DE1401447C

DE1401447C - Control device for steam turbine systems with single and multiple intermediate superheating

Info

Publication number: DE1401447C
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Schwaebel Rudolf Dipl.-Ing.; 8500 Nürnberg Novak
Original assignee: Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, Zweigniederlassung Nürnberg, 8500 Nürnberg

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung Es liegt die Aufgabe vor, eine Regeleinrichtung zuThe invention relates to a control device. The object is to provide a control device

für Dampftiirbinenanlagen mit einfacher und mehr- schaffen, die es unter Vermeidung einer Überbelastungfor steam turbine systems with simpler and more - create it while avoiding overloading

fächer Zwischenüberhitzung, mit einer oder mehreren des Hochdruckteiles der Turbine ermöglicht, diefan reheating, with one or more of the high pressure part of the turbine that allows

Umleitstationen, sowie Regel- und Abfangventilen Bereitschaft der Turbine zur sofortigen Laststeigerung und einem der Steuerung der Abfangventile dienenden 5 während des Umleitbetriebes in einem Umfange zuDiversion stations, as well as control and interception valves, readiness of the turbine for an immediate increase in load and to one of the control of the intercepting valves 5 during the diversion operation to an extent

Übersetzungswandler. erhöhen, wie es ohne Beeinträchtigung der Wirtschaft-Translation converter. increase, as it would without affecting the economy

Es ist die Regelung einer Dampfturbinenanlage mit lichkeit der Anlage möglich ist. Es soll der Kessel vonIt is possible to regulate a steam turbine system with the possibility of the system. It should be the boiler of

Zwischenüberhitzung und Bypaß bekanntgeworden einem Lastabwurf möglichst unbeeinflußt sein undIntermediate overheating and bypass have become known to be as unaffected as possible and a load shedding

(Zeitschrift »Brown-Boveri-Mitteilungen«, Januar/Fe- beliebig gefahren werden können. Ferner soll die bruar 1960, Heft 1/2, S. 19 bis 26), bei der bei paralle- io Regelung gleichzeitig dem Bedürfnis eines zusätzlichen(“Brown-Boveri-Mitteilungen” magazine, January / Fe- can be driven at will bruar 1960, issue 1/2, pp. 19 to 26), with the parallel regulation at the same time the need for an additional

lern Betrieb von Turbine und Bypaß, d. h. bei Über- Schutzes gegen zu hohen Zwischenüberhitzerdrucklearn how to operate the turbine and bypass, d. H. with over-protection against excessively high reheater pressure

Produktionsbetrieb, z. B. beim Anfahren oder nach nachkommen.Production plant, e.g. B. when starting or following.

einer Abschaltung, jederzeit das Querschnittsverhältnis Diese Aufgabe wird bei Dampfturbinenanlagen der des Niederdruck- zum Hochdruck-Bypaßventil gleich- eingangs genannten Art ertindungsgemäß dadurch gehalten wird, wie das Verhältnis der Querschnitte 15 gelöst, daß die den Meßgrößen Umleitdampfmenge derTurbincnabfangventilezurSummederQu;rschnitte und Turbinendampfmenge proportionalen Signale DU der Hochdruck-Regelventile. Von Sonderfällen abge- und Dl zur Turbinen- und Umleitregelung in der sehen wird damit erreicht, daß im Zwixhjnüberhitzer Weise herangezogen werden, daß DU und Dl in jeder Teilstrom, d. h. durch Bypaß und durch Turbine, einem Summenbildner addiert, als Führungsgröße für für sich betrachtet, den gleichen Zwischindruck hat, 20 den Sollwert des von der Umleitstation einzuregelnden was zur Folge hat, daß die Zuschaltung d;s Bypasses Zwischenüberhitzerdruckes benutzt werden, und daß die Dampfmengenverteilung durch Hochdruck- und . das durch einen Quotientenbildner gebildete Verhältnis Niederdruckturbine nicht beeinflußt. Bei die;er bekannten Regelung wird der Zwischenüberhitzerdruck DI a shutdown, the cross-sectional ratio at any time.This object is achieved according to the invention in steam turbine systems of the type mentioned at the beginning of the low-pressure to high-pressure bypass valve, as the ratio of the cