CH680008A5 - - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf ein thermisches Kraftwerk gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruches. 



  Grosse Dampfturbogeneratorsysteme stellen für ihre Eigentümer beträchtliche Kapitalinvestitionen dar, und ihr wirtschaftlicher Nutzen für die Eigentümer verändert sich mit dem thermischen Wirkungsgrad, mit welchem die Dampfturbinen betrieben werden. Die Wichtigkeit eines Betriebes mit gutem thermischen Wirkungsgrad ist daran zu erkennen, dass angenommen wird, dass eine Differenz von einem Prozent im Wirkungsgrad einer Dampfturbine, die einen 1-Gigawatt-Elektrogenerator antreibt, über der Lebensdauer der Einheit grössenordnungsmässig einige zehn Millionen Dollar ausmacht.

  Die Eigentümer eines grossen Dampfturbogenerators haben deshalb lebhaftes Interesse daran, die Betriebsparameter des  Systems so nahe wie möglich bei dem optimalen Satz von Betriebsparametern zu halten, die für das System festgelegt worden sind und/oder während Betriebstests im Anschluss an die erste Installation des Systems entwickelt worden sind, da ein Abweichen von diesen Parametern den thermischen Wirkungsgrad reduziert. Darüber hinaus kann es zu einer unvermeidbaren Verschlechterung der Leistungsfähigkeit mit der Zeit kommen, und zwar aufgrund einer Verschlechterung von inneren Teilen oder aufgrund von anderen Ursachen. Einrichtungen zum Erkennen des Einsetzens und des Ausmasses einer solchen Verschlechterung sind nützlich.

  Weiter ist es erwünscht, die Turbine auf interne Probleme zu überwachen, insbesondere auf den Typ von Problemen, der eine schnelle Erkennung erfordert und dadurch ein rechtzeitiges Eingreifen gestattet. 



  Trotz der Wichtigkeit, die Betriebsparameter auf Werten zu halten, die den thermischen Wirkungsgrad maximieren, halten im normalen Betrieb, der eine Kontrolle der steuerbaren Parameter einer grossen Dampfturbine von Minute zu Minute umfasst, die Turbinenbedienungspersonen in der Schaltwarte gewöhnlich dieses Betriebsparameter auf Werten, die nahe bei den optimalen Werten liegen, aber noch ausreichend weit vom Optimum abweichen, um beträchtliche Wirkungsgradabweichungen zu erzeugen, die zu erhöhten Kosten führen. Darüber hinaus liefert die herkömmliche Kraftwerksinsturmentierung keine Art von Information, die entweder die Genauigkeit oder den Informationsgehalt hat, um eine Bedienungsperson beim Einstellen und Halten einer Dampfturbine auf ihren besten Leistungsfähigkeitswerten anzuleiten.

  Tatsächlich ist es bei dem Versuch, die Systemleistungsfähigkeit unter Verwendung von bekannten Überwachungssystemen zu optimieren, der Bedienungsperson möglich, Einstellungen vorzunehmen, die statt die Betriebsparameter im Sinne eines verbesserten Wirkungsgrades zu ändern, die Betriebsparameter so ändern, dass sich  ein schlechterer Wirkungsgrad ergibt. 



  Als Teil der Installationsprozedur eines Dampfturbogeneratoruntersystems ist es üblich, dass die Eigentümer und/oder der Lieferer oder Turbinenhersteller sehr genaue Tests durchführen, um die Wärmeleistung des Systems zu demonstrieren oder zu bestimmen. Die Wärmeleistung ist ein Mass für den thermischen Wirkungsgrad eines Dampfturbogeneratorsystems, und zwar ausgedrückt durch die Anzahl der Einheiten der thermischen Eingangsleistung pro Einheit der elektrischen Ausgangsleistung. In einem zweckmässigen Einheitensystem wird die Wärmeleistung in britischen Wärmeeinheiten (BTUs) pro Kilowattstunde Ausgangsleistung gemessen. Ein bekannter Standardtest der Wärmeleistung ist der ASME-Test, der in der ASME-Veröffentlichung ANSI/ASME PTC 6 - 1976 Steam Turbines, definiert ist.

  Ein vereinfachter ASME-Test ist in A Simplified ASME Acceptance Test Procedure for Steam Turbines, präsentiert auf der Joint Power Conference, 30. September 1980, in Phoenix, Arizona, beschrieben. Ein Erfordernis und ein Merkmal der beiden vorgenannten Tests ist die genaue Instrumentierung für Temperaturen, Drücke und Strömungen innerhalb einer Dampfturbine zusammen mit der sich ergebenden Generatorausgangsleistung zum genauen Bestimmen des Energieinhalts von solchen Bedingungen und der sich ergebenden Ausgangsleistung. Die Messgenauigkeit ist ausreichend gross, so dass keine Messtoleranz den Ergebnissen hinzugefügt zu werden braucht. Die Ausführung von solchen Tests ist teuer.

  Beispielsweise erfordert der Standard-ASME-Test eine beträchtliche Installation an Spezialmessausrüstung, die beträchtliche Kosten verursacht, und ein grosses Ausmass an menschlicher Arbeitskraft für die Durchführung des Tests. Die wirtschaftliche Realität beschränkt daher die Durchführung von solchen Tests auf die erste Indienststellung eines neuen Dampfturbogeneratorsystems und (weniger häufig) auf die Wiederindienststellung eines Dampfturbogeneratorsystems zu einer späteren Zeit nach einer Überholung. 



  Neben ihren Kosten haben ASME-Tests den weiteren Nachteil, dass sie für die Verwendung im tagtäglichen Betrieb eines Dampfturbogeneratorsystems nicht geeignet sind. Die Instrumentierungen, die erforderlich sind, werden über längere Zeitspannen keine brauchbare Genauigkeit behalten. Darüber hinaus ist selbst dann, wenn solche Tests auf im wesentlichen gleichzeitiger, augenblicklicher und täglicher Basis ausgeführt werden könnten, der Typ von Information, der üblicherweise während solcher Tests erzeugt wird, obgleich er bei der ersten technischen Auswertung des Systems von unschätzbarem Wert ist, von einem Typ, der eine derartige beträchtliche Interpretation und Berechnung erfordert, um Steuereinstellungen zu gewinnen, dass er beim Anleiten einer Bedienungsperson bei der Betätigung der Bedienungselemente, die ihr verfügbar sind, bestenfalls von nebensächlichem Wert ist. 



  Gewöhnlich hat die verantwortliche Bedienungsperson in der Schaltwarte, die das Dampfturbinensystem direkt steuert, weder die Zeit noch die Neigung oder die Erfahrung, um die technischen Ergebnisse der ASME-Tests im wesentlichen augenblicklich in ein verständliches Format zu bringen. Ihre Hauptfunktion ist es, die Turbogeneratorleistungsfähigkeit in deren Beziehung zu anderen Turbogeneratorsätzen, die an das elektrische Übertragungssystem angeschlossen sind, zu überwachen. Unter diesem Gesichtspunkt muss ein Wärmeleistungsfähigkeitswächter relativ augenblickliche Daten aus dem Turbogeneratorsystem sammeln und eine begrenzte Menge an Information der Bedienungsperson in einem sehr knappen, schnell lesbaren und verständlichen Format darbieten, damit die Bedienungsperson den Turbogeneratorsatz so einstellen kann, dass er mit besserem Wirkungsgrad arbeitet. 



   Dagegen überprüft ein Auswerteingenieur die periodische Leistungsfähigkeitsstatistik für den Turbogeneratorsatz auf  differenziertere und ausführlichere Weise. Da die Aufmerksamkeit des Auswerteingenieurs nicht unmittelbar auf die Dampfdrücke und -temperaturen und andere die Turbine beeinflussende Parameter gerichtet ist, kann er sich gemächlich mit einer ausführlicheren Analyse des Turbinenbetriebes befassen. Aus der Perspektive des Auswerteingenieurs ist eine ausführliche Darstellung auf einer viel höheren technischen Ebene der thermischen Leistungsfähigkeit jedes Hauptteils in dem Dampfturbogeneratorsystem erwünscht. Beispielshalber können die detaillierten Wärmeleistungsfähigkeitsdaten, die in einer Woche des Turbinenbetriebes zusammengestellt werden, ein beginnendes Problem bei dem Dampfkondensator beleuchten, das sich durch einen erhöhten Dampfaustrittsdruckwert ausdrückt.

  Indem der Auswerteingenieur seine Aufmerksamkeit auf den Dampfaustrittsdruck gegenüber den anderen Teilen der Turbine über eine längere Zeitspanne, beispielsweise von zwei Monaten, konzentriert, könnte er den Eigentümern der Turbogeneratoreinheit empfehlen, den Kondensator zu reinigen oder zu modifizieren. Weiter würde eine Trendanalyse durch einen ausgeklügelten Wärmeleistungsfähigkeitswächter erleichtert. 



