelheiten mit denjenigen der oben beschriebenen Bussysteme überein.

Der Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 20 gestattet den Dialog mit dem Bedienungspersonal, d.h. er ermöglicht diesem, Steuerbefehle und Daten einzugeben und Information (einschl. der Anforderung von Befehlen oder Daten) über den Betrieb des Turbogeneratorsatzes zu empfangen. Eingaben des Bedienungspersonals erfolgen über die 25 Bedienungssteuertafel 37, die eineTastatur 101, eine digitale Anzeigeeinheit 102 und (in Fig. 5 nicht im einzelnen gezeigte) Anzeigelampen und Selektor- oder Wählschalter aufweist. Zwischen der Steuertafel 37 und dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 befindet sich eine 30 Tastatur- und Anzeigeschnittstelle 87, die vorzugsweise Mikroprozessoren enthält, welche gesondert die Aufgabe haben, den Fluss von Signalen zwischen der Bedienungssteuertafel 37 und dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 zu handhaben. Daten und Nachrichten werden 35 dem Bedienungspersonal auf der Katodenstrahlröhrenein-heit 39 oder in Form eines dauerhaften Ausdruckes durch einen Zeilendrucker 38 geliefert. Die Kathodenstrahlröhreneinheit 39 ist mit dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputerbus 98 über einen Anzeigegenerator 89 ver-40 bunden, der codierte Information aus dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 in entsprechende Nachrichten umwandelt, die dem Bedienungspersonal auf der Katodenstrahlröhreneinheit 39 dargeboten werden. Der Anzeigegenerator 89 kann, beispielsweise, das von der Aydin 45 Controls Co. hergestellte und vertriebene Modell 5215 sein. Eine Ausgabe für das Bedienungspersonal erfolgt zusätzlich über einen Fernschreiber 106. Die Peripheriegeräte, zu denen der Zeilendrucker 38, der Fernschreiber 106 und die Datenverbindung 40 gehören, haben als Schnittstellen mit so dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 die USARTs 90,91 und 92, bei denen es sich um grossintegrierte Schaltungsbausteine handelt, die dem Fachmann bekannt sind und zur Umwandlung von Information, die entweder in einem bitparallelen oder in einem bitseriellen 55 Format gehandhabt wird, in andere Form dienen. Solche Umwandlungen sind bei der Erfindung für die gegenseitige Informationsübertragung zwischen dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 und den Peripheriegeräten, wie dem Drucker 38, dem Fernschreiber 106, und, 60 über die Datenverbindung 40, mit einem Anlagencomputer erforderlich. Trennetzwerke 94,95 und 96 sind Puffer zwischen entsprechenden Peripheriegeräten und den USARTs 90,91 und 92 und dienen zum Verhindern des Ladens und Verschlechterns der Signale, die übertragen werden. 65 Eine geeignete Steuertafel 37, über die das Bedienungspersonal mit dem Steuersystem 25 von Fig. 1 in Dialog treten kann, ist in Fig. 6 dargestellt. Die Steuertafel 37 enthält eine alphanumerische Anzeige 102, über die Operatorbefehle und

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andere Daten, die über die Tastatur 101 zur Programmsteuerung (und schliesslich zur Steuerung des Turbogenerators) eingegeben werden, angezeigt und korrigiert werden können, bevor sie in das Steuersystem 25 eingegeben werden. Der Tastatur 101 sind Drucktastenschalter zur Programmsteuerungzugeordnet. Zu diesen gehört ein Löschschalter 105, über den eine angezeigte Grösse gelöscht werden kann, bevor sie eingegeben wird; ein Schalter 106 für manuelle Übersteuerung, der gestattet, ein festgehaltenes Programm (das sich auf einen Turbinenbetriebsparameter beziehen kann) zu übersteuern; und ein Eingabeschalter 108 zum Übertragen von angezeigten Werten in das Steuersystem 25. Die Bestätigung durch den Operator, dass die Turbine im richtigen Zustand ist, um beschleunigt zu werden, wird über einen Fortsetzungsschalter 107 ausgedrückt. Im wesentlichen sorgt der Fortsetzungsschalter 107 für eine Übersteuerung eines Halts, der in dasTurbinenhochlaufprogramm eingebaut ist, um zu verhindern, dass die Turbine von ihrem Antrieb weg ohne Operatorbestätigung beschleunigt wird.

Die Steuertafel 37 enthält weiter eine Gruppe von Anzeige- und Wählschaltern 110, die gestattet, eine der verschiedenen Betriebsarten des Steuersystems 25 manuell zu wählen, nämlich eine Lampentesttaste 112, die betätigt werden kann, um sämtliche anderen Anzeigelampen auf der Tafel 37 zu testen, und eine Störungsanzeige 113 zum Anzeigen einer Störung innerhalb des Steuersystems 25. Zum Auswählen eines Solleistungswertes oder einer Sollbelastung und einer Belastungsgeschwindigkeit zum Erreichen der ausgewählten Sollbelastung sind ein Sollbelastungsschalter 114 und ein Geschwindigkeitsgrenzschalter 115 vorgesehen. Diese Schalter alarmieren das Überwachungssteuersystem 25, dass entweder eine Sollast oder eine Geschwindigkeitsgrenze, je nachdem, auszuwählen ist. Die Auswahl erfolgt dann über dieTastatur 101, die Anzeigeeinheit 102 und den Eingabeschalter 108. Zu den Hochlaufsteuervorrichtungen gehören ein Einleitungsschalter 116, der benutzt wird, um eineTurbinenhochlaufsequenz einzuleiten, ein Schalter 117 für manuelles Halten, mit welchem demTurbinenhochlauf Halt geboten werden kann, und ein Schalter 118 zum Lösen des Halts. Kathodenstrahlröhrenseitenselektoren sind ein Alarmseitenschalter 120 und ein Verzweigungspunktseiten-schalter 121. Die Schalter 120 und 121 dienen zum Ändern der «Seite» an auf der Katodenstrahlröhre 39 angezeigter Information. Insbesondere wird der Alarmseitenschalter 120 betätigt, um eine Auflistung von Parametern auf den Schirm der Kathodenstrahlröhre 39 zu bringen, die für Alarmzwecke überwacht werden, und um den Status dieser Parameter anzuzeigen. Die Alarmseite kann geändert werden, um eine andere Gruppe von Alarmparametern anzuzeigen, durch fortgesetzte Betätigung des Alarmseitenschalters 120, der Tastatur 101, der Anzeigeeinheit 102 und des Eingabeschalters 108. Der Verzweigungspunktseitenschalter 120 ändert andererseits die Kathodenstrahlröhrenanzeige, so dass eine Information dargeboten wird, die zu einer besonderen Betriebsphase des Turbogenerators gehört, z.B. zur Vorbereitung auf das Loslaufen. Schalter zum Auswählen des zulässigen Verbrauches anTurbinenläuferlebensdauer während nichtstationärer Betriebsphasen der Turbine umfassen Niedrig-, Mittel-und Hoch-Wählschalter 123,124 bzw. 125. Diese Gruppe der Schalter 123,124 und 125 dient zum manuellen Auswählen von Beanspruchungsgrenzen, die der Turbine während einer Betriebsphase auferlegt werden können, in welcher eine zyklische Beanspruchung auftritt, beispielsweise während eines Turbinenhochlaufes. Zeit- und Alarmsteuerschalter sind ein Zeitsetzschalter 127 und eine Alarmbestätigungstaste 128. Der Zeitsetzschalter 127 setzt den Zeitrahmen des Steuersystems 25 zum Synchronisieren mit der tatsächlichen Tageszeit, so dass von dem Steuersystem 25 gelieferte Daten in genauem Bezug zur Zeit geliefert werden. Der Alarmbestätigungsschalter 128 gestattet dem Bedienungspersonal, dem Steuersystem 25 zu bestätigen, dass s ein Alarm erkannt worden ist. Die Betriebsartwählgruppe 110 enthält einen Monitorschalter 130, einen Steuerschalter 131, einen Fernautomatikschalter 132 und einen Anlagen-computerschalter 133. Die Schalter 130-133 gestatten, die Betriebsart des Steuersystems 25 manuell auszuwählen und io anzuzeigen. Die Steuertafel 37 ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Steuertafel des elektrohydraulischen Regelsystems 22 angeordnet, so dass das Bedienungspersonal in engem Kontakt sowohl mit dem Steuersystem 25 als auch mit dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 ist.

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Betriebsarten

Der Steuersystemaufbau nach der Erfindung, wie er in den Fig. 1-6 dargestellt und oben beschrieben ist, hat mehrere 20 Betriebsarten, die mit verschiedenen Betriebsarten koordiniert sind, in welchen das zugeordnete Regelsystem, wie beispielsweise das elektrohydraulische Regelsystem 22 von Fig. 1, arbeiten kann. Beispielsweise ist das elektrohydraulische Regelsystem 22 vorzugsweise von einem Typ, der eine 25 manuelle Betriebsart, eine Überwachungsfernbetriebsart, eine Fernbelastungssteuerbetriebsart zur Belastungssteuerung durch ein automatisches Leitsystem (ADS) oder durch ein koordiniertes Kesselsteuersystem (CBC) und eine Bereitschaftsbetriebsart hat. Dem Fachmann ist ohne weiteres klar, 30 dass ein elektrohydraulisches Regelsystem, das diese

Betriebsarten nicht im einzelnen aufweist, angepasst werden kann, damit es diese Betriebsarten aufweist.

Die Betriebsarten des Überwachungssteuersystems 25 nach der Erfindung umfassen eine Monitorbetriebsart, eine 35 Steuerbetriebsart, eine Fernautomatikbetriebsart und eine Anlagencomputerbetriebsart. Diese Betriebsarten sind ein Ergebnis hauptsächlich der programmierten Koordination der gesonderten Mikrocomputer des Überwachungssteursy-stems 25, wobei aber gewisse Hardwarebausteine, zu denen 40 der Betriebsartselektor 77 von Fig. 4 und die Betriebsartwählschalter 110 der Steuertafel 37 von Fig. 1 und 6 gehören, zur Implementierung notwendig sind.

Die Betriebsartauswahl in dem elektrohydraulischen 4s Regelsystem 22 ist mit der Betriebsartauswahl in dem Überwachungssteuersystem 25 kompatibel, und die Auswahl von inkompatiblen Betriebsarten wird blockiert. Weil das elektrohydraulische Regelsystem 22 den Turbogenerator direkt regelt, geht die Aktivierung einer besonderen Betriebsart so (beispielsweise durch Auswahl durch das Bedienungspersonal) innerhalb des elektrohydraulischen Regelsystems 22 der Betriebsartauswahl in dem Überwachungssteuersystem 25 vor. Beispielsweise erzwingt der Übergang der Betriebsart des elektrohydraulischen Regelsystems von «Fern» auf 55 «Manuell», dass die Betriebsart des Überwachungssteursy-stems 25 von einer Steuerbetriebsart auf eine Monitorbetriebsart übergeht. Bezugnehmend auf die obigen Erläuterungen in Verbindung mit Fig. 4 sei daran erinnert, dass Signale, die die Betriebsart oder den Status des elektrohy-60 draulischen Regelsystems 22 anzeigen, innerhalb des elektrohydraulischen Regelsystems erzeugt und dem Überwa-chungsssteuersystem 25 über die Digitaleingangsschnittstelle 69 von Fig. 4 dargeboten werden. Der Steuercomputer 26 handhabt den Status von Signalen gemäss seinem Programm 65 und bringt das Überwachungssteuersystem 25 in eine Betriebsart, die mit der des elektrohydraulischen Regelsystems 22 kompatibel ist. Die Auswahl der Betriebsart ist in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

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Betriebsart des elektrohydraulischen Regelsystems

Manuell Überwachung Fernbelastungssteuerung Bereitschaft

Fern

Monitor Operator leitet elektro-

hydraulisches Regelsystem. Überwachungssteuersystem überwacht Turbine, meldet anomale Zustände.

