DE1021379B - Regeleinrichtung zum Abfangen steiler Belastungsstoesse bei Dampfturbinen mit Zwischenueberhitzung - Google Patents

Regeleinrichtung zum Abfangen steiler Belastungsstoesse bei Dampfturbinen mit Zwischenueberhitzung

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DE1021379B
DE1021379B DES46314A DES0046314A DE1021379B DE 1021379 B DE1021379 B DE 1021379B DE S46314 A DES46314 A DE S46314A DE S0046314 A DES0046314 A DE S0046314A DE 1021379 B DE1021379 B DE 1021379B
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DE
Germany
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valve
control
load
pressure
inlet valve
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Pending
Application number
DES46314A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Kurt Halle
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/22Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating
    • F01K7/24Control or safety means specially adapted therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung zum Abfangen steiler Belastungsstöße bei Dampfturbinen mit Zwischenüberhitzung Es ist bekannt, daß eine mit Zwischenüberhitzung arbeitende Dampfturbine schnellen steilen Laststößen nicht mit hinreichender Geschwindigkeit nachzufolgen vermag. Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, das Lastdeckungsvermögen einer solchen Turbine zu verbessern, und zwar ausgehend von, dem Gesichtspunkt, daß es sich hier um vorübergehende Vorgänge handelt, die durch die Kesselregelung kompensiert werden.
  • Man hat schon. vorgeschlagen., hinter dem Zwischenüberh..itzer ein Aufstauventil anzuordnen und für dieses eine Steuereinrichtung vorzusehen, die es bei steilem Lastanstieg schnell, jedoch nur vorübergehend öffnet zu dem Zweck, die Speicherfähigkeit des Zwischenüberhitzers zur Lastdeckung heranzuziehen. Hinter dem Zwischenüberhitzer ein: Regelventil anzuordnen, das lastaibhängig gesteuert wird., ist schon vorher bekanntgeworden.
  • Die Erfindung besteht darin, daß das Regelventil im Normalbetrieb nur teilweise offen, also ein: Aufstauventil ist und daß das Frischdampfeinlaßventil und das Aufstauventil im Normalbetrieb in an sich bekannter Weise gleichsinnig, aber bei Laststoß gegensinnig gesteuert, nämlich das Aufstauventil erweitert und das Einlaßventil verengt werden.
  • Bei einem normal verlaufenden Lastanstieg werden also die beiden Ventile gleichzeitig um einen entsprechenden, Betrag geöffnet oder bei Lastabfall geschlossen, wobei es unerheblich ist, wie die Laständerung zustande kommt, von außen her durch die Belastung des Generators oder vorgeschrieben, etwa durch einen. Fahrplan oder vom Lastverteiler. Bei plötzlichem steilem Lastanstieg dagegen werden die Ventile gegensinnig gesteuert, d. h., das Frisch.dampfeinlaßventil wird weiter geschlossen., das zweite Ventil dagegen weiter geöffnet, und umgekehrt. Die Beeinflussung des Einlaßven,tils in: der beschriebenen. Weise hat den Zweck, dem Absinken des Kesseldruckes entgegenzuwirken. Es wird nach Art eines Druckhalteventils gesteuert oder auch mittels Verhältnisdruckreglers.
  • Ehe eine besondere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung beschrieben werden soll, sei zunächst an Hand der Fig. 1 das Regelschema erläutert. Hierin bedeutet 1 den Kessel, 2, 3, 4 die Turbine, 5 den Zwischenüberhitzer, 6 das Frischdampfeinlaßven.til, 7 das gemäß der Erfindung hinter dem Zwischenüberhitzer 5 vorgesehene Regelventil. An die Leitung 8 zum Hochdruckteil 2 und Zwischenüberhitzer 5 ist die Entnahmeleitung 9 angeschlossen. Es ändert nichts am Wesen der Erfindung, wenn die Entnahmeleitung etwa hinter dem Zwischenüberhitzer 5 angeschlossen wäre. P1 ist ein statischer Plus-Regler, P2 ein isodro:mer Minus-Regler, P3 ein. statischer Regler mit Sollwertv erstellung, LG der Kessellastgeber. Eine Laständerungsgröße, etwa die Drehzahl, wirkt auf die Ventile 6 und 7 gleichsinnig ein, wie es die Impulslinie 10 andeutet. Gleichzeitig wird die Laständerungsgröße entsprechend der Impulslinie 11 auf den statischen Regler P3 gegeben, der entsprechend der Impulslinie 12 den Kessellastgeber auf den neuen Lastzustand einstellt.
  • Jetzt trete ein steiler Laststoß ein, zu dessen Dekkung von der Turbine 2, 3, 4 eine entsprechend vergrößerte Dampfmenge angefordert wird.. Der Kessel ist nicht in. der Lage, sofort diese vergrößerte Dampf fmenge bereitzustellen, so, daß der Frischdampfdruck abfällt. Der Druckabfall wird vom statischen Plus-Regler P 1 erfaßt und auf die Turbinenventile gegeben. Hierbei tritt die neue, gemäß der Erfindung angestrebte Regelwirkung ein. Der Regler P 1 gibt nämlich jetzt bei fallendem Druck einen Schließbefehl auf das Ventil 6 und einen. Öffnungsbefehl auf das Ventil 7, wie durch die Impulslinien 13 und 14 angedeutet ist. Das Schließen des Ventils 6 verhindert ein weiteres Absinken des Kesseldruckes, während das Öffnen des Ventils 7 die Speicherung des Zwische.nüberhitzersystems frei macht und eine entsprechend vergrößerte Dampfmenge am Turbinenteil 3 bereitstellt.
  • Der Dampfdruck wird jedoch nicht nur vom Plus-Regler P 1 überwacht, sondern auch vom isodromen Minus-Regler P2. Dieser gibt jetzt auf die Sollwertverstellung des Reglers P3 einen Vorha.ltbefehl im Sinne einer Verstärkung der Dampferzeugung über die durch den. Kessellastgeber eingestellte Kesselleistung hinaus. Steigt jetzt der Kesseldruck wieder an, so nimmt der Regler P2 den über den Regler P3 gegebenen Vorhalt wieder zurück, bis der Ausgangswert -des Kesseldruckes wieder erreicht ist. In gleichem Maße geht auch die Einwirkung des Plus-Reglers P1 auf das Ventil 7 zurück, d. h., dieses wird wieder weiter geschlossen, so daß der zu Beginn des Vorganges vorhandene Aufstau wiederhergestellt ist.
  • Entsprechend der vergrößerten, über das Ventil 7 gehenden. Dampfmenge geht auch die Entnahme aus der Leitung 9 zurück, d. 1i.. die in der Turbine arbeitende Dampfmenge wird entsprechend vergrößert. Unter Umständen schließt das Rückschlagventil15 die Entnahmeleitung vollständig ab.
  • Es sei jetzt an, Hand: der Fig. 2 das Ausführungsbeispiel einer derartigen Steuer- und Regeleinrichtung beschrieben, und zwar unter Zugrundelegung einer hydraulischen Regeleinrichtung bekannter Art, die unter Weglassung der Einzelheiten dargestellt ist. Das von einem Regelkreisel gelieferte Öl, dessen Druck sich mit der Maschinendrehzahl ändert, wird über die Leitung 20 auf eine Balgmembran 21 gegeben, die durch eine Feder 22 gegenbelastet ist. Das System 21, 22 greift an einer Platte 23 an, an der Schieber 24, 25 (iin einzelnen nicht dargestellt) anglelenkt sind. Über die Schieber 24 und 25 «-erden Ö1-abflußöffnungen gesteuert, und zwar mit Hilfe von Steuerkolben, die durch Federn 26 und 27 belastet sind. Das Ganze stellt einen Druckwandler dar, in dem die von: der Leitung 20 kommenden Regeldrücke in reziproke Drücke umgewandelt werden, d. h., steigende Drücke in. der Leitung 20 werden in fallende Regeldrücke in den. Leitungen 28, 29 umgewandelt. und umgekehrt. Steigender Belastung entspricht also ein steigender Öldruck in den Leitungen 28, 29, fallender Belastung ein sinkender Öldruck.
  • Steigt die Belastung und fällt infolgedessen die Drehzahl der Turbine ab, so wird in den beiden Leitungen 28, 29 über die Druckwandler der Steueröldruck erhöht und unter die federbelasteten Hilfssteuerkolben 30. 31 gegeben, die entgegen der Kraft ihrer Belastungsfedern 32, 33 angehoben werden und Öl unter die Kraftkolben 34, 35 gelangen lassen, so daß die beiden Ventile 6 und 7 gleichsinnig weiter geöffnet werden. Der erhöhte Öldruck wird weiter über die Leitung 11 auf den Kessellastgeber gegeben, wie es an Hand der Fig. 1 erläutert wurde.
  • Bei den bisherigen Ausführungen «,rar angenommen, daß sich der Kesseldruck nicht geändert habe. Jetzt setze ein. steiler Laststoß ein, bei dem der Druck in der Leitung 20 infolge sinkender Drehzahl stark zurückgeht. Das führt zu einem entsprechenden Öffnen der Ventile 6 und 7, also einer stark vermehrten Dampfentnahme aus dem Kessel und hiermit verbunden zu einem Absinken des Kesseldruckes. Jetzt greift der Regler P1 ein, in dem von. der Leitung 36 aus der Dampfdruck auf die Membran 37 gegeben wird, die durch die Feder 39 gegenbelastet ist. Das Strahlrohr wird nach rechts ausgeschwenkt und kommt dabei vor die Mündung der Leitung 40, so daß Drucköl unter den Kolben 41 gelangt, der über ein Gestänge mit lern Hebel 42 gekuppelt ist. An diesem Hebel sind die Belastungsfedern 26 und 27 befestigt, die die Steueröldrücke in den Leitungen 28 und 29 bestimmen. Der Hebel 42 ist in dem einstellbaren Festpunkt 43 gelagert. Geht also der Kolben 41 nach oben, so wird das rechte Ende des Hebels 42 abwärts. das linke Ende aufwärts bewegt, d. 1i.. die Feder 27 wird gespannt, die Feder 26 entspannt. Das bedeutet aber, daß der Druck in, der Leitung 29 ansteigt, der Druck in; der Leitung 28 absinkt. Als Folge hiervon wird Ventil 6, das zunächst weiter geöffnet hatte, wieder weiter geschlossen und dafür Ventil 7, also das Ventil hinter dem Zwischenüberhitzer, entsprechend weiter geöffnet und damit dein auf den Zwischenüberhitzer folgenden Turbinenteil eine größere Dampfmenge zugeführt. Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 41 wird weiter über den. Hebel 44 die Feder 39 entspannt und dadurch das Strahlrohr 38 wieder in die Mittellage zurückgeführt.
  • Es war bereits darauf hingewiesen, daß die Drücke in den Leitungen 28 und 29 entsprechend der Impulslinie 11 auf den Kessellastgeber gegeben werden. Das trifft aber nur zu, wenn die beiden Drücke sich gleichsinnig ändern. Wenn, wie in dem beschriebenen Fall. der Druck in der Leitung 29 steigt, aber der Druck in der Leitung 28 absinkt, so verlaufen diese Druckänderungen gegensinnig und heben sich damit auf, so daß kein Steuerbefehl auf den Kessellastgeber weitergeleitet wird.
  • Es sei noch auf die Einstellmöglichkeiten in der Hebelübersetzung hingewiesen. Der Punkt 45 ist nicht fest am Hebel angelenkt, sondern ist verschiebbar. Damit läßt sich der Eingriff des Plus-Reglers P 1 verändern in dem Sinn, daß, je mehr der Punkt 45 dem Drelipunkt43 genähert wird, uin so stärker die Einwirkung des Reglers P 1 ist. Man kann also voti der gleichen Druckänderung am Plus-Regler eine verstärkte Steuerwirkung auf die Ventile 6 und 7 ableiten. Auch der Punkt 43 ist verschiebbar und damit das Verhältnis der Beeinflussung der beiden Ventile 6 und 7 durch den Plus-Regler.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRtzCHE: 1. Regeleinrichtung zum Abfangen steiler Belastungsstöße bei Dampfturbinen. mit Zwischenüberhitzung mit einem Regelventil, das zwischen dem Zwischen.überhitzer und dein ihm folgenden Turbinenteil angeordnet ist und lastabhängig gesteuert wird. dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil ini \Tormalbetrieh nur teilweise offen. also ein Aufstauventil ist und daß das Frischdampfeinlaßventil und das Aufstauventil im No@rma.lbetrieb in an sich bekannter Weise gleichsinnig, aber bei Laststoß gegensinnig gesteuert. nämlich das Aufstauventil erweitert und das Einlaßventil verengt werden. '. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichsinnige Steuerung voii Einlaßventil und Aufsta,tiventil in an sich bekannter Weise über den Drehzahlregler, die gegensinnige Steuerung durch einen Frischda,inpfdrucl;-regler, der auf Zwischenglieder der vom Drehzahlregler abhängigen Regeleinrichtung einwirkt. geschieht. 3, Einrichtung nach Anspi-tich 1 für eine Turbine mit hydraulischer Regelung. bei der die Steueröldrücke durch die Spannung von Be lastungsfedern bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischdampfdruckregler an einem Gestänge angreift, über das die Spannung dieser Federn, und zwar bei beiden Ventilen gegensinnig, veränderbar ist. d. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröldrücke der beiden Servomotoren des Einlaßventils und des Anstauventils in Summenschaltung auf einen Kessellastgeber gegeben werden. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirkungsverhältnis der gegensinnigen Steuergrößen durch Änderung des Hebelverhältnisses am Angriff des Reglerges.tänges einstellbar ist.
DES46314A 1955-11-10 1955-11-10 Regeleinrichtung zum Abfangen steiler Belastungsstoesse bei Dampfturbinen mit Zwischenueberhitzung Pending DE1021379B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1193965B (de) * 1959-07-15 1965-06-03 Bbc Brown Boveri & Cie Hydraulische Regelungseinrichtung fuer Dampf-turbinen mit Zwischenueberhitzung
EP1854964A1 (de) * 2006-05-10 2007-11-14 Siemens Aktiengesellschaft Nutzung der Dampfturbine zur primären Frequenzregelung in Energieerzeugungsanlagen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1193965B (de) * 1959-07-15 1965-06-03 Bbc Brown Boveri & Cie Hydraulische Regelungseinrichtung fuer Dampf-turbinen mit Zwischenueberhitzung
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