  Auf ASME-Tests kann jedoch am Anfang zurückgegriffen werden, um eine Bezugs- oder Entwurfsdatenbasis zu schaffen, aus der optimale Sätze von Betriebsparametern und die zugehörigen Wärmeleistungen und andere Parameter für ein neues Dampfturbogeneratorsystem gewonnen werden können. Nachdem solche optimalen Sätze von Betriebsdaten festgelegt sind, können die Betriebsparameter im späteren Betrieb des Systems mit ihnen verglichen werden, um den korrekten Betrieb des Systems festzustellen. 



  Es ist demgemäss Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Leiten des optimalen Betriebes eines thermischen Kraftwerks zu schaffen. 



  Dabei soll eine Anordnung zur Instrumentierung eines Dampfturbogeneratorsystems und zum Erzeugen eines Ausgangssignals geschaffen werden, das auf einer im wesentlichen augenblicklichen Basis benutzt werden kann, um die steuerbaren Parameter der Dampfturbine zu steuern und einen besseren Wirkungsgrad des Systems zu erzielen. 



  Ferner soll eine Anordnung zur Instrumentierung eines Dampfturbogeneratorsystems und zum Erzeugen eines Ausgangssignals geschaffen werden, das eine Bedienungsperson über die wirtschaftlichen Konsequenzen eines vorhandenen Satzes von Betriebsparametern direkt informiert und die Bedienungsperson dazu bringt, die Betriebsparameter im Sinne einer Verbesserung des Wirkungsgrads des Systems zu modifizieren. 



  Ausserdem soll eine Einrichtung zum Informieren des Auswerteingenieurs mit detaillierter Information und Analyse über jeden Hauptteil in dem Dampfströmungsweg des Turbogeneratorsystems geschaffen werden. 



  Schliesslich soll eine Anordnung zum Instrumentieren eines Dampfturbogeneratorsystems geschaffen werden, die die Wärmeleistungsfähigkeit jedes Hauptteils des Dampfströmungsweges des Turbogeneratorsystems überwacht und anzeigt. 



  Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des ersten Anspruches gelöst. 



  Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben. 



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Dampfturbogeneratorsystems gemäss einer Ausführungsform der Erfindung, 
   Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild eines Dampfturbogenerators, das bei der Erfindung benutzte Überwachungspunkte zeigt, 
   Fig. 3 ein Flussdiagramm, das die Funktionen eines Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächters als Teil des Datenverarbeitungsuntersystems nach Fig. 1 zeigt, 
   Fig. 4 ein Beispiel eines Anfangstemperaturkorrekturfaktordiagramms, 
   Fig. 5 ein Beispiel eines Zwischenüberhitzungstemperaturkorrekturfaktordiagramms, 
   Fig. 6 ein Beispiel eines Anfangsdruckkorrekturfaktordiagramms, 
   Fig. 7 ein Beispiel eines Austrittsdruckkorrekturfaktordiagramms, 
   Fig.

   8 eine Bedienungsperson-Anzeige für den Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächter, 
   Fig. 9 ein Teilflussdiagramm, das die Funktionen des Auswerteingenieur-Wärmeleistungsfähigkeitswächters als Teil des Datenverarbeitungsuntersystems nach Fig. 2 zeigt. 
   Fig. 10 den übrigen Teil des in Fig. 9 gezeigten Flussdiagramms, der die Funktionen eines Auswerteingenieur-Wächters weiter veranschaulicht, und 
   Fig. 11 eine Auswerteingenieur-Anzeige für den Wärmeleistungsfähigkeitswächter. 
 



  Die hauptsächlichen Bedienungselemente, die einer Bedienungsperson in der Schaltwarte eines Dampfturbogeneratorsystems verfügbar sind, sind Kesselbedienungselemente, die die Temperatur und den Druck der Hauptdampf- und der Zwischenüberhitzungsdampfversorgung bestimmen, und ein Hauptdampfeinlasssteuerventil oder -ventile, welche die Dampfmenge bestimmen, die in die erste oder HD-Turbinenstufe eingelassen wird. Die praktische Anleitung einer Bedienungsperson eines solchen Dampfturbogeneratorsystems beinhaltet Auswertungen der im  wesentlichen augenblicklichen Betriebsparameter auf eine Weise, dass diese leicht, schnell und ohne detaillierte technische Analyse interpretiert werden können, um die Betätigung dieser hauptsächlichen Bedienungselemente zu erleichtern. 



  Fig. 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Dampfturbogeneratorsystem. Das Dampfturbogeneratorsystem 10 enthält einen Dampfturbogenerator 12, der thermische Eingangsleistung aus einem Dampfkessel 14 empfängt. Der Kessel 14 kann von irgendeiner zweckmässigen Bauart sein, d.h., es kann sich um einen kohlegefeuerten oder um einen ölgefeuerten Kessel handeln. Sowohl der Dampfturbogenerator 12 als auch der Kessel 14 werden durch Bedienungspersoneingangssignale gesteuert, welche durch eine Leitung 16 dargestellt sind, die von einer Bedienungsperson 18 kommt, um elektrische Ausgangsleistung zu erzeugen, was durch eine Leitung 20 dargestellt ist. Ein Satz gemessener Parameter aus dem Dampfturbogenerator 12 wird über eine Leitung 22 einem Datenverarbeitungsuntersystem 24 zugeführt.

   Im folgenden ist noch ausführlicher beschrieben, dass es sich bei den gemessenen Parametern um solche handelt, die mit ausreichender Zuverlässigkeit und Genauigkeit langfristig erzielt werden können und die durch das Datenverarbeitungsuntersystem 24 so interpretiert werden können, dass die Bedienungsperson 18 bei der Steuerung des Dampfturbogenerators 12 und des Kessels 14 von Minute zu Minute angeleitet werden kann. Die Ausgangssignale des Datenverarbeitungsuntersystems 24 werden an ein Bedienungspersoninterfaceuntersystem 26 angelegt, bei welchem es sich um eine herkömmliche Bauart handeln kann, beispielsweise um eine Katodenstrahlröhrenanzeige, einen Drucker oder andere Arten von Analog- oder Digitalanzeigevorrichtungen.

  Die Ausgangssignale des Datenverarbeitungsuntersystems 24 können ausserdem an ein Datenspeicheruntersystem 28 angelegt werden, in welchem die Daten für Langzeit- oder Kurzzeitzwecke ge speichert werden können. Das Datenspeicheruntersystem 28 kann von irgendeiner geeigneten Bauart sein, beispielsweise ein Drucker, in der bevorzugten Ausführungsform enthält das Datenverarbeitungsuntersystem 24 jedoch ein Digitalprozessor- und Datenspeicheruntersystem 28, das vorzugsweise eine Digitalspeichervorrichtung enthält, wie beispielsweise eine magnetische oder optische Platten- oder eine Magnetbandspeichervorrichtung. 



  An das Bedienungspersoninterfaceuntersystem 26 ist ein Auswerteingenieurinterfaceuntersystem 27 parallel angeschlossen. Das Interface 27 ermöglicht einem Auswerteingenieur 29, die Ausgangssignale des Datenverarbeitungsuntersystems 24 auf im Vergleich zu der Bedienungsperson 18 gemächlichere Weise zu studieren. Der Auswerteingenieur 29 steht mit der Bedienungsperson 18 in Verbindung, um die langfristige Leistungsfähigkeit des Turbogeneratorsystems 10 aufgrund der auf höherer Ebene stattfindenden, differenzierteren Analyse, mit der der Ingenieur die Daten betrachtet, zu verbessern. Der Ingenieur bestimmt ausserdem die Wartungsprozeduren für das System, und das Untersystem 27 unterstützt die Verbreitung dieser Prozeduren. 



  Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild des Dampfturbogenerators 12, wobei nur diejenigen Einzelheiten gezeigt sind, die für die vollständige Offenbarung der Erfindung erforderlich sind. Der Dampfturbogenerator 12 ist herkömmlich, mit Ausnahme der Messvorrichtungen, die für die Zwecke der hier beschriebenen Erfindung in ihn eingebaut sind. Eine ausführliche Beschreibung des Dampfturbogenerators 12 wird daher weggelassen. Allgemein macht die Erfindung von Temperatur- und Druckmessungen an verschiedenen Stellen in dem Dampfturbogeneratorsystem Gebrauch, und zwar einschliesslich einer Messung der erzeugten elektrischen Ausgangsleistung, und vergleicht ihre Beziehung zu entsprechenden Entwurfswerten, um  die Leistungsverluste, die Wirkungsgrade und die Wärmeleistungen in dem gesamten System auf einer im wesentlichen augenblicklichen Basis zu bestimmen. 



  Der Dampfturbogenerator 12 nach Fig. 1 besteht aus einer Dampfturbine 30, die über eine mechanische Verbindung 32 mit einem elektrischen Generator 34 gekuppelt ist, der elektrische Ausgangsleistung erzeugt. Ein Messwandler (nicht dargestellt) in dem elektrischen Generator 34 erzeugt ein elektrisches Ausgangsleistungssignal W1, das an die Leitung 20 angelegt wird, um zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen zu werden. Das Bedienungspersoneingangssignal auf der Leitung 16 wird durch hydraulische, elektrohydraulische, digitale oder andere bekannte Einrichtungen an einen Hauptsteuerventilstellantrieb 36 angelegt, der ein Hauptdampfeinlasssteuerventil 38 beeinflusst, was durch eine Leitung 40 dargestellt ist.

  Ein Ventilpositionssignal V1 wird durch eine geeignete Einrichtung erzeugt und stellt das Ausmass dar, in welchem das Hauptsteuerventil 38 geöffnet wird, und dieses Signal wird an die Leitung 20 angelegt, um zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen zu werden. Das Ventil 38 repräsentiert eine Anzahl von Dampfeinlasssteuerventilen, die üblicherweise einer Dampfturbine zugeordnet sind. 



  Ein Dampferzeuger 42, der Teil des Kessels14 ist, erzeugt heissen, unter Druck stehenden Dampf, der dem Hauptsteuerventil 38 über eine Leitung 44 zugeführt wird. Der Dampf, der durch das Hauptsteuerventil 38 hindurchgeht, wird über eine Hauptdampfleitung 46 einem Eingang einer HD-Turbine 48 zugeführt. Der hier verwendete Begriff "HD" bezieht sich auf die Hochdruckturbine 48. Der Dampf, der die HD-Turbine 48 verlässt und nun teilweise entspannt und abgekühlt ist, aber noch beträchtliche Energie enthält, wird über eine Kaltzwischenüberhitzerleitung 50 einem Zwischenüberhitzer 52 zuge führt, der ebenfalls Teil des Kessel 14 ist.

  Der Druck und die Temperatur des Dampfes in der Leitung 44 stromaufwärts des Hauptsteuerventils 38 und insgesamt an dessen Einlass werden durch Messfühler (nicht dargestellt) gemessen, die ein repräsentatives erstes Drucksignal P1 und ein erstes Temperatursignal T1 erzeugen, welche zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen werden. Der Druck und die Temperatur des Dampfes in der Kaltzwischenüberhitzerleitung 50 stromabwärts der HD-Turbine 48 im wesentlichen an deren Auslass werden durch Messfühler (nicht dargestellt) gemessen, die ein repräsentatives drittes Drucksignal P3 und ein drittes Temperatursignal T3 erzeugen, welche ebenfalls zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen werden. 



  Ein Druckmessfühler (nicht dargestellt) erzeugt ein Drucksignal P2, welches den Druck darstellt, der in der Nähe der ersten Stufe der HD-Turbine 48 gemessen wird, und das Signal wird zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen. 



  Eine Zwischen- oder Mitteldruckturbine 54 (im folgenden als MD-Turbine bezeichnet) empfängt zwischenüberhitzten Dampf aus dem Zwischenüberhitzer 52 auf einer Heisszwischenüberhitzerleitung 56, entspannt den Dampf, um ihm Energie zu entziehen, und gibt den Dampf über eine Austrittsleitung 58 an eine Niederdruckturbine 60 ab. Die Abtriebswellen der HD-Turbine 48, der MD-Turbine 54 und der Niederdruckturbine 60 (im folgenden als ND-Turbine bezeichnet) sind mechanisch miteinander verbunden, was durch Kupplungseinrichtungen 62 und 64 dargestellt ist, die ihrerseits mit der Verbindung 32 und mit dem Generator mechanisch gekuppelt sind.

   Eine vierte Temperatur T4 und ein vierter Druck P4 in der Heisszwischenüberhitzerleitung 56 werden stromaufwärts der MD-Turbine 54 durch nichtdargestellte Messfühler gemessen, und repräsentative Signale werden zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen. Darüber hinaus werden eine fünfte Temperatur T5 und ein fünfter Druck P5 des Dampfes in der Leitung 58 strom abwärts der MD-Turbine 54 durch nichtdargestellte Messfühler gemessen, und Signale, welche diese Grössen darstellen, werden ebenfalls zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen. In einer weiteren Ausführungsform werden T5 und P5 in dem Niederdruckteil der ND-Turbine 60 gemessen. 



  Abdampf aus der ND-Turbine 60 wird über eine Leitung 66 einem Kondensator 68 zugeführt, in welchem der Dampf zu Wasser kondensiert wird, das anschliessend über eine Leitung 70 zur Wiederverwendung dem Dampferzeuger 42 zugeführt wird. Einer der Faktoren, die den Systemwirkungsgrad verschlechtern können, ist ein unzulänglicher Betrieb des Kondensators 68, der zu einem höheren als normalen Gegendruck an dem Auslass der Niederdruckturbine 60 führen kann. Dieser Gegendruck ist eine Anzeige dafür, dass der Betrieb des Kondensators 68 eine Nachstellung erfordert, um den Wirkungsgrad zu verbessern. Ein Druckmessfühler (nicht dargestellt) in der Leitung 66 erzeugt ein Austrittsdrucksignal P6, das zur weiteren Verarbeitung und Anzeige zu dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 übertragen wird. 



  Die verwendeten Temperaturmessfühler können von irgendeiner geeigneten Bauart sein. In der bevorzugten Ausführungsform enthält aber jeder Temperaturmessfühler mehrere hochgenaue Chromel-Konstantan (Typ E)-Thermoelemente (Chromel ist eine Legierung aus 80% Ni und 20% Cr), die in einer Vertiefung angeordnet und so positioniert sind, dass sie für den Dampf zugänglich sind, dessen Temperatur gemessen werden soll. Durch die Verwendung von mehreren Thermoelementen für jeden Messfühler können die Ergebnisse aus den Thermoelementen gemittelt werden, um die einzelnen Thermoelementfehler oder geringfügige Differenzen in den Systemtemperaturen wesentlich zu reduzieren. Darüber hinaus bietet das Vorhandensein von mehr als einem Thermoelement eine Redundanz für den Fall, dass ein oder mehrere Thermoelemente an einer Messfühlerstelle aus fallen sollten.

  Die Übertragung der Temperatursignale kann erfolgen, indem analoge Spannungen benutzt werden, oder die Temperatursignale können vor der Übertragung digitalisiert werden, um die Messungen von den Kabellängen und von Rauschen weniger abhängig zu machen. Ebenso können die Druckmessfühler von irgendeinem geeigneten Typ sein, z.B. Druckmessfühler, die im Handel unter der Bezeichnung Heise Model 715T erhältlich sind, die geeignete Druck-, Genauigkeits- und Umgebungstemperaturbereiche haben. 



  Fig. 3 zeigt das Flussdiagramm für die hauptsächlichen Elemente, aus welchen ein Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächter 72 als Teil des Datenverarbeitungsuntersystems 24 besteht. Das Flussdiagramm beschreibt funktional die verschiedenen Komponenten in dem Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächter 72. Begonnen wird in der oberen linken Ecke in Fig. 3. Die Temperatur- und Druckeingangssignale werden dem Wächter 72 zugeführt. Sämtliche Temperatur- und Druckeingangssignale werden an einen Rechner 74 für die Abweichung der Temperatur und des Druckes von den  Entwurfswerten  angelegt.  Der Rechner 74  enthält  eine  Datenbasis,  die  die  Entwurfstemperatur- und -druckwerte für jedes abgefühlte Temperatur- und Drucksignal aufrechterhält. Somit hat der Druck P1, der an dem Einlass des Steuerventils 38 abgefühlt wird, einen entsprechenden ersten Entwurfsdruckwert P1DES.

  Ebenso haben die Temperaturen T1, T3 usw. entsprechende Entwurfstemperaturwerte T1DES, T3DES usw. Diese Entwurfsdruck- und -temperaturwerte sind in dem Rechner 74 innerhalb der Klammern dargestellt. Die Dampftemperatur- und -druckentwurfswerte werden durch den Turbogeneratorhersteller oder während der ersten Indienststellung der Turbogeneratoreinheit festgelegt. Die im wesentlichen augenblicklichen Temperaturen und Drücke, die in dem gesamten Turbogeneratorsystem abgefühlt werden, werden der Bedienungsperson durch die Bedienungspersonanzeige 76 angezeigt. Der Rechner 74 subtra hiert die Entwurfswerte von ihren entsprechenden augenblicklich abgefühlten Signalen, um Temperatur- und Druckabweichungen von den Entwurfswerten zu gewinnen. Die Temperatur- und Druckabweichungen von den Entwurfswerten werden der Bedienungspersonanzeige 76 zugeführt. 



  Es sei beachtet, dass die Bedienungspersonanzeige 76 Teil des Bedienungspersoninterfaceuntersystems 26 ist und dass das Untersystem Information auf vereinfachte, leicht verständliche Weise der Bedienungsperson 18 präsentieren muss. Es ist üblich, dass die Bedienungsperson 18 für die Überwachung von mehreren weiteren Hauptsteuersystemen in dem Turbogeneratorsystem verantwortlich ist. Deshalb präsentiert die Bedienungspersonanzeige 76 der Bedienungsperson eine sehr verfeinerte Information auf der Basis von gewissen Betriebsparametern, d.h. auf der Basis von ausgewählten Temperaturen und Drücken. 



  Zentral für die Datenverarbeitung der Rohtemperatur- und -druckdaten ist ein Wirtschaftlicher-Verlust-Rechner 78 vorgesehen. Grundsätzlich werden dem Wirtschaftlicher-Verlust-Rechner 78 mehrere Wärmeleistungskorrekturfaktoren, das elektrische Ausgangsleistungssignal W1 und ein Entwurfswärmeleistungssignal H3 zugeführt. Der Verlustrechner 78 manipuliert, wie weiter unten noch näher beschrieben, diese Information und liefert der Bedienungsperson über die Bedienungspersonanzeige 76 spezifische wirtschaftliche Verlustzahlen in dem Format Kosten pro Zeiteinheit, normalerweise in Dollar pro Tag. 



  Ein Anfangstemperaturwärmeleistungskorrekturfaktorsignal FHR1 wird durch einen Anfangstemperaturwärmeleistungskorrekturfaktorrechner 80 erzeugt. Der Rechner 80 empfängt das Signal T1 und ein Signal, welches den im wesentlichen augenblicklichen Prozentsatz der Nennlast, bei dem das System arbeitet,  darstellt. Das Signal ist hier mit "%LAST" dargestellt. Das den Prozentsatz der Nennlast angebende Signal lässt sich leicht berechnen und ist auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt. Der Anfangstemperaturwärmeleistungskorrekturfaktor FHR1 ist eine Funktion von T1 und des %LAST-Signals. Die Anfangstemperaturfunktion ist eine Beziehung zwischen der Abweichung von T1 von dem Entwurfstemperaturwert T1DES, was zu einer Prozentsatzänderung in einem Entwurfswärmeleistungswert führt. 



   Fig. 4 veranschaulicht graphisch die Anfangstemperaturkorrekturfaktorwerte für ein exemplarisches System. FHR1 ist durch die Linien dargestellt, die sich durch den unteren linken Quadranten und in den oberen rechten Quadranten erstrecken. Gemäss der Darstellung wird die Steigung der Anfangstemperaturfunktion durch den Prozentsatz der Nennleistung beeinflusst. Das Anfangstemperaturkorrekturfaktordiagramm sowie das Zwischenüberhitzungstemperaturkorrekturfaktordiagramm nach Fig. 5, das Anfangsdruckkorrekturfaktordiagramm nach Fig. 6 und das Austrittsdruckkorrekturfaktordiagramm nach Fig. 7 basieren auf theoretisch berechneten Daten, die sich auf eine gewisse Gruppe von Dampfturbinen beziehen und durch Testen von tatsächlichen Dampfturbinen überprüft worden sind. Diese Diagramme sind Stand der Technik.

  Bekanntlich werden die in den Fig. 4, 5, 6 und 7 dargestellten Diagramme durch die Turbogeneratorhersteller normalerweise zu der Zeit geliefert, zu der das Turbogeneratorsystem an das Stromversorgungsunternehmen oder an die Eigentümer des Systems verkauft wird. Die hier dargestellten Diagramme beziehen sich nur allgemein auf ein System, das in Fig. 2 schematisch gezeigt ist. 



  Die HD-Turbine 48 hat eine zugeordnete Entwurfstemperatur T1DES, bei der ein Entwurfswärmeleistungswert erreicht werden sollte. Wenn T1 von T1DES abweicht, ändert sich die Wärmeleistung so, wie es in Fig. 4 graphisch dargestellt ist. 



  Ein Zwischenüberhitzungstemperaturwärmeleistungskorrekturfaktorrechner 82 nach Fig. 3 bildet eine Einrichtung zum Bestimmen eines entsprechenden Signals FHR2, das eine Funktion von T4 und %LAST ist. Die MD-Turbine 54 sollte bei einer spezifischen Entwurfstemperatur betrieben werden, d.h. bei T4DES, weshalb der FHR2-Faktor eine prozentuale Änderung der Wärmeleistung ist, was durch die Linien kleinerer Steigung in Fig. 5 graphisch dargestellt ist. 



  Einem Anfangsdruckwärmeleistungskorrekturfaktor-FHR3-Rechner 84 werden der Druck P1 und das %LAST-Signal zugeführt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Das FHR3-Signal ist eine Funktion von P1, %LAST und dem Entwurfsdruckwert P1DES für die HD-Turbine 48. Der FHR3-Korrekturfaktor ist in Fig. 6 graphisch dargestellt. Grundsätzlich wird die HD-Turbine 48 so ausgelegt, dass sie bei einem Entwurfsdruck P1DES arbeitet, und Abweichungen von diesem Entwurfsdruck haben einen nachteiligen Einfluss auf die Wärmeleistung. Gemäss der Darstellung in Fig. 3 werden das FHR1-Signal, das FHR2-Signal und das FHR3-Signal an den Wirtschaftlicher-Verlust-Rechner 78 angelegt. Alle diese Signale geben die prozentualen Änderungen der Wärmeleistung ab dem Entwurfswert an und beziehen sich auf die Abweichung gewisser Betriebsparameter von den Entwurfswerten. 



  Allgemein wird die Gesamtleistungsfähigkeit des Turbogeneratorsystems durch den Gegendruck oder Austrittsdruck beeinflusst, der an dem Auslass der letzten Turbine in dem System vorhanden ist. Deshalb hat die ND-Turbine 60 einen Messfühler, der an der Leitung 66 angeordnet ist, um den Austrittsdruck P6 zu bestimmen. Der Druck P6 wird dem Austrittsdruckwärmeleistungskorrekturfaktor-FHR4-Rechner 86 zugeführt, welchem ausserdem ein Eingestellter-Durchfluss-Signal AF aus einem Eingestellter-Durchfluss-Rechner 88 zugeführt wird. Das AF-Signal kann bekanntlich auf unterschiedliche Weise  berechnet werden. Eine Methode zum Berechnen des eingestellten Durchflusses AF basiert auf T1, V1 (der Position des Dampfeinlasssteuerventils 38), P1, P1DES, dem Dampfentwurfsdurchflusswert FL1 und T1DES.

  Ein Algorithmus zum Gewinnen des Eingestellter-Durchfluss-Signals AF lautet folgendermassen:
 
 AF = FL1*((T1 + 460)/(T1DES + 460))<1/2>*P1/P1DES
 
 wobei FL1 in Pfund pro Stunde, T1 und T1DES in Grad Farenheit und AF in Pfund pro Stunde gerechnet werden. 



  Das AF-Signal und das Austrittsdrucksignal P6 werden an den Rechner 86 angelegt. Fig. 7 zeigt graphisch eine exemplarische Funktion zum Bestimmen des Faktors FHR4. Der Faktor FHR4 ist eine Beziehung zwischen der Abweichung von P6 von einem Entwurfsaustrittsdruckwert P6DES, was eine prozentuale Änderung des Entwurfswärmeleistungswertes für das Turbogeneratorsystem ergibt. Gemäss der Darstellung in Fig. 7 wird die augenblickliche Steigung des Austrittsdruckes durch das Verhältnis des eingestellten Durchflusses AF zu dem Entwurfsdurchflusswert FL1 beeinflusst. Das Verhältnis gibt den Prozentsatz des Entwurfsdurchflusses an. Das Signal FHR4 wird an den Wirtschaftlicher-Verlust-Rechner 78 angelegt. 



  Bekanntlich ist dem Turbogeneratorsystem ein Entwurfswärmeleistungswert bei einem spezifischen Prozentsatz der Nennlast zugeordnet. Der Entwurfswärmeleistungswert für das Turbogeneratorsystem ist zum Teil davon abhängig, ob die Turbine mit Dampf bei der Entwurfstemperatur T1DES und dem Entwurfsdruck P1DES versorgt wird. Wenn P1 und T1 von den Entwurfswerten abweichen, ändert sich daher die Entwurfswärmeleistung für das Turbinensystem. Ein Entwurfswärmeleistungsrechner 90 bildet eine Einrichtung zum Bestimmen der im wesentlichen augenblicklichen Entwurfswärmeleistung H3 für das System, das die Turbine 30 und den elektrischen  Generator 34 enthält. Ein Entwurfswärmeleistungssignal H3 wird durch den Rechner 90 erzeugt. Das Steuerventilpositionssignal V1, das Signal T1 und das Signal P1 werden an den Rechner 90 angelegt.

  Das Signal H3 steht in Beziehung zu einem korrigierten Prozentsatz des Durchflusses (PCF2) durch das Turbinensystem, und durch Vergleichen von PCF2 mit einer Datenbasis, die durch den Turbogeneratorhersteller geliefert oder nach den ersten Tests bei der Indienststellung der Turbogeneratoreinheit gewonnen wird, wird das Entwurfswärmeleistungssignal H3 erzielt. PCF2 kann durch verschiedene Methoden berechnet werden, von denen eine aus nachstehender Gleichung folgt:
 
 PCF2 = f(V1)*((P1/VOL(P1,T1))/(P1DES/VOL(P1DES,T1DES))><1/2
 
 > wobei f(V1) der Dampfdurchfluss in Prozent durch das Steuerventil ist, VOL(P1,T1) das spezifische Volumen des Dampfes bei dem Druck P1 und der Temperatur T1 ist, und VOL(P1DES, T1DES) das spezifische Entwurfsvolumen des Dampfes bei den Entwurfsdruck- und Entwurfstemperaturwerten ist.

   Es ist auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt, wie der Dampfdurchfluss in Prozent durch das Steuerventil als Funktion von V1 zu bestimmen ist. 



  Der Rechner 78 liefert das Signal FHR1, das Signal FHR2, das FHR3, das Signal FHR4, das elektrische Ausgangssignal W1 und das Signal H3. In dem Rechner 78 ist ein Kosten-pro-Wärmeeinheit- oder Spezifischer-Wärmepreis-Faktor CF gespeichert, bei dem das System arbeitet. Mit anderen Worten, der Kessel 14 gibt Wärme oder thermische Energie mit einem bestimmten spezifischen Wärmepreis ab, beispielsweise in Dollar pro Million britische Wärmeeinheiten. Allgemein enthält der Rechner 78 eine Einrichtung zum Multiplizieren der Eingangssignale zusammen mit mehreren Umwandlungskonstanten,  wodurch  er  Wirtschaftlicher-Verlust-Signale  bildet,  die  in  Kosten   pro  Zeiteinheit  anzeigbar  sind.  Ein  Hauptdampftemperaturverlustsignal  VERLUST1  wird  gebildet,  indem  W1,  FHR1,  H3 und das Spezifischer-Wärmepreis-Faktor-Signal CF zusammen mit einer ersten Konstanten multipliziert werden.

  Bei dem Dampfturbinensystem, das hier beschrieben wird und die HD-Turbine 48, die MD-Turbine 54 und die ND-Turbine 60 enthält, wird das Hauptdampftemperaturverlustsignal VERLUST1 zu dem Zwischenüberhitzungsdampftemperaturverlustsignal VERLUST2 addiert, um ein Gesamttemperaturverlustsignal VERLUST5 zu gewinnen. Wenn das Dampfturbinensystem nur eine Turbine enthalten würde, die mit einem elektromagnetischen Generator gekuppelt wäre, würde das Hauptdampfverlustsignal  VERLUST1  der  Bedienungsperson  dieses  Einzelturbinensystems  direkt  angezeigt  werden. 



  Ein Algorithmus zum Bestimmen des Hauptdampftemperaturverlustsignals VERLUST1 lautet folgendermassen:
 
 VERLUST1 = (FHR1(T1,%LAST)/100)*H3*10<-><3>*W1*10<6>+24*CF*10<-><6>
 



  In obiger Gleichung ist das Hauptdampftemperaturverlustsignal VERLUST1 in Dollar pro Tag anzeigbar. 



  Das Zwischenüberhitzungsdampftemperaturverlustsignal VERLUST2 stellt den wirtschaftlichen Verlust des Betreibens der MD-Turbine 54 bei einer Temperatur und einem Druck dar, die von der Entwurfstemperatur und dem Entwurfsdruck verschieden sind. Ein Algorithmus zum Bestimmen des Zwischenüberhitzungsdampftemperaturverlustsignals VERLUST2 lautet folgendermassen:
 
 VERLUST2 = (FHR2(T4,%LAST)/100)*H3*10<-><3>*W1*10<6>*24*CF*10<-><6>
 



  Der wirtschaftliche Verlust des Betreibens des Dampfturbinensystems 30 bei einem gewissen Druck wird durch ein Hauptdampfverlustsignal VERLUST3 geliefert, das aus folgender Gleichung gewonnen wird:
 
 VERLUST3 = (FHR3(P1,%LAST)/100)*H3*10<-><3>*W1*10<6>*24*CF*10<-><6>
 



  Ein Austrittsdruckverlustsignal VERLUST4 bezieht sich auf den wirtschaftlichen Verlust des Betreibens des Dampfturbinensystems bei einem Austrittsdruck P6, und eine Gleichung zum Bestimmen des Austrittsdruckverlustsignals VERLUST4 lautet folgendermassen:
 
 VERLUST4 = (FHR4(P6,AF)/100)*H3*10<-><3>*W1*10<6>*24*CF*10<-><6>
 



  Wie weiter oben erwähnt ist das Gesamttemperatur-wirtschaftlicher-Verlust-Signal VERLUST5 die Summe der Signale VERLUST1 und VERLUST2. Die Signale Gesamttemperaturverlust VERLUST5, Hauptdampfdruckverlust VERLUST3 und Austrittsdruckverlust VERLUST4 werden an die Bedienungspersonanzeige 76 angelegt. Auf diese Weise werden der Bedienungsperson 18 in Dollar pro Tag die wirtschaftlichen Konsequenzen des Betreibens des Dampfturbinensystems 30 bei einer steuerbaren Temperatur und einem steuerbaren Druck dargeboten. Der Austrittsdruckverlust zeigt an, dass Elemente stromabwärts der ND-Turbine 60 den Gegendruck erhöhen und dadurch das Entspannen des Dampfes in dem Dampfturbinensystem allgemein nachteilig beeinflussen.

  Durch Verändern der Steuerventilposition V1 und der Eingangsleistung des Kessels 14 kann die Bedienungsperson 18 den Druck und die Temperatur der Dampfzufuhr zu dem Dampfturbinensystem 30 beeinflussen, um die Wärmeleistungsfähigkeit und die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit des Systems zu steigern. Die Bedienungspersonanzeige 76 zeigt ausserdem das elektrische Ausgangsleistungssignal W1 und die Gesamtsteuerventilposition V1 in Megawatt bzw. Prozent an. 



  Fig. 8 zeigt die Bedienungspersonanzeige für den Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächter. Die Bedienungspersonanzeige kann eine Katodenstrahlröhre oder eine mit dem Auge lesbare Vorrichtung sein. Die Komponenten der Bedienungspersonanzeige sind oben erläutert worden. Die Daten, die der Bedienungspersonanzeige zugeführt werden, könnten auf geeigneten Vorrichtungen durch das Datenspeicheruntersystem 28 ständig aufgezeichnet werden. Ausserdem kann der Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächter mit einem elektronischen Steuersystem verbunden sein, welches das Dampfturbinensystem 30 direkt steuert. In dieser Hinsicht würde das Steuersystem zulässige Bereiche der wirtschaftlichen Verlustwerte haben.

  Wenn das Dampfturbinensystem 30 nicht innerhalb dieser vorher festgelegten Bereiche arbeiten würde, würde das elektronische Steuersystem die verschiedenen steuerbaren Parameter verändern, um das Dampfturbinensystem 30 in die zulässigen Betriebsbereiche zu bringen. Die in Fig. 8 dargestellte Anzeige der gemessenen Temperaturen, Drücke und ihrer entsprechenden Abweichung von den Entwurfswerten veranschaulicht einfach ausgewählte Bereiche in dem Dampfturbinensystem 30. Die Anzeige bietet ausserdem P2, P3, P5 und ihre zugehörigen Abweichungen von den Entwurfswerten dar. 



  Das in Fig. 1 gezeigte Datenverarbeitungsuntersystem 24 enthält ausserdem einen Auswerteingenieur-Wärmeleistungsfähigkeitswächter. Allgemein berechnet der Auswerteingenieur-Wärmeleistungsfähigkeitswächter den tatsächlichen Wirkungsgrad der HD- und der MD-Turbine, die Abweichung von der Entwurfswärmeleistung für diese Turbinen und den Leistungsverlust, der dem Dampfturbinensystem zugeordnet ist, welches bei einer augenblicklichen Versorgungstemperatur, einer augenblicklichen Zwischenüberhitzungstemperatur, einem augenblicklichen Versorgungsdruck und einem augenblicklichen Austrittsdruck arbeitet.

  Aufgrund des umfangreichen technischen Trainings, der Ausbildung und der Erfahrung mit dem  Turbogeneratorsystem kann der Auswerteingenieur, wenn ihm oder ihr diese Information dargeboten wird, Wartungsprozeduren oder wesentliche Änderungen in dem Gesamtbetrieb des Dampfturbinensystems 30, des Kessels 14, des Kondensators 68 und anderer zugehöriger Elemente in der Dampfturbinenanlage empfehlen. Gewöhnlich überprüft der Auswerteingenieur die Leistungsfähigkeit des Turbinensystems über eine beträchtlich lange Zeitspanne, beispielsweise eine Woche, im Vergleich zu der Überwachung des Turbinensystembetriebes durch die Bedienungsperson in der Schaltwarte. Wesentlich längere Zeitspannen werden für eine langfristige Trendanalyse benutzt. 



   Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm, das die Funktionen eines Teils des Auswerteingenieur-Wärmeleistungsfähigkeitswächters, der in dem Datenverarbeitungsuntersystem 24 enthalten ist, zeigt. Fig. 9 befasst sich hauptsächlich mit Einrichtungen zum Berechnen der Enthalpie des Dampfes, der in die HD-Turbine eintritt und die MD-Turbine verlässt, zum Umwandeln dieser Enthalpiewerte in Wirkungsgradwerte für die HD- und die MD-Turbine und zum anschliessenden Berechnen der HD- und MD-Abweichung  in  der  Wärmeleistung  von  den  Entwurfswerten.  Ein Eingangsenthalpierechner  110  empfängt die Temperatur T1 und den Druck P1 an dem Einlass des Steuerventils 38. Der Rechner 110 kann eine Datenbasis enthalten, die durch ein Mollier-Diagramm chrakterisiert sein kann.

  Daher wird die Eingangsenthalpie J1i des Dampfes berechnet, und ein Signal wird an einen Rechner 112 für den tatsächlichen HD-Wirkungsgrad angelegt. An einen Ausgangsenthalpierechner 114 werden T3 und P3 angelegt, die Ausgangsenthalpie J1e des Dampfes wird bestimmt, und anschliessend wird das Signal J1e an den Rechner 112 angelegt. Das Signal J1i und das Signal J1e werden auf einer im wesentlichen augenblicklichen Basis mit dem Abfühlen der Temperaturen und Drücke berechnet. Daher bringt der Rechner 112 das Wirkungsgradsignal, das den Betriebszustand  der HD-Turbine 48 darstellt, ständig auf den neuesten Stand. 



  Ein Rechner 116 für die isentropische Ausgangsenthalpie empfängt T1, P1 und P3. Der isentropische Enthalpieabfall J1eth basiert auf den augenblicklichen Temperatur- und Druckablesungen und auf der Annahme eines adiabatischen und reversiblen Prozesses in der Dampfturbine und dem Steuerventil. Diese Berechnung ist bekannt und kann aus einer Datenbasis erfolgen, die durch ein Mollier-Diagramm gekennzeichnet ist. 



  Der Rechner 112 berechnet das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Enthalpieabfall (J1i-J1e) und dem isentropischen Enthalpieabfall (J1i-J1eth) und erzeugt ein Signal E3. Das den tatsächlichen HD-Wirkungsgrad darstellende Signal E3 wird an eine Auswerteingenieuranzeige 116a angelegt, die Teil des Auswerteingenieurinterfaceuntersystems 27 ist, das in Fig. 1 dargestellt ist. 



  Der Wirkungsgrad der MD-Turbine 54 ist für den Auswerteingenieur ebenfalls wichtig. Daher empfängt der Rechner 118 das Signal T4 und das Signal P4, die an dem Einlass der MD-Turbine 54 abgefühlt werden, und bestimmt die Eingangsenthalpie J2i für diese Turbine. Der Rechner 120 empfängt das Signal T5 und das Signal P5, die den Zustand des die MD-Turbine 54 verlassenden Dampfes darstellen, und bestimmt das Ausgangsenthalpiesignal J2e. Der Rechner 122 empfängt das Signal T4, das Signal P4 und das Signal P5, um die isentropische Ausgangsenthalpie J2eth für die MD-Turbine 54 zu bestimmen. Diese drei Enthalpiesignale werden an einen Rechner 124 für den tatsächlichen MD-Wirkungsgrad angelegt. Der Rechner 124 subtrahiert das Ausgangsenthalpiesignal J2e von dem Eingangsenthalpiesignal J2i und subtrahiert das isentropische Enthalpiesignal J2eth von dem Eingangsenthalpiesignal J2i.

  Ein Verhältnis des tatsächlichen Enthalpieabfalls und des isentropischen Enthalpieabfalls für die MD-Turbine 54  ergibt das Signal E4 für den tatsächlichen MD-Wirkungsgrad. Das Signal E4 wird schliesslich der Auswerteingenieuranzeige 116a zugeführt. 



  Ein Entwurfswirkungsgradrechner 126 empfängt das Signal T1, das Signal P1 und das Steuerventilpositionssignal V1, um den im wesentlichen augenblicklichen Entwurfswirkungsgrad der Dampfturbine zu bestimmen. Das Entwurfswirkungsgradsignal E1 basiert auf den obigen Eingangssignalen sowie den Entwurfsdruck- und -temperaturwerten für die Dampfturbine. Der Rechner 126 enthält eine Datenbasis, die durch den Turbogeneratorhersteller formuliert oder während der ersten Indienststellung der Turbogeneratoreinheit festgelegt wird. Das Signal E1 basiert auf dem korrigierten Prozentsatz des Dampfdurchflusses PCF2 durch das Turbinensystem. Eine der Methoden zum Bestimmen von PCF2 ergibt sich durch den Algorithmus, der oben mit Bezug auf den Entwurfswärmeleistungsrechner 90 erläutert worden ist und bei dem V1, P1 und T1 als Eingangssignale benutzt werden. 



  Das Signal E1 wird ebenso wie das den tatsächlichen HD-Wirkungsgrad darstellende Signal E3 an den Rechner 130 für die HD-Abweichung der Wärmeleistung vom Entwurfswert angelegt. Der Rechner 130 berechnet die Abweichung H1 der Wärmeleistung vom Entwurfswert durch Subtrahieren des augenblicklichen Entwurfs-HD-Wirkungsgrades E1 von dem tatsächlichen Wirkungsgrad E3 und Dividieren des Ergebnisses durch den augenblicklichen Entwurfswirkungsgrad E1 und einen Umwandlungsfaktor. Der Algorithmus für das die HD-Abweichung der Wärmeleistung darstellende Signal H1 lautet folgendermasssen:
 
 H1 = -(100*((E3-E1)/E1))/6,7)
 



  Das Signal H1 wird an die Auswerteingenieuranzeige 116a angelegt. Der Divisor 6, 7 hängt von dem spezifischen Turbinen entwurf ab und stellt daher lediglich ein Beispiel dar. 



  Ein Entwurfswirkungsgrad für die MD-Turbine 132 wird durch den Turbinenhersteller als eine installationsabhängige Konstante E2 geliefert. Bekanntlich ist der Entwurfswirkungsgrad der MD-Turbine aufgrund des Nichtvorhandenseins von Ventilen oder anderen Vorrichtungen, die den Dampfdurchfluss durch diese Turbine behindern würden, im wesentlichen konstant. Der Fachmann weiss, dass der MD-Entwurfswirkungsgrad über im wesentlichen dem gesamten Dampfdurchflussbereich konstant ist. Das Entwurfswirkungsgradsignal E2 wird an einen Rechner 134 für die MD-Abweichung der Wärmeleistung vom Entwurfswert angelegt. Ausserdem wird an den Rechner 134 das den tatsächlichen MD-Wirkungsgrad darstellende Signal E4 angelegt.

  Der Rechner 134 subtrahiert das Signal E2 von dem Signal E4, dividiert das Ergebnis durch das Signal E2 und multipliziert es mit einem Umwandlungsfaktor, um das Signal H2 zu erzeugen, das die MD-Abweichung der Wärmeleistung vom Entwurfswert darstellt. Ein Algorithmus für H2 lautet folgendermassen:
 
 H2 = -(100*((E4-E2)/E2))/10)
 



  Das Signal H2 wird ebenso wie das Signal E2 und das Signal E4 an die Auswerteingenieuranzeige 116a angelegt. Der Faktor 10 ist lediglich exemplarisch und bezieht sich auf ein spezifisches Turbinensystem. Gemäss der Darstellung in Fig. 9 werden sowohl das Signal H1, das die HD-Abweichung vom Entwurfswert darstellt, als auch das Signal H2, das die MD-Abweichung vom Entwurfswert darstellt, zu weiteren Elementen übertragen, deren Funktionen in Fig. 10 gezeigt sind. 



   Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm, das den übrigen Teil des Auswerteingenieur-Wärmeleistungsfähigkeitswächters veranschaulicht. Fig. 10 bezieht sich auf die Leistungsverluste, die mit dem Betrieb des Dampfturbinensystems 30 bei steuerbaren  Temperaturen und Drücken, welche von den Entwurfswerten abweichen können, verbunden sind. 



  Ein Anfangstemperaturkilowattlastkorrekturfaktor (FLAST1)-Rechner 140 empfängt T1 und das den Prozentsatz der Nennlast angebende Signal %LAST. Die Funktion zum Bestimmen des Faktors FLAST1 ist ein Ausdruck, der auf der Abweichung der Temperatur T1 von der Entwurfstemperatur T1DES basiert, die eine prozentuale Änderung des Entwurfswärmeleistungswertes für das Turbinensystem ergibt. Die Steigung dieses Anfangstemperaturleistungsausdrucks wird durch das %LAST-Signal beeinflusst. Eine FLAST1-Funktion ist in Fig. 4 graphisch durch die Linien dargestellt, die sich aus dem oberen linken Quadranten in den unteren rechten Quadranten erstrecken.

  Auf ähnliche Weise wie die Anfangstemperaturwärmeleistungskorrekturfaktorfunktion FHR1, die mit Bezug auf den Rechner 80 nach Fig. 3 beschrieben worden ist, basiert die Funktion auf theoretischen Berechnungen, die durch Feldtests an tatsächlichen Turbinensystemen bestätigt werden. 



  Das Signal FLAST1 wird an einen Rechner 142 für den Hauptdampftemperaturleistungsverlust W6 angelegt. An den Rechner 142 wird ausserdem das elektrische Ausgangsleistungssignal W1 angelegt, und eine Methode zum Berechnen von W6 lautet folgendermassen:
 
 W6 = (FLAST1(T1,%LAST)/100)*W1
 



  Das Signal W6 kann direkt an die Auswerteingenieuranzeige 116b oder an einen Summierer 144 angelegt werden, was in Fig. 10 dargestellt ist. 



  Einem Zwischenüberhitzungstemperaturkilowattlastkorrektur-(FLAST2)-Faktor-Rechner 146 werden die Signale T4 und %LAST zugeführt. Die Funktion zum Bestimmen des Faktors  FLAST2 ist ein Ausdruck, der auf der Abweichung der Temperatur T4 von einem Zwischenüberhitzungsentwurfstemperaturwert T4DES basiert, die eine prozentuale Änderung des Entwurfswärmeleistungswertes für das Turbinensystem ergibt. Die Funktion FLAST2 ist in Fig. 5 graphisch dargestellt und wird im wesentlichen ähnlich wie FHR2, FLAST1 und FHR1 erzeugt. 



  Das Signal FLAST2 wird an einen Zwischenüberhitzungsdampftemperaturleistungsverlust-W7-Rechner 148 ebenso wie das Signal W1 angelegt. Der Rechner 148 dividiert den Faktor FLAST2 durch einen Korrekturfaktor und multipliziert das mit dem Signal W1 wie in dem folgenden exemplarischen Algorithmus:
 
 W7 = (FLAST2(T4,%LAST)/100)*W1
 



  Das Signal W7 wird an den Summierer 144 angelegt, wo dieses Signal zu dem Signal W6 addiert wird, um ein Gesamttemperaturleistungsverlustsignal W9 zu liefern. Das Signal W9 wird schliesslich der Auswerteingenieuranzeige 116b zugeführt. 



  Ein Anfangsdruckkilowattlastkorrekturfaktor (FLAST3)-Rechner 150 empfängt P1 und %LAST. Die Funktion zum Bestimmen des Signals FLAST3 ist ein Ausdruck, der auf der Abweichung des Signals P1 von P1DES basiert, die eine prozentuale Änderung des Entwurfswärmeleistungswertes für das Dampfturbinensystem ergibt. Auf ähnliche Weise wie bei dem Anfangsdruckwärmeleistungskorrekturfaktor FHR3 hat der Faktor FLAST3 eine Steigung, die durch das den Prozentsatz der Nennlast angebende Signal beeinflusst wird. Ein Beispiel für den Anfangsdruckkorrekturfaktor, wie dieser sich auf Änderungen der Last in Kilowatt bezieht, ist in Fig. 6 graphisch dargestellt. Die FLAST1-Faktor-, FLAST2-Faktor- und FLAST3-Faktor-Funktionen werden auf dieselbe Weise wie die weiter oben erläuterten entsprechenden Wärmeleistungskorrekturfaktoren festgelegt. 



  Das FLAST3-Signal wird an einen Hauptdampfdruckverlust-W8-Rechner 152 ebenso wie das Signal W1 angelegt. Der Rechner 152 bestimmt das Signal W8 durch Dividieren des FLAST3-Signals durch einen Umwandlungsfaktor und Multiplizieren mit dem Signal W1 auf folgende Weise:
 
 W8 = -(FLAST3(P1,%LAST)/100)*W1
 



  Das Signal W8 wird an die Anzeige 116b angelegt. 



  Ein schlechtes Austrittsdruckleistungsverlustsignal W3 zeigt dem Auswerteingenieur einen Leistungsverlust an, der auf einem unzulässig hohen Turbinenaustrittsdruck wegen Elementen in dem System stromabwärts der MD-Turbine 60 basiert. Das Signal W3 wird durch einen Austrittsdruckleistungsverlustrechner 154 erzeugt, der das Signal W1 und das Austrittsdruckwärmeleistungskorrekturfaktorsignal FHR4 empfängt. Das Austrittsdruckwärmeleistungskorrekturfaktorsignal FHR4 wird durch einen Rechner 156 erzeugt. Der Rechner 156 und ein Rechner 158 für den eingestellten Durchfluss AF gleichen im wesentlichen dem Rechner 86 und dem Rechner 88 nach Fig. 3. Der Auswerteingenieur-Wärmeleistungsfähigkeitswächter kann unabhängig von dem Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächter oder mit dem Wächter der Bedienungsperson kombiniert sein.

  In letzterem Fall wäre die Duplizierung des Rechners 158 und 156 unnötig. Ein Algorithmus zum Berechnen von W3 lautet folgendermassen:
 
 W3 = (FHR4(P6,AF)/(100 + FHR4(P6,AF)))3*W1
 



  Ein HD- und MD-Turbinenwirkungsgradleistungsverlustrechner 160 empfängt das die HD-Abweichung der Wärmeleistung von dem Entwurfswert darstellende Signal H1 und das die MD-Abweichung der Wärmeleistung von dem Entwurfswert darstellende Signal H2, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Das Signal W1 wird  ebenfalls an den Rechner 160 angelegt. Ein HD- und MD-Turbinenwirkungsgradleistungsverlustsignal W2 wird berechnet, indem das Signal H1 mit einem Umwandlungsfaktor multipliziert, zu dem Ergebnis H2 addiert und die sich ergebende Summe mit dem Signal W1 und einem weiteren Umwandlungsfaktor multipliziert wird. Eine Gleichung zum Berechnen des HD-und des MD-Wirkungsgradleistungsverlustsignals W2 lautet folgendermassen:
 
 W2 = ((1,7*H1) + H2)*(W1/100)
 



  Das Signal W2 wird an die Anzeige 116b angelegt. Der Umwandlungsfaktor 1,7 in der obigen Gleichung bezieht sich auf das spezifische Turbinensystem. Dieser Faktor veranschaulicht, dass die HD-Abweichung der Wärmeleistung vom Entwurfswert mehr zu einem Leistungsverlust beiträgt als die MD-Abweichung der Wärmeleistung vom Entwurfswert. Die grössere Auswirkung wird beachtet, weil kleinere Enthalpien innerhalb der HD-Turbine, die sich in H1 ausdrücken, die Enthalpie reduzieren, die zu dem Dampf in dem Zwischenüberhitzer hinzugefügt werden kann. Daher wird die Energie, die dem Dampf durch die MD-Turbine entzogen werden kann, reduziert. 



   Eine Entwurfstemperatur- und -druckdatenbasis 162 liefert der Auswerteingenieuranzeige 116b den Entwurfsdruck und die Entwurfstemperaturen. Ausserdem werden der Auswerteingenieuranzeige 116b sämtliche abgefühlten Drücke P1, P2, P3, P4, P5, P6 und sämtliche abgefühlten Temperaturen T1, T3, T4 und T5 geliefert. Der Ursprung dieser abgefühlten Signale ist in Fig. 2 klar gezeigt. 



  Fig. 11 veranschaulicht allgemein eine Auswerteingenieuranzeige, die die Steuerventilposition V1, die Entwurfswirkungsgrade E1 und E2, die tatsächlichen Wirkungsgrade E3 und E4, die Abweichung H1 und H2 der Wärmeleistung vom Entwurfswert sowie die verschiedenen Leistungsverlustsignale W9, W8, W2 und W3 sowie deren Beziehung zu dem die gemessene Last oder  die elektrische Ausgangsleistung darstellenden Signal W1 angibt. 



  Der einschlägige Fachmann erkennt, dass das Turbogeneratorsystem über seine empfohlenen Entwurfsparameter hinaus betrieben werden kann, d.h., T1 und P1 können grösser sein als T1DES und P1DES. Daraus folgt, dass das System bei höheren Wirkungsgraden betrieben werden kann, die zu negativen wirtschaftlichen Verlusten (in dem Bedienungsperson-Wächter) und zu negativen Leistungsverlusten (in dem Auswerteingenieur-Wächter) führen. Der oder die Wächter, die oben erläutert und hier beansprucht sind, decken eine solche Situation ab. 



  Der Bedienungsperson-Wärmeleistungsfähigkeitswächter und der Auswerteingenieur-Wärmeleistungsfähigkeitswächter können zu einem allgemeinen Wärmeleistungsfähigkeitswächter kombiniert werden. Für den Fachmann ist die Möglichkeit einer solchen Kombination klar. Ein solcher allgemeiner Wärmeleistungsfähigkeitswächter fällt unter die beigefügten Patentansprüche. 



  Während der Erläuterung der Ausführungsform der Erfindung enthielt das Dampfturbinensystem 30 die HD-Turbine 48, die MD-Turbine 54 und die ND-Turbine 60. Der hier beschriebene Turbinenwärmeleistungsfähigkeitswächter könnte aber auch für andere Dampfturbinensysteme benutzt werden. Tatsächlich könnte eine einzelne Dampfturbine einen elektromagnetischen Generator antreiben und der Wärmeleistungsfähigkeitswächter könnte in Verbindung mit dieser einzelnen Dampfturbine arbeiten. Lediglich der Übersichtlichkeit halber bezieht sich die vorstehende Beschreibung nur auf ein drei Turbinen enthaltendes System. Einige der beigefügten Patentansprüche beziehen sich jedoch auf ein Einzelturbinensystem. Zum Unterscheiden zwischen den verschiedenen Signalen in jedem System bezeichnen die kleinen Buchstaben Signale in dem Einzeltur binensystem und die grossen Buchstaben Signale in dem Mehrturbinensystem.

  Beispielsweise wird in dem Einzelturbinensystem die erste Temperatur mit "t1" und der erste im wesentlichen augeblickliche Entwurfswirkungsgrad mit "e1" bezeichnet. Dagegen werden die entsprechenden Signale in dem Mehrturbinensystem mit "T1" bzw. "E2" bezeichnet. Diese Nomenklatur wird der Übersichtlichkeit halber benutzt und ist keineswegs in irgendeinem einschränkenden Sinn zu verstehen. 



  Unter einem anderen Gesichtspunkt kann ein Turbinensystem zwei oder mehr als zwei Hochdruckdampfturbinen enthalten, die mit einer Zwischen- oder Mitteldruckturbine und mit einer Niederdruckturbine und schliesslich mit einem elektrischen Generator mechanisch gekuppelt sind. Der Fachmann könnte die hier beschriebene Erfindung benutzen, indem er geeignete Einrichtungen hinzufügt, damit diese zusätzliche Turbinenleistungsfähigkeit in dem Wärmeleistungsfähigkeitswächter enthalten ist. Die beigefügten Patentansprüche decken ein solches Dampfturbinensystem. 



  Es sind zwar mehrere Messfühler beschrieben, die die Signale P, T liefern, es könnten jedoch Signalaufbereitungseinrichtungen oder weitere ausfallsichere Einrichtungen in Verbindung mit den Messfühlern benutzt werden, um die Unversehrtheit der Eingangssignale des Wärmeleistungsfähigkeitswächters zu gewährleisten. Diese Aufbereitungseinrichtungen können periodisch nachgestellt werden, beispielsweise jährlich, um die Rohdaten von P und T zu korrigieren. 



   Viele Typen von elektrischen Vorrichtungen können als der hier beschriebene Wärmeleistungsfähigkeitswächter benutzt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde ein Minicomputer HP 1000 von Hewlett Packard in Verbindung mit Fortran-Subroutinen benutzt. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel  wurde ein Minicomputer Intel 8086 der Intel Corporation in Verbindung mit Fortran-Subroutinen benutzt. Obgleich bei mehreren arbeitenden Ausführungsformen eine digitale elektronische Ausrüstung benutzt worden ist, könnte eine völlig analoge Wärmeleistungsfähigkeitsüberwachungseinrichtung auf die hier beschriebene Weise entwickelt werden. 



  Die beigefügten Patentansprüche decken sämtliche dem Fachmann geläufigen Modifizierungen. Die Angabe von verschiedenen Konstanten, Proportionalitätsfaktoren, Anzahlen und Umwandlungsfaktoren in den Patentansprüche ist nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen. 

Claims (5)

1. Thermisches Kraftwerk mit einem Dampferzeuger (42), einer Dampfturbine (30), einem elektrischen Generator (34) und einer Überwachungseinrichtung zur Abgabe von Daten an eine Betriebs- (76) und eine Steuertafel (29), dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung folgendes einschliesst: A) eine Vorrichtung zur Feststellung des laufenden Betriebszustandes des Kraftwerkes, einschliesslich der Dampftemperatur, des Dampfdrucks und der Einlassventilstellung sowie der Ausgangsdaten des elektrischen Generators (34), B) eine mit der Betriebstafel (76) verbundene Tafel (26) zur Überwachung der thermischen Leistung, die (26) folgendes aufweist:

a) einen ersten Rechner (74) zur Bestimmung der Abweichung der momentanen Temperatur und des Drucks von den Konstruktionsdaten, welche Abweichung der Betriebstafel (76) zugeführt ist, b) einen zweiten Rechner (78) für den Finanzverlust pro Zeiteinheit auf Grund des Wärmeverhältnisses in der Dampfturbine (30), deren Dampfablass, des konstruktiven Wärmeverhältnisses und der elektrischen Abgabe, wobei der Ausgang des Rechners (78) mit der Betriebstafel (76) verbunden ist, und die Ventilposition diesen Verlust, die Generatorleistung oder Last, den Druck und die Temperatur sowie die Abweichung der Temperatur und des Druckes von den Konstruktionsdaten berücksichtigt, c) eine mit der Steuertafel verbundene Vorrichtung zur Überwachung der thermischen Leistung, welche Vorrichtung folgendes enthält:

a) einen dritten Rechner (112) zur Bestimmung der momentanen Turbineneffizienz auf Grund der Enthalphie, b) einen vierten Rechner (126) zur Bestimmung der idealen Turbineneffizienz auf Grund der gemessenen Betriebsbedingungen, c) einen fünften Rechner (130) zum Vergleich der momentanen mit der idealen Turbineneffizienz, d) eine Vorrichtung (142) zur Berechnung des Leistungsverlustes der Hauptstrom-Temperatur, eine Vorrichtung (152) zur Berechnung des Leistungsverlustes im Hauptstromdruck und eine Vorrichtung (160) zur Berechnung des Leistungsverlustes des Abdampfdruckes, welche Vorrichtungen in bezug auf die momentane Temperatur und Generatorlast mit der Steuertafel (29) verbunden sind, welcher die Ventilposition (V1), die Konstruktionseffizienz, die momentane Effizienz,

die Abweichung vom berechneten Wärmeverhältnis und Leistungsverlust sowie gemessene Last- und Temperatur-/Druckablesungen zugeführt sind.

2. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung Informationen zur Durchführung von Zwischenkorrekturen einschliesst und dass die Steuertafel (29) zur Anzeige von Informationen für den Langzeitbetrieb ausgebildet ist.

3.

Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung jeweils mindestens eine Hochdruck- (48) und eine Mitteldruckturbine (54) überwacht und zudem folgendes einschliesst: a) je eine Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur und des Druckes am Eingang sowie der Temperatur und des Druckes am Ausgang des Zwischenerhitzers (52) aufweist, und b) einen Korrektur-Rechner (82) für den Zwischenerhitzer (52) zur Bestimmung der prozentualen Änderung der Wärmerate auf Grund der Konstruktionsdatenabweichung bei Teillast oder Temperaturverlust, einen Korrekturberechner (80) für die Anfangstemperatur-Wärmerate, der auch den Hauptdampf-Temperaturverlust berechnet, wobei der Finanzverlustrechner (78) Mittel zur Kombination des Hauptdampf-Temperaturverlustes mit dem Zwischenerhitzer-Temperaturverlust aufweist, um ein Gesamttemperatur-Verlustsignal zu bestimmen,

das an der Steuertafel (29) angezeigt ist.

4. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung jeweils mindestens eine Hoch- (48) und eine Mitteldruckturbine (54) überwacht und zudem folgendes einschliesst: a) jeweils eine Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur und des Druckes am Ein- und am Ausgang der Mitteldruckturbine, b) eine Vorrichtung zur Ermittlung der momentanen Erwärmung oder Mittelturbinen-Effizienz auf Grund von Enthalphie-Berechnungen, c) eine Vorrichtung zur Zufuhr einer konstruktiven Effizienzkonstante zur Mitteldruck-Turbine und zur Eingabe der momentanen Wirtschaftlichkeits- und Konstruktionskonstante in eine weitere Wärmerateabweichung des Mitteldruckrechners zur Bestimmung der prozentualen Abweichung der Mitteldruckturbine von den Konstruktionsdaten,

sowie d) eine Vorrichtung zur Kombination der prozentualen Abweichung vom Wärmeverhältnis für die Hochdruckturbine mit der prozentualen Abweichung des Wärmeverhältnisses für die Mitteldruckturbine mit einem Signal, das von der Gesamtleistung des Kraftwerkes abhängig ist, um die kombinierte Turbineneffizienz zu bestimmen, die an der Betriebstafel (76) angezeigt ist.

5. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsüberwachung Teil einer Vorrichtung ist, die von einer EDV-Anlage aus steuerbar ist.