Blockiert

Belastungssteuerung durch ADS/CBC über elektrohydraulisches Regelsystem. Überwachungssteuersystem überwacht Turbine, meldet anomale Zustände.

Operator leitet elektrohydraulisches Regelsystem. Überwachungssteuersystem überwacht Turbine, meldet anomale Zustände.

u Steuerung

Blockiert

BD C 3 J3 o cd £

Xl

O

Fernautomatik Blockiert

<g durch ADS -o oder CBC

U

CÖ

C/5

JO 0)

pQ Anlagencomputer

Blockiert

Überwachungsregelsy- Blockiert stem steuert - leitet Turbine über elektrohydraulisches Regelsystem optimal.

Belastungssteuerung Blockiert durch ADS/CBC. Überwachungssteuersystem steuert andere Parameter.

Überwachungssteuer- Blockiert system steuert. Eingangssignale werden aus Anlagencomputer empfangen.

Blockiert

Blockiert

Blockiert

Die Auswahl einer Gesamtbetriebsart beginnt gewöhnlich damit, dass eine Auswahl an dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 vorgenommen wird. Wenn das elektrohydraulische Regelsystem 22 in der manuellen Betriebsart, der Fernbelastungssteuerbetriebsart oder der Bereitschaftsbetriebsart ist, ist die Steuerung herkömmlich und die einzige Betriebsart, die für das Überwachungssteuersystem 25 zur Verfügung steht, ist die Monitorbetriebsart, wie in der obigen Tabelle angegeben. In dieser Betriebsart leitet das Überwachungssteuersystem eine Bedienungsperson in sämtlichen Phasen des Turbinenbetriebes an, liefert Information über Turbinenbetriebszustände, meldet diejenigen Bedingungen, die anormal werden, und versorgt die Bedienungsperson insgesamt mit Information, so dass diese das elektrohydraulische Regelsystem 22 auf den wirksamsten und wirtschaftlichsten Turbogeneratorbetrieb einstellen kann.

Wenn das Überwachungssteuersystem 25 in irgendeiner der übrigen Betriebsarten ist, d.h. in der Steuerbetriebsart, der Fernautomatikbetriebsart oder der Anlagencomputerbe-triebsart, sind sämtliche Betriebsarten des elektrohydraulischen Regelsystems 22, mit Ausnahme der Überwachung-Fern-Betriebsart, blockiert. In der Steuerbetriebsart (mittels des Schalters 131 der Steuertafel 37 von Fig. 6 wählbar) übernimmt das Überwachungssteuersystem die Steuerung des Turbogenerators, so dass nur ein Minimum an Eingriff durch eine Bedienungsperson beim automatischen Anfahren und Belasten oder Entlasten bis zu und ab der sogenannten Solleistung oder Sollbelastung erforderlich ist. Im Anschluss an die Synchronisierung der Generatorfrequenz mit der Netzfrequenz und nach dem Erreichen der Sollbelastung kann die Turbinenbelastungssteuerung an ein zentralisiertes Belastungsleitsystem übergeben werden, wie beispielsweise ADS oder CBC. Stattdessen können Eingangssignale aus einem Anlagencomputer empfangen werden, um den geregelten Turbinengenerator mit der gesamten übrigen Anlagenausrüstung einschliesslich weiterer Turbogeneratorsätze zu koordi-35 nieren. Ein automatisch gesteuerter Turbinenhochlauf geht folgendermassen vor sich.

Eine Hochlaufsequenz wird von der Bedienungssteuertafel 37 von Fig. 1 und 6 her durch den Einleitungsschalter 116 eingeleitet. Das Steuersystem führt dann logisch angeordnete 40 Schritte aus, die mit dem Vorwärmen des Läufers beginnen. Während des Läufervorwärmschrittes ermittelt das Überwachungssteuersystem 25 dieTurbinenläuferbohrungstempe-ratur an drei Stellen, meldet diese Temperaturen dem Bedienungspersonal und zeigt an, ob ein Vorwärmen des Läufers 45 erforderlich ist, bevor das Loslaufen der Turbine, d.h. deren freies Drehen ohne Fremdantrieb, erfolgen kann. Der Fortgang der Läufervorwärmung sowie weitere Phasen des Hochlaufes werden überwacht und auf der Katodenstrahlröhre 39 angezeigt. Danach wird ermittelt, ob eine Erwärmung des so Schieberkastens erforderlich ist. Wenn dem so ist, wird die Bedienungsperson durch eine geeignete Nachricht auf der Katodenstrahlröhre 39 darüber unterrichtet. Wenn eine zufriedenstellende Schieberkastenerwärmung erreicht ist, wird das gemeldet. Wenn eine zufriedenstellende Schieber-55 kastenerwärmung und eine zufriedenstellende Läufervorwärmung erreicht worden sind, ist der nächste Schritt die Vorbereitung des Loslaufens. Es kann jedoch entweder der Anlagencomputer oder die Bedienungsperson an jedem Punkt für ein Anhalten der Hochlaufprozedur sorgen. Das 60 durch die Bedienungsperson verlangte Anhalten erfolgt durch den Schalter 117 für manuelles Anhalten, der auf der Steuertafel 37 angeordnet ist. Das Anhalten wird beseitigt, indem der Halteschalter 118 losgelassen wird. Wenn die Vorbereitung für das Loslaufen beginnt, verlangt das Steuersy-65 stem von der Bedienungsperson einen zulässigen Wert an zyklischem Lebensdauerverbrauch (CLE) für diesen besonderen Hochlauf auszuwählen. Die durch die Bedienungsperson getroffene Wahl an zyklischem Lebensdauerver

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brauch wird durch Hoch-, Mittel- und Niedrig-Wählschalter 123,124 bzw. 125 für den zyklischen Lebensdauerverbrauch ausgedrückt.

Die Vorbereitung des Loslaufens beinhaltet Prüfungen der Gültigkeit von durchgeführten Berechnungen, dass der Kesseldampf in zufriedenstellendem Zustand ist und dass keine unakzeptablen Alarmmeldungen oder Übersteuerungen durch die Bedienungsperson vorhanden sind. Wenn die Ergebnisse dieser Prüfungen zufriedenstellend sind, wird der Turbinenläufer in freie Drehung unabhängig von dem Drehantrieb versetzt, indem das Einleiten von Dampf gesteigert wird, und eine erste Solldrehzahl und Beschleunigungsgeschwindigkeit werden dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 durch das Überwachungssteuersystem 25 vorgegeben. Wenn die erste Solldrehzahl erreicht worden ist, wird automatisch ermittelt, ob auf eine zweite, höhere Solldrehzahl überzugehen ist oder ob vorübergehend einzuhalten ist, bis es zu einer ausreichenden Erwärmung der Turbine und zu einer Beanspruchungsverringerung gekommen ist. In jedem Fall werden Zwischensolldrehzahlen und -beschleunigungs-geschwindigkeiten gewählt und eingestellt, bis die Synchrondrehzahl erreicht worden ist.

Zu einer Zeit vor dem Erreichen der Synchrondrehzahl wird ein äusseres Generatorfelderregersystem aktiviert, und die Generatorausgangsspannung wird an die Netzspannung angepasst. Bei angelegter Felderregung, bei einer richtigen Spannungsanpassung und bei sich auf einer der Netzfrequenz entsprechenden Drehzahl befindenden Turbine meldet das Überwachungssteuersystem der Bedienungsperson, dass Synchronbedingungen erreicht sind, und hält ein, bis die Synchronisierung durch die Bedienungsperson oder durch eine automatische Synchronisiereinrichtung, die durch das Überwachungssteuersystem 25 aktiviert wird, erreicht worden ist.

Unmittelbar im Anschluss an die Synchronisierung wird die Turbine automatisch bis zu einer Mindestbelastung belastet und entweder auf dieser gehalten oder weiter bis zu einer höheren Sollbelastung oder Solleistung mit einer optimalen Geschwindigkeit belastet, die aus den Turbinentemperaturen und der Läuferbeanspruchung ermittelt wird. Die Sollbelastung und die maximal zulässige Belastungsgeschwindigkeit werden durch die Bedienungsperson über den Sollastschalter 114 und den Geschwindigkeitsgrenzschalter 115 gewählt, die beide in Fig. 6 gezeigt sind.

Während derTurbinenhochlaufsequenz und nach dem Erreichen des stationären Betriebes bei einem gewünschten Belastungswert wird die günstigste Dampfeinlassbetriebsart - entweder Vollbogen oder Teilbogen - automatisch gewählt, damit die Steuerventile entsprechend betätigt und eingestellt werden. Diese automatische Wahl der günstigsten Dampf einlassbetriebsart erzeugt eine gleichmässige Erhitzung der Turbine, minimiert die Läuferbeanspruchung während des Hochlaufes und der anfänglichen Belastung und ergibt die hohe Effizienz des Teilbogeneinlasses während des grössten Teils derTurbinenbetriebszeit. Die Einlassbetriebsart, die unter den vorherrschenden Bedingungen am günstigsten ist, wird durch das Überwachungssteuersystem 25 automatisch ermittelt, und dann wird durch Einwirkung über das Motor-.ansteuernetzwerk 75, das in Fig. 4 gezeigt ist, ein Stellmotor oder eine andere Positioniervorrichtung innerhalb des elektrohydraulischen Regelsystems betätigt, um die gewünschte Einlassbetriebsart auszuwählen. Die Wahl der günstigsten Einlassbetriebsart erfolgt bei der Erfindung gemäss den Methoden und Lehren, die aus der US-PS 3 561 216 bekannt sind. Auf den Inhalt dieser Patentschrift wird bezüglich weiterer Einzelheiten Bezug genommen. Vorrichtungen, die zur Steuerung der Einlassbetriebsart innerhalb eines elektrohydraulischen Regelsystems und als Schnittstelle mit der hier beschriebenen Erfindung besonders gut geeignet sind, sind in der US-PS 4 177 387 beschrieben, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten ebenfalls Bezug genommen wird.

Nachdem die Sollbelastung, d.h. der Leistungssollwert, erreicht worden ist, kann die Bedienungsperson die Belastungssteuerung der Turbine einem zentralen Belastungsleitsystem oder einem koordinierten Kesselsteuersystem übertragen, indem sie auf die Fernautomatikbetriebsart umschaltet. In der Fernautomatikbetriebsart bleibt das Überwachungssteuersystem 25 als Überwacher und behält die Steuerung über die Dampfeinlassbetriebsart sowie über andere Steuerparameter, um sicherzustellen, dass die Turbine nicht überbeansprucht wird.

In der Anlagencomputerbetriebsart wird das Überwachungssteuersystem 25 in Verbindung mit einem grossen, externen Hauptrahmencomputer benutzt. In der Computerbetriebsart liefert das Steuersystem 25 entweder Daten über den Turbinenbetrieb zu dem Anlagencomputer oder empfängt aus dem Anlagencomputer Eingangssignale, die sonst das Bedienungspersonal liefern würde. Beispiele von solchen Eingangssignalen sind Leistungssollwerte, zulässige zyklische Lebensdauerverbräuche und Betriebshaltzustände. Der Austausch von Information zwischen dem Überwachungssteuersystem 25 und dem Anlagencomputer erfolgt allein über die Datenverbindung 40, die in Fig. 1 und 5 gezeigt ist.

Programmstruktur und Informationsübertragungen zwischen den Computern

Die Mikrocomputer, die das Steuersystem nach der Erfindung bilden, sind unabhängige Untersysteme, bei denen die Informationsübertragungen zwischen den Computern und die Koordination von Funktionen durch die Verwendung von Doppeltor-Lese-/Schreibspeichereinheiten 29 und 30 ausgeführt werden, wie es schematisch in den Fig. 1 und 3-5 dargestellt ist. Die Verwendung von gemeinsam benützten Doppeltor-Speichereinheiten ist vollständig in der oben erwähnten weiteren deutschen Patentanmeldung P2717 503.7 der Anmelderin beschrieben, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten Bezug genommen wird. Die Speichereinheiten 20 und 30 können hier auch als gemeinsame Speicher bezeichnet werden. Die Mikrocomputerhierarchie ist strukturiert für Informationsübertragungen zwischen dem Steuercomputer 26 und dem Eingangs- und Berechnungscomputer 28 sowie zwischen dem Steuercomputer 26 und dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27, aber ohne direkte Informationsübertragung zwischen dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 und dem Eingangs- und Berechnungscomputer 28.

In dem Programm jedes Mikrocomputers 26,27 und 28 ist ein Unterprogramm oder eine Software-Task zur Überwachung von prozessorinterner Informationsübertragung, die in Verbindung mit entsprechenden internen Informationsübertragungs- und Unterbrechungsnetzwerken 70,85 und 51 den Austausch von Nachrichten steuert, der für den koordinierten Betrieb notwendig ist. Solche Nachrichten umfassen Anforderungen von Daten, Antworten darauf und Synchro-nisierungssignale. Jeder Mikrocomputer 26,27 und 28 erzeugt und erkennt Unterbrechungssignale, die benutzt werden, um dem empfangenden Computer eine ankommende Nachricht oder einen Wechsel im Status des sendenden Mikrocomputers zu melden. Codierte Flag-Wörter werden benutzt, um die Bedeutung einer Unterbrechung festzustellen. Beispielsweise wird ein Flag-Wort benutzt, um die Übertragung zu dem entfernten oder empfangenden Mikrocomputer zu steuern, während ein zweites Flag-Wort den Empfang aus dem entfernten Mikrocomputer steuert.

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Das Empfangs-Flag-Wort kann durch den empfangenden Mikrocomputer codiert werden, um «klar zum Senden» anzuzeigen ; das Sende-Flag-Wort kann codiert sein, um anzuzeigen, dass eine Nachricht kopiert und an einem geeigneten Speicheraustauschplatz für den späteren Zugriff durch den empfangenden Mikrocomputer eingetragen werden muss. Das Sende-Flag-Wort wird weiter codiert, um den Empfang und das Absenden der Nachricht zu bestätigen. In Fig. 7 ist ein Diagramm für den Nachrichtenfluss zwischen den Computern dargestellt, das die drei unabhängig arbeitenden Mikrocomputer 26,27 und 28 sowie das Befördern von Nachrichten über verallgemeinerte Speicheraustauschplätze 140,141 und 142 zeigt.

Fig. 8 zeigt die Programmstruktur für den Eingangs- und Berechnungscomputer 28 sowie die Strategie, durch die die Unterprogramme oder Tasks, die das Programm für den Eingangs- und Berechnungscomputer 28 aufweist, ausgeführt werden, sowie die Verwendung von Speicheraustauschplätzen zum Ablegen und Wiederauffinden von Nachrichten, gemäss denen die verschiedenen Tasks zur Ausführung aufgerufen werden. In Fig. 8 (sowie in den folgenden Fig. 9 und 10) stellen rechteckige Kästen Unterprogramme oder Tasks dar, die innerhalb des Eingangs- und Berechnungscomputers 28 ausführbar sind und die in dem ROM 47

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Steuercomputer 26 werden über den Austauschplatz 164 übertragen, während Ausgangssignale zu dem Steuercomputer 26 über den Austauschplatz 166 übertragen werden.

Ein Zeitwächter/Zeitplaner-Unterprogramm 165 empfängt regelmässige Zeitsteuereingangssignale aus dem Echtzeittaktgeber (in Fig. 5 gezeigt) über den Austauschspeicherplatz 167 und gibt seinerseits regelmässig zeitlich festgelegte Anforderungen zur Ausführung des Berechnungsdatenein-gangsüberwachungsunterprogramms 157 ab, um analoge Daten einzulesen, die zu dem Turbogenerator gehören. Analoge Eingangsdaten werden in digitales Format umgewandelt und über Softwaremoduln gültig gemacht, die das Eingangsüberwachungsunterprogramm 157 beinhalten, welches zur richtigen Zeit das Läuferbeanspruchungsberechnungsüber-wachungsunterprogramm 169 durch Eintragen einer Nachricht im Austauschplatz 171 auslöst. Das Läuferbeanspru-chungsberechnungsunterprogramm 169 liefert eine Bestimmung der Turbinenläuferbeanspruchung gemäss den in den oben erwähnten US-PSen 3 446 224,4 046 002 und 4 104 908 beschriebenen Methoden. Nachdem die Beanspruchungsberechnungen für einen besonderen Messzyklus abgeschlossen sind, müssen die Zähler 56 für die Beanspruchung und den zyklischen Lebensdauerverbrauch (in Fig. 3 dargestellt) auf den neuesten Stand gebracht werden, damit sie den gegen-

von Fig. 3 gespeichert sind ; Kreise stellen Speicheraustausch- 25 wärtigen Status wiedergeben. Es sei daran erinnert, dass es plätze dar, die sich entweder in dem RAM 48 oder in der gemeinsamen Speichereinheit 30 befinden können, welche beide in Fig. 3 dargestellt sind; mit Pfeilspitzen versehene Linien geben die Nachrichtenflussrichtung an, und Zahlen, die innerhalb der Task-Kästen angegeben sind, zeigen die relative Priorität der Task-Ausführung, wobei niedrigere Zahlen benutzt werden, um höhere Prioritäten anzuzeigen. Es gibt daher neun Haupt-Software-Tasks, die durch die CPU

gemäss obigen Darlegungen für die Ereignisse der Turbinenbeanspruchung zwei Typen gibt, nämlich den zyklischen Lebensdauerverbrauch (CLE) und die Beanspruchung in bezug auf die FATT. Der Unterprogramm-CLE/Zone-30 Zähler-Überwacher 173 sorgt für die Softwaresteuerung zum Betreiben des digitalen Zählers 56, der Daten über diese Ereignisse hoher Beanspruchung sammelt. In dem Fall der CLE sind Zähler sowohl für den Hochdruck- als auch für den Zwischendruckturbinenläufer vorgesehen, die numerische

45 des Eingangs- und Berechnungscomputers 28 ausführbar sind. Diese Tasks werden verzahnt ablaufend ausgeführt, was 35 Werte liefern, welche den summierten Prozentsatz der vereinfach bedeutet, dass die CPU 45 dieTasks weder sequen- brauchten zyklischen Lebensdauer des Läufers angeben; für tiell noch gleichzeitig, sondern vielmehr so viel von einem die Beanspruchungsereignisse bezüglich der FATT werden Unterprogramm wie möglich ausführt, bis es eine Unterbre- Zonen potentieller Gefahr auf der Basis der Temperatur und chung durch ein anderes Unterprogramm höherer Priorität der Läuferbohrungsbeanspruchung festgelegt, und Zähler, gibt. Wenn Unterbrechungen auftreten, wird die Ausführung 40 die die Zonen darstellen, werden für jede Auswanderung der des ersten Unterprogramms aufgeschoben, bis die Unterprogramme höherer Priorität abgeschlossen sind. Alle Unterprogramme können auf diese Weise verzahnt ablaufen.

Gemäss Fig. 8 und gemäss den Fig. 1 sowie 3-5 bringt ein Bootstrap-Überwachungsunterprogramm 145 den Eingangsund Berechnungscomputer 28 auf ein Rücksetzen der Mikrocomputerhierarchie und auf das Einschalten des Stroms hin in einen Bereit-Zustand. Das Bootstrap-Unterprogramm 145 empfängt Eingangsinformation über einen verallgemeinerten Austauschsatz 147, dass der Steuercomputer 26 bereit ist. Nachdem der Eingangs- und Berechnungscomputer 28 initialisiert worden ist, wird eine Nachricht zu diesem Zweck in dem Austauschplatz 149 für das Intercomputer-Eingabe/ Ausgabe-Unterprogramm 151 eingetragen. Es sei daran erinnert, dass Nachrichtenaustauschplätze, wie sie dargestellt und beschrieben sind, keine spezifischen Speicherplätze darstellen, sondern Konstruktionen sind, die zugängliche Speicherplätze darstellen, über die Information zu und aus verschiedenen Unterprogrammen fliesst. Das Interprozessor-E/A-Überwachungsunterprogramm 151 steht daher zusätzlich in Beziehung zu dem Datenbasisüberwacher 153, dem Alarmwarteschlangenüberwacher 155 und dem Berech-nungsdateneingangsüberwacher 157, die diese Unterprogramme über die Austauschplätze 159,161 bzw. 163 aufrufen. Jedes Unterprogramm 153,155 und 157 meldet zusätzlich zu dem Bootstrap-Überwacher 145 zurück zu dem Intercomputer-E/A-Überwacher 151 über den Austauschplatz 149. Unterbrechungen und Eingangssignale aus dem

Beanspruchung in eine entsprechende Zone inkrementiert. Signale, mittels welchen die Zähler 56 für die Beanspruchung und für die zyklische Lebensdauer auf den neuesten Stand gebracht werden, werden zu dem CLE/Zone-Zähler-Unter-45 programm 173 über den Austauschplatz 175 übertragen; Signale zum Einstellen der nächsten analogen Eingangszeit werden zu dem Zeitwächter/Zeitplaner-Unterprogramm 165 über den Austauschplatz 177 übertragen.

Periodisch wird der Eingangs- und Berechnungscomputer so 28 einer Selbsttestprozedur unterzogen, um eine frühest mögliche Anzeige über eine Störung innerhalb des Computers 28 selbst zu gewinnen. Dieser Selbsttest erfolgt unter der Leitung des Testüberwachungsunterprogramms 179, das durch Signale aktiviert wird, die durch das Zeitwächter/Zeitplaner-55 Unterprogramm 165 in den Austauschplatz 181 übertragen werden. Sofern keine günstigen Ergebnisse über die Testprozedur gemeldet werden, ist es nicht möglich, den Ablaufüberwachungszeitgeber (in Fig. 3 dargestellt) für den Eingangsund Berechnungscomputer 28 auf den neuesten Stand zu 60 bringen. Das wiederum wird dazu führen, dass dem Bedienungspersonal eine Störung des Computers 28 angezeigt wird und dass das Überwachungssteuersystem und das elektrohydraulische Regelsystem 22 automatisch in die Monitorbetriebsart bzw. in die manuelle Betriebsart zurückversetzt 65 werden.

