CZ29998A3 - Regulation system for control of a turbine speed and method of turbine speed regulation during no-load operation - Google Patents
Regulation system for control of a turbine speed and method of turbine speed regulation during no-load operation Download PDFInfo
- Publication number
- CZ29998A3 CZ29998A3 CZ98299A CZ29998A CZ29998A3 CZ 29998 A3 CZ29998 A3 CZ 29998A3 CZ 98299 A CZ98299 A CZ 98299A CZ 29998 A CZ29998 A CZ 29998A CZ 29998 A3 CZ29998 A3 CZ 29998A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- speed
- turbine
- control
- control structure
- signal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
- F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Oblast techniky.Technical field.
Vynález se týká regulační soustavy pro regulaci otáček turbiny pro výrobu elektrického proudu s první regulační struktůrou, která slouží pro regulaci otáček turbiny při chodu naprázdno, nebo při jejím samostatném provozu při odpojeném generátoru a způsobu pro regulaci otáček turbiny při odlehčeném provozu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a turbine speed control system for generating electric power with a first control structure for regulating idle or idle turbine speed, and a method for controlling turbine speed in light duty operation.
P°sayadní_stav_t echniky._P ° sayad_stav_t echniky._
U turbin, zejména turbinových soustrojí pro výrobu elektrické energie, je z provozně technických důvodů často nutné, při odlehčeném provozu, t. j. při zmenšení výstupního výkonu stroje, zabránit rychlému uzavření soustrojí. Rychlé uzavření turbiny se provádí například tehdy-, jestliže po odlehčení stroje překročí otáčky turbiny kritickou hodnotu, například o 10 % jmenovitou hodnotu. Pro zabránění použití zvláštních technicko řídících opatřeních může se realizovat použití přídavných přístrojů pro skokové odpojení zátěže* Tyto přístroje pro skokové odpojení zátěže způsobí pb odlehčení stroje uzavření stavěčiho ventilu, regulujícího otáčky, přičémž doba trvání uzavření stavěcíhoFor turbines, especially turbine power generating sets, for operational reasons, it is often necessary to prevent the machine from being closed quickly in light-weight operation, ie when the output power of the machine is reduced. Rapid closure of the turbine is carried out for example when - if after unloading machines turbine speed exceeds the critical value, for example 10% of the nominal value. To prevent the use of special technical control measures, additional jump-off devices may be provided * These jump-off devices cause pb to relieve the machine of the speed control valve, while the duration of the adjustment of the adjuster
9 • 9 9 99 9*9999 • 9 9 99 9 * 999
9 9 99 9 * 9 9*9999 9 99 9 * 9 9 * 999
999 · 9 9999999 · 9,999
9999 *9 ··· ···* ventilu je závislá na velikosti odlehčení, to znamená na velikosti zmenšení elektrického výkonu, vytvářeného turbinou a příslušným generátorem» Po uplynutí této doby vstoupí v činnost regulátor otáček turbiny. Tento reguluje otáčky během provozu při chodu naprázdno jakož i při samotném provozu turbiny, to znamená v případě, že není dodáván do elektrické sítě napaje čího proudu žádný elektrický výkon. Během provozu sítě, při kterém je do proudové napájecí sítě dodáván elektrický výkon, je turbina připojena na generátor, takže otáčky turbiny jsou pevně dány jejími jmenovitými otáčkami, t.j. synchronními otáčkami a regulátor otáček slouží k řízení například přívodu paliva u plynové turbiny nebo k řízení přívodu páry u parní turbiny.9999 * 9 ··· ··· * valve is dependent on the amount of unloading, that is, the magnitude of the reduction in electrical power generated by the turbine and the associated generator »After this time, the turbine speed regulator becomes operational. This regulates the speed during idle operation as well as the turbine operation itself, i.e. if no electrical power is supplied to the power supply network. During the operation of the network where the electric power is supplied to the power supply network, the turbine is connected to the generator so that the turbine speed is fixed at its rated speed, ie synchronous speed, and the speed regulator is used to control, for example steam at steam turbine.
V pat. spise BE-AS 1 236 657 je popsána elektrohydraulický regulátor pro ventil ostré páry v parní turbinq. Ventil ostré páry je řízen otevíracím regu látorem v závislosti na jeho poloze. Jako žádaná hodnota slouží bud veličina, závislá na otáčkách,nebo veličina, závislá na výkonu. Při odlehčení, to je při náhlém oddělení synchronního generátoru od připojené sítě, provede se čistá regulace otáček· Pro to se požije relé skokové zátěže, které není blíže popsáno.In Pat. BE-AS 1 236 657 describes an electrohydraulic regulator for a hot steam valve in a steam turbine. The hot steam valve is controlled by the opening regulator depending on its position. The setpoint is either a speed-dependent or power-dependent variable. When relieving, ie when the synchronous generator is suddenly separated from the connected mains, pure speed control is performed. · The step load relay, which is not described in detail, is used for this.
V pat. spise GB 2 011 126 A je popsána regulační soustava plynové turbiny, u které přívodní ventil paliva je regulován Pl-regulátorem. Přitom se jedná o regulační soustavu, která při provozu, napájejícím elektrickou sít, vede normálně zařízení plynové turbiny a a je seřízena tak, že při změnách zatížení zajisw tí změnu regulace v odpovídajícím smyslu. Takováto regulační soustava skrývá v sobě však to nebezpečí, že integrační část potřebuje pro dobrou kvalitu regula ce dlouhou časovou konstantu a pro co možná nejrych rychlejší reakci na změnu zátěže plynové turbina krátkou časovou konstantu. I při uspořádání přídavného zpětného ventilu paliva, kterým se palivo při změně zátěže vede zpět a tak se zmenší množství paliva proudící do spalovací komory, způsobí zvolená časová kon stanta integrační části nežádoucí kolísání otáček turbiny. Rychlé přizpůsobení paliva resp. jeho množství na otáčky, potřebné po změně žátěže, t.j. co možná nejrychlejší vyregulování otáček na požadovou konstantní hodnotu se provádí superpnonováním konstantního sig nálu na rozdílový signál otáček. Tím se urychlý odpověď na rozdílový signál integrační části.Pro vyregulování otáček je na generátoru funkce rozdílový signál otáček. Generátor funkce zmenšuje tak rozdílový sig nál otáček rozdílný od nuly na jednu změnu otáček,takže množství paliva, přivedené prostřednictvím přívodního ventilu paliva, je zmenšeno.In Pat. GB 2 011 126 A describes a gas turbine control system in which the fuel supply valve is controlled by a P1-regulator. This is a control system which normally guides the gas turbine device during operation supplying the electric mains and is adjusted so that, in the event of load variations, the control is changed accordingly. However, such a control system entails the danger that the integration part requires a short time constant for good control quality and a short time constant for the gas turbine load to react as quickly as possible to the load change of the gas turbine. Even if an additional fuel check valve is provided to carry the fuel back when the load changes and thus reduce the amount of fuel flowing into the combustion chamber, the selected time constant of the integrating part causes undesirable fluctuations in the turbine speed. Fast fuel adjustment resp. the amount thereof per revolution required after the change of load, i.e., as quickly as possible to regulate the speed to the desired constant value is accomplished by superimposing the constant signal on the differential speed signal. This will speed up the response to the differential signal of the integration part. To adjust the speed, there is a differential speed signal on the generator function. Thus, the function generator reduces the speed differential signal from zero to one speed change, so that the amount of fuel supplied by the fuel supply valve is reduced.
V pat. spisu DE 26 27 591 B2 je uvedeno regulační zařízení pro turbiny s regulátorem otáček a s re gulátorem výkonu. Oba regulátory jsou spojeny s mini mální struktůrou volby a během provozu turbiny dodáváprUUU LLU tíJ-UC, důsledku minimální struktury volby zvolí se vždy men ší hodnota regulátoru otáček nebo regulátoru výkonu a a přivede se proporcionálnímu členu regulátoru, který vytvoří žádanou hodnotu pro ventil. Regulátor otáček je tak seřízen, že při výskytu náhlého odlehčení udržuje se tím způsobené zvýšéní otáček turbiny na malé hodnotě, odpovídající zvýšení otáček přibližně o 1 % oproti provozním otáčkám. Jako jediné konkrétně popsa né provedení je uveden regulátor otáček, který má proporcionální, integrační a derivační složku. Při zániku zatížení turbiny generátorem počne derivační složka řídit výstup regulátoru otáček ihned směrem k nižší hodnotě a vyreguluje turbinu /pevně sta novenou velikost otáček. Zvýšení otáček, které nastane při odlehčení turbiny, se ihned opět zmenší pů sobením derivační složky regulátoru. Za tím účelem se derivační složce jako signál přivede bezprostředn£ sítová frekvence a pouze proporcionální složce a integrační složce se přivede rozdíl žádané frekvence a sítové frekvence.In Pat. DE 26 27 591 B2 discloses a control device for turbines with a speed regulator and a power regulator. Both controllers are connected to a minimum selection structure and during operation the turbine delivers the UUU LLU tI-UC, due to the minimum selection structure, a smaller speed regulator or power regulator is always selected and fed to a proportional regulator member that creates a setpoint for the valve. The speed regulator is adjusted so that when a sudden unloading occurs, the increase in turbine speed is kept to a small value corresponding to a speed increase of approximately 1% compared to the operating speed. As the only specifically described embodiment, a speed controller having proportional, integral and derivative components is disclosed. When the generator load is lost, the derivative component immediately starts to control the output of the speed controller towards a lower value and regulates the turbine / fixed speed. The speed increase that occurs when the turbine is unloaded is immediately reduced again by the derivative component of the regulator. For this purpose, an immediate line frequency is applied as a signal to the derivative component, and only the proportional component and the integral component are supplied with the difference between the set frequency and the line frequency.
Podst at a__vynál ezux Podst at a__valy ezu x
Úkolem vynálezu je navrhnout jednotnou a jednoduchou regulační soustavu bez přídavných skokových přístrojů zátěže, která při odlehčení . „. turbiny zabrání jejímu rychlému uzavření. Další úkol vynálezu spočívá v tom, navrhnout způsob regulace otáček při odlehčené turbině.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a uniform and simple control system without additional load stepping devices which, when relieved. '. the turbine will prevent it from closing quickly. A further object of the invention is to propose a method for controlling the speed of a light-weight turbine.
Podle vynálezu se prvně jmenovaný úkol řeší regulační soustavou pro regulaci otáček turbiny pro výrobu elektrického proudu s první regulační struktůrou s PI-regulátorem, který je spojen s akčním členem sloužícím regulaci otáček i při chodu naprázdno turbiny a/nebo při jejím odpojení od generátoru a při odlehčení turbiny se přivede akčnímu členu uzavírací signál, přičemž první regulační soustavě je přiváděn signál odchylky, který je závislý na rozdílu • ·According to the invention, the former is solved by a turbine speed control system for generating electricity with a first control structure with a PI controller which is coupled to a speed control actuator even when the turbine is idling and / or is disconnected from the generator and Turbine relief is applied to the actuator with a shut-off signal, with the first control system receiving a deviation signal that is dependent on the difference.
ze žádané hodnoty a skutečné hodnoty. P-regulátor má takovou konstantní hodnotu, že při přivedení signálu odchylky s předem zadanou minimální velikostí nabyde výstupní signál I-regulátoru hodnotu nula.value and actual value. The P-controller has a constant value such that when the deviation signal is supplied with a predetermined minimum size, the output of the I-controller becomes zero.
Regeulační soustavou s první regulační struktů rou je zajištěno, že bez přídavných přístrojů a elektrických zapojení dojde k bezprostřednímu vybuzení akčního členu. Tím se zvýšení otáček, ke kterému dojde v případě odlehčení stroje, omezí na přípustnou hodnotu, která nevyvolá rychlé uzavření.A re-regulation system with a first control structure ensures that the actuator is immediately energized without additional devices and electrical connections. This limits the speed increase that occurs when the machine is unloaded to a permissible value that does not cause a rapid closure.
PI-regulátor je vhodný jak pro regulaci otáček turbiny při chodu naprázdno a/nebo při provozu turbiny s odpojeným generátorem, tak také pro regulaci akčního členu, takže je po odlehčení uveden bezpro středně uzavíracím signálem do předem zadané polohy. Akční člen zůstane v této poloze po určitou dobu závislou na velikosti odlehčení stroje a po uplynutí této doby je zvýšeným výstupním signálem první regulační struktury vyregulován do polohy, potřebné pro provoz při chodu naprázdno a/nebo pro provoz při odpojeném generátoru.The PI controller is suitable both for idle speed control and / or operation of the turbine with the generator disconnected, as well as for the actuator control, so that it is brought to a predetermined position immediately after relieving it. The actuator remains in this position for a period of time depending on the amount of unloading of the machine, and after this time is increased by the increased output signal of the first control structure to the position required for idle operation and / or generator disconnected operation.
vtipuVlaSj 1C3-m Slgnax©ii: Ou.Cnyxj\y Sc hiUZc u.OSuia nout toho, že integrátor, resp. integrační část integruje až na nulovou hodnotu a u této hodnoty po dobu práce turbiny do sítě zůstane. Toho se například dosáhne tím, že během normálního provozu při práci do sítě první regulační struktůra akční člen nevybudí, ale stále dostává signál odchylky odlišný od nuly, čímž je regulační struktura udržovaná v pohotovostním stavu. Výstupní signál první regulační struktůry se omezí předem zadanou maximální hodnotou výstupního signálu. Tato maximální hodnota výstupního signálu je dominantním výstupním signálem P-regulátoru. Jeli proporcionální kontanta K1 P-regulátoru přitom zvolena tak, že součin proporcionální konstanty a signály odchylky je větší nebo rovný maximálnímu výstupnímu1®^?^! regulační struktůry, pak je výstupní signál I-regulátoru automaticky omezen na nulu. Tím je zajištěno, že při výskytu odlehčení stroje má inte grální podíl první regulační struktůry hodnotu nula. Poklesnutím signálu odchylky rovněž na nulu, dodává první regulační struktůra bezprostředně po výskytu odlehčení výstupní signál, který má rovněž hodnotu nula. Tento nulový výstupní signál je bezprostředně po odlehčení stroje také na akčním členu, který v důsledku toho neprodleně zaujme předem zadanou polohu, zejména uzavírací polohu. Signál odchylky nabyde hodnotu nula například tehdy, jestliže žádaná hodnota otáček je rovna hodnotě synchronních otá ček, která během práce turbiny do sítě a při výskytu odlehčení souhlasí se skutečnou hodnotou otáček.witVlaSj 1C3-m Slgnax © ii: Ou.Cnyxj \ y Sc hiUZc u.OSuia nout that the integrator, respectively. the integration part integrates up to zero and remains at this value for the duration of the turbine operation. This is achieved, for example, by not actuating the actuator during normal network operation during operation, but still receiving a deviation signal other than zero, thereby maintaining the regulator structure in a standby state. The output signal of the first control structure is limited by a predetermined maximum value of the output signal. This maximum value of the output signal is the dominant output signal of the P-controller. If the proportional constant K1 of the P-controller is selected in such a way that the product of the proportional constant and the deviation signals are greater than or equal to the maximum output 1 ? then the output signal of the I-controller is automatically limited to zero. This ensures that the integral ratio of the first control structure is zero when the machine is relieved. By dropping the deviation signal also to zero, the first control structure immediately after the occurrence of the underload provides an output signal which is also zero. Immediately after the machine has been relieved, this zero output signal is also on the actuator, which consequently immediately assumes a predetermined position, in particular a closing position. The deviation signal becomes zero, for example, if the speed reference is equal to the synchronous speed that matches the actual speed during turbine operation and when unloading occurs.
P° odlehčeném provozu, to je po odpojení generátoru a přepojením turbiny na chod naprázdno a/nebo piO pxOVOZ 3 láce otáček odpojeným generátorem, provádí se regu otáček první regulační struktůrou.Doba, po kterou akční člen zůstává v předem zadané poloze, zejména uzavírací poloze, je závislá na velikosti odlehčení. První regulační struktůra provádí regulaci otáček tak, áž se dosáhne předem zadané žádané hodno ty, zejména synchronních otáček turbiny. Po odlehčení stoupnou otáčky turbiny nad synchronní otáčky a po dosažení maximální hodnoty opět poklesnou. Jakmile otáčky klesnou pod synchronní otáčky,dojde prostřednictvím první regulační struktůry k vybuzení ak• · ·* · · · · · * · * • « * « v « · · ♦·♦ · * « · · · · · «·» ·« ·*·« ·· ··♦· ·♦ ·♦In the case of unloaded operation, that is, after the generator has been disconnected and the turbine has been idling and / or when the generator is reversed, the speed is controlled by the first control structure. The time during which the actuator remains in a predetermined position, , is dependent on the size of the strain. The first control structure performs speed control so that a predetermined setpoint, particularly synchronous turbine speed, is achieved. After relieving, the turbine speed rises above the synchronous speed and decreases again when the maximum value is reached. As soon as the speed drops below synchronous speed, the first control structure causes an excitation and the * * * in the * * * * in the * · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Čního Členu, například k opětovnému otevření stavěcího ventilu, takže otáčky se vyregulují,v závislosti na parametrech a regulačního algoritmu (Pl-algoritmus) první regulační struktury, na synchronní otáčky.For example, to reopen the setting valve so that the speed is regulated, depending on the parameters and the control algorithm (P1-algorithm) of the first control structure, to synchronous speed.
Aby se zajistily konstantní otáčky z přepínání při chodu naprázdno a/nebo z provozu turbiny s odpojeným generátorem na provoz při práci turbiny do sítě, má regulační systém výhodně druhou regulační struktůru akorekční stfuktůru hodnot. Korekční struktůra hodnot je spojena s první regulační struktůrou a druhou regulační struktůrou tak, že při odlehčení a/nebo při provozu s odpojeným generátorem, dojde k uvedení výstupního signálu druhé struktůry na hodnotu výstupního signálu první regulační struktůry.Tím jsou v každém okamžiku při odlehčeném provozu a/nebo při provozu s odpojeným generátorem výstupní signály první a druhé regulační struktůry identické, takže při přepnutí na provoz pro práci do sítě jsou akčnímu členu, který při provozu pro práci do sítě je spojen s druhou regulační struktůrou a při provozu s odpojeným generátorem je spojen s první regulační struktůrou, jsou přiváděny stejné výstupní signály.In order to ensure a constant speed from no-load switching and / or from generator operation to turbine operation, the control system preferably has a second control structure of the correction value structure. The correction structure of the values is associated with the first control structure and the second control structure so that, during unloading and / or operation with the generator disconnected, the output signal of the second structure is brought to the value of the output signal of the first control structure. and / or in operation with the generator disconnected, the output signals of the first and second control structures are identical, so that when switched to mains operation, they are an actuator which is connected to the second control structure in operation for mains operation and connected to the first control structure, the same output signals are supplied.
Druhým úkolem vynálezu je řešen^zgůsob^regulace otáček turbiny při odlehčeném provozu?r^p£Wní regu lační struktůře, která slouží regulaci otáček při chodu naprázdno a/nebo při provozu s odpojeným generá torem a která má PI-regulátor, je během provozu při práci do sítě přiváděn signál odchylky, takže výstupní signál I-regulátoru nabyde hodnotu nula a při výskytu odlehčení turbiny klesne signál odchylky na nulu a výstupní signál PI-regulátoru se přivede akč nímu členu pro regulaci otáček.A second object of the present invention is to provide a method for controlling turbine speed in lightened operation. r ^ p £ WNI regulatory structure, which is used control the engine idling speed and / or operating with the disconnected-generators motor and which has a PI controller, during operation at a job network fed offset signal so that the output signal of the I-controller acquires If the turbine unloading occurs, the deviation signal drops to zero and the output signal of the PI controller is applied to the speed control actuator.
9 • 99 999 99* *9 9999 ·9 9*99 «9 999 • 99,999 99 * * 9,999 · 9,9 * 99 «9,99
ΘΘ
Způsob má tu přednost, že jediná regulační struktura se použije jak pro regulaci otáček při odlehčení stroje a/nebo při provozu s odpojeným generátorem, tak také pro zabránění rychlého odpojení turbiny při jejím odlehčení. Vhodnou volbou parametrů PI-regulátoru se zajistí to,že signálem odchylky, který je během provozu při práci do sítě, na první regulační struktůře, tuto první regulační struktůru nastaví tak, že podíl I-regulátoru na výstupním signálu první regu lační struktůry má hodnotu nula. Při výskytu odlehčení turbiny, při kterém se například generátor odpojí od turbiny, a regulace akčního Členu turbiny se přepne na první regulační struktůru a signál odchylky rovněž klesne na nulu, pak výstupní signál první regulační struktůry je vyslán 2-regulátořem. Tento vyšle nulový signál také^tehdy, máli signál odchylky nulovou hodnotu, takže akční člen, řízený výstupním signálem přejde neprodleně do předem zadané polohy.Akční clen může být tvořen například stavecím ventilem, který při vstupním signálu s hodnotou nula přejde do minimální otevřené polohy, takže otáčky turbiny se omezí na hodnotu, která je pod maximálně přípustnou hodnotou. Tím se při odlehčení turbiny účinně za brání jejímu rychlému uzavření.The method has the advantage that a single control structure is used both for speed control when relieving the machine and / or for operation with the generator disconnected, as well as to prevent the quick disconnection of the turbine when relieving it. By suitable selection of the PI controller parameters, it is ensured that the offset signal, which is present on the first control structure during operation during mains operation, sets the first control structure so that the I-controller's contribution to the output signal of the first control structure is zero. . When a turbine unloading occurs, for example, the generator is disconnected from the turbine, and the control of the turbine actuator is switched to the first control structure and the offset signal also drops to zero, then the output signal of the first control structure is sent by the 2-controller. This also sends a zero signal when the deviation signal is zero, so that the actuator controlled by the output signal goes immediately to a predetermined position. The actuator may be, for example, a stop valve which moves to the minimum open position when the input signal is zero. so that the turbine speed is limited to a value that is below the maximum allowable value. This effectively prevents the turbine from closing quickly when the turbine is unloaded.
Způsob je vhodný jak pro plynové, tak také parní turbiny, přičemž akční člen v parní turbině,ří zený první regulační struktůrou, je tvořen stavě cím ventilem, který slouží pro regulaci přívodu pa liva. U parní turbiny je akční člen rovněž tvořen stavěcím ventilem, který slouží pro regulaci přívodu páry· • · ?Ť£hled_obrázk£_na_yýkrese.The method is suitable for both gas and steam turbines, wherein the steam turbine actuator, controlled by the first control structure, consists of a stop valve for regulating the fuel supply. In a steam turbine, the actuator is also constituted by an adjusting valve that serves to control the steam supply to the image in the drawing.
Příklady provedení regulační soustavy a způsob regulace otáček turbiny budou v dalším textu blíže popsány za pomoci výkresu.The embodiment of the control system and the method of controlling the turbine speed will be described in more detail below with reference to the drawing.
Na obr. 1 je schématicky znázorněna výstavba regulační soustavy podle vynálezu.FIG. 1 schematically shows the construction of a control system according to the invention.
Na obr. 2 je znázorněn časový průběh žádané ho dnoty otáček, skutečné otáčky; a zdvih stavěcího ventilu, soužícího k regulaci otáček.Fig. 2 shows the time course of the setpoint speed, the actual speed; and a stroke of the adjusting valve for speed control.
V obr. 1 je schématicky znázorněna regulační sou stavě 1 pro regulaci plynové turbiny v provozu při práce do sítě jakož i při odlehčeném provozu a při Chodu naprázdno a/nebo při provozu s odpojeným generátorem. Regulační soustavě 1 má první regulační struV+riwi O rt Vt ct o Vui -ΐ λ PT —namil A IfhůPvr oo _FIG. 1 schematically illustrates a control system 1 for regulating a gas turbine in mains operation as well as in unloaded operation and in idle operation and / or operation with the generator disconnected. Control system 1 has the first control struV + riwi O rt Vt ct o Vui -ΐ λ PT —namil A IfhůPvr oo _
XX VUX U **- 9 AL v K- -L. <_A L/ uj CJ. A Λ 4A. ± A. V W -A T J u J >J V stává z P-regulátoru -(konstanta proporcionality Kl) a I-regulátoru 6. Regulační soustava 1 má druhou regulační struktůru 7, která má P-regulátor (kon stanta proporcionality K2). První regulační struk tůra 2 a druhá regulační struktůra 7 výkonovým spínačem 9 generátoru, který je prostřednictvím výběrového zařízení 11 minima spojen s akčním členem 3 pro regulaci otáček turbiny. Na výstupní straně je jsou vždy spojeny s jednímXX VUX U ** - 9 AL in K-L. <_ C L. Λ 4A. ± A. V W -A T J for J> J V consists of a P-controller - (proportionality constant K1) and an I-regulator 6. The control system 1 has a second control structure 7 having a P-controller (proportionality constant K2). The first control structure 2 and the second control structure 7 are a generator power switch 9, which is connected to a turbine speed control actuator 3 via a minimum selection device 11. The output side is always connected to one
♦ · •a ♦··A první regulační soustava 2 spojena s korekční strukturou 8 hodnot. Na výběrovém zařízení 11 minima je omezovači signál Ya min který omezuje řízení f » akčního členu 2·První · • and ♦ ·· A the first control system 2 is connected to a correction structure of 8 values. On the selection device 11 is minimum restriction signal which restricts Y min f control »Actuator 2 ·
Během provozu plynové turbiny práce do sítě se provádí řízení výkonu prostřednictvím druhé regulační struktůry 7. Výkonový spínač 9 připojí přitom druhou regulační strukturu 7 prostřednictvím výběrového zařízení 11 na akční člen 3. Otáčky plynové turbiny mají přitom svou synchronní hodnotu. Řízení výkonu se provádí tak, že druhé regulační struktůře 7 se přivede rozdíl x mezi žádanou hodnotou W2 otáček a skutečnou hodnotou. Tato hodnota rozdílu x tvoří signál odchylky. Přivádí se kromě druhé regu lační struktůry 7, také první regulační struktůře 2 a sice oběma regulátorům 5, 6. Tento signál odchylky uvede v činnost první regulační soustavu 2, která je omezovaná svou omezovači hodnotou Ylmax. Výstupní signály Yp, Y^ P-regulátoru příp. I-regulátoru se sčítají. Součet tvoří výstupní signál Yl první regulační struktůry 2.Vhodnou volbou konstanty proporcionality K1 P-regulátoru 5 odpovídá výstupní signál Y regulátoru 5 právě omezovači hodnotě Yl max. Vhodným řízením a/nebo volbou konstanty K1 proporcionality integruje I-regulátor 6 na nulovou hodnotu, takže jeho výstupní hodnota Y^ nula. Výstupní hodnota Yl = Yp + Y^ první regulační struktůry první regulační struktůry 2 je právě YlmDT. Při provozu při práci do sítě má žádaná hodnota W2 podle požadovaného výstupního výkonu turbiny pevně nastavenou hodnotu, nebo regulačním systé 11 *··« mem výkonu regulovatelnou hodnotu. Rozdíl mezi žádanou hodnotou W2 a skutečnou hodnotou W1 se zesílí P-regulátorem 7 a přivede se akčnímu členu 3. Žádaná hodnota W2 je při odlehčení stroje předem zadatelná prostřednictvím spínače 12 žádané hodnoty na hodndtu synchronních otáček turbiny.During operation of the gas turbine, the power control via the second control structure 7 is performed. The power switch 9 connects the second control structure 7 via the selection device 11 to the actuator 3. The gas turbine speed has its synchronous value. The power control is performed by applying a difference x between the speed setpoint W2 and the actual value to the second control structure 7. This value of the difference x forms the deviation signal. In addition to the second control structure 7, the first control structure 2 is supplied to both controllers 5, 6. This deviation signal activates the first control system 2, which is limited by its limiting value Y1max. Output signals Yp, Y ^ of the P-controller The I-controller adds up. The sum of the output signal Y1 of the first control structure 2. By suitably selecting the proportionality constant K1 of the P-controller 5, the output signal Y of the controller 5 corresponds to the limiting value Y1 max. its output value Y ^ zero. The output value Y1 = Y p + Y ^ of the first control structure of the first control structure 2 is just Y1 mDT . In mains operation, the setpoint W2 has a fixed value according to the desired turbine output power, or a controllable value by the power control system 11. The difference between the setpoint W2 and the actual value W1 is amplified by the P-controller 7 and applied to the actuator 3. The setpoint W2 is predetermined by the setpoint switch 12 at the value of the synchronous turbine speed when the machine is unloaded.
Při výskytu odlehčení se provádějí následující o patření:When relieving occurs, the following actions are taken:
žádaná hodnota W2 otáček se stanoví na hodnotu synchronních otáček, Čímž žádaná hodnota W2 a skutečná hodnota W1 navzájem spolu souhlasí, takže rozdíl x z obou hodnot, to je signál odchylky je právě roven nule. Výkonový spínač 9 se přepne, takže s akčním členem 3 se spojí první regulační struktůra 2.the speed setpoint W2 is set to the synchronous speed value, whereby the setpoint W2 and the actual value W1 are consistent with each other, so that the difference x of the two values, i.e. the deviation signal, is just equal to zero. The power switch 9 is switched so that the first control structure 2 is connected to the actuator 3.
Regulační struktůra 2, která je během provozu práce do sítě stále v pohotovosti, převezme tím rejju láci otáček plynové turbiny. Protože bezprostředně po rozpoznání odlehčení má signál odchylky X hodnotu nula, je jak na vstupu P-regulátoru 5 tak také I-regulátoru vstupní signál s hodnotou nula. Výstupní signál Yp P-regulátoru 5 má tak rovněž hodnotu nula. Výstupní signál Y^ I—regulátoru má v důsledku toho co byjlo již shora uvedeno, rovněž hodnotu nula. Tím má také výstupní signál Yl první regulační struktůry 2 rovněž hodnotu nula. Tato hodnota nula se přivede akčnímu členu 3 jako vstupní signál. Tento akční člen 2 de stavěči ventil, který řídí přívod paliva plynové turbině. Při výstupním signálu nula u první regulační struktůry 2 přejde stavěči ventil do předem nastavené minimální polohy otevření. Tím se přívod paliva okamžitě omezí na přívod nejmeněího množství ·« paliva, potřebného pro udržení plynové turbiny v provozu. Okamžitým omezením přívodu paliva ge dosáhne toho, že otáčlsy turbiny jen krátkodobě stoupnou na vyšší hodnotu, pak se ale opět sníží pod synchronní hodnotu. Toto je schématicky znázorněno v obr. 2 nikoliv však v odpovídajícím měřítku.The control structure 2, which is always on standby during the operation of the mains, thus takes over the gas turbine speed. Since immediately after detecting the derating, the deviation signal X has a value of zero, there is a zero input signal at both the input of the P-controller 5 and the I-controller. The output signal Yp of the P-controller 5 thus also has a value of zero. As a result of the above, the output signal Y1 of the controller also has a value of zero. Thus, the output signal Y1 of the first control structure 2 also has a value of zero. This zero value is applied to the actuator 3 as an input signal. This actuator 2 has an adjusting valve which controls the fuel supply to the gas turbine. At the output signal zero at the first control structure 2, the adjusting valve moves to a preset minimum opening position. Thereby, the fuel supply is immediately limited to the supply of the least amount of fuel needed to keep the gas turbine in operation. Immediate limitation of the fuel supply ge achieves that the turbine revolutions increase only briefly to a higher value for a short time, but then again fall below the synchronous value. This is shown schematically in FIG. 2 but not to an appropriate scale.
V obr. 2 jsou znázorněny, nikoliv však v příslušném měřítku, navzájem nad sebou, schématicky časové průběhy žádané hodnoty W2 otáček, skutečná hodnota W1 otáček jakož i zdvih Z stavěcího ventiluFig. 2 shows schematically, but not to an appropriate scale, one another above each other, the time courses of the speed reference W2, the actual speed value W1 and the stroke Z of the setting valve
3. Až do doby t^ jsou všechny tři hodnoty konstantní, přičemž žádaná hodnota W2 otáček je větší,nežli skutečná hodnota (synchronní hodnota. Při dosažení doby__t^, t. j. doby při výskytu odlehčení se žádaná hodnota W2 okamžitě sníží na synchronní hodnotu otáček (odpovídá skutečné hodnotě W1 k tomuto časovému okamžiku). Zde se spínač 12 žádané hodnoty uzavře. Tím se zdvih Z stavěcího ventilu 3, jak bylo již shora uvedeno, rovněž sníží téměř okamžitě na předem zadanou hodnotu. Po době t^ se otáčky, t. j. skutečná hodnota W1 otáček krátkodobě zvýší a opět rychle poklesne, přičemž v době £2 skutečná hodnota W1 λ+oXoV ή n VT a on a πγιρΊ* nnrl ον n A Vit* πηη “f A 91 Λπ3. Until time t ^, all three values are constant, with the speed setpoint W2 being greater than the actual value (synchronous value). Here, the setpoint switch 12 closes, whereby the stroke Z of the setting valve 3, as mentioned above, is also reduced almost immediately to a predetermined value. W1 increases the speed briefly and decreases rapidly again, at the time of £ 2 the actual value of W1 λ + oXoV ή n VT and he a γ Vit * πηη “f A 91 Λπ
F1 v ** *-» w u w 2* w ** “-'i/ *·* V ·— — — - — w - — — — této doby tg zůstává zdvih Z_ stavěcího ventilu 3, řízený první regulační struktůrou 2, omezen na předem zadanou minimální hodnotu. Po té, co skutečná hodnota W1 otáček klesla pod synchronní hodnotu,F1 in ** * - »wuw 2 * w **"-'i / * · * V · - - - - - w - - - - at this time tg the stroke Z of the setting valve 3, controlled by the first control structure 2, remains limited to a predetermined minimum value. After the actual speed W1 has dropped below the synchronous value,
t.j. pod žádanou hodnotu nál X odchylky kládným ra 2 začne měnit zdvih že vyreguluje otáčky nai.e. below the setpoint nal X of the deviation by log ra 2, it starts to change the stroke to regulate the speed to
W2 otáček, stane se siga první regulační struktůZ stavěcího ventilu 3 tak, jejich synchronní hodnotu.W2 speed, the siga of the first control structure of the setting valve 3 becomes their synchronous value.
·« • v · · * · · ·*· • *4· · · * ·· • 4 · · · · ·V « 4 • 4 » · · · V · ·»· ·· • · · ♦ ♦ »«·· »· ···« ·« ···· ·· ··· 4 v * 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 V 4 V V 4 V V V V V V V V V 4 V V V · »· · · · · · · · ·
Výstupní signál Yl první regulační struktury 2 se přivádí korekční struktuře 8 žádané hodnoty, přičemž v ní vytvořená korekční žádaná hodnota dW se přivádí aditivně signálu X odchylky druhé regu lační struktůry 7. Signál X odchylky je při dosa žení synchronních otáček (W1 = W2) rovný nule. Korekční struktůra 8 žádané hodnoty má P-regulátor 13» jehož kontanta proporcionality l/k2 má reciproční hodnotu konstanty proporcionality 1E2 P-regulátoru druhé regulační strktůry 7. Výstupní hodnota P-regulátoru 13 se přivede přídržnému členu 14, který si zapamatuje výstupní hodnotu, jestliže aí tový spínač, který není znázorněn a výkonový spínač 9 generátoru jsou současně sepnuty pro provoz turbiny na práci do sítě. Přídržný signál, vyslaný přídržnému členu _14 se vytvoří prostřednictvím logického součinového členu 15» kterému je přiveden vždy řídicí signál _16, 17 odpovídající okamžité poloze spínače sítě a výkonového spínače 9 generátoru. Tím se dosáhne toho, že výstupní signál druhé regulační struktůry 7 při chodu naprázdno plynové turbiny a/nebo při provozu plynové turbiny s od pojeným generátorem je stále udržován na hodnotě výstupného signálu Yl první regulační' struktůry 2, Při přepnutí výkonového spínače 9 na provoz na práci do sítě je tak zajištěno, že se otáčky přepnutím nezmění, zejména že nenastane skoková změna otáček.The output signal Y1 of the first control structure 2 is supplied to the setpoint correction structure 8, wherein the correction setpoint dW generated therein is applied to the deviation signal X of the second control structure 7. The deviation signal X is equal to synchronous speeds (W1 = W2). zero. The setpoint correction structure 8 has a P-regulator 13 whose proportionality constant l / k2 has a reciprocal value of the P-regulator 1E2 of the second control strike 7. The output value of the P-regulator 13 is fed to a holding member 14 which memorizes the output value if A power switch (not shown) and a power switch 9 of the generator are simultaneously switched to operate the turbine to work on the grid. The holding signal sent to the holding member 14 is generated by means of a logic product 15, to which a control signal 16, 17 corresponding to the current position of the mains switch and the generator power switch 9 is always supplied. As a result, the output signal of the second control structure 7 during the idle operation of the gas turbine and / or the operation of the gas turbine with the coupled generator is still maintained at the output signal Y1 of the first control structure 2. working in the network is thus ensured that the revolutions do not change by switching, in particular that there is no step change in revolutions.
Je samozřejmé, že regulační soustava _1, první terulační struktůra 2,korekční struktůra 8 žádané hodnoty a druhá regulační struktůra 7 mohou se realizovat jako elektrické nebo elektronické stavební ·♦ ···· * < · * · · φ φ • · · Φ Φ · * φφ ·* ΦΦΦΦ Φ · φφφ φ φ Φ · Φ Φ · · φ φ ·· »·Φ· «« ···· φ» φφ díly, jako integrovaná zapojení nebo jako softwarová zapoj ení.It goes without saying that the control system 1, the first control structure 2, the setpoint correction structure 8 and the second control structure 7 can be realized as an electrical or electronic building structure * φ · · Φ Φ Φ Φ Φ Φ * Φ »» φ φ φ φ φ φ φ díly φ φ díly díly díly φ φ φ φ díly díly díly díly díly díly díly díly φ φ φ φ díly φ φ φ φ díly díly díly díly díly díly díly φ φ φ φ φ φ díly díly díly díly díly díly díly díly díly díly díly
Vynález se vyznačuje tím, Že se dosahuje ovládnutí odlehčení stroje bez přídavného přístroje pro provoz při odlehčení. Regulace po rozpoznání odlehčení je zcela převzata první regulační struktůrou. Tato slouží také pro regulaci turbiny během chodu naprázdno a/nebo při provozu s odpojeným generátorem. Regulační struktůra má PI-regulátor, jehož integrální podíl během provozu na práci do sítě se sníží na hodnotu nula. Toho se výhodně dosáhne tím, že první regulační struktůra během provozu práce do sítě je stále řízena signálem odchylky, který odpovídá od chylce mezi předem zadanou žádanou hodnotou otáček a skutečnou hodnotou otáček. Tento signál odchylky se při vyskytnutí odlehčení stroje sníží na nulu, takže vstupní a výstupní signál první regulační struktůry je rovněž nula. Výstupní signál první regulační odchylky se přenese na akční člen turbiny, který slouží regulaci otáček a při výstupním signálu o hodnotě nula přejde do minimální regulační hodnoty, resp. re gulační polohy. Regulační soustavou podle vynálezu a způsobem podle vynálezu se zajistí to, že při od lehčení stroje zůstanou otáčky turbiny spolehlivě pod kritickou hodnotou, kterou by vyvolalo rychlé uzavření.The invention is characterized in that control of the unloading of the machine is achieved without an additional apparatus for operation under unloading. The control after the unloading is detected is completely taken over by the first control structure. This also serves to control the turbine during idling and / or operation with the generator disconnected. The control structure has a PI controller whose integral fraction is reduced to zero during network operation. This is preferably achieved in that the first control structure during operation of the mains is still controlled by a deviation signal that corresponds to a deviation between a predetermined speed setpoint and an actual speed setpoint. This deviation signal is reduced to zero when machine unloading occurs, so that the input and output signals of the first control structure are also zero. The output signal of the first control deviation is transmitted to the turbine actuator, which serves to control the speed, and when the output signal is zero, it switches to the minimum control value, respectively. control positions. The control system according to the invention and the method according to the invention ensure that, when the machine is lightened, the turbine speed remains reliably below the critical value that a rapid closure would cause.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19528601A DE19528601C2 (en) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | Control device for speed control of a turbine and method for controlling the speed of a turbine when shedding loads |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ29998A3 true CZ29998A3 (en) | 1998-05-13 |
Family
ID=7768639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ98299A CZ29998A3 (en) | 1995-08-03 | 1996-07-22 | Regulation system for control of a turbine speed and method of turbine speed regulation during no-load operation |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0842350B1 (en) |
| JP (1) | JP4073956B2 (en) |
| CZ (1) | CZ29998A3 (en) |
| DE (2) | DE19528601C2 (en) |
| RU (1) | RU2156865C2 (en) |
| WO (1) | WO1997006351A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6116853A (en) * | 1998-11-13 | 2000-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for checking the operating reliability of a turbine during load shedding |
| DE10328932A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-13 | Alstom Technology Ltd | Method and device for detecting a load shedding between a rotary electric machine generating electrical energy and a supply network connected to the power supply to the rotary machine |
| DE102007045167B4 (en) | 2007-09-20 | 2020-07-02 | Man Energy Solutions Se | Control system and method for controlling a steam turbine |
| JP5888947B2 (en) * | 2011-11-25 | 2016-03-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Valve control device, gas turbine, and valve control method |
| RU2625552C1 (en) * | 2016-06-17 | 2017-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method of regulation of gas turbines at deep frequency reductions in energy system |
| RU2669146C1 (en) * | 2017-10-31 | 2018-10-08 | Акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро "Автоматика" | Electrohydraulic system of automatic control of rotor speed of steam turbine of electric generator drive of ship propulsion system |
| RU2670470C1 (en) * | 2017-11-13 | 2018-10-23 | Акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро "Автоматика" | Control hydraulic system of steam turbine valves |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1401456A1 (en) * | 1962-03-15 | 1968-10-24 | Siemens Ag | Device for speed control of turbines |
| NL296751A (en) * | 1962-08-18 | 1900-01-01 | ||
| DE1601849C3 (en) * | 1968-01-11 | 1975-04-24 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Control device for turbines with speed and power control |
| DE2627591B2 (en) * | 1976-06-19 | 1981-04-16 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Control device for turbines with speed and power control |
| JPS5487319A (en) * | 1977-12-23 | 1979-07-11 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel control equipment of gas turbine |
| US4280059A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-21 | United Technologies Corporation | Detecting power loss in free turbines |
-
1995
- 1995-08-03 DE DE19528601A patent/DE19528601C2/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-07-22 CZ CZ98299A patent/CZ29998A3/en unknown
- 1996-07-22 JP JP50800697A patent/JP4073956B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-22 DE DE59601196T patent/DE59601196D1/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-22 EP EP96924760A patent/EP0842350B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-22 WO PCT/DE1996/001342 patent/WO1997006351A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-07-22 RU RU98103507/06A patent/RU2156865C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11510579A (en) | 1999-09-14 |
| DE59601196D1 (en) | 1999-03-04 |
| RU2156865C2 (en) | 2000-09-27 |
| DE19528601A1 (en) | 1997-02-06 |
| WO1997006351A1 (en) | 1997-02-20 |
| EP0842350B1 (en) | 1999-01-20 |
| DE19528601C2 (en) | 1998-07-09 |
| JP4073956B2 (en) | 2008-04-09 |
| EP0842350A1 (en) | 1998-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1174588B1 (en) | Steam turbine controller providing variable frequency regulation | |
| JP5457626B2 (en) | Method and system for detection and transmission for isolated operation of power | |
| CZ29998A3 (en) | Regulation system for control of a turbine speed and method of turbine speed regulation during no-load operation | |
| CN113713957B (en) | Self-starting control method for pulverizing system of medium-speed roller type coal mill configured for thermal power generating unit | |
| KR100307051B1 (en) | Gas turbine device and its acceleration method | |
| US3243596A (en) | Gas turbine power system stabilizer | |
| KR20190116411A (en) | Improvement on stabilization of hydraulic machines with S-zone characteristics | |
| EP4112908A1 (en) | Method of controlling a gas turbine power plant and gas turbine power plant | |
| DK2562414T3 (en) | Method of operating a wind power plant in the event of a power failure with a voltage drop and such a wind power plant | |
| CN106968727A (en) | Steam turbine match somebody with somebody vapour method and steam distribution system | |
| US20180156127A1 (en) | Operation of a gas turbine comprising an interpolated operating curve deviation | |
| CN104500151B (en) | Duty control method and system during steam turbine for nuclear power station regulates | |
| CN206830241U (en) | The steam distribution system of steam turbine | |
| US11527890B2 (en) | Method for feeding electrical power into an electrical supply network | |
| CN103590859A (en) | Steam turbine power regulation method and equipment without PID | |
| US8621840B2 (en) | Control device and method of a gas turbine electric energy production plant | |
| CN110645054B (en) | Steam turbine valve sequence switching control method suitable for RB working condition of unit | |
| CN104779615A (en) | Grid frequency regulation method for reducing loads of generator set rapidly | |
| RU2696516C1 (en) | Control method of two-shaft gas turbine engine with adjustable guide vanes of compressor and fan | |
| JPS6239655B2 (en) | ||
| RU2278464C1 (en) | Method for adjusting turbo-generator plant and device for realization of said method | |
| JPS6123365B2 (en) | ||
| JPS6242125B2 (en) | ||
| JP2949599B2 (en) | Turbine control device | |
| CN104779647B (en) | Big power supply unit frequency adjusting method into big load direct-furnish electric system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |