DD141938A1

DD141938A1 - Verfahren zum betreiben von turboaggregaten mit geregelter dampfentnahme

Info

Publication number: DD141938A1
Application number: DD21085879A
Authority: DD
Inventors: Heinrich Furkert; Uwe Hertel; Wolfgang Steinicke; Ilja Toguschow
Original assignee: Heinrich Furkert; Uwe Hertel; Wolfgang Steinicke; Ilja Toguschow
Priority date: 1979-02-07
Filing date: 1979-02-07
Publication date: 1980-05-28
Also published as: DD141938B1; SU1112131A1; DE3002587A1

Abstract

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren, das eine schnelle automatische und kontinuierliche Aenderung der Wirkleistung von Kraftwerksbloecken mit Entnahme-Kondensationsturbinen gestattet. Bei Entnahme-Kondensationsturbinen, die fuer den Verbraucher zwei Energiearten (Waerme und Elektroenergie) liefern, besteht die Moeglichkeit, je nach Bedarf die eine oder andere Energieart mehr oder weniger zu erzeugen, ohne die Zufuhr der Primaerenergie zur Anlage selbst zu veraendern, indem man den Energiefluss innerhalb der Turbine umverteilt. Das geschieht durch eine Regelung im Bereich des Stellmotors der Ueberstroemventile. Durch das Zusammenwirken der Turbinenregelung und eines Regelleistungsrechners wird ein geaenderter Dampfdurchsatz im Niederdruckteil und ein geaenderter Entnahmedampfdruck bei einer geaenderten Turbinenleistung eingestellt.

Description

Verfahren zum Betreiben von Turlpoaggregaten mit geregelter Dampfentnahme

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Leistungsänderung eines Turboaggregates mit einer Kondensat! c-nsdanipf turbine, welche eine oder mehrere geregelte Dampf entnahmen hat.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Gewährleistung einer stabilen und optimalen Fahrweise eines Elektroenergiesystems ist es erforderlich, die elektrische Leistung der in das Elektroenergiesystem (EES) einspeisenden Kraftwerksblöcke zu regeln· Diese Regelung der Kraftwerksblöcke erfolgt über Fahrplan- und Dispatcheranweisungen sowie über automatische Einrichtungen, !Für eine automatische Regelung werden normalerweise nur große Kondensationskraftwerksblöcke verwendet. Aufgrund der geringeren Einheitsleistung von Turboaggregaten mit Entnahme-Kondensationsturbinen (EK-Turbinen) wurden sie bisher für die automatische Regelung des EES nicht einbezogen·

Es ist bereits ein Verfahren aus der UdSSR bekannt, welches sich mit der Steuerung von EK-Turbinen zur elektrischen Reserveleistung serhöhung befaßt. Die hierbei vorgeschlagene Steuereinrichtung wird der schon vorhandenen Turbinenregelung zugeordnet. Dabei wird der Dampfdurchsatz im. Niederdrückten (M)-Teil) einer EK-Turbine nach einem Signal einer Antihavarieautomatik erhöht* Diese Steuereinrichtung wurde entwickelt,

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um Havarieabschaltungen bei Leistungsdefiziten im KES zu vermeiden· Sie kann aber für eine kontinuierliche, automatische Leistungsregelung nicht genutzt werden.

Weiter ist ein Verfahren zur Beeinflussung der elektrischen Leistung eines Kondensationskraftwerksblockes bekannt geworden, in dem die schnelle Änderung der Wirkleistung durch Veränderung der Anzapfdampfmengen für die regenerative Speisewasservorwärmung beschrieben wird· Das Prinzip der Leistungsregelung besteht in der Hauptsache darin, daß der Kondensatmassenstrom in den regenerativen Speisewasservorwärmern der Kondensatpumpe am Kondensator und dem Speisewasserbehälter verändert wird. Dabei werden entsprechend größere oder kleinere Dampfmengen aus den Anzapfungen der Turbine entnommen, was wiederum ein entsprechendes Absinken oder Ansteigen der Turbinenleistung zur Folge hat» Bei diesem Verfahren werden die damit erhöhten regelungstechnischen Aufwendungen und wirtschaftlichen Nachteile in Kauf genommen. Ein ökonomischer Nachweis der Investitionen konnte nicht eindeutig erbracht werdenο

Die beschriebenen bekannten Verfahren haben die Nachteile, daß sie entweder nur eine Steuerung in Richtung der Leistung serhöhung im Havariefall und keine kontinuierliche, automatische Leistungsregelung gestatten oder einen relativ kleinen Leistungsregelbereich bei unvertretbar hohem Investitionsaufwand besitzen·

_Ziel der Erfindung

Der Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, welches die schnelle, automatische, kontinuierliche Änderung der Wirkleistung von Kraftwerksblöcken mit EK-Turbinen gestattet und einen geringen Investitionsaufwand bei einem großen elektrischen Leistungsregelbereich aufweist,

Darlegung des Lesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß bei EK-Turbinen, die für die Verbraucher zwei Energiearten (">ärme-.und Elektroenergie) mit unterschiedlichen Forderungen an die

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Einhaltung ihrer Parameter liefern, die Möglichkeit besteht, je nach Bedarf die eine oder andere Energieart mehr oder weniger zu erzeugen, ohne die Zufuhr der Primärenergie(Frischdampf) zur Anlage selbst zu verändern. Deshalb erscheint es zweckmäßig, die "latente" heiße Reserve der EK-Turbinen auszunutzen, indem man den Energiefluß innerhalb der Turbine sinnvoll umverteilt. Infolge einer Änderung des Dampfdurchsatzes durch den KD-Teil einer EK-Turbine kann man die Wirkleistung dieser Turbine in bestimmten Grenzen verändern. Da. der KD-Teil der SK-Turbinen die überwiegende Betriebszeit mit einem geringeren Dampfdurchsatz als seine maximale Schluckfähigkeit arbeitet, kann je nach Bedarf die elektri-") sehe Turbinenleistung in beiden Richtungen verändert werden. Um die Veränderung der Turbinenleistung auf diese Weise zu ermöglichen, ist ein Eingriff in die vorhandene Turbinenregelung im Bereich des Stellmotors der Überströmventile (Regelventile) des HD-Teils am zweckmäßigsten. Dazu ist eine spezielle automatische Recheneinrichtung erforderlich, die als Zusatzeinrichtung zum bestehenden Regelungssystem der Turbine arbeiten muß. Diese automatische Recheneinrichtung - Regelleistungsrechner (RLR) - hat die Aufgabe, entsprechend dem Betriebszustand des Turboaggregates (!frisch- und Entnahmedampfmenge, Entnähmedruck, Netz- und Inselbetrieb des Generators usw.) und dem Wert des aufgeschalteten Führungssignals vom Elektroenergiesystem (Netzfrequenz und/oder FÜ-Signal), den Stellmotor der ND-Regelventile so zu verstellen, daß durch die Niederdruckteilstufen die erforderliche Dampfmenge strömt. Durch die Verstellung der ITD-Regelventile wird der Entnähmedampfdruck p-p verändert. Damit wird der Entnahmedampfdruckregler ansprechen und eine Verstellung der HD- und KD-Regelventile bewirken. Die geforderte Turbinenleistungsänderung kann nicht erbracht werden. Um das zu vermeiden, ist es nötig, die auf diese Weise hervorgerufene Entnahmedampfdruckänderung durch eine gleichzeitige Sollwertkorrektur des Entnahmedaapfdruckes zu kompensieren. Auf diese Weise wird durch das Zusammenwirken der vorhandenen Turbinenregelung und des Regelleistungsrechners ein geänderter

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Dampfdurchsatz im ND-Teil und ein geänderter Entnahmedampfdurck bei einer geänderten Turbinenleistung eingestellt. Dadurch wird erreicht, daß der frischdampfdurchsatz und folglich damit die .gesamte Dampferzeugerseite, die ein schwaches Glied in der Kette der Leistungsregelung der Wärmekraftwerke darstellt, unbeeinflußt bleibt.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich folgende technische und technisch-ökonomische Vorteiles

Das Verfahren gestattet eine schnelle, automatische, kontinuierliche Änderung der Wirkleistung von Kraftwerksblöcken mit M-Turbinen bei unveränderter Frischdampfzufuhr.

Durch Einsatz dieses Verfahrens an den EK-Turbinen wird eine automatische Bereitstellung von Regelleistung ohne zusätzliche Investitionsaufwendungen für installierte Leistung im EES gewonnen.

