DE1176670B

DE1176670B - Control device for steam power plants with low storage capacity

Info

Publication number: DE1176670B
Application number: DES52820A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Halle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-03-22
Filing date: 1957-03-22
Publication date: 1964-08-27

Description

Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen geringen Speichenvermögens Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen geringen Speichervermögens, insbesondere mit Zwangdurchlaufkessel in Blockschaltung, mit einer Turbine mit ungesteuerter Entnahme für Speisewasservorwärmung durch Entnahmedampf. Hierbei ist die Abführung des Kondensats aus dem Kondensator wasserstandsabhängig gesteuert. Die wasserstandsabhängig gesteuerte Abführung des Kondensats aus dem Kondensator durch unmittelbare Einwirkung auf die wasserstandsabhängige Steuerung ist zusätzlich lastabhängig in der Weise gesteuert, daß bei steigendem Kesseldruck die Förderung der Kondensatpumpe durch die Niederdruckvorwärmer zum Speisewasserbehälter erhöht und bei fallendem Druck verringert wird.Control device for steam power plants with low storage capacity The invention relates to a control device for small steam power plants Storage capacity, especially with once-through boiler in block connection a turbine with uncontrolled extraction for feed water preheating by extraction steam. The discharge of the condensate from the condenser is dependent on the water level controlled. The condensate drainage from the Condenser through direct action on the water level-dependent control is also controlled depending on the load in such a way that when the boiler pressure rises the conveyance of the condensate pump through the low-pressure preheater to the feed water tank increases and decreases with decreasing pressure.

Das Hauptpatent, das sich auf eine derartige Einrichtung bezieht, sieht eine wasserstandsabhängig und zusätzlich lastabhängig gesteuerte Abführung des Kondensats über einen Impuls an einem in der Anlage vorhandenen oder zusätzlich vorzusehenden Kaltkondensatspeicher vor. Ein zusätzlicher Lastimpuls wird dabei über einen Regler auf den Lastgeber des Kessels in Abhängigkeit vom Wasserstand im Kaltkondensatspeicher in der Weise gegeben, daß eine über- oder Unterproduktion des Dampferzeugers bis zum Erreichen des Ausgangssollwertes für den Wasserstand erzwungen wird.The main patent relating to such a device sees a drainage that is controlled depending on the water level and also depending on the load of the condensate via a pulse on an existing one in the system or additionally cold condensate storage tank to be provided. An additional load impulse is thereby via a controller to the load transmitter of the boiler depending on the water level in the cold condensate tank in such a way that an over- or under-production of the steam generator until the initial setpoint for the water level is reached is forced.

Durch diese Maßnahme läßt es sich erreichen, daß plötzliche Laständerungen abgefangen werden. In dem Kaltkondensatspeicher wird unter normalen Betriebsverhältnissen ein konstanter Wasserstand eingehalten, indem durch eine entsprechende überwachungseinrichtung bei überschreiten des für den Normalwasserstand geltenden Sollwertes für ein erhöhtes Abfließen des Kondensats Sorge getragen wird, während bei unzulässigem Absinken des Wasserstandes die Abfuhr gedrosselt oder gesperrt und die Zufuhr geöffnet wird.By this measure it can be achieved that sudden load changes be intercepted. In the cold condensate storage tank, under normal operating conditions a constant water level is maintained by an appropriate monitoring device if the setpoint applicable for the normal water level is exceeded for an increased Drainage of the condensate is taken care of, while in the case of impermissible lowering of the water level, the discharge is throttled or blocked and the supply is opened.

Im Hauptpatent sind Ausführungsbeispiele für dieses Einbeziehen des Kaltkondensatspeichers in die Kesselregelung veranschaulicht. Dabei ist zusätzlich zu der Kondensatpumpe, die das Kondensat aus dem Kondensator fördert, noch eine weitere Pumpe vorgesehen, welche dieser Pumpe parallel geschaltet ist und aus dem Kaltkondensatorspeicher fördert.In the main patent there are embodiments for this inclusion of the Cold condensate storage in the boiler control illustrated. There is also to the condensate pump, which pumps the condensate out of the condenser, another further pump provided, which is connected in parallel to this pump and from the Cold capacitor storage promotes.

In Abwandlung dieser Schaltmöglichkeit stellt die Erfindung eine Verbesserung hinsichtlich der Zu- und Abführung des Kondensats dar, das im Kaltkondensatbehälter zu dessen Auffüllung gespeichert wird oder bei Ausnutzung des Speichervermögens entleert wird. Das erfinderische Neue besteht darin, daß bei einer Regeleinrichtung nach dem Hauptpatent der Kaltkondensatspeicher mit seiner Zu- und Abführungsleitung in an sich bekannter Weise zwischen zwei hintereinanderliegende Kondensatförderpumpen geschaltet ist. Die Erfindung -sieht demgemäß eine Reihenschaltung einer bereits vorhandenen Kondensatpumpe und einer weiteren Förderpumpe vor.In a modification of this switching possibility, the invention represents an improvement with regard to the supply and discharge of the condensate in the cold condensate tank is saved to replenish it or when the storage capacity is used up is emptied. The inventive novelty is that in a control device According to the main patent, the cold condensate storage tank with its supply and discharge line in a manner known per se between two condensate pumps located one behind the other is switched. The invention accordingly sees a series connection of one already existing condensate pump and another feed pump.

Die Anordnung eines Speichers mit Zu- und Abführungsleitung zwischen hintereinanderliegenden Förderpumpen ist an sich bereits bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird der Zufluß des Kondensats aus einem Kaltkondensatbehälter in einen Warmkondensatbehälter unmittelbar vom Druck in zwei Dampfnetzen durch Ventile gesteuert. Ein überspeisen oder Entleeren des Kondensatspeichers wird durch Einrichtungen, die den Wasserstand nach oben und unten begrenzen, verhindert. Die bekannte Dampfanlage weist also eine Grenzregelung nach einem oberen und unteren Wasserstand auf, wobei die Speicher nicht in der Lage sind, annähernd die gleiche Menge Kondensat aufzunehmen wie abzugeben, weil bei ihnen keine Regelung auf eine mittlere Höhe des Wasserstandes vorliegt.The arrangement of a memory with supply and discharge line between one behind the other feed pumps is already known per se. With this well-known Arrangement is the inflow of the condensate from a cold condensate container into a Warm condensate tank controlled directly from the pressure in two steam networks through valves. Overfeeding or emptying of the condensate storage tank is carried out by devices which limit the water level upwards and downwards, prevents. The well-known steam system thus has a limit control according to an upper and lower water level, wherein the storage tanks are not able to hold approximately the same amount of condensate how to submit, because with them no regulation on an average height of the water level is present.

Es kann vorteilhaft sein, bei den auf zwei verschiedenen Druckstufen liegenden Pumpen den Einfluß der Regelung auf die nachgeschaltete Pumpe zu beschränken und die vorgeschaltete Pumpe lediglich vom Wasserstand im Kondensator aus zu steuern. In an sich bekannter Weise kann diese Pumpe mit einer wasserstandsabhängigen Mengenregelung arbeiten. Demgegenüber kann die Leistung der nachgeschalteten Kondensatförderpumpe in an sich bekannter Weise nach dem Wasserstand des Kaltkondensatspeichers geregelt werden. Diese Pumpe, deren Förderung von Fall zu Fall größer oder geringer gehalten wird, verursacht bei Verringerung ihrer Förderung ein Auffüllen des Kaltkondensatspeichers, während bei vergrößerter Förderleistung eine Entleerung des Speichers stattfindet. Im normalen Betrieb kann diese Förderpumpe wasserstandsabhängig vom Wasserstand im Kaltkondensatspeicher aus beeinflußt werden, im Bestreben, einen vorgeschalteten Wasserstand einzuhalten. Die Regeleinrichtung arbeitet nun derart, daß bei dieser Regelung der Förderung eine Sollwertverlagerung z. B. in Abhängigkeit der Kesselbelastung stattfindet.It can be beneficial when working on two different pressure levels lying pumps to limit the influence of the control on the downstream pump and to control the upstream pump only from the water level in the condenser. In a manner known per se, this pump can control the amount of water as a function of the water level work. In contrast, the performance of the downstream Condensate pump regulated in a manner known per se according to the water level of the cold condensate storage tank will. This pump, the delivery of which is kept larger or smaller from case to case causes the cold condensate storage tank to fill up if its delivery is reduced, while the storage tank is emptied when the delivery rate increases. In normal operation, this feed pump can be dependent on the water level be influenced in the cold condensate storage tank, in an effort to create an upstream Maintain water level. The control device now works in such a way that in this Regulation of the promotion a setpoint shift z. B. depending on the boiler load takes place.

Die Drehzahl des Pumpenantriebes kann wasserstandsabhängig steuerbar sein. Andererseits ist es aber auch möglich, für sich allein oder zusätzlich Maßnahmen zu treffen, die bewirken, daß auf der Druckseite der Kondensatförderpumpe ein Ventil in an sich bekannter Weise wasserstandsabhängig verstellt wird.The speed of the pump drive can be controlled depending on the water level be. On the other hand, it is also possible to take measures alone or in addition to meet that cause a valve on the pressure side of the condensate pump is adjusted in a manner known per se depending on the water level.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. the Figures show exemplary embodiments in their essential parts for the invention in a greatly simplified, partly schematic representation.

In weitgehender übereinstimmung mit den F i g. 1 und 2 des Hauptpatents sind in den Figuren für übereinstimmende Teile weitgehend gleiche Bezugszeichen verwendet. Die Hochdruckturbine 1 steht über den Zwischenüberhitzer 2 mit der Niederdruckturbine 3 in Verbindung, die mit einer Reihe von Entnahmen versehen ist. Die Lastregelung für die Turbine arbeitet auf das Steuerventil 4. Dabei werden mehrere Abhängigkeiten als möglich vorausgesetzt, so beispielsweise ein Impuls n von der Drehzahl, ein Impulse von der elektrischen Seite her, z. B. von der Frequenz, übergabeleistung od. dgl., und schließlich ein Impuls h von Hand oder von einer Fahrplanregelung. Diese Impulse werden aber nicht nur unmittelbar auf das Turbinenventil bzw. die Turbinenventile gegeben, sondern gelangen in Abhängigkeit vom Regelöldruck, wie durch die Impulslinie 1 angedeutet ist, parallel hierzu auch zu dem Regler 5. Bei Laständerungen wird dabei gleichzeitig die Turbinenregelung und über ben Regler 5 der Lastgeber 6 für den Kessel 7 beeinflußt. Dabei kann es zweckmäßig sein, dafür Sorge zu tragen, daß die Turbine erst dann auf ihren neuen Sollwert bei plötzlicher Laständerung geregelt wird, wenn der Kessel dem neuen Lastwert nachgekommen ist. Dementsprechend ist für die Druckimpulslinie 8, die vom Druck in der Frischdampfleitung 9 ausgeht, eine Sollwertverstellung für den Kessellastgeber vorgesehen, welche bewirkt, daß die Ist-Last der Turbine durch diesen Impuls gegenüber dem Soll-Last-Impuls, der gemeinsam für Turbine und Kessel gegeben wird, so lange und in solchem Maße gefälscht wird, bis die Kesselregelung nachgekommen ist und sich dem neuen Lastwert angepaßt hat.In broad agreement with FIGS. 1 and 2 of the main patent are largely the same reference numerals in the figures for corresponding parts used. The high-pressure turbine 1 is above the reheater 2 with the low-pressure turbine 3 in connection, which is provided with a series of withdrawals. The load control for the turbine works on the control valve 4. There are several dependencies assumed as possible, for example a pulse n from the speed Pulses from the electrical side, e.g. B. on the frequency, transfer power or the like, and finally a pulse h by hand or from a schedule control. These impulses are not only applied directly to the turbine valve or the Turbine valves given, but depending on the control oil pressure, such as is indicated by the pulse line 1, parallel to this also to the controller 5. At Load changes are simultaneously controlled by the turbine and via the controller 5 influences the load sensor 6 for the boiler 7. It can be useful for this Care must be taken that the turbine only then reaches its new setpoint in the event of a sudden Load change is regulated when the boiler has met the new load value. Accordingly, for the pressure pulse line 8, that of the pressure in the main steam line 9, a setpoint adjustment for the boiler load transmitter is provided, which causes that the actual load of the turbine due to this impulse compared to the target load impulse, which is given together for turbine and boiler, for so long and in such measure is falsified until the boiler control has complied and the new load value has adapted.

Der Kaltkondensatspeicher ist mit 10 bezeichnet und mit einer Überwachungseinrichtung 11 versehen, welche den Wasserstand auf vorgeschriebener Höhe zu halten trachtet. Mit sich ändernder Höhe des Wasserstandes wird über die Impulslinie i1, der Regler 12 beeinflußt, der z. B. den Motor 21 für die Förderpumpe 22 bei steigendem Wasserstand im Sinne einer Drehzahlvergrößerung beeinflußt. Umgekehrt wird bei fallendem Wasserstand z. B. der Motor 21 verlangsamt und damit die Förderleistung der Pumpe 22 verringert.The cold condensate storage tank is denoted by 10 and is provided with a monitoring device 11 which seeks to keep the water level at the prescribed height. With changing height of the water level, the controller 12 is influenced via the pulse line i1, the z. B. affects the motor 21 for the feed pump 22 when the water level rises in the sense of an increase in speed. Conversely, when the water level falls z. B. the motor 21 is slowed down and thus the delivery rate of the pump 22 is reduced.

Wenn nun eine plötzliche Belastungsänderung stattfindet, so wirkt sich diese zunächst nur auf die Turbinen- und Kesselregelung aus. Vom Regler 5 aus wird dann, wie durch die Impulslinie g versinnbildlicht ist, über die Einrichtungen 23 und 24, von denen 23 einen Begrenzer und 24 einen Sollwertgeber darstellt, der Regler 12 beeinflußt. Dem Regler 12 wird dadurch ein weiterer Lastimpuls unterstellt, der gewissermaßen einen abweichenden Wasserstand im Kaltkondensatspeicher 10 vortäuscht bzw. herbeiführt.If there is a sudden change in load, it works This initially only focuses on the turbine and boiler control. From controller 5 is then, as symbolized by the pulse line g, over the facilities 23 and 24, of which 23 is a limiter and 24 is a setpoint generator, the Regulator 12 influences. As a result, the controller 12 is subjected to a further load pulse, which to a certain extent simulates a different water level in the cold condensate reservoir 10 or brings about.

Von diesen geschilderten Einrichtungen stellt die mit 23 bezeichnete Einrichtung einen Regler mit Begrenzereigenschaften dar. Der Sinn dieser Einrichtung besteht darin, bestimmte Geschwindigkeiten der Laständerung nur innerhalb eines vorbestimmten engen Bereiches zuzulassen. darüber hinaus aber die Änderungsgeschwindigkeiten auf ein vorgegebenes, insbesondere lastabhängig veränderliches Maß zu beschränken.Of these facilities, the one labeled 23 represents Device represents a controller with limiter properties. The purpose of this device consists in certain speeds of load change only within one to allow predetermined narrow range. in addition, however, the rates of change to a predetermined, in particular load-dependent variable amount.

Der Kaltkondensatspeicher steht mit seinem Dampfteil entweder mit dem Ausgang der Niederdruckturbine unmittelbar in Verbindung, wie durch die Leitung 25 angedeutet ist. Es ist aber auch möglich, entsprechend den gestrichelt gezeichneten Dampfleitungen 26 und 27 den Kaltkondensatspeicher mit einer der unteren Entnahmestufen in Verbindung zu bringen.The cold condensate storage unit is either with its steam section directly connected to the outlet of the low pressure turbine, such as through the conduit 25 is indicated. But it is also possible according to the dashed lines Steam lines 26 and 27 the cold condensate storage with one of the lower withdrawal stages to bring in connection.

Der Kondensator 17 ist in üblicher Weise mit einer Wasserstandsüberwachung 28 versehen, welche auf ein Ventil 29 im Zuge der Druckleitung der Kondensatpumpe 30 einwirkt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kondensatbehälter des Kondensators nicht in die Kesselregelung einbezogen, vielmehr wird hier selbsttätig ein gleichbleibender Wasserstand aufrechtgehalten. Die Regelung im Sinne einer vermehrten Arbeitsmittelzufuhr durch Entleerungen des Kaltkondensatspeichers 10 bzw. umgekehrt zur Auffüllung des Speichers wird lediglich vom Regler 12 aus über die Förderpumpe 22 vorgenommen. Dadurch wird der Kondensatwasserkreislauf erheblich vereinfacht und für die Pumpenleistung kein höherer Aufwand als der Aufwand benötigt, welcher auch ohne Ausnutzung des Kaltkondensatspeichers ohnehin notwendig ist.The condenser 17 is provided in the usual way with a water level monitor 28 which acts on a valve 29 in the course of the pressure line of the condensate pump 30. In the exemplary embodiment shown, the condensate container of the condenser is not included in the boiler control; instead, a constant water level is automatically maintained here. The regulation in the sense of an increased supply of working medium by emptying the cold condensate storage tank 10 or, conversely, for filling the storage tank, is only carried out by the controller 12 via the feed pump 22 . As a result, the condensate water circuit is considerably simplified and the pump performance does not require any more effort than the effort that is necessary in any case without utilizing the cold condensate reservoir.