Fig. 9 zeigt die Programmstruktur und den Fluss von internen Informationsübertragungen für den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 von Fig. 1, 5 und 7.

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die Unterprogramme werden gemäss den relativen Prioritäten ausgeführt, die in den Unterprogrammkästen von Fig. 9 numerisch angegeben sind. Ein Zeitwächter/Zeit-planer-Unterprogramm 186 empfängt periodische Taktunterbrechungen aus dem Echtzeittaktgeber 84 (in Fig. 5 gezeigt) über einen Austauschplatz 188 und sorgt für die Zeitsteuerung und die zeitliche Festlegung von weiteren Tasks, die durch den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 auszuführen sind. Auf periodischer Basis trägt der Zeitwächter/Zeitplaner 186 Nachrichten in Austauschplätzen 190,192,194 und 196 ein, um das Testüberwachungsunterprogramm 198, die Kathodenstrahlröhrenüberwachungsunterprogramme 200, das Zeilendruckerunterpro-gramm 202 und den Datenverbindungsüberwacher 204 zu aktivieren. Das Testüberwachungsunterprogramm 198 ist eine On-Line-Selbsttest-Routine, die die Funktionsfähigkeit des Computers 28 testet, der seinerseits zufriedenstellende Ergebnisse liefern muss, um den Ablaufüberwachungszeitgeber des Computers auf den neuesten Stand zu bringen, damit vermieden wird, dass dem Bedienungspersonal eine Störungsanzeige geliefert und veranlasst wird, dass ein automatischer Schalter des Überwachungssteuersystems in die Monitorbetriebsart und das elektrohydraulische Regelsystem 22 in den manuellen Betrieb gebracht wird. Das Kathodenstrahlröhrenüberwachungsunterprogramm 200 enthält diejenigen Softwaremoduln, die notwendig sind, um die Kathodenstrahlröhreneinheit 39 mit geeigneten Nachrichten zur richtigen Anleitung des Bedienungspersonals auf dem neuesten Stand zu halten. Der Zeilendruckerüberwacher 202 wird periodisch ausgeführt, um den Zeilendrucker 38 zu steuern und ein dauerhaftes Logbuch von Daten herzustellen, die für den Turbogeneratorbetrieb von Bedeutung sind, und ein Logbuch von Alarmmeldungen und Übersteuerungen, die entweder durch das Bedienungspersonal oder durch den Anlagencomputer erzeugt werden. Der Datenverbindungsüberwacher 204 liefert in Verbindung mit dem Anlagencom-puterüberwachungsunterprogramm 206 die Softwaretasks, die die Benutzung des Überwachungssteuersystems 25 mit einem grösseren Hauptrahmenanlagencomputer koordinieren. Diese Softwaretasks werden hauptsächlich benutzt, wenn das Überwachungssteuersystem 25 in der Anlagencom-puterbetriebsart arbeitet. Das Anlagencomputerüberwa-chungsunterprogramm 206 empfängt Steuersystemausgangsdaten über den Turbogeneratorbetrieb und wird über einen Austauschplatz 208 aktiviert. Ausgangsdaten für den Anlagencomputer und Anforderungen von Daten aus diesem werden durch den Datenverbindungsüberwacher 204 über Austauschplätze 210 und 212 gehandhabt.

Die Programmstruktur von Fig. 9 enthält weiter, einen Bootstrap(Urlader)-Überwacher 214, einen Datenbasisüber-wacher 216, einen Alarm/Sollwert/Warteschlange-Überwacher 218 und einen Berechnungsdateneingangsüber-wacher 220, die alle dem Intercomputer-E/A-Überwacher 222 Information über einen Austauschplatz 224 liefern und Eingangssignale aus dem Intercomputer-E/A-Überwacher 222 über Austauschplätze 226,228,230 bzw. 232 empfangen. Ausgangsinformation für den Steuercomputer, die Tastatur und den Taktgeber wird in Plätzen 221,223 bzw. 225 eingetragen. Der Alarm/Sollwert/Warteschlange-Überwacher 218 liefert Ausgangsdaten zu dem Kathodenstrahlröhreneinheit-überwacher 200, zum Zeilendruckerüberwacher 202 und zum Anlagencomputerüberwacher 206, wie durch diese Unterprogramme angefordert und dem Alarm/Sollwert/ Warteschlange-Überwacher 218 durch den Interprozessor-E/ A-Überwacher 222 zugeführt. Der Interprozessor-E/A-Über-wacher 222 empfängt Eingangssignale aus dem Steuercomputer 26, der Bedienungssteuertafel und dem Systemtaktgeber über einen Austauschplatz 234. Die Austauschplätze

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von Fig. 9 sind Speicherplätze in der gemeinsamen Speichereinheit 29 von Fig. 1 und 5 und in dem RAM 83 von Fig. 5.

In Fig. 10, die die Programmstruktur und den Software-nachrichtenfluss für den Steuercomputer 26 von Fig. 1,4 und 5 7 zeigt, liefert ein Zeitwächter/Zeitplaner-Unterprogramm 235 periodische Anforderungen und Synchronisiersignale zum Aktivieren anderer Funktionsunterprogramme, zu denen ein Datenbasisüberwacher 237, ein Testüberwacher 239, ein Betriebsartüberwacher 241, ein Belastungsgeschwin-lo digkeitsüberwacher 243 und ein Dampfeinlassbetriebsart-überwacher 245 gehören. Die Softwarezeitsteuerung erfolgt auf der Basis von periodischen Eingangssignalen aus dem Taktgeber 84 von Fig. 5, die in den Austauschplatz 246 eingetragen werden. Das Betriebsartüberwachungsunterpro-

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20 liefert ausserdem Start/Stop-Nachrichten zu dem Belastungs-geschwindigkeitsüberwacher 243 und zu dem Dampfeinlass-betriebsartüberwacher 245. Eingangsnachrichten aus dem Zeitwächter/Zeitplaner 235 und aus dem Betriebsartüberwacher 241 werden zu diesen Unterprogrammen 243 und 245 25 über die Austauschplätze 251 und 253 übertragen. Das Test-überwacherunterprogramm 239 lässt, aktiviert über den Eingangsaustauschplatz 256, den Steuercomputer 26 eine On-Line-Testprozedur durchlaufen, um die Funktionsfähigkeit des Computers 26 zu ermitteln und so die früheste Anzeige 30 über eine Computerstörung zu liefern. Falls die Testprozedur keine zufriedenstellenden Ergebnisse erbringt, wird dem Ablaufüberwachungszeitgeber 72 gestattet, seine Zeitsperre zu erreichen, woran anschliessend das Überwachungssteuersystem 25 automatisch in die Monitorbetriebsart gebracht 35 wird, die Bedienungsperson über die anscheinende Störung unterrichtet wird, und das elektrohydraulische Regelsystem 22 in eine manuelle Steuerbetriebsart gebracht wird. Das Testüberwachungsunterprogramm arbeitet in Verbindung mit Hardwarebausteinen, zu denen der Ablaufüberwa-40 chungszeitgeber 72 und das Betriebsartwählnetzwerk 77 (beide in Fig. 4 gezeigt) gehören.

Die Programmstruktur von Fig. 10 enthält weiter einen Bootstrap(Urlader)-Überwacher 255, einen Alarm/Ereignis/ Warteschlange-Überwacher 257, einen Berechnungsdaten-45 eingangsüberwacher 259, einen Sollwertüberwacher261 und einen Intercomputer-E/A-Überwacher 263. Die Informationsübertragung mit dem Eingangs- und Berechnungscomputer 28 erfolgt über Austauschplätze 260 und 262, und mit dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 so über Austauschplätze 264 und 266. Der Bootstrap-Über-wacher 255 initialisiert den Steuercomputer 26 im Anschluss an das Einschalten der Betriebsstromversorgung und sorgt für den anfänglichen Anlauf des Steuercomputers 26. Eine Anzeige darüber, dass der Steuercomputer bereit ist, wird im 55 Anschluss an die Bootstrap-Operation erzeugt und in dem Austauschplatz 265 als eine Eingangsnachricht für den Inter-computer-E/A-Überwacher 263 eingetragen. Das Datenbasisüberwachungsunterprogramm 237 wird periodisch ausgeführt, um diejenigen Speicherbereiche auf den neuesten 60 Stand zu bringen, in welchen Daten, die zudem Turbogeneratorbetrieb gehören, gespeichert sind, und zwar durch eine Software-Task, und bei der Ausführung von einer oder mehreren anderen Tasks benutzt. Um zu verhindern, dass diese Daten gleichzeitig durch ein Unterprogramm «gelesen» 65 werden, während sie durch ein anderes Unterprogramm «geschrieben» werden, steuert der Datenbasisüberwacher 237 den Zugriff auf die Datenbasis. Der Alarm/Ereignis/ Warteschlange-Überwacher 257 zeichnet Alarmnachrichten-

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eingangssignale aus den drei Mikrocomputern 26,27 und 28 des Steuersystems auf. Diese Task 257 zeichnet ausserdem Anlauf(Ereignis)-Nachrichten aus dem Steuercomputer 26 auf und übersteuert Nachrichten aus dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27. Auf Verlangen des Anzeige- und Informationsübertragungscomputers 27 meldet der Alarm/Ereignis-Überwacher 257 den Inhalt der in der Warteschlange befindlichen Nachrichten. Der Berechnungs-dateneingangsüberwacher 259 ist ein Unterprogramm zum Abgeben von Anforderungen von analogen Eingangsdaten an den Eingangs- und Berechnungscomputer 28 und zum Zurückleiten der ausgewählten analogen Eingangswerte (umgewandelt in digitale Form) zu dem sie verlangenden Unterprogramm in dem Steuercomputer 26. Der Sollwert-überwacher261 verarbeitet und erzeugt Sollwerte, wie beispielsweise den Belastungssollwert und die Belastungsgeschwindigkeit, die in dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 einzustellen sind, und sorgt dafür, dass diese gemäss den Turbinenbetriebszuständen auf den neuesten Stand gebracht werden. Der Interprozessor-E/A-Überwacher 263 leitet den Fluss von Information zwischen dem Steuercomputer 26 und den anderen beiden Mikrocomputern, dem Anzeige- und Informationsübertragungscomputer 27 und dem Eingangsund Berechnungscomputer 28.

