DD209497A1

DD209497A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR REDUCING THERMAL LOADING OF STEAM TURBINES IN GREAT LOAD CHANGES

Info

Publication number: DD209497A1
Application number: DD24326182A
Authority: DD
Inventors: Heinz Marschler; Klaus Cunert; Horst Gaidetzka; Wolfgang Pausder
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1982-09-15
Filing date: 1982-09-15
Publication date: 1984-05-09

Abstract

Verfahren und Anordnung zur Reduzierung thermischer Belastungen von Dampfturbinen bei grossen Lastaenderungen durch Aenderung der Regelstufenbeaufschlagung. Ziel ist die Lebensdauerverlaengerung durch Verringerung der thermischen Belastung der Turbinenteile im Bereich der Regelstufenkammer. Dazu erfolgt in Bloecken mit Duo-Dampferzeugeranordnung bei Halblastschaltung eine selbsttaetige Umstellung von Fuellungsregelung auf Vordruckregelung und eine gleichzeitige Absenkung des Frischdampfsystemdruckes. Ueber die Halblast-Steuerschaltung werden Verstelleinrichtung aktiviert, die mit den Hochdruck-Verstellmotoren der Regelventile gekoppelt sind. Durch die Verstelleinrichtungen wird die oertliche Lage der Steuerschlitze in bezug auf den Steuerschieber der Stellmotore derart veraendert, dass eine Verschiebung der Einsatzpunkte der Regelventile erfolgt, die zur Wirkung einer Drosselregelung fuehrt. Gleichzeitig erhaelt der Frischdampf-Vordruckregler einen verminderten Sollwert.Method and arrangement for reducing thermal loads on steam turbines in the event of major load changes by changing the control stage. The aim is to extend the service life by reducing the thermal load on the turbine parts in the area of the standard stage chamber. For this purpose, a self-switching of filling control to admission pressure control and a simultaneous lowering of the live steam system pressure takes place in blocks with duo-steam generator arrangement at half-load circuit. About the half-load control circuit adjusting means are activated, which are coupled to the high-pressure adjusting the control valves. By adjusting the local position of the control slots with respect to the spool of the servo motors is changed so that a shift of the starting points of the control valves takes place, which leads to the action of a throttle control. At the same time, the live steam pressure regulator receives a reduced setpoint.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Anordnung zur Reduzierung thermischer Belastungen von Dampfturbinen bei großen LaständerungenMethod and arrangement for reducing thermal loads on steam turbines under high load changes

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung thermischer Belastungen von Dampfturbinen, insbesondere bei Blockanlagen mit zwei Dampferzeugern und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens»The invention relates to a method for reducing thermal loads on steam turbines, in particular in block systems with two steam generators and an arrangement for carrying out the method »

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die für eine Dampfturbine über einen längeren Zeitraum zulässigen Leistungssprünge und zulässigen mittleren Laständerungsgeschwindigkeiten sind von d®r Höhe der hieraus resultierenden Teraperaturspannungen und Verformungen abhängig. Bei jeder Dampfturbine liegen die kritischen Stellen im Bereich der ersten Turbinenstufe wegen d&r großen Wand- bzw. Flanschdicken« Bei Turbinen mit Düsengruppenregelung im Festdruckbetrieb ist dies die Regelstufenpartie«, Bei Laständerungen treten im Be» reich der Regelstufe wegen der Expansionscharakteristik in der Turbine erhebliche Dampftemperaturänderungen auf» Um bei großen Laständerungen die thermische Belastung an allen Stellen der Turbine, insbesondere im Regelstufenbereich, klein zu halten, gewinnt für DampfturbinenThe power jumps and permissible average load change speeds permissible for a steam turbine over a longer period of time depend on the height of the resulting teraperature stresses and deformations. Whenever steam turbine, the critical points are in the range of the first turbine stage for d r big wall and flange thickness "In turbines with nozzle group control in fixed pressure operation this is the rule stage game," when load changes the control stage occur at Be "rich because of the expansion characteristics in the turbine considerable steam temperature changes on »For large load changes, the thermal load at all points of the turbine, especially in the control stage area, to keep small wins for steam turbines

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großer Leistung, die vorrangig für die Ausregelung großer Laständerungen eingesetzt werden, die Anwendung der Drosselregelung oder der Gleitdruckbetrieb zunehmend an Bedeutung.high performance, which are used primarily for the control of large load changes, the application of the throttle control or the Gleitdruckbetrieb increasingly important.

Es ist eine Dampfturbinensteuerordnung bekannt geworden, mit der sich die Entstehung von Wärmebeanspruchungen in der Turbine beseitigen oder wesentlich reduzieren läßt, indem eine kontinuierliche Umstellung von Vollbeaufschlagung auf Teilbeaufschlagung oder irgendeine Zwischenstellung während einer Leistungsänderung vorgenommen wird ( DE-AS 2712349, DE-OS 2900336, 3116340). Diese Lösungen sind technisch sehr aufwendig, kompliziert und teuer und für Nachrüstungen nicht geeignet.It is a steam turbine control order has become known with which eliminates the emergence of thermal stresses in the turbine or can significantly reduce by a continuous change from full charge to Teilbeaufschlagung or any intermediate position during a change in performance is made (DE-AS 2712349, DE-OS 2900336, 3116340). These solutions are technically very complicated, complicated and expensive and not suitable for retrofitting.

Weiterhin ist bekannt, daß zur Senkung der thermischen Belastung von Dampfturbinen der Frischdampfsystemdruck vor der Dampfturbine entsprechend der Leistung abgesenkt wird. Eine schnelle Absenkung des Frischdampfsystemdruckes zur Reduzierung der thermischen Belastung der Turbine ist nur in geringem Umfang möglich, da sonst unzulässige thermische Beanspruchungen an den Systemen der Dampferzeuger-Bauteile auftreten. Für Blockanlagen mit zwei Dampferzeugern, die nicht grundsätzlich für schnelle Laständerungen konzipiert sind, bedeutet der Störungsfall -Ausfall eines Dampferzeugers- , d.h. Halblastschaltung des Blockes, eine hohe thermische Beanspruchung der Hochdruckregelst rufe mit entsprechender Verminderung der Lebensdauer.Furthermore, it is known that in order to reduce the thermal load of steam turbines, the live steam system pressure is lowered in front of the steam turbine according to the power. A rapid reduction of the live steam system pressure to reduce the thermal load of the turbine is only possible to a limited extent, since otherwise unacceptable thermal stresses on the systems of the steam generator components occur. For block plants with two steam generators, which are not fundamentally designed for fast load changes, the failure means failure of a steam generator, i. Half load circuit of the block, a high thermal stress of Hochdruckregelst calls with a corresponding reduction in the life.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist bei Blockeinhe*iten mit Duo-Dampferzeugern thermische Belastungen der Dampferzeuger» und Turbinenteile bei Ausfall eines Dampferzeugers mit relativ geringem technischen Aufwand möglichst klein zu halten, um eine hohe Lebensdauer d®r Ausrüstungen zu erreichen.The invention aims at Blockeinhe * ith with Duo steam generators thermal loads on the steam generator 'and turbine parts in case of failure of a steam generator with relatively little technical effort to keep as small as possible in order to achieve a long life d®r equipment.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» zur Erfüllung der Zielstellung ein Verfahren anzugeben, mit dem für den Fall der Halblastschaltung die Dampftensperaturabsenkung und damit auftretende mechanische Spannungsspitzen im Bereich der Turbinen-Regelstufe maßgeblich reduziert werden, Weiterhin ist eine Anordnung zur Realisierung des Verfahrens zu schaffen»The invention has for its object »to fulfill the objective to provide a method by which the Dampftensperaturabsenkung and thus occurring mechanical stress peaks in the turbine control stage are significantly reduced for the case of the half-load circuit, Furthermore, an arrangement for the realization of the method to create»

Die Aufgabe wird gelöst, indem im Falle des Ausfalls eines Dampferzeugers während der Halblastschaltung eine selbsttätige Umstellung von der Füllungs- bzw« Düsengruppenregelung auf die Drosselregelung durch paralleles öffnen mindestens eines Teils der Regelventile ausgelöst und eine gleichzeitige Absenkung des Frischdampfsystem» druckes unter Beachtung der thermischen Grenzwerte des in Betrieb befindlichen Dampferzeugers vorgenommen wird. Nach dem thermischen Ausgleich erfolgt eine Rückstellung bzw* ©in kontinuierlicher Übergang zur Düsengruppenregelung_o The object is achieved by triggering in the case of failure of a steam generator during the half-load circuit, an automatic changeover from the filling or «nozzle group control to the throttle control by opening at least a portion of the control valves parallel and a simultaneous lowering of the main steam system» pressure in compliance with the thermal limits the operating steam generator is made. After the thermal compensation, a reset or * © takes place in continuous transition to the nozzle group control _o

Zur Realisierung des Verfahrens sind an die vorhandene Halblast-Steuerschaltung, mit der in bekannter Weise bei Ausfall eines Dampferzeugers die Belastungsregelung desFor the realization of the process are known to the half-load control circuit with which in a known manner in case of failure of a steam generator, the load control of the

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Betriebs-Dampferzeugers auf Festlast eingestellt, die Turbinenleistungsregelung außer Betrieb genommen und die Frischdampf-Vordruckregelung mit festem Nenndruck zugeschaltet werden, zusätzliche Verstelleinrichtungen angeschlossen, die jeweils mit dem Hochdruck-Stellmotor eines Regelventils gekoppelt sind und eine Änderung der örtlichen Lage der Steuerschlitze in bezug auf den Steuerschieber der Stellmotore und damit eine solche Verschiebung des Einsatzpunktes des jeweiligen Regelventils verursachen, daß insgesamt die Wirkung einer Drosselregelung vorhanden ist. Gleichzeitig ist an den Frischdampf-Vordruckregler ein Sollwert?gelegt, der kleiner als der Nenndruck gewählt ist, wobei sich die Differenz aus der zulässigen thermischen Belastbarkeit der Dampferzeugerbauteile herleitet.Operational steam generator set to fixed load, the turbine power control taken out of service and the live steam form control with fixed nominal pressure are switched on, additional adjustment connected, which are respectively coupled to the high-pressure actuator of a control valve and a change in the location of the control slots with respect to the Control slide the servo motors and thus cause such a shift in the starting point of the respective control valve that overall the effect of a throttle control is present. At the same time, a setpoint is set to the main steam pressure regulator, which is selected smaller than the nominal pressure, the difference being derived from the permissible thermal load capacity of the steam generator components.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch Verwendung der vorhandenen Einrichtungen bzw. einfache Nachrüstung im Bereich der Frischdampf-Vordruckregelung mit einem geringen Realisierungsaufwand eine wesentliche Lebensdauerverlängerung erreicht wird.The invention has the advantage that a substantial life extension is achieved by using the existing facilities or simple retrofitting in the field of live steam admission pressure control with a low implementation cost.

embodiment

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Die Zeichnung zeigt einen Block mit zwei Dampferzeugern 1 und 2, einer Hochdruckturbine 2 einer zweiflutigen Zwischenüberhitzungsturbine 4 und einer ersten zweiflutigen Niederdruckturbine 5, der in Tandemanordnung weitere Niederdruckturbinen nachgeordnet sind .The detailed explanation of the invention is based on the embodiment shown schematically in the drawing. The drawing shows a block with two steam generators 1 and 2, a high-pressure turbine 2 of a double-flow reheatening turbine 4 and a first twin-flow low-pressure turbine 5, which are arranged downstream of other low-pressure turbines in tandem.

