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Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine.
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Aus der Praxis ist es bereits bekannt mit Hilfe einer Dampfturbine einen elektrischen Generator anzutreiben, um so mechanische Energie, die bei der Entspannung des Dampfes in der Dampfturbine gewonnen wird, in elektrische Energie zu wandeln. Aus der Praxis bekannte Dampfturbinen verfügen über ein Hochdruckteil und ein Niederdruckteil, wobei der Hochdruckteil und der Niederdruckteil mehrere Turbinenstufen aufweisen können. Aus der Praxis ist es weiterhin bereits bekannt, im Bereich einer sogenannten Entnahmestufe des Hochdruckteils der Dampfturbine, der ein von einem Entnahmedruckregler geregeltes Entnahmedruckregelventil nachgeschaltet ist, über ein erstes Regelventil Dampf zu entnehmen, wobei mit Hilfe des ersten Regelventils ein Entnahmedruck stromabwärts desselben auf einen Grenzwert beschränkt wird. Dann, wenn der Entnahmedruck unter diesen Grenzwert abfällt, wenn also der Istwert des Entnahmedrucks unterhalb einen Sollwert des Entnahmedrucks fällt, wird mit Hilfe des Entnahmedruckreglers das Entnahmedruckregelventil derart angesteuert, dass der Entnahmedruck wieder ansteigt und der Entnahmedruck stromabwärts des ersten Regelventils konstant gehalten werden kann. Ferner ist es aus der Praxis bekannt, im Bereich einer der Entnahmestufe vorgelagerten Anzapfstufe des Hochdruckteils der Dampfturbine über ein zweites Regelventil Dampf abzuzapfen, wobei das zweite Regelventil den Abzapfdruck stromabwärts des zweiten Regelventils auf einen Grenzwert beschränkt. Sollte der Anzapfdruck unterhalb dieses Grenzwerts absinken, so ist es bislang nicht möglich, über geeignete Maßnahmen den Anzapfdruck stromabwärts des zweiten Regelventils auf einem konstanten Niveau zu halten.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Dampfturbine und ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Dampfturbine nach Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß regelt der Entnahmedruckregler dann, wenn ein Anzapfdruck größer als ein Grenzwert ist, über das Entnahmedruckregelventil den Entnahmedruck, wobei der Entnahmedruckregler hingegen dann, wenn der Anzapfdruck kleiner als der Grenzwert ist, über das Entnahmedruckregelventil den Anzapfdruck regelt.
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Mit der hier vorliegenden Erfindung wird eine Reglerumschaltung für den Entnahmedruckregler des Entnahmedruckregelventils vorgeschlagen, und zwar abhängig vom Anzapfdruck. Dann, wenn der Anzapfdruck größer als ein Grenzwert ist, regelt der Entnahmedruckregler den Entnahmedruck. Dann hingegen, wenn der Anzapfdruck kleiner als der Grenzwert ist, regelt der Entnahmedruckregler den Anzapfdruck. Hiermit kann auf einfache und zuverlässige Art und Weise sowohl ein konstanter Entnahmedruck als auch ein konstanter Anzapfdruck jeweils stromabwärts des jeweiligen Regelventils gewährleistet werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Entnahmedruckregler einen ersten Regler, der dann aktiv ist, wenn der Anzapfdruck größer als der Grenzwert ist, und weiterhin umfasst der Entnahmedruckregler einen zweiten Regler, der dann aktiv ist, wenn der Anzapfdruck kleiner als der Grenzwert ist, wobei der Entnahmedruckregler abhängig vom Anzapfdruck zwischen dem ersten Regler und dem zweiten Regler umschaltet. Eine solche Reglerumschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Reglern des Druckreglers ist besonders vorteilhaft.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung aufweisen der erste Regler und der zweite Regler des Entnahmedruckreglers unterschiedliche Reglerstrukturen und damit auch unterschiedliche Reglerparameter auf. Alternativ weisen der erste Regler und der zweite Regler des Entnahmedruckreglers gleiche Reglerstrukturen jedoch unterschiedliche Reglerparameter auf. Mit beiden Varianten ist es möglich, einerseits den Entnahmedruck und andererseits den Anzapfdruck abhängig davon, ob der erste Regler oder der zweite Regler aktiv ist, individuell zu regeln.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine ist in Anspruch 8 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1: eine schematisierte Darstellung einer Dampfturbine.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine. 1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Dampfturbine 1, die über ein Hochdruckteil 2 und einem Niederdruckteil 3 verfügt. Sowohl das Hochdruckteil 2 der Dampfturbine 1 als auch das Niederdruckteil 3 derselben verfügen über mehrere Turbinenstufen.
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In den Turbinenstufen der Dampfturbine 1 ist ein dampfförmiges Medium entspannbar, wobei eine Dampfströmung des dampfförmigen Mediums durch die einzelnen Turbinenstufen der Dampfturbine 1 in 1 durch die gestrichelten Pfeile 4 visualisiert ist.
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Bei der Entspannung des Dampfes in den Turbinenstufen der Dampfturbine 1 erzeugte mechanische Energie wird gemäß 1 genutzt, um einen elektrischen Generator 5 anzutreiben und so die in den einzelnen Turbinenstufen gewonnene mechanische Energie in elektrische Energie zu wandeln.
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Gemäß 1 ist im Bereich einer sogenannten Entnahmestufe 6 der Dampfturbine 1, der ein von einem Entnahmedruckregler 7 geregeltes Entnahmedruckregelventil 8 nachgeschaltet ist, über ein erstes Regelventil 9 Dampf von der Dampfströmung 4 entnehmbar, wobei dem ersten Regelventil 9 ein Regler 10 zugeordnet ist. Im Regler 10 wird ein mit Hilfe eines Drucksensors 11 gemessener Istwert des Entnahmedrucks stromaufwärts des ersten Regelventils 9 gemessen und mit einem entsprechenden im Regler 10 hinterlegten Sollwert verglichen, wobei mit Hilfe des Regelventils 9 der Istwert des Entnahmedrucks stromabwärts des ersten Regelventils 9 auf den im Regler 10 hinterlegten Sollwert beschränkt wird. Sollte der Entnahmedruck stromaufwärts des ersten Regelventils 9 und damit auch stromabwärts des ersten Regelventils 9 unterhalb dieses Sollwerts abfallen, so wird mit Hilfe des Entnahmedruckreglers 7 das Entnahmedruckregelventil 8 derart angesteuert, dass der Entnahmedruck wieder ansteigt, um so stromabwärts des ersten Regelventils 9 einen konstanten Entnahmedruck für das dampfförmige Medium aufrecht zu erhalten. Wie 1 entnommen werden kann, wird der Entnahmedruck stromaufwärts des ersten Regelventils 9 mit Hilfe des Drucksensors 11 gemessen und im Regler 10 sowie Entnahmedruckregler 7 genutzt. Der Entnahmedruckregler 7 und der Regler 10 können alternativ auch einen Istwert des Entnahmedrucks stromabwärts des ersten Regelventils 9, der von einem entsprechenden Drucksensor gemessen wird, nutzen.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Entnahmedruckregelventil 8 typischerweise den Hochdruckteil 2 der Dampfturbine 1 vom Niederdruckteil 3 der Dampfturbine 1 trennt. Die Entnahmestufe 6 ist demnach vorzugsweise Bestandteil des Hochdruckteils 2 der Dampfturbine 1.
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Im Bereich einer der Entnahmestufe 6 vorgelagerten Anzapfstufe 13, die ebenfalls vorzugsweise Bestandteil des Hochdruckteils 2 der Dampfturbine 1 ist, ist über ein zweites Regelventil 14 Dampf von der Dampfturbine 1 abzapfbar. Dem zweiten Regelventil 14 ist ein Regler 15 zugeordnet, dem als Eingangsgröße ein mit Hilfe eines Drucksensors 16 gemessener Istwert des Anzapfdrucks stromaufwärts des zweiten Regelventils 14 zugeführt wird. Mit Hilfe des zweiten Regelventils 14 kann gewährleistet werden, dass ein Istwert des Anzapfdrucks stromabwärts des zweiten Regelventils 14 auf einen im Regler 15 hinterlegten Sollwert begrenzt wird und der Istwert des Anzapfdrucks stromabwärts des zweiten Regelventils 14 demnach nicht größer als der im Regler 15 hinterlegte Sollwert wird.
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Wie 1 entnommen werden kann, wird der Anzapfdruck stromaufwärts des zweiten Regelventils 14 mit Hilfe des Drucksensors 16 gemessen und im Regler 15 genutzt. Der Regler 15 kann alternativ auch einen Istwert des Anzapfdrucks stromabwärts des zweiten Regelventils 14, der von einem entsprechenden Drucksensor gemessen wird, nutzen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Entnahmedruckregler 7 dann, wenn der Anzapfdruck größer als ein Grenzwert ist, über das Entnahmedruckregelventil 8 den Entnahmedruck regelt, wohingegen der Entnahmedruckregler 7 dann, wenn der Anzapfdruck kleiner als der Grenzwert ist, über das Entnahmedruckregelventil 8 den Anzapfdruck regelt.
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Dann, wenn der Istwert des Anzapfdrucks größer als ein im Entnahmedruckregler 7 hinterlegter Grenzwert ist, regelt der Entnahmedruckregler 7 über das Entnahmedruckregelventil 8 den Entnahmedruck, wozu der Entnahmedruckregler 7 auf Grundlage einer Regelabweichung zwischen dem vom Drucksensor 11 bereitgestellten Istwert des Entnahmedrucks und einem Entnahmedruckregler 7 hinterlegten Sollwert des Entnahmedrucks eine Stellgröße für das Entnahmedruckregelventil 8 ausgibt.
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Dann hingegen, wenn der Anzapfdruck kleiner als der im Entnahmedruckregler 7 hinterlegte Grenzwert ist, regelt der Entnahmedruckregler 7 nicht mehr den Entnahmedruck, sondern vielmehr den Anzapfdruck, wozu dann der Entnahmedruckregler 7 auf Grundlage einer Regelabweichung zwischen einem vom Drucksensor 16 bereitgestellten Istwert des Anzapfdrucks und einem entsprechenden Sollwert wiederum eine Stellgröße für das Entnahmedruckregelventil 8 generiert.
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Wie 1 entnommen werden kann, umfasst der Entnahmedruckregler 7 einen ersten Regler 12 und einen zweiten Regler 17. Dann, wenn der Anzapfdruck größer als der im Entnahmedruckregler 7 hinterlegte Grenzwert ist, ist der erste Regler 12 aktiv, der dann den Entnahmedruck über das Entnahmedruckregelventil 8 regelt. Dann hingegen, wenn der Anzapfdruck kleiner als der im Entnahmedruckregler 7 hinterlegte Grenzwert ist, ist der zweite Regler 17 aktiv, der dann über das Entnahmedruckregelventil 8 den Anzapfdruck regelt. Abhängig vom Anzapfdruck erfolgt eine Reglerumschaltung zwischen dem ersten Regler 12 des Entnahmedruckreglers 7 und dem zweiten Regler 17 des Entnahmedruckreglers 7.
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Wie bereits ausgeführt, erzeugt der Entnahmedruckregler 7, nämlich der erste Regler 12 desselben dann, wenn der erste Regler 12 aktiv ist, abhängig von der Regelabweichung zwischen dem Istwert des Entnahmedrucks und dem Sollwert desselben die Stellgröße für das Entnahmedruckregelventil 8, nämlich derart, dass sich der Istwert des Entnahmedrucks dem Sollwert des Entnahmedrucks annähert. Dann hingegen, wenn der erste Regler 12 inaktiv und der zweite Regler 17 aktiv ist, erzeugt der zweite Regler 17 des Entnahmedruckreglers 7 abhängig von einer Regelabweichung zwischen dem Istwert des Anzapfdrucks und dem Sollwert des Anzapfdrucks eine Stellgröße für das Entnahmedruckregelventil 8, nämlich derart, dass sich der Istwert des Anzapfdrucks dem Sollwert desselben annähert.
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Erfindungsgemäß erfolgt demnach abhängig von der Größe des Anzapfdrucks eine Reglerumschaltung des Entnahmedruckreglers 7.
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Vorzugsweise weisen der erste Regler 12 und der zweite Regler 17 des Entnahmedruckreglers 7 gleiche Reglerstrukturen jedoch unterschiedliche Reglerparameter auf. In diesem Fall kann es sich beim ersten Regler 12 und beim zweiten Regler 17 zum Beispiel jeweils um PID-Regler handeln, wobei jedoch der P-Anteil und/oder I-Anteil und/oder D-Anteil der Regler 12, 17 voneinander abweichen. Alternativ weisen der erste Regler 12 und der zweite Regler 17 des Entnahmedruckreglers 7 unterschiedliche Reglerstrukturen sowie unterschiedliche Reglerparameter auf. In diesem Fall kann es sich dann zum Beispiel beim ersten Regler 12 um einen PI-Regler und beim zweiten Regler 17 um einen PD-Regler handeln. Mit beiden Varianten ist es möglich, für die Regelung des Entnahmedrucks und für die Regelung des Anzapfdrucks unterschiedliche Reglerstrukturen und/oder Reglerparameter bereitzuhalten, um so die Regelung des Entnahmedrucks sowie die Regelung des Anzapfdrucks individuell einzustellen bzw. vorzunehmen.
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Mit der erfindungsgemäßen Dampfturbine 1 kann stromabwärts des ersten Regelventils 9 ein konstanter Entnahmedruck und stromabwärts des zweiten Regelventils 14 ein konstanter Anzapfdruck bereitgestellt werden, und zwar unabhängig davon, wie sich der Entnahmedruck und/oder Anzapfdruck stromaufwärts der Regelventile 9, 14 entwickelt. Dies erfolgt über die Reglerumschaltung im Entnahmedruckregler 7, der als Ausgangsgröße die Stellgröße für das Entnahmedruckregelventil 8 ausgibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dampfturbine
- 2
- Hochdruckteil
- 3
- Niederdruckteil
- 4
- Dampfströmung
- 5
- Generator
- 6
- Entnahmestufe
- 7
- Entnahmedruckregler
- 8
- Entnahmedruckregelventil
- 9
- erstes Regelventil
- 10
- Regler
- 11
- Drucksensor
- 12
- erster Regler
- 13
- Anzapfstufe
- 14
- zweites Regelventil
- 15
- Regler
- 16
- Drucksensor
- 17
- zweiter Regler