In jedem der Mikrocomputer 26,27 und 28, die das Überwachungsteuersystem 25 nach der Erfindung aufweist, befindet sich ein Ausführungsprogramm, dessen Funktion darin besteht, die Ausführung der verschiedenen Unterprogramme innerhalb des besonderen Mikrocomputers, wie sie oben mit Bezug auf die Fig. 8,9 und 10 beschrieben sind, zu überwachen. Diese Ausführungsprogramme weisen dem

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Mikrocomputer Quellen unter den mehreren Unterprogrammen zu, damit Berechnungen und Eingabe-/Ausgabevorgänge in Echtzeit ausgeführt werden können. Fig. 11 veranschaulicht die Verbindung eines Ausführungsprogramms 270 für den Steuercomputer 26 mit darin ausführbaren Unterprogrammen. Das Steuercomputerausführungspro-gramm 270 setzt sämtliche Unterprogramme, die in der Programmstruktur und in dem Nachrichtenflussdiagramm von Fig. 10 dargestellt sind (und gleiche Bezugszahlen in Fig. 11 haben) ein und überwacht diese und ist ausserdem in Verbindung mit einem Echtzeit-Mehrprozessbetrieb-Unterpro-gramm 272 und Dienstroutinen-Unterprogrammen 274. Das Echtzeit-Mehrprozessbetrieb-Unterprogramm 272 ist ein Mehrzwecküberwachungsprogramm, das die Ausführung der anderen Tasks/Unterprogramme freigibt und für die Ausführung oder die Steuerung von Funktionen innerhalb des Steuercomputers verantwortlich ist, zu denen gehören : (1) Verwendung eines Bootstrap; (2) Überwachung der Unterprogrammausführung gemäss den relativen Prioritäten, wie sie in Fig. 10 festgelegt sind; (3) Handhabung von Unterbrechungen; (4) Eingabe-/Ausgabe-Steuerung; und (5) Interprogramminformationsübertragungen. Die Gruppe der Dienstroutinen 274 liefert Unterroutinen zum Ausführen von Berechnungen, Datenmanipulationen und Eingabe-/ Ausgabe-Operationen, die von allgemeinem Nutzen für die anderen Unterprogramme von Fig. 11 sind. Dienstunterroutinen sind ausserdem durch jeden der anderen Mikrocomputer der Hierarchie aufrufbar und ausführbar, und die folgende Tabelle ist eine Auflistung der Dienstroutinen, die innerhalb der Hierarchie insgesamt verfügbar sind, und beschreibt kurz deren Zweck und Funktion.

Tabelle 1

Unterroutinen

Zweck

Analogeingaben in sequentieller Reihenfolge

Analogeingaben in irgendeiner Sequenz

Digitaleingaben

Vorübergehende Digitalausgabe

Verriegelung der Digitalausgabe

Programmierte Zeitverzögerung T ageszeitwiedereingabe

Synchronisieren der Zeitverzögerung

Zeitumwandlung

Tageszeit

Datum

Inklusiv-ODER UND

Exklusiv-ODER logische Verschiebung Einzelbittest Bit setzen

Eingabe von Daten aus irgendeiner Anzahl von analogen Punkten in einer Sequenz.

Eingabe von Daten aus irgendeiner Anzahl von analogen Punkten in irgendeiner Sequenz.

Eingabe von Informationen, die als eine Gruppe von Bits codiert ist.

Ausgabe von vorübergehenden Digitalsignalen - einzelne Ausgänge werden vorübergehend gesetzt, wenn ein entsprechendes Bit in den Eingangsdaten gesetzt ist.

Ausgabe von Digitalsignalen verriegelt entweder im Setz- oder im Rücksetzzustand. Einzelne Ausgänge werden gesetzt, wenn ein entsprechendes Bit in dem Eingangssignal gesetzt ist, und gelöscht, wenn es riickgesetzt ist.

Verzögerungsfortsetzung eines Programms.

Berechnen der Wiedereingabezeit auf der Basis einer Bezugszeit und eines . Zeitinervalls.

Verzögerungsfortsetzung eines Programms, bis die Zeitsynchronisierung erreicht werden kann.

Zeiteinheiten werden umgewandelt.

Bestimmen der gegenwärtigen Tageszeit.

Bestimmen des gegenwärtigen Kalenderdatums.

Logische Funktionen, ausgeführt an 16-Bit-Werten

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Tabelle 1 (Fortsetzung)

Unterroutinen

Zweck

Bit löschen

Umlaufverschiebung

NICHT

Bitentnahme

Datenbasissteuerung Alarmnachrichtsteuerung

Hochlaufverzweigungspunktnachricht-steuerung

Ereignisnachrichtsteuerung

Übersteuerungstest

Intertasknachricht Lesen/Schreiben Intertasknachricht Senden/Empfangen

Intertasknachricht Warten

Entnehmen eines Feldes von Bits bestimmter Länge, Rechtsstellen und Füllen von unbenutzten Bits mit «O».

Begrenzen des Zugriffs auf die Datenbasis auf eine einzelne Task.

Melden einer Alarmnachricht an die Kathodenstrahlröhre, den Zeilendrucker und den Anlagencomputer.

Senden der Hochlaufverzweigungspunktnachricht zur Kathodenstrahlröhre, zum Zeilendrucker und zum Anlagencomputer.

Signalanlaufereignisnachrichten zur Kathodenstrahlröhre, zum Zeilendrucker und zum Anlagencomputer. Setzen des Ereignisübersteuerungsstatus an der Kathodenstrahlröhre, Anlagencomputer auf «ÜBERSTEUERT», «NICHT ÜBERSTEUERT» oder «OFFEN ZUM ÜBERSTEUERN».

Feststellen, welche vom Bedienungspersonal gewählten Übersteuerungen gegebenenfalls empfangen worden sind.

Decodieren/Codieren einer ein Format aufweisenden Nachricht.

Senden/Empfangen einer ein Format aufweisenden Intertasknachricht über einen Austauschplatz.

Warten auf eine ein Format aufweisende Nachricht an dem Austauschplatz, der durch eine andere Task benutzt wird.

Die Art und Weise, auf die das Ausführungsprogramm 270 des Steuercomputers funktioniert, ist in dem Blockschaltbild von Fig. 12 dargestellt, in welchem Blöcke Hauptfunktionskomponenten und weitere Unterprogramme/Tasks darstellen, die durch das Ausführungsprogramm 270 aufgerufen werden. Beim Einschalten der Stromzufuhr oder beim Wiederstarten wird der Steuercomputer über eine Bootstrap-Operation 277 geleitet, die Lese-/Schreib-Speicher (RAM und gemeinsamer Speicher) initialisiert, Parameter festlegt, die für den besonderen Turbogenerator, der gesteuert wird, eindeutig sind, und die Steueraufzeichnungen des Mehrprozessbetrieb-Unterprogramms 272 von Fig. 11 initialisiert. Nachdem der Steuercomputer 26 durch Bootstrap-Verwen-dung (Urladung) in einen Betriebszustand gebracht worden ist, legt ein Prioritätszeitplaner 278 Unterprogramme zur Ausführung (durch die CPU 65 von Fig. 4) auf der Basis der Unterprogrammpriorität fest. Gemäss der obigen Beschreibung von Fig. 8-10, an die erinnert sei, ist jedem Unterprogramm eine Priorität zugeordnet, die seine Bedeutung bezüglich anderer Unterprogramme in dem System und bezüglich der Unterbrechungen von peripheren Geräten angibt. Der Prioritätszeitplaner 278 stellt eine Liste von Unterprogrammen zusammen, die zum Ablaufen bereit sind, und wählt für die Ausführung das Unterprogramm mit der höchsten Priorität in der Liste aus. Der Leiter 279 ist dafür verantwortlich, dass die CPU 65 des Steuercomputers 26 in den Zustand für die Programmausführung gebracht wird. Der Leiter 279 testet den Status eines Unterprogramms und, wenn das Unterprogramm unterbrochen worden ist, wird die CPU 65 wieder in ihren Zustand gebracht, den sie in dem Augenblick hatte, als die Unterbrechung erfolgte. Wenn das Unterprogramm nicht unterbrochen worden ist, sondern stattdessen einen speziellen Dienst verlangt hat, lädt der Leiter 279 die CPU 65 mit Daten, die für den Dienst geeignet

35 sind, der erbracht wird. Es erfolgt dann eine Programmverzweigung oder -rückkehr zu dem ausgewählten Unterprogramm. Das Unterprogramm, das gerade ausgeführt wird, ist mit gestrichelten Linien als Block 280 gezeigt. Dienstroutinen 281, wie sie oben beschrieben und in der obigen Tabelle 40 aufgelistet sind, werden dem Unterprogramm, das gerade ausgeführt wird, zugeführt, wenn dieses Unterprogramm sie verlangt.

Weiter sorgt gemäss Fig. 12 der Intertaskinformations-übertragungshandhaber 282 für den gegenseitigen Austausch 45 von Information zwischen Unterprogrammen und zwischen Unterprogrammen und dem Ausführungsprogramm 270 von Fig. 11. Der Informationsfluss geht über Austauschplätze innerhalb des Lese-/Schreib-Speichers, in welchem eine Liste von Tasks, die auf Nachrichten warten, oder eine Liste von so Nachrichten für eine Task schlangezustehen beginnen können. Der Intertaskinformationsübertragungshandhaber 282 addiert ankommende Nachrichten zu der Liste und entfernt auf FIFO-Basis Nachrichten, die durch eine Task (Unterprogramm) empfangen werden können. Wenn die 55 Task auf die Nachricht gewartet hatte, bewirkt der Intertask-informationsübertragungshandhaber 282, dass die Task auf die Liste von Tasks gesetzt wird, die zur Ausführung bereit sind. Der Intertaskinformationsübertragungshandhaber 282 arbeitet ausserdem in Verbindung mit einem Hardwa-60 reunterbrechungshandhaber 283, einem logischen Zeithandhaber 284 und einem logischen E/A-Handhaber 285. Der Hardwareunterbrechungshandhaber 283 ist für die Steuerung der Wechselwirkung von Hardware und Software verantwortlich, d.h. ist die Hardware/Software-Schnittstelle. 65 Alle Unterbrechungen stammen von ausserhalb des Überwachungssteuersystems 25 und werden erzeugt, um anzuzeigen, dass ein externes Gerät, zum Beispiel die Kathodenstrahlröhreneinheit 39 oder das elektrohydraulische Regelsystem 22,

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entweder bereit ist, Daten zu dem Steuersystem 25 zu senden, oder bereit ist, Daten aus diesem zu empfangen. Beim Empfang einer Unterbrechung identifiziert der Hardwareunter-brechungshandhaber 283 die Unterbrechungsquelle, sperrt vorübergehend alle folgenden Unterbrechungen und führt die Hardwareoperationen aus, die erforderlich sind, um die Unterbrechung zu bestätigen. In Abhängigkeit von der Unterbrechungspriorität übergibt der Hardwareunterbre-chungshandhaber 283 die Steuerung an den Intertaskinfor-mationsübertragungshandhaber 282 oder an eine bestimmte Unterbrechungsdienstroutine wie beispielsweise den logischen Zeithandhaber 284 oder den logischen E/A-Handhaber 285.

Der logische Zeithandhaber 284 wird benutzt, um Verzögerungsperioden bei der Unterprogrammausführung in Zeitsperre zu bringen, so dass andere Unterprogramme während einer Zeit ausgeführt werden können, bei der es sich sonst um eine unproduktive Leerlaufzeit handeln würde. Das minimiert die Summe der inaktiven Perioden von sämtlichen Tasks, die in Echtzeit ausgeführt werden müssen. Das gewährleistet ausserdem, dass gewisse kritische Tasks, die zum Turbogeneratorbetrieb gehören, mit einer Minimumfrequenz ausgeführt werden. Der logische E/A-Handhaber 285 sorgt für eine asynchrone Eingabe/Ausgabe in Echtzeit zwischen peripheren Geräten und Unterprogrammen, die unter dem Echtzeit-Mehrprozessbetrieb-Überwacher 272 von Fig. 11 laufen. Sowohl für Eingabe- als auch für Ausgabeanforderungen wird der Status des bezeichneten Eingabe- oder Ausgabegerätes getestet. Wenn es belegt ist, wird das anfordernde Unterprogramm vorübergehend an der Ausführung gehindert, bis ein Signal empfangen wird, welches angibt,

dass der Zugriff auf das E/A-Gerät möglich ist. Beim Gewinnen des Zugriffes werden andere Unterprogramme am Zugriff auf das E/A-Gerät gehindert, bis die Datenübertragung abgeschlossen ist. Für Datenübertragungen testet der logische E/A-Handhaber 285 den Übertragungsstatus und, wenn der Übertragungsstatus mangelnde «Bereitschaft» anzeigt, wird das anfordernde Unterprogramm aufgeschoben, bis ein Signal empfangen wird, das «Bereitschaft» zur Übertragung anzeigt.

Fig. 13 zeigt die Verbindungen von Tasks oder Unterprogrammen mit einem Ausführungsprogramm 287 für den Eingangs* und Berechnungscomputer. Der Echtzeit-Mehrpro-zessbetrieb-Überwacher 288 ist ein für den Betrieb zentrales Überwachungsprogramm und für die Ausführung oder Steuerung von Buchhaltungs- und Zeitplanfunktionen verantwortlich, zu denen gehören (1) Bootstrap-Verwendung, (2) Task-Zeitplanung gemäss der Priorität, (3) Unterbrechungshandhabung, (4) Fehlerhandhabung und (5) E/A-Steuerung. Das Ausführungsprogramm 287 steht gemeinsam mit dem Echtzeit- und Mehrprozessbetrieb-Überwacher 288 mit sämtlichen Unterprogrammen, die in dem Programmstruktur- und Nachrichtenflussdiagramm von Fig. 8 dargestellt sind, in Verbindung und überwacht alle diese Unterprogramme. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen in beiden Figuren dieselbe Task. Fig. 13 zeigt jedoch weiter die Verbindung des Ausführungsprogramms 287 mit einer Gruppe von Dienstunterroutinen 289. Die Dienstroutinen 289 liefern Routinen zum Ausführen von Berechnungen, Datenmanipulationen und anderen Operationen, die für das richtige Funktionieren der anderen Unterprogramme von Fig. 13 erforderlich sind. In der Tabelle 1 der Ünterroutinen sind diejenigen enthalten, die über die Dienstroutinen 289 zur Verfügung stehen.

Fig. 14 zeigt die Verbindung eines Ausführungsprogramms 292 mit Unterprogrammen oder Tasks für den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer und veranschaulicht in Verbindung mit Fig. 9 weiter die Softwarekoordination und

-struktur für den Anzeige- und Informationsübertragungscomputer. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen Unterprogramme oder Tasks, die in beiden Figuren identisch sind. Der Echtzeit-Mehrprozessbetrieb-Überwacher 293 von s Fig. 14 ist das Universalprogramm, das den Zeitplan der Ausführung von anderen Tasks gemäss der Priorität festlegt, die Buchaltung für eine geordnete Programmausführung besorgt und andere Funktionen ausführt oder steuert, die oben für die entsprechenden Mehrprozessbetrieb-Überwachungspro-lo gramme von anderen Computern aufgelistet sind. Die aus der Tabelle 1 entnommene Gruppe von Dienstroutinen 294 macht eine Anzahl von häufig benutzten Routinen für sämtliche anderen Tasks verfügbar, die unter der Leitung des Ausführungsprogramms 292 stehen.

i5 Das Programmieren des Überwachungssteuersystems 25 zum Anfahren, Belasten und Entlasten eines Turbogenerators auf wirksamste, wirtschaftlichste und geringste Beanspruchungen verursachende Weise wird gemäss Automationsflussdiagrammen ausgeführt, die durch Turbinenher-20 steller zur Verfügung gestellt werden. Diese Automationsflussdiagramme wurden bislang üblicherweise geliefert, um das Programmieren von grossen Hauptrahmencomputern für die Computerüberwachungssteuerung des Trubogenera-tors zu erleichtern. Automationsflussdiagramme geben 25 Schritt für Schritt den Fortgang von Operationen, Zuständen und Entscheidungen an, die beim Steuern einer Turbine während der zahlreichen Betriebsphasen derselben getroffen werden oder erfüllt sein müssen. Dem Fachmann ist selbstverständlich klar, dass solche Automationsflussdiagramme 30 benutzt werden können, um den zweckorientierten hierarchischen Mikrocomputerkomplex nach der Erfindung zu programmieren.

Ein Automationsflussdiagramm, das gegenüber dem etwas vereinfacht ist, das gewöhnlich von Turbinenherstellern her 35 zur Verfügung steht, aber den Prozess angibt, durch den das Überwachungssteuersystem 25 in einen Betriebszustand und in den Zustand für den Eintritt in Unterprogramme zum Starten und Belasten eines Turbogenerators gebracht wird, ist in Fig. 15 gezeigt. Die dargestellte Sequenz von Ereignissen 40 wird immer dann eingeleitet, wenn das Überwachungssteuersystem 25 eingeschaltet wird. Zuerst wird in einem Entscheidungsschritt 300 ermittelt, ob die Schleife früher bereits durchlaufen worden ist. Wenn dem nicht so ist, folgt ein Schritt 302 zum Initialisieren sämtlicher Unterprogramme ; 45 ein Schritt 304, in welchem das Unterprogramm zum Ermitteln der Läuferbeanspruchung und der Bohrungstemperaturen initialisiert wird, um Daten zu sammeln, die zum Aufwärmen des Läufers gehören; ein Schritt 306, in welchem Prüfungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass so die richtige Betriebsart des Überwachungssteuersystems 25 wirksam ist; und ein Schritt 308 zum Starten sämtlicher Unterprogramme zum Überwachen von Turbogeneratorbetriebsparametern, zu denen beispielsweise die Dampftemperatur und die Eingangssignalgültigkeit gehören. Die Schritte 55 302-308 werden dann bei Turbogeneratorhochläufen im Anschluss an die anfängliche Stromzufuhreinschaltung ausgelassen. Die übrigen Schritte umfassen Schritte 310 und 312, die gewährleisten, dass das elektrohydraulische Regelsystem richtig eingestellt ist ; Schritte 314 und 316, um die richtige so Auswahl des zyklischen Lebensdauerverbrauches für einen Hochlauf sicherzustellen; Schritte 318 und 320, um sicherzustellen, dass eine Sollbelastung eingestellt ist; und Schritte 322 und 324, um durch die Bedienungsperson eine ausgewählte maximale Belastungsgeschwindigkeit einzustellen. 65 Schliesslich ist ein Schritt 326 vorgesehen, in welchem ein Steuerunterprogramm, wie beispielsweise derTurbogenera-torhochlaufüberwacher 247, der oben in Verbindung mit Fig. 10 kurz erläutert worden ist, eingeleitet werden kann.

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Wenn zu irgendeiner Zeit während oder nach dem Steuerun- Stimmungen innerhalb der Turbine gibt. Nachdem diese terprogramm 326 eine nichtbehebbare Störung innerhalb des Bedingungen erfüllt sind und nachdem das Steuersystem frei Überwachungssteuersystems 25 auftritt (beispielsweise eine, von Alarmmeldungen ist, ist die Turbine für einen Beschleu-die durch einen der Ablaufüberwachungszeitgeber festge- nigungsschritt 345 bereit, welcher die Drehzahl und die stellt werden kann), wird der Steuerprozess beendet und s Drehzahländerungsgeschwindigkeit des Turbogenerators sämtliche Steuersysteme werden in eine Sicherheitsbe- gemäss den Vorwärmerfordernissen und den Wärmespantriebsart gebracht, wie es oben beschrieben worden ist. Es nungsgrenzwerten steuert. Die Beschleunigungsgeschwindig-kann jedoch weitere Ereignisse geben, bei denen der Steuer- keiten werden durch thermische Beanspruchungen oder prozess unterbrochen werden kann (beispielsweise durch das Wärmespannungen an der Oberfläche des Läufers der Hoch-Bedienungspersonal) und in welchem Fall es später io druckstufe diktiert. Das Festhalten von Zwischendrehzahlen erwünscht sein kann, ihn wieder aufzunehmen. Diese ist vorgesehen, bevor die Solldrehzahl erreicht wird, so dass Wiederaufnahme wird durch eine Rückkehr zum «START» Durchwärmungen benutzt werden können, um die Wärmeangezeigt, was in einigen Fällen erfordert, dass der Hochlauf beanspruchung des Läufers zu verringern. Dieses Festhalten durch das Bedienungspersonal erneut eingeleitet wird. von Drehzahlen wird ausserdem durch Dampf- und Metall-

Ein weiteres vereinfachtes Flussdiagramm, das die Basis is temperaturfehlanpassungen an Grenzwärmebeanspru-

für das Turbogeneratorhochlaufunterprogramm 249 von chungen aus vorweggenommenen Änderungen in den Wär-

Fig. 10 bildet, ist in Fig. 16 gezeigt. Nach dem Eintritt in das meübertragungskoeffizienten diktiert. Die Beanspru-

Hochlaufunterprogramm 247 ist ein erster Ermittlungs- chungen und die Bohrungstemperaturen werden durch schritt 331 vorgesehen, um festzustellen, ob ein Vorwärmen Unterprogramme berechnet, welche durch den Eingangs-

des Läufers erforderlich ist. Wenn dem so ist, werden geeig- 20 und Berechnungscomputer 28 der Fig. 1,3 und 8 ausgeführt nete Nachrichten in einem Schritt 333 zu dem Bedienungs- werden, und die Ergebnisse werden zu dem Steuercomputer personal geschickt, woran sich eine Verzögerung für den 26 bei der Ausführung des Beschleunigungsschritte 345 von

Bedienungspersonaleingriff und das Vorwärmen in einem Fig. 16 übermittelt.

Verzögerungsschritt 335 anschliesst. Die Schritte 331 und 333 Nachdem die Turbine ihre Solldrehzahl erreicht hat,

können wiederholt werden, bis die richtige Läufervorwär- 25 besteht die nächste Operation in dem Hochlaufunterpro-

mung erreicht ist. Der Vorwärmschritt ist im wesentlichen gramm darin, die Generatorfelderregung einzuschalten. Das eine manuelle Operation unter der Anleitung durch das Aufbauen des Feldes, Schritt 347, leitet die Erregung ein, und

Überwachungssteuersystem. Sein Zweck ist es, sicherzu- es wird geprüft, ob die Genratorausgangsspannungen an die stellen, dass das Läuferbohrungsmaterial genug Duktilität Netzspannungen des Stromversorgungssystems angepasst für die Zentrifugalbeanspruchungen hat, die auftreten, wenn 30 sind, mit dem der Generator verbunden ist. Die Felderre-

der Läufer beschleunigt wird. Mindesttemperaturen an drei gung kann manuell oder durch eine verdrahtete Logik in

Stellen innerhalb der Turbine müssen erreicht werden, und einem äusseren Erregersystem (in den Zeichnungen nicht der Läufermantel muss ausreichend aufgewärmt werden, besonders dargestellt) gesteuert werden. Das Erregersystem bevor der Hochlauf weiter vonstattengehen kann. wird benachrichtigt, wenn die Felderregung erforderlich ist

Nachdem der Läufer sich auf einer sicheren Betriebstem- 3s und die Turbinendrehzahl wenigstens 98% der Solldrehzahl peratur befindet, ist ein Schritt vorgesehen zum Feststellen, beträgt. Das Erregersystem schickt ein Signal zurück,

ob der Schieberkasten (in den Figuren nicht besonders darge- nachdem eine Spannungsübereinstimmung zwischen der stellt) der Steuerventile eine Verzögerung für das Auf- Generatorausgangsspannung und dem Netz erreicht ist, so wärmen und Druckbeaufschlagen erfordert. Wenn das der dass die Hochlauftask zu dem Synchronisierungsschritt 349 Fall ist, wird das dem Bedienungspersonal durch geeignete 40 fortschreiten kann, in welchem weitere Prüfungen der Turbi-Nachrichten in einem Schritt 339 gemeldet, woran sich ein nendrehzahl durchgeführt und Ermittlungen darüber ange-Schritt 341 für die notwendige Verzögerung anschliesst. Die stellt werden, ob die Generatordrehzahlanpassvorrichtung Schieberkastenerwärmung besteht aus zwei Phasen : ( 1 ) (in dem elektrohydraulischen Regelsystem 22 von Fig. 1 ent-Druckbeaufschlagung der Steuerventilkammer und (2) halten) und die Ausrüstung zum automatischen Synchroni-Durchwärmung. In der Druckbeaufschlagungsphase wird 45 sieren in Betrieb sind. Nachrichten werden einer Bedie-auf der Basis von Temperaturdifferenzen zwischen der Schie- nungsperson in dem Fall geliefert, in welchem diese Geräte berkastenaussenwand und der Ventilkammeraussenwand nicht in Betrieb sind, und die Bedienungsperson kann Haltefestgestellt, ob die Ventilkammer schnell mit Druck beauf- Vorgänge in dem Unterprogramm, die in solchen Fällen aufschlagt werden kann oder langsam mit Druck beaufschlagt treten, übersteuern. Wenn der Turbogenerator synchroni-werden muss. In jedem Fall geht die Druckbeaufschlagung 50 siert ist, kann der Steuercomputer 26 der Hierarchie seine mit einer Geschwindigkeit vor sich, die übermässige Tempe- Aufmerksamkeit einem Unterprogramm zuwenden, wie bei-raturdifferenzen verhindert. Wenn der Schieberkasten- oder spielsweise dem Belastungsgeschwindigkeitsüberwacher 243 Kammerdruck 85% des Hauptdampfdruckes erreicht, von Fig. 10, um die Turbine bis zu ihrer Sollbelastung zu beginnt die Durchwärmphase der Schieberkastenerwär- belasten.

mung. In dieser Phase wird eine allmähliche Erwärmung ss Das Überwachungssteuersystem 25 nach der Erfindung ist unter Druck gestattet, bis die Differenz zwischen der Haupt- so programmiert, dass ein Turbogenerator gemäss dem ver-

dampftemperatur und den Ventilkammeraussenwandtempe- einfachten Flussdiagramm von Fig. 17 belastet wird.

raturen ausreichend weit abgefallen ist, um übermässige Nachdem die Bedienungsperson eine Sollbelastung gewählt

Temperaturdifferenzen während der Turbinenbeschleuni- hat, besteht der erste Schritt 350 des Belastungsunterpro-gung zu verhindern. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, ist 60 gramms darin, festzustellen, ob die Turbine über eine Min-

die Steuerventilkammer für das Loslaufen der Turbine destbelastung, zum Beispiel 2% der Nennleistung, minde-

bereit. stens belastet ist. Wenn das nicht der Fall ist, wird in

Die Vorbereitung der Turbine für den Loslaufschritt 343 Schritten 352 und 354 die Turbinenbelastung auf diese Min-beinhaltet Prüfungen, um sicherzustellen, dass die gesamte destbelastung gebracht, indem die Belastungseinstellung in Steuerausrüstung für den automatischen Hochlauf richtig 65 dem elektrohydraulischen Regelsystem über einen in diesem eingestellt ist, dass die Generatorfeldwicklung ausreichend vorgesehenen Belastungsstellmotor erhöht wird. Die Zeiterwärmt ist, dass die Dampfenthalpie ausreicht und dass es dauer, während der der Belastungsstellmotor laufen soll und keine verbleibenden übermässigen Temperaturfehlüberein- um wieviel deshalb die Belastung zu erhöhen ist, wird zuerst

H) 657 185

in dem Schritt 352 berechnet. Die berechnete Zeit ist eine schwindigkeit in einem Schritt 372 zu berechnen. Beispiele

Funktion des Dampfdruckes, der Mindestbelastung und der für Halte, die auftreten können, beinhalten vom Bedienungs-

Belastungsstellmotordrehzahl. Im Anschluss an das Erhöhen personal verlangte Halte, Halte zur Generatorerwärmung,

auf eine Mindestbelastung wird in einem Programmschritt Halte aufgrund von Ventilkammerwandtemperaturdiffe-

356 festgestellt, ob der Turbinenhochlauf im heissen oder s renzen, aufgrund niedriger Läuferbohrungstemperatur oder kalten Zustand erfolgt. Diese Feststellung basiert darauf, ob aufgrund übermässiger Läuferausdehnung und Halte auf-

die Oberflächenbeanspruchung des Läufers der ersten Stufe grund eines übermässigen Hauptdampfdruckes. Geeignete positiv (kalt) oder negativ (heiss) ist. Wenn das Anfahren im Belastungshaltnachrichten werden der Bedienungsperson in kalten Zustand erfolgt, ist eine Verzögerungsperiode 358 vor- einem Schritt 374 geliefert.

gesehen, bevor ein Belastungsbezugswert in dem nächsten io Mit einer neu berechneten Belastungsgeschwindigkeit aus

Programmschritt 360 gewählt wird. Für den Fall, dass die dem Schritt 372 wird dann in einem Schritt 375 eine Zeit-

Turbine im heissen Zustand hochgefahren wird, wird der spanne berechnet, während der der Belastungsstellmotor (der

Belastungsbezugswert auf einen Mindestbelastungswert (2%) in dem elektrohydraulischen Regelsystem angeordnet ist und in dem gesonderten Schritt 362 für Hochläufe in heissem in der oben mit Bezug auf Fig. 4 erläuterten Weise aktiviert

Zustand eingestellt. Der Belastungsbezugswert wird in jedem is wird) durch zugeführte Impulse auf eine neue Belastungsein-

Fall bei Berechnungen benutzt, um die Zeitdauer zu ermit- Stellung gebracht wird. Die berechnete Zeitspanne und die teln, während der der oben erwähnte Belastungsstellmotor Drehzahl des Motors legen die neue Belastungseinstellung mit Impulsen gespeist wird. fest. Die Berechnung der Laufzeit basiert auf der berech-

Nachdem der Belastungsbezugwert entweder auf einen neten optimalen Belastungsgeschwindigkeit aus dem vorhe-

heissen oder auf einen kalten Hochlauf eingestellt worden 20 rigen Schritt 372 des Unterprogramms und auf dem Bela-

ist, schliesst sich ein Schritt 364 an, in welchem die optimale stungsbezugswert, wie er in dem Schritt 360 oder 362 einge-

Belastungsgeschwindigkeit für die Turbine errechnet wird. stellt wird. Als Teil der Operation zum Ermitteln einer

Dieser Schritt 364 ist in Wirklichkeit ein Unterprogramm, Motorlaufzeitspanne wird der Belastungsbezugswert um das eine Belastungsgeschwindigkeit derart liefert, dass die einen Bruchteil der berechneten Belastungsgeschwindigkeit

Turbinenläuferbeanspruchungen innerhalb von Grenzen 25 inkrementiert, und der neue Belastungsbezugswert wird bei gehalten werden. Die zeitliche Änderung der Beanspruchung anschliessenden Rechnungen benutzt. Wenn die berechnete und der Dampftemperatur sowie deren Augenblickswerte Zeitspanne eingestellt ist, besteht der nächste Schritt 376

werden bei der Berechnung benutzt. Das gestattet eine darin, den Belastungsstellmotor für diese Zeitdauer zu schnellere und gleichmässigerer Belastung des Turbogenera- speisen. Das Programm kehrt dann über den ersten Bela-

tors. Die Unterroutine dieses Schrittes 364 beinhaltet aus- 30 stungsgeschwindigkeitsberechnungsschritt 364 und über den serdem die Berechnung einer Anfangsbelastungsgeschwin- Entscheidungsschritt 366 zurück und führt von diesem aus digkeit, die nur während des ersten Teils eines Hochlaufes Wiederholungsschritte 370-376 aus, bis die Sollbelastung mit benutzt wird, um zu vermeiden, dass ungeeignet hohe ausreichender Genauigkeit erreicht ist.

Geschwindigkeiten aufgrund von am Anfang niedrigen Oben ist ein zweckorientiertes Steuersystem auf Mikro-

Läuferbeanspruchungen berechnet werden. Die berechnete 35 computerbasis beschrieben worden, das die Turbogenerator-

Belastungsgeschwindigkeit wird in dem folgenden Schritt Steuertechnik beträchtlich voranbringt. Mit einer Hierarchie

366 benutzt, um festzustellen, ob die Istbelastung akzeptabel von Mikrocomputern bietet das Steuersystem nach der Erfin-

nahe bei der Sollbelastung ist. Das Kriterium ist, dass die Ist- dung die Vorteile einer Digitalcomputersteuerung ohne die belastung innerhalb eines kleinen Prozentsatzes der Sollbela- Kosten und Unterstützung, die für einen grossen Hauptrah-

stung liegt. Wenn das Kriterium erfüllt ist, wird die Bedie- 40 mencomputer erforderlich sind. Diese Vorteile verbessern nungsperson durch eine Nachricht 368 darüber unterrichtet, die Zuverlässigkeit, die Verfügbarkeit und die Lebensdauer und das Belastungsunterprogramm ist abgeschlossen. eines Turbogenerators beträchtlich und erhöhen ausserdem

Andererseits, wenn die Istbelastung nicht ausreichend nahe die Effektivität von Kraftwerksbedienungspersonal. Insge-

bei der Sollbelastung ist, prüft das Programm verschiedene samt liefert die Erfindung einen beträchtlichen Beitrag zu

Halte in dem nächsten Schritt 370 und hält entweder wie 45 einer Verringerung der Kosten der Erzeugung von elektri-

gewünscht an oder geht weiter, um eine neue Belastungsge- scher Energie.

B

17 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

657 185 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Steuerung und Überwachung einer elektro-hydraulischen Vorrichtung (22) zur manuellen und fernbedienten Regelung eines Turbogeneratorsatzes (5,9), damit er in allen Betriebsphasen innerhalb seiner thermischen und mechanischen Belastungsgrenzen unverzögert anspricht, gekennzeichnet durch:

a) ein Schnittstellennetz (32) zum Empfang von Analogsignalen, die Betriebsparameter des Generators (5,9) darstellen, sowie zur Umwandlung der Analogsignale in digitale Datensignale,

b) hierarchisch angeordnete Mikrocomputervorrichtungen (26,27) mit unterschiedlichen Funktionsbereichen, mit einem Eingangsmikrocomputer (28) zum Empfang der digitalen Datensignale zur Steuerung des Generatorbetriebes für die Belastung, einen Mikrocomputer (27) zur Informationsübertragung, mit peripherer Ausrüstung (38,39), und einen Steuermikrocomputer (26) zum Empfang von Informationen aus anderen Mikrocomputern zum Treffen von Entscheidungen auf der Basis dieser Informationen und zum Versorgen einer Regelvorrichtung (22) mit Steueranweisungen; und c) mehrere Speichereinheiten (29,30), von denen jede von wenigstens zwei Mikrocomputern gemeinsam verwendbar ist und über welche Informationen zwischen den Mikrocomputern austauschbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die RAM-Speichereinheiten (29,30) eine erste Lese-/Schreibspeichereinheit (30) mit Mehrfachanschluss, die durch den Eingangs- (28) und den Steuermikrocomputer (26) gemeinsam benützt ist, und eine zweite Lese-/Schreib-speichereinheit (29) mit Mehrfachanschluss einschliessen, die durch den Übertragungsmikrocomputer (27) und den Steuermikrocomputer (26) gemeinsam benützt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (110) zur manuellen Wahl der Überwa-chungs- und Steuerart, die eine Monitorbetriebsart, in der eine Überwachungsvorrichtung (25) die Turbinenbetriebsparameter überwacht und Information zur Bedienung der Regelvorrichtung (22) liefert, eine Steuerbetriebsart, in der die Überwachungsvorrichtung (25) die Regelvorrichtung (22) automatisch steuert, und eine automatische Fernautomatikbetriebsart, in der die Überwachungsvorrichtung (25) mit einer zentralen Steuerung der Generatorbelastung koordiniert ist, und eine Anlagencomputersteuerbetriebsart ein-schliesst, in der die Überwachungsvorrichtung (25) mit einem zentralen Computer koordiniert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (79) zum ständigen Überwachen von Störungen der Überwachungsvorrichtung (25) und durch eine Betriebsartvorrichtung (77) zum automatischen Umschalten der Überwachungsvorrichtung (25) auf die Monitorbetriebsart bei einer durch die Störungsüberwachungsvorrich-tung (79) festgestellten Betriebsstörung.

5

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Steuertafel (37), die den Dialog mit dem Bedienungspersonal ermöglicht und enthält:

eine Programmsteuertastatur (101,105,106,107,108) zur manuellen Steuerung der Programmausführung und zum Eingeben von Steuerdaten, Vorrichtungen (127,128) zum Anzeigen von Störungen innerhalb der Überwachungsvorrichtung (25), Vorrichtungen (114,115) zum Vorwählen der Generatorsollbelastung und der Belastungsdrehzahl, Vorrichtungen (116, 117,118) zum Einleiten und Steuern eines automatischen Hochlaufes des Generators (5,9) und Vorrichtungen (123, 124,125) zur Festlegung einer zulässigen Beanspruchung des Turbinenläufers im nichtstationären Betrieb des Generators.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mikrocomputer (26,27,28) folgendes enthält:

a) eine Zentraleinheit (45,65,85) zum Ausführen von Befehlsschritten eines gespeicherten Programms, das den Betrieb des Mikrocomputers festlegt;

b) eine Festwertspeichereinheit (47,67,82) zur unlösch-baren Speicherung von Daten und Befehlen, die das gespeicherte Programm bilden;

c) eine Speichereinheit mit wahlfreiem Zugriff (48,68, 83) zur Zwischenspeicherung von durch die Ausführung des Programms erzeugten Daten ;

d) ein arithmetisches Prozessornetzwerk (49,66,81) zum Ausführen von mathematischen Operationen gemäss dem gespeicherten Programm;

e) Schnittstellennetzwerke (32) zur Übertragung von Signalen in die und aus der Reihe von Mikrocomputern ;

f) ein internes Informationsübertragungs-und Unterbrechungsnetz (51,70,85) zum Austauschen von Unterbrechungssignalen und zur Betriebskoordination mit den anderen Mikrocomputern; und g) Leitungen (46,63,98) zum Verbinden der einzelnen Mikrocomputerteile für Adressen, Steuerungen und Daten.

®§7 1S£

schlössen ist und dass der Dialogmikrocomputer (27) ferner mit dem Steuermikrocomputer (26) zur Steuerung der Regelvorrichtung (22) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Störungsüberwachungsvorrichtung (79) in jedem Mikrocomputer (26,27,28) ein Überwachungszeitgebernetz (52,27,28) enthält, das durch den Betrieb des zugeordneten Mikrocomputers periodisch die neuesten Betriebsdaten empfängt und der Betriebsartvorrichtung (77) ein Betriebsstörungssignal zuführt, wenn es nicht auf die neuesten Betriebsdaten nachgeführt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsmikrocomputer (28) zum ständigen Vergleich der gewonnenen Werte der mechanischen und der thermischen Beanspruchung mit Bezugswerten derselben dient, um zyklische Reduktionen der Lebensdauer von Turbinenteilen und gefährliche Beanspruchungen in bestimmten Zonen zu ermitteln, wobei der Eingangsmikrocomputer (28) ferner enthält:

a) eine Vorrichtung (56) zum Summieren der zyklischen Belastung zur Ermittlung der Lebensdauer;

b) Auswertevorrichtungen (173) zum Summieren der Anzahl von Beanspruchungen innerhalb der vorbestimmten Zonen, wobei eine Auswerteeinrichtung für jede Zone vorgesehen ist; und c) eine Verbindungsvorrichtung zur Summier- und Auswertevorrichtung.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittstellennetz (32) mehrere

A/D-Wandler (58,59) zum Umwandeln der Analogeingangssignale in Digitalsignale, die mit der Mikrocomputerverarbeitung kompatibel sind, und ein Trenn verstärkernetz (57) zum Puffern der Analogeingangssignale für die A/D-Wandler enthält.

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10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Kathodenstrahlröhrenanzeige (39) zur Darstellung von Daten und Nachrichten, die durch die Überwachungsvorrichtung (25) erzeugt werden ; und einen Anzeigegenerator (89) zum Verbinden der Kathodenstrahlröhrenanzeige (39) mit dem Übertragungsmikrocomputer (27) zum Umwandeln von daraus empfangenen codierten digitalen Datensignalen in entsprechende Daten und Nachrichten zur Anzeige für das Bedienungspersonal.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsmikrocomputer (27) zur Dialogsteuerung am Eingangsmikrocomputer (28) zum Empfang der Betriebsparametersignale und zur Beschaffung von weiteren Generatorparametern ange2

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste RAM-Speichereinheit mit Mehrfachanschluss (29) von dem Steuermikrocomputer (26) und dem Dialogmikrocomputer (27) gemeinsam benützt wird und dass die zweite RAM-Speichereinheit mit Mehrfachanschluss (30) von dem Steuermikrocomputer (26) und dem Eingangsmikrocomputer (28) für den Informationsaustausch benützt wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (114,115) zum manuellen Auswählen der Betriebsart für die Überwachungsvorrichtung (25), wobei die Betriebsarten die Steuerbetriebsart, die Monitorbetriebsart, eine Fernautomatikbetriebsart, in der die Überwachungsvorrichtung (25) mit einem zentralisierten Belastungsleitsystem zur Steuerung der Generatorbelastung koordiniert ist, und eine Anlagenmikrocomputersteuerbetriebsart umfasst, in der die Überwachungsvorrichtung (25) mit einem zentralisierten Computer koordiniert ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch: eine Vorrichtung (52,72,86) zum Feststellen irgendeiner Störung aus einer Gruppe von vorbestimmten Störungen innerhalb der Überwachungsvorrichtung (25); und eine Vorrichtung zum automatischen Umschalten der Überwachungsvorrichtung (25) in die Monitorbetriebsart und der Regelvorrichtung (22) in die manuelle Betriebsart bei einer durch die Störungsfeststellvorrichtung ermittelten Störung.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mikrocomputer (26,27,28) folgendes enthält:

a) eine Zentraleinheit (CPU 45,65, 80) zum Ausführen von Befehlsschritten eines gespeicherten Programms zum Betrieb des Computers;

b) eine Festwertspeichereinheit (ROM 47,67, 82) zur unlöschbaren Speicherung von Daten und Befehlen, die das gespeicherte Programm bilden;

c) eine Speichereinheit mit wahlfreiem Zugriff (48, 68, 83) zur Zwischenspeicherung von durch die Ausführung des gespeicherten Programms erzeugten Daten;

d) ein arithmetisches Prozessornetz (49,66,81 ) zum Ausführen von mathematischen Operationen gemäss dem gespeicherten Programm ;

e) ein Schnittstellennetz (32) zur Übertragung von Signalen zwischen den Mikrocomputern ;

f) ein internes Informationsübertragungs- und Unterbrechungsnetz (51,70, 85) für den Austausch von Unterbrechungssignalen und zur Koordination des Betriebs mit anderen Computern; und g) Vorrichtungen (46,63,98) zum Verbinden von Computerteilen betreffend Adressen, Steuerung und Daten.

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16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Feststellen irgendeiner Störung aus einer Gruppe von vorbestimmten Störungen innerhalb der Überwachungsvorrichtung (25) für jeden Mikrocomputer (26,27,28) enthält: einen Ablaufüberwachungszeitgeber (52, 72, 86), der eine Störungsanzeige liefert, wenn es nicht gelingt, ihn durch zufriedenstellende Ergebnisse aus vorprogrammierten Tests des Computers periodisch auf den neuesten Stand zu bringen.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Steuertafel (37) zur Dialogsteuerung, mit: einer Anzeigeeinheit (102) zur Sichtanzeige der übertragenen Daten, einer Programmsteuertastatur (101,105, 106,107,108) zur manuellen Steuerung der Programmausführung und zum Eingeben von Steuerdaten, Vorrichtungen (127,128) zum Anzeigen von Störungen innerhalb der Überwachungsvorrichtung (25), Vorrichtungen (114,115) zum Vorwählen der Generatorsollbelastung und der Belastungsdrehzahl, Vorrichtungen (116,117,118) zum Einleiten und Steuern des automatischen Hochlaufes des Generators (5,9) und Vor-5 rieh tungen (123,124,125) zum Vorwählender Lebensdauer des Turbinenläufers während eines nichtstationären Betriebes des Generators (5,9).

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie die thermische und die io mechanische Beanspruchung ständig ermittelt und mit vorbestimmten Bezugswerten vergleicht, um die Lebensdauerabnahme von Generatorteilen zyklisch zu ermitteln, und dass sie eine Auswertevorrichtung (173) zum Summieren des Auftretens von Beanspruchungen innerhalb von vorbe-15 stimmten Zonen aufweist.

19. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Anzeige einer Störung innerhalb der Überwachungsvorrichtung (25) enthält.

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