In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Erfindung veranschaulicht, bei dem, in übereinstimmung mit F i g. 1, für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Hierbei ist aber insofern eine Abweichung der wasserstandsabhängigen Verstellung für die Zu- und Abfuhr zum Kaitkondensatspeicher vorhanden, als nicht mehr die Leistung der nachgeschalteten Förderpumpe nach dem Wasserstand des Kaltkondensatspeichers geregelt wird, beispielsweise durch Änderung der Drehzahl des Pumpenantriebs, sondern ein auf der Druckseite der Pumpe befindliches Ventil 31 von der Verstelleinrichtung 33 aus betätigt wird.In Fig. FIG. 2 illustrates another embodiment of the invention in which, in accordance with FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts. Here, however, there is a deviation in the water level-dependent adjustment for the supply and discharge to the quarry condensate reservoir, as the output of the downstream feed pump is no longer regulated according to the water level of the cold condensate reservoir, for example by changing the speed of the pump drive, but rather on the pressure side of the pump located valve 31 is actuated by the adjusting device 33 from.

Weiterhin ist hier die Regelung der Kaltkondensatspeicherung dem Kessellastgeber 6 unmittelbar unterstellt, wobei lediglich ein Sollwertgeber 24 und eine Einrichtung 32 zur Sollwertrückstellung zwischengeschaltet sind. Die Sollwertrückstellung ist im Gegensatz zu dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hier notwendig. Bei F i g. 1 wird die Sollwertänderung nur als Verschwind-Impuls gegeben, während bei F i g. 2 die Sollwertänderung lastabhängig ist und daher eine besondere Einrichtung erfordert, die den Wasserstands-Sollwert wieder auf seinen Mittelwert zurückführt.Furthermore, the regulation of the cold condensate storage is directly subordinate to the boiler load sensor 6, only a setpoint generator 24 and a device 32 for setpoint resetting are interposed. The setpoint resetting is in contrast to that in FIG. 1 shown embodiment is necessary here. At F i g. 1, the setpoint change is only given as a disappearing pulse, while with F i g. 2 the setpoint change is load-dependent and therefore requires a special device that brings the water level setpoint back to its mean value.

Claims

Claims: 1. Control device for steam power plants with low storage capacity, in particular with once-through boiler in block circuit, with a turbine with uncontrolled extraction for feed water preheating by extraction steam, in which the discharge of the condensate from the condenser is controlled depending on the water level and the discharge of the condensate from the condenser is controlled depending on the water level The direct effect on the water level-dependent control is also controlled depending on the load in such a way that when the boiler pressure rises, the conveyance of the condensate pump through the low-pressure preheater to the feed water tank is increased and when the pressure falls, the condensate discharge, which is controlled depending on the water level and also load-dependent, is via a pulse at an in the system existing or additionally to be provided cold condensate storage is made, according to patent 1113459, characterized gekennz eichnet that the cold condensate storage (10) m it is connected in a manner known per se between two condensate feed pumps (30, 22) located one behind the other with its supply and discharge line.

2. Establishment according to claim 1, characterized in that the output of the downstream condensate feed pump (22) in a manner known per se according to the water level of the cold condensate storage tank (10) is adjustable.

3. Device according to claim 2, characterized in that the Speed of the condensate pump drive is controllable depending on the water level.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that on the pressure side the condensate feed pump (22) a valve (31) in a manner known per se as a function of the water level is adjustable.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the regulation of the cold condensate storage is subordinate to the boiler load sensor.

6th Device according to Claims 1 to 5, characterized in that as an additional influencing variable the speed of the load change is used.

7. Device according to claim 6, characterized in that the control of the cold condensate storage is a limiter is assumed for the load change rate. Considered publications: German patent specification No. 628 717.