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Der Dampf strömt von den beiden Dampferzeugern über .Hauptabsperrschieber 6, Schnellschlußventäle 7 und über Regelventile 8, von denen jedes mit einem anderen Düsensegment der Hochdruckturbine 3 verbunden ist« Bei Ausfall eines der beiden Dampferzeuger spricht die vorhandene Halblastschaltung 9 an. Bekannterweise werden parallel zum Abtrennen des ausgefalenen Dampferzeugers, die nicht näher bezeichnete Belastungsregelung des Betriebsdampferzeugers auf Festlast.eingestellt, die Turbinenleistungsregelung außer Betrieb genommen und der Frischdampf-Vordruckregler 10 mit festeingestelltem Nenndruck p.. zugeschaltet. Der Frischdampf-Vordruckregler beeinflußt bei Frischdampfdruck-Sollwertabweichung in der bekannten Art über die Drefazahl-Leistungs-Sollwertverstelleinrichtung 11^ einen summierenden hydraulischen Verstärker 12 und die Hochdruck-Stellmotore 13 die Stellung der Hochdruckregelventile 8.The steam flows from the two steam generators over .Hauptabsperrschieber 6, quick-closing valves 7 and control valves 8, each of which is connected to a different nozzle segment of the high-pressure turbine 3 «If one of the two steam generator fails, the existing half-load circuit 9 to. Known manner, parallel to the severance of the failed steam generator, the unspecified load control of the operating steam generator set to fixed load, the turbine power control taken out of service and the live steam pressure regulator 10 with fixed set nominal pressure p .. switched. The live steam primary pressure regulator influences the position of the high-pressure control valves 8 when the steam pressure setpoint deviation is in the known manner via the three-valve power setpoint adjuster 11 ^ a summing hydraulic booster 12 and the high-pressure servo motors 13.

Nach der Erfindung werden automatisch zusätzlich die Einsatzpunkte einiger Hochdruckregelventile 8 verstellt und gleichzeitig der Frischdampfdruck vor Turbosatz abgesenkt, indem durch Betätigung der Verstelleinrichtungen 14 eine Änderung der Stellung der beweglichen Rückführbuchse der Steuerschieber der betreffenden Hochdruck-Stellmotore 13 und damit die fur den Übergang von Füllungs- auf Drosselregelung erforderliche Verschiebung der Hub-Druck-Kennlinie H_H0 = f (p_st) aus der Lage 15 in die Lage 16 erfolgt und der Sollwert des Frischdampf-Vordruckreglers 10 von P_n auf den neuen festeingestellten Sollwert P^o verstellt wird. Dabei ist die mögliche Höhe der Sollwertänderung A P_Soix * Priori ~ PhLS ^{durcn die} zulässige thermische Belastbarkeit der Dampferzeugerbauteile begrenzt .According to the invention, the insertion points of some high-pressure control valves 8 are automatically adjusted and at the same time the live steam pressure is lowered before the turbo set by changing the position of the movable return bushing of the spool valves of the respective high-pressure servo motors 13 by actuation of the adjusting devices 14 and thus for the transition from filling required to throttle control displacement of the stroke-pressure curve H _H0 = f (p _st ) from the position 15 in the position 16 and the setpoint of the live steam admission pressure regulator 10 of P _n on the new fixed setpoint P ^ o is adjusted. The possible level of the setpoint change A P _So ix * Priori ~ PhLS is ^{limited by the} permissible thermal load capacity of the steam generator ^components .

Claims

- 6 claim of invention

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1. A method for reducing thermal stress of steam turbines in block systems with two steam generators with large load change, especially at half load circuit, by failure of one of the steam generator in which the load control of the operating steam generator set to fixed load, the turbine power control taken out of service and the live steam form control, with fixed nominal pressure are switched on, characterized in that with the half-load circuit in addition an automatic changeover from the nozzle group control to the throttle control triggered by parallel opening at least a portion of the control valves and at the same time a lowering of the live steam pressure is performed in compliance with the thermal limits of the operating steam generator ·

2. The method according to item 1, characterized in that after the thermal compensation, a provision or a continuous transition to the nozzle group control is initiated.

3. Arrangement for carrying out the method according to item 1, characterized in that the existing HaIblast-control attitude (9) additional adjusting devices (14) are connected, each with the high-pressure actuator (13) of a control valve (8) are coupled , Such that a change in the local position of the control slots with respect to the spool of the servo motors (13) and thus such a shift of the starting point of the control valves takes place, which leads to the action of throttle control, and that at the same time

the fresh steam admission pressure regulator (10) receives a setpoint value (Pu _LS ) which is smaller than the nominal pressure (P _Nenn ) by an amount (Δ Pe «!].), the amount being derived from the permissible thermal load of the steam generator components ,

For this 1 sheet drawings