DE102008024253A1

DE102008024253A1 - Steuereinrichtung und -verfahren für ein Schnellschlussventil einer Dampfturbine

Info

Publication number: DE102008024253A1
Application number: DE102008024253A
Authority: DE
Inventors: Christian Potten; Holger Hennecke
Original assignee: MAN Turbo AG
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-11-26
Also published as: US20110072821A1; PL2276935T3; BRPI0912859B1; EP2276935A1; JP5160685B2; EP2276935B1; ATE540226T1; BRPI0912859A2; CN102037249B; CN102037249A; JP2011521158A; WO2009141131A1

Abstract

Eine Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil (2) einer Dampfturbine mit einem Entlastungsventil (4) zur Reduzierung eines das Schnellschlussventil öffnenden Hydraulikdruckes und einer Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) mit wenigstens drei Ventilen, die derart mit dem Entlastungsventil hydraulisch verschaltet sind, dass dieses das Schnellschlussventil erst schließt, falls wenigstensordnung in eine Schnellschluss-Stellung geschaltet werden, weist eine Prüf-Steuerventilanordnung (8, 9) zur wahlweisen Reduzierung und Erhöhung des das Schnellschlussventil öffnenden Hydraulikdruckes bei geschlossenem Entlastungsventil auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil einer Dampfturbine mit einem Entlastungsventil zum Schließen des Schnellschlussventils und einer in einer 2-von-3-Auswahl geschalteten Entlastungsventil-Steuerventilanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Schnellschlussventil für eine Dampfturbine mit einer solchen Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zur Durchführung eines Teilhubtests eines solchen Schnellschlussventils.
Dampfturbinen, beispielsweise in Kraftwerken, in denen Frischdampf aus einem Heizkessel entspannt wird und dabei eine oder mehrere Turbinenstufen antreibt, dürfen bestimmte Höchstdrehzahlen nicht überschreiten, um insbesondere Schädigungen der Turbinenkomponenten zu verhindern. Um bei einem Lastabwurf, einem Kupplungsbruch oder dergleichen ein Überschreiten dieser Höchstdrehzahl durch die Turbine zu vermeiden, ist es beispielsweise aus der DE 10 2004 042 891 B3 bekannt, ein Schnellschlussventil vorzusehen, das in möglichst kurzer Zeit den Dampfmassenstrom zur Turbine unterbricht oder reduziert, wenn beispielsweise die Turbinendrehzahl einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt oder auf andere Weise ein drohendes Überschreiten der Höchstdrehzahl erkannt wird.
An solche Schnellschlussventile und deren Aktuierung werden dementsprechend hohe Verfügbarkeits-, Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen gestellt. Üblicherweise weist ein Schnellschlussventil daher einen Arbeitszylinder auf, der durch einen Hydraulikdruck gegen ein Vorspannelement, beispielsweise eine Feder, gelüftet wird und so das Schnellschlussventil aktiv öffnet, solange der Hydraulikdruck die Vorspannung des Vorspannelements überwindet. Zum Schließen des Schnellschlussventils wird dieser Hydraulikdruck möglichst rasch reduziert, beispielsweise in einen Tank abgesteuert. Der drucklose Arbeitszylinder wird durch das Vorspannelement in die Geschlossen-Stellung des Schnellschlussventils gezwungen.
Die DE 10 2004 042 891 B3 schlägt hierzu eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Cartridgeventil zur Reduzierung des das Schnellschlussventil öffnenden Hydraulikdruckes und einer dieses Cartridgeventil aktuierenden Entlastungsventil-Steuerventilanordnung vor, die drei Magnetventile, aufweist, welche in einer sogenannten 2-von-3-Auswahl („2v3”-Auswahl) realisieren, i. e. derart mit dem Entlastungsventil hydraulisch verschaltet sind, dass dieses das Schnellschlussventil erst schließt, falls wenigstens zwei der drei Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung in eine Schnellschluss-Stellung geschaltet werden. Auf diese Weise können vorteilhaft unnötige Schnellschlüsse aufgrund eines einzelnen defekten Ventils der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung vermieden und andererseits diese Ventile während des Betriebs einzeln getestet werden.
Die DE 2 254 250 A schlägt eine 2v3-Auswahl bezüglich der Überwachungskanäle einer Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil einer Dampfturbine vor, um die Zuverlässigkeit der Überwachung zu erhöhen.
Nachteilig sind bei diesen Steuereinrichtungen die Möglichkeiten zur Überprüfung bzw. zum Test der auslösenden Aktorik und des Schnellschlussventils eingeschränkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Verfügbarkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Schnellschlussventils für eine Dampfturbine zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil einer Dampfturbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale weitergebildet. Anspruch 14 stellt ein Schnellschlussventil mit einer solchen Steuereinrichtung, Anspruch 15 ein durch eine solche Steuereinrichtung ausführbares Verfahren unter Schutz. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil einer Dampfturbine weist ein Entlastungsventil zur Reduzierung eines das Schnellschlussventil öffnenden Hydraulikdruckes auf. Das Schnellschlussventil kann, wie vorstehend erläutert, insbesondere einen hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinder aufweisen, der durch entsprechenden Hydraulikdruck aktiv gegen ein Vorspannelement, beispielsweise eine Zug- oder Druckfeder in eine Offen-Stellung beweg bar ist und bei ausreichender Reduzierung des Hydraulikdruckes das Schnellschlussventil verschließt. Diese Reduzierung des Hydraulikdrucks und damit das Schließen des Schnellschlussventils kann über das Entlastungsventil erfolgen, das beispielsweise ein oder mehrere Cartdrige- und/oder Kugelventile umfassen kann.
Zur Ansteuerung dieses Entlastungsventil ist eine Entlastungsventil-Steuerventilanordnung vorgesehen, die drei oder mehr Ventile aufweist, welche derart mit dem Entlastungsventil hydraulisch verschaltet sind, dass das Entlastungsventil das Schnellschlussventil erst schließt, falls wenigstens zwei Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung in eine Schnellschluss-Stellung geschaltet sind, i. e. eine 2v3-Auswahl realisieren.
Erfindungsgemäß ist nun zusätzlich eine Prüf-Steuerventilanordnung vorgesehen, die bevorzugt unabhängig von der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung ausgebildet ist, und durch die der Hydraulikdruck, der das Schnellschlussventil gegen das Vorspannelement öffnet, reduziert und erhöht werden kann.
Durch diese zusätzliche Prüf-Steuerventilanordnung kann damit auch bei geschlossenem Entlastungsventil ein Test, insbesondere ein sogenannter Teilhubtest des Schnellschlussventils durchgeführt werden, indem, ausgehend von dem beispielsweise vollständig oder in eine Betriebsnormalstellung geöffnetem Schnellschlussventil, zunächst der Hydraulikdruck derart reduziert wird, dass das Schnellschlussventil sich ganz oder wenigstens teilweise schließt, indem beispielsweise der Arbeitszylinder einen vollen bzw. einen Teilhub ausführt. Anschließend wird der Hydraulikdruck wieder erhöht und das Schnellschlussventil so in seine Ausgangsstellung zurückgefahren.
Durch diesen Test, der vor, während und/oder nach dem Arbeitsbetrieb der Turbine durchgeführt werden kann, kann unabhängig von der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung die Funktion des Schnellschlussventils überprüft und so beispielsweise eine Schwergängigkeit oder ein Festsitzen, etwa durch Verzunderung, erkannt werden. In einer bevorzugten Weiterbildung stellt die Prüf-Steuerventilanordnung zudem eine redundante, von dem Entlastungsventil unabhängige Möglichkeit dar, den Hydraulikdruck zu reduzieren und so das Schnellschlussventil zu schließen, wenngleich gegebenenfalls langsamer als durch das Entlastungsventil. Vorteilhafterweise können im Falle eines Schnellschlusses auch sowohl das Entlastungsventil als auch die Prüf-Steuerventilanordnung so angesteuert werden, dass Hydraulikdruck über beide abgesteuert und so das Schnellschlussventil noch rascher geschlossen wird.
Bevorzugt weist die Prüf-Steuerventilanordnung ein oder mehrere erste Steuerventile und/oder ein oder mehrere zweite Steuerventile auf. Sowohl die Verbindung des Entlastungsventils mit einer Druckquelle, beispielsweise einem Hydraulikdruckspeicher, einer Pumpe oder dergleichen, als auch die Verbindung des Entlastungsventils mit einer Drucksenke, beispielsweise einem oder mehreren Tanks, kann über die ersten und/oder zweiten Steuerventile erfolgen Erste und zweite Steuerventile können parallel oder in Reihe geschaltet sein, wobei ihnen in der Verbindung zur Druckquelle und/oder zu dem Schnellschlussventil eine, vorzugsweise einstellbare, Drossel vorgeschaltet sein kann, um den die Prüf-Steuerventilanordnung beaufschlagenden Hydraulikdruck auf einen geeigneten Wert zu reduzieren.
Die Entlastungsventil-Steuerventilanordnung und die Prüf-Steuerventilanordnung bilden bevorzugt eine bauliche Einheit. Insbesondere können diese beiden Teileinheiten einen kompakten Block bilden und aneinander und/oder einem Träger befestigt sein. Dies erleichtert die Montage der kompletten Steuereinrichtung und reduziert den erforderlichen Bauraum.
Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung und/oder der Prüf-Steuerventilanordnung sind bevorzugt als 4/2-Magnet-Wegeventil ausgebildet, i. e. Ventile mit vier Anschlüssen, die über, vorzugsweise gegen ein Vorspannelement wirkende, Elektromagnete in zwei Stellungen schaltbar sind. Bevorzugt verbinden dabei Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung das Entlastungsventil mit einer Drucksenke bzw. trennen es von einer Druckquelle, wenn sie nicht mit Energie versorgt sind, d. h. öffnen im stromlosen Zustand das Entlastungsventil. In gleicher Weise verbinden bevorzugt ein erstes und/oder zweites Steuerventile der Prüf-Steuerventilanordnung das Schnellschlussventil mit der Drucksenke, während sie es von der Druckquelle trennen, wenn sie mit Energie versorgt sind, d. h. schließen im bestromten Zustand das Schnellschlussventil. Es ist jedoch auch die umgekehrte Stromlos-Stellung möglich.
Die Entlastungsventil-Steuerventilanordnung und/oder die Prüf-Steuerventilanordnung weisen bevorzugt eine Endlagenüberwachung auf, um festzustellen, ob die Ventile ordnungsgemäß arbeiten, i. e. die angesteuerte Endlage (Offen- bzw. Geschlossen-Stellung) einnehmen.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Steuereinrichtung eine Entlastungsventilsteuerung zum Erfassen der Drehzahl der Dampfturbine und Schalten der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung in die Schnellschluss-Stellung auf. Diese Entlastungsventilsteuerung umfasst vorteilhafterweise wenigstens drei Drehzahlerfassungseinheiten, die derart verschaltet sind, dass die Entlastungsventil-Steuerventilanordnung erst in eine Schnellschluss-Stellung geschaltet wird, falls wenigstens zwei Drehzahlerfassungseinheiten eine Drehzahl der Dampfturbine erfassen, die einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, i. e. realisieren eine 2v3-Auswahl.
Dabei können die Drehzahlerfassungseinheiten eine Gleichlaufüberwachung zur gegenseitigen Vergleichen der erfassten Drehzahlen, eine Nulldrehzahlüberwachung und/oder eine Unterdrehzahlüberwachung aufweisen. Die Drehzahlerfassungseinheiten kommunizieren bevorzugt über einen Bus miteinander, der die die 2v3-Auswahl bildende Logik realisieren kann. Bevorzugt können auch externe Schnellschlussbefehle, sogenannte externe Trips, in die Entlastungsventilsteuerung eingegeben werden, die beispielsweise von einer Leistungsüberwachung der Turbine, einer Kupplungsüberwachung oder dergleichen stammen und ebenso wie die Überschreitung des vorgegebenen Schwellwertes durch wenigstens zwei erfasste Drehzahlen zur Schaltung der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung in die Schnellschluss-Stellung führen.
Die Drehzahlerfassungseinheiten können dabei jeweils eine oder mehrere Drehzahlerfassungseinrichtungen, beispielsweise aktive Drehzahlsensoren, aufweisen und mit diesen und/oder Ventilen der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung physikalisch unabhängig verbunden sein, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit zu erhöhen.
Zum testweisen Ansteuern der Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung und/oder zum testweisen Ansteuern der Prüf-Steuerventilanordnung kann die Entlastungsventilsteuerung einen Testgenerator aufweisen. Das testweise Ansteuern der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung und der Prüf-Steuerventilanordnung kann dabei durch einen gemeinsamen Testgenerator gesteuert werden, gleichermaßen können jedoch auch jeweils eigene Teil-Testgeneratoren vorgesehen sein, die bevorzugt in der Entlastungsventilsteuerung implementiert oder von dieser getrennt realisiert sein können.
Die Ansteuerung der Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung erfolgt dabei bevorzugt derart, dass die Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung abwechselnd, insbesondere zyklisch, einzeln testweise in die Schnellschluss-Stellung geschaltet werden. Da bei nur einem in die Schnellschluss-Stellung geschalteten Ventil der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung aufgrund der 2v3-Auswahl das Entlastungsventil das Schnellschlussventil noch nicht schließt, kann dieser Test, beispielsweise periodisch, auch während des Betriebs der Turbine erfolgen.
Die Ansteuerung der Prüf-Steuerventilanordnung erfolgt bevorzugt derart, dass die Prüf-Steuerventilanordnung den das Schnellschlussventil öffnenden Hydraulikdruck bei geschlossenem Entlastungsventil reduziert und anschließend wieder erhöht, um so einen Voll- oder Teilhubtest durchzuführen. Insbesondere ein Teilhubtest kann auch während des Arbeitsbetriebes der Turbine, bevorzugt vor und/oder danach erfolgen. Zur Auswertung des Tests sind bevorzugt ein oder mehrere Sensoren vorgesehen, die eine Verstellung des Schnellschlussventils, beispielsweise einen Hub eines Arbeitszylinders, erfassen. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Sensoren auf gleicher Hubhöhe vorgesehen, um zwischen Sensorausfall, gekennzeichnet durch nur ein Sensorsignal, und fehlerhaftem Hub, gekennzeichnet durch Signale aller Sensoren, unterscheiden zu können
Der Testgenerator kann parametrierbar sein, um Testbedingungen, beispielsweise die Zeitdauer zwischen zwei Tests, die Teilhubhöhe oder dergleichen einstellen zu können.
Bevorzugt führt der Testgenerator den Test des Schnellschlussventils mittels Ansteuerung der Prüf-Steuerventilanordnung und/oder den Test der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung automatisch, beispielsweise nach einer vorgegeben Anzahl von Betriebsstunden, einer vorgegebenen Anzahl von anderen Tests oder dergleichen durch. Hierzu kann er einen Betriebsstundenzähler und/oder einen Startzähler aufweisen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert, die einzige
1: eine Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil einer Dampfturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt in Form eines Hydraulik- und Informationsplanes teilweise schematisiert eine Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil einer Dampfturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Die Drehzahl eines Läufers 1 einer Dampfturbine wird durch drei unabhängige Drehzahlsensoren 17.1 bis 17.3 erfasst. Übersteigt eine von einem Sensor 17 erfasste Drehzahl einen vorgegebenen Schwellwert, gibt eine mit diesem verbundene Drehzahlerfassungseinheit 10, 20 bzw. 30 über eine Steuerleitung 10.2, 20.2 bzw. 30.3 einen Schaltbefehl an ein 4/2-Magnetwegeventil in einer Entlastungsventil-Steuerventilanordnung 6.
Diese ist nicht weiter detailliert dargestellt oder beschrieben, da insofern auf die DE 10 2004 042 891 B3 verwiesen werden kann, deren diesbezügliche Offenbarung ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Allgemein sind die drei 4/2-Magnetwegeventil der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung 6 hydraulisch so verknüpft, dass sich eine sogenannte „2 von 3”-Auswahl ergibt.
Sind wenigstens zwei der drei Magnetwegeventil der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung 6 durch Steuerbefehle von den Drehzahlerfassungseinheit 10, 20 bzw. 30 nicht in eine Schnellschluss-Stellung geschaltet, ist die Verbindung eines Cartridge-Entlastungsventils 4 über Passagen 5, 7.2 mit einer Druckquelle P getrennt, während das Entlastungsventil 4 über Passagen 5, 15.1, 15.2, 15.22 mit einer Drucksenke 16 kommuniziert.
Dadurch öffnet der Hydraulikdruck in einem Arbeitsraum 2.3 eines Schnellschlussventils 2 das Cartridge-Ventil 4, sein Arbeitskolben 2.1 fährt unter der Kraft einer vorgespannten Tellerfeder 2.2 aus (nach unten in 1), treibt dabei Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 2.3 über Passagen 3, 3.1, das geöffnete Ventil 4, Passagen 15.21, 15.22 in den Tank 16 und schließt dabei das Schnellschlussventil derart, dass eine Dampfzufuhr zur Dampfturbine unterbrochen und so ein Überschreiten einer zulässigen Höchstdrehzahl des Läufers 1 verhindert wird.
Zur Überprüfung der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung 6 steuert ein Testgenerator 40 zyklisch die einzelnen Drehzahlerfassungseinheiten 10, 20 und 30 derart an, dass sie abwechselnd das zugeordnete Magnetwegeventil der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung 6 in die Schnellschluss-Stellung schalten. Über Informationsleitungen 10.1, 20.1 bzw. 30.1 melden Endlagensensoren in diesen Magneten (nicht dargestellt), ob das jeweilige Ventil ordnungsgemäß funktioniert.
Um einen Teilhubtest durchzuführen, steuert der Testgenerator 40 über Steuerleitungen 40.3, 40.5 zwei weitere Steuerventile in Form von 4/2-Magnetwegeventilen 8, 9 derart an, dass, ausgehend von der in 1 dargestellten Betriebsstellung, die Steuerventile 8,9 der Prüf-Steuerventilanordnung gleichzeitig umgeschaltet werden und den Arbeitsraum 2.3 über die Passagen 3, 3.2 (i. e. unter Umgehung des Entlastungsventils 4), 3.21, ein Rückschlagventil 11, eine einstellbare Drossel 13, die nun stromführend geschalteten Steuerventile 8, 9 und die Passagen 15, 15.2, 15.22 mit dem Tank 16 verbindet. Entsprechend der Ansteuerung des ersten und zweiten Steuerventils 8, 9 bzw. der Einstellung der Drossel 13 reduziert sich so der Hydraulikdruck im Arbeitsraum 2.3, der Arbeitskolben 2.1 führt einen Teilhub aus (nach unten in 1), der von Sensoren 40.1, 40.2 erfasst und an den Testgenerator übermittelt wird.
Nach Erreichen des gewünschten Teilhubes, der die Funktionsfähigkeit des Schnellschlussventils 2 zeigt bzw. durch Aufbrechung von Verzunderungen oder dergleichen wieder herstellt oder verbessert, werden das erste Steuerventil 8 und das zweite Steuerventil 9 der Prüf-Steuerventilanordnung wieder in die in 1 dargestellte Betriebsstellung geschaltet, so dass die Druckquelle P über Passagen 7, 7.1, eine einstellbare Drossel 14, das erste und zweite Steuerventil 8, 9, ein Rückschlagventil 12 und die Passagen 3.22, 3.2, 3 mit dem Arbeitsraum 2.3 verbunden ist, so dass sich der Hydraulikdruck in diesem erhöht, den Arbeitskolben 2.1 gegen die Vorspannung der Tellerfeder 2.2 treibt und so das Schnellschlussventil wieder öffnet, bis der Testgenerator 40 über die Sensoren 40.1, 40.2, fest stellt, dass der Teilhub rückgängig gemacht wurde. Auch die Endlagen des ersten Steuerventils 8 und des zweiten Steuerventils 9 werden über Endlagensensoren überwacht und über Informationsleitungen 40.4, 40.6 an den Testgenerator gemeldet.
Die Entlastungsventil-Steuerventilanordnung 6 und die Prüf-Steuerventilanordnung 8, 9 sind als bauliche Einheit in einem kompakten Block zusammengefasst. Dabei sind das erste Steuerventil 8 und das zweite Steuerventil 9 mit der vorgeschalteten einstellbaren Drossel 13 in der in 1 gezeigten Weise in Reihe geschaltet. Sie werden in vorgegebenen Zeitabständen vom Testgenerator 40 zur Durchführung eines Teilhubtestes angesteuert, wie vorstehend beschrieben. Der 2v3-Ventilblock 6, 8, 9 kann auch in Ex-Schutz-Ausführung ausgebildet sein.
Beide Teileinheiten Entlastungsventil-Steuerventilanordnung 6 und Prüf-Steuerventilanordnung 8, 9 werden von den Drehzahlerfassungseinheiten 10, 20, 30 bzw. dem Testgenerator 40 angesteuert, die zu einem Überdrehzahlerfassungssystem 50 zusammengefasst sein können.
Das Überdrehzahlerfassungssystem 50 kann weitere Relaisbaugruppen (nicht dargestellt), insbesondere zur Realisierung von Doppelstromkreisen in 2v3-Aufbau zum Abschalten weiterer Verbraucher aufweisen.
Es ist in 3-kanaliger Redundanz aufgebaut. Trip- bzw. Schnellschlussmeldungen bzw. -befehle werden in einer 2v3-Auswahl verglichen und die mehrheitlich anstehende Meldung wird dreifach in einer ausfallsicheren Relaisschaltung mit zwangsgeführten Kontakten ausgegeben (nicht dargestellt).
Für die Auslösung eines Trips bzw. Schnellschlusses stehen nach außen drei 2v3-Stromkreise zur Verfügung, die bei der Auflösung öffnen. Zusätzlich stehen die vorgenannten weiteren Doppelstromkreise zur Verfügung.
Bevorzugt weisen ein oder mehrere der Drehzahlerfassungseinheiten 10, 20, 30 eine Geber-Stromkreis-Überwachung, eine Geber-Signal-Überwachung, eine Gebersignal-Weiterkopplung, einen Überdrehzahl-Grenzwert, einen Unterdrehzahl-Grenzwert, eine Nulldrehzahlmeldung mit Relaisausgang, Steuereingänge für externe Trip-Auslösung, eine Trip-Line Überwachung bzw. 2v3- Magnetventilüberwachung, eine Störungsmeldung und/oder eine Drehrichtungserkennung auf.
An der Gerätefront einer oder mehrerer Drehzahlerfassungseinheiten 10, 20, 30 befindet sich ein Tastenfeld (nicht dargestellt) zur Bedienung und Parametrierung, ein fünfstelliges Display zur Anzeige der aktuellen Drehzahl und zur Fehlermeldungsanzeige und vier LEDs zur Statusanzeige. Zum Datenaustausch mit einem Profibus-Master verfügt jede Drehzahlerfassungseinheit 10, 20, 30 über eine frontseitige Profibus-DP-Schnittstelle (nicht dargestellt).
Der Testgenerator 40 ist mit automatischen, zyklischen Prüfroutinen für Überdrehzahl, 2v3-Logik des 2v3-Ventilblocks sowie den Teilhubtest ausgestattet. Auf der Gehäusefront des Generators befindet sich ein Tastenfeld zur Parametrierung, ein Display zur Anzeige der Testdrehzahl, LEDs zur Anzeige des Status und eine Profibus-Schnittstelle zum Daten Austausch mit einem Profibus-Master (nicht dargestellt).
In nicht näher dargestellter Weise kann ein Trip- oder Schnellschluss in einer fehlersicheren Steuerung gespeichert werden. Ein Trip-Reset kann in dieser fehlersicheren Steuerung realisiert sein. Das System geht vorzugsweise automatisch in den GUT-Zustand, wenn keine interne oder externe Tripbedingung ansteht. Für die Ausführung des Überdrehzahlschutzes ist eine fehlersichere Steuerung vorteilhaft.

1: Dampfturbinenläufer
2: Schnellschlussventil
2.1: Arbeitszylinder
2.2: Tellerfeder
2.3: Arbeitsraum
3, 3.1, 3.2: Hydraulikfluidpassage
4: Entlastungsventil
5: Hydraulikfluidpassage
6: Entlastungsventil-Steuerventilanordnung
7, 7.1, 7.2: Hydraulikfluidpassage
8: erstes Steuerventil
9: zweites Steuerventil
10, 20, 30: Drehzahlerfassungseinheit
10.1, 20.1, 30.1: Informationsleitung
10.2, 20.2, 30.2: Steuerleitung
11, 12: Rückschlagventil
13, 14: einstellbare Drossel
15, 15.1, 15.2, 15.21, 15.22: Hydraulikfluidpassage
16: Drucksenke (Tank)
17.1, 17.2, 17.3: Drehzahlerfassungseinrichtung
40: Testgenerator
40.1, 40.2: Hubsensor
40.3, 40.5: Steuerleitung
40.4, 40.6: Informationsleitung
50: Überdrehzahlerfassungssystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004042891 B3 [0002, 0004, 0030]
- DE 2254250 A [0005]

Claims

Steuereinrichtung für ein Schnellschlussventil (2) einer Dampfturbine mit einem Entlastungsventil (4) zur Reduzierung eines das Schnellschlussventil öffnenden Hydraulikdruckes; und einer Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) mit wenigstens drei Ventilen, die derart mit dem Entlastungsventil hydraulisch verschaltet sind, dass dieses das Schnellschlussventil erst schließt, falls wenigstens zwei Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung in eine Schnellschluss-Stellung geschaltet werden; gekennzeichnet durch eine Prüf-Steuerventilanordnung (8, 9) zur wahlweisen Reduzierung und Erhöhung des das Schnellschlussventil (2) öffnenden Hydraulikdruckes bei geschlossenem Entlastungsventil (4).
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüf-Steuerventilanordnung ein erstes Steuerventil (8) und ein zweites Steuerventil (9) aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerventil (8) und das zweite Steuerventil (9) in Reihe geschaltet sind.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Prüf-Steuerventilanordnung (8, 9) und der Druckquelle (P) und/oder dem Schnellschlussventil (2) eine, insbesondere einstellbare, Drossel (13, 14) angeordnet ist.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) und die Prüf-Steuerventilanordnung (8, 9) eine bauliche Einheit bilden.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ventil der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) und/oder wenigstens ein Ventil (8, 9) der Prüf-Steuerventilanordnung als 4/2-Magnet-Wegeventil ausgebildet ist.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsventil-Steuerventilanordnung und/oder die Prüf-Steuerventilanordnung eine Endlagenüberwachung aufweist.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Entlastungsventilsteuerung (10, 20, 30) zum Erfassen der Drehzahl der Dampfturbine und Schalten der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) in die Schnellschluss-Stellung aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsventilsteuerung wenigstens drei Drehzahlerfassungseinheiten (10, 20, 30) aufweist, die derart verschaltet sind, dass die Entlastungsventil-Steuerventilanordnung erst in eine Schnellschluss-Stellung geschaltet wird, falls wenigstens zwei Drehzahlerfassungseinheiten eine Drehzahl der Dampfturbine erfassen, die einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlerfassungseinheiten eine Gleichlaufüberwachung, eine Nulldrehzahlüberwachung und/oder eine Unterdrehzahlüberwachung aufweisen.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen der Entlastungsventilsteuerung (10, 20, 30) mit wenigstens drei Drehzahlerfassungseinrichtungen (17.1, 17.2, 17.3) und/oder mit wenigstens drei Ventilen der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) physikalisch unabhängig ausgebildet sind.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsventilsteuerung einen Testgenerator (40) zum testweisen Ansteuern der Ventilen der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) und/oder der Prüf-Steuerventilanordnung (8, 9) aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Testgenerator parametrierbar ist, einen Betriebsstundenzähler und/oder einen Startzähler aufweist.
Schnellschlussventil (2) für eine Dampfturbine mit einer Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Durchführung eines Teilhubtests eines Schnellschlussventils (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüf-Steuerventilanordnung (8, 9) den das Schnellschlussventil öffnenden Hydraulikdruck bei geschlossenem Entlastungsventil reduziert und anschließend wieder erhöht.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Ventile der Entlastungsventil-Steuerventilanordnung (6) abwechselnd einzeln testweise in die Schnellschluss-Stellung geschaltet werden.