Auf Grund der schnellen Bereitstellung dieser Regelleistung wirkt sie als automatische Havariereserveleistung und trägt damit zur Verringerung der zu installierenden Havariereserveleistung im SES bei«

Infolge dieser EK-Turbinen-Regeileistung kann der Einsatz von Spitzenleistungsaggregaten u.U. ersetzt und damit hochwertiger Brennstoff - Heizöl, Gas u. ä. - eingespart werden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei diesem Verfahren der automatischen Leistungsänderung an EK-Turbinen die thermischen Beanspruchungen der Turbinenteile geringer sind als bei Kondensationsturbinen, die ebenfalls mit automatischer Leistungsänderung betrieben werden« Die geringeren thermischen Beanspruchungen sind darauf zurückzuführen, daß diese im niederen Temperaturbereich (Temperaturänderungen nur im HD-Teil) erfolgen.

Bei automatischen Leistungsänderungen nach diesem Verfahren werden die zu den EK-Turbinen gehörenden Dampferzeuger im Gegensatz zu denen der Kondensationskraftwerksblöcke nicht beansprucht. ..-'..

Mit den sehr guten dynamischen Eigenschaften dieser automati-

sehen Regelleistung kann die statische Kennlinie des EES verbessert werden*

Die Bereitstellung von Wirkleistung wird durch die Möglichkeit der Einbeziehung von Wärmespeichern in die v/ärmeVersorgungsnetze vergrößert«

!Trotz der relativ niedrigen Sinheitsleistung der EK-Turbinen ist bei der Anwendung des Verfahrens der Regelleistungsanteil bezogen auf ihre Nennleistung höher als bei den großen Kondensationskraftwerksblocken. Infolgedessen ist rentabel, die EK-Turbinen entsprechend kleinerer Leistungseinheiten als die Kondensationsturbinen an die Wirkleistüngsregelung anzuschließen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figur 1i Schema des Rechengerätes zur Bestimmung und Einstellung der Regelleistung einer EK-Turbine

Figur 2: Vereinfachtes Regelungsschema einer EK-Turbine mit Ein- und Ausgangsgrößen'für ein Rechengerät zur Bestimmung und Einstellung der Wirkleistung.

Aus Figur 1^erkennt man, daß die Netzfrequenzabweichung f und/oder die Führungsgröße Wwn 1 vom Zentralregler in der Hauptlastverteilung zum Regelleistungsrechner der EK-Turbine auf den Eingang des Funktionsbausteins FB1 7 aufgeschaltet v/erden. Der Funktionsbaustein FB1 7 enthält die Einstellmöglichkeiten für die zulässige Laständerungsgeschwindigkeit sowie für den Schnellverstellbereich (analog der Realisierung an Kondensationskraftwerksblöcken) und bildet das Füiirungssignal ^ 14. Der Funktionsbaustein FB2 8 erzeugt das Signal 2max "^' welches von dem Frischdampfdurchsatz Dp 3» Entnahmedampfdurchsatz D,~, 2 und dem Entnahme druck p_, 4 abhängig ist und die maximal mögliche £urbinenleistungserhöhung unter den momentan herrschenden Bedingungen darstellte

_· 6 - β· ν 8 5 8

Der Entnahme dampf durchs atz 2 wird als Punktion der Differenz der Stellung von ED- und HD-Regelventilen berechnet. Der Punktionsbaustein FB3 9 erzeugt das Signal 2min' ^⁶ welches ebenfalls vom Frischdampfdurehsatz D« 3» Entnahmedampfdurchsatz Dg 2 und dem Entnähmedruck ρ™ 4 abhängig ist und die maximal mögliche Turbinenleistungsminderung unter den momentan herrschenden Bedingungen darstellt· Das Steuersignal

^ 14 und die Begrenzungssignale 2max ^ ^un(i 2tnin ^⁶ werden in dem Begrenzerbaustein 12 entsprechend verarbeitet. Das Ausgangssignal 17 des Begrenzerbausteins 12 wird auf den Verstärkerbaustein 13 geschaltet· Der Verstärkerbaustein •13 wirkt auf den elektrohydraulisch^ Umformer EHQ 11· Das Signal 6 vom EHU 11 verändert mittels Stellmotor die Stellung der Regelventile 23 des ND-Teils 19 ο Bei unverändertem Frischdampfdurchsatz im PID-Teil 18 und der infolge der Verstellung dieser Regelventile geänderten Dampfentnahme 20 ändert sich auch die Turbinenieistung, bis das entsprechende Begrenzersignal 2max ^ °äer 2min ^^{5 den Ku}H^^{ert er}~ reicht· Infolge des geänderten Dampfdurchsatzes durch den ND-Teil 19 bei konstantem Frischdampfdurchsatz würde der Entnahmedampfdruckregler ansprechen und eine Verstellung der HD- und !©-Regelventile 24, 23 hervorrufen. Um das zu verhindern, wird aus dem Signal nach dem Verstärkerbaustein I3 im Punktionsbaustein FB4 10 das Korrektursignal 5 berechnet und dem Entnahmedruckregler 22 zugeführt (Sollwertkorrektur). lenn die Führungsgröße W^ oder f nicht ansteht, wird keine Turbinenleistungsänderung erfolgen.

Auf Figur 2 sind die an einer EK-Turbine vorhandenen Regelungen für die Drehzahl η (SG) 21 und den Entnahmedampfdruck p_E (PG) 22 dargestellt. Vieiterhin sind aus Figur 2 die Ein- und Ausgang sgröiSen für das Rechengerät zur Bestimmung und Einstellung der Regelleistung zu erkennen. .

Die Eingangsgrößen sind:

- die Netzfrequenzabweichung f und/oder die Führungsgröße W-py CDiO 1, diese Eingangsgrößen werden als Führungsgrößen auf den Funktionsbaustein FB 7 (s. Figur 1) aufgeschaltet,

- die Stellung der HD-Regelventile 24 als Maß für den Frischdampf durchs atz Bp (Di2) 3ι

- 'die Stellung der ND-Regelventile 23 als Maß für den Dampfdurchsatz durch den ND-Ieil D^₀ <Di3),

- der Entnahme druck p-g (Di4) 4 und die Ausgangsgrößen sind:

- das Signal 6 (s· !figur 1) zur Änderung der Stellung der KD-Regelventile (Do1) 23,

-das Signal 5 (s· "Figur 1) zur Korrektur des Sollwertes vom Entnahmedruckregler (Do2) 25o

Damit ist die Kopplung des Rechengerätes zur technologischen Anlage einer EK-Turbine mit ihren vorhandenen Regelungseinrichtungen gegeben*

Claims

-8-2108 58

Patentansprüche

1β Verfahren.zum Betreiben von Turboaggregaten mit geregelter Dampfentnähme, dadurch gekennzeichnet daß die Führungssignale (W^, 4 f, u*a·) aus dem Elektroenergiesystem durch die technologischen Größen wie z· B· Frischdampfdurchsatz (D^₁), Entnahmedampfdurchsatz (D_E) und Entnahmedampfdruok (p-g) bewertet über Begrenzerbaustein und Verstärkerbaustein in ein Verstellsignal (et), das den Stellmotoren der Niederdruckregelventile und in ein Signal (ß), das zur Korrektor des Entnahmedampfdruck-Sollwertes verwendet wird, umgeformt werden und die automatische Y/irkleistungsänderung auslösen, ohne die Zufuhr der Primärenergie - Frischdampf - zur Anlage selbst zu verändern und ohne-Beeinträchtigung der Wärmeabgabe· -ν
2; Verfahren nach Punkt 1, d a d-u r c h g e k e η η - ζ ei ohne t _s daß durch Aufschaltung der Netzfrequenzabweichung & f als Führungsgröße eine wesentliche Verbesserung des? Statik des Elektroenergieverbundsystems erreicht wird.
3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, d a d'u rc h g e k e η η ,*·> zeichnet, daß die Aufschaltung einer Führungsgröße W, welche auf einer übergeordneten Hierarchieebene gebildet wird, zur Systemregelung vorgesehea ist. '
4*¹ Verfahren nach Punkt 1 bis 3₉ dadurch gekennz ei "ch η © t, daß durch Einbeziehung von Wärmespeichern iß die Wärmeversorgungsnetze ein größerer Bereich der Wirkleistung zur. automatischen Regelung des Elektroenergiesystems genutzt werden kann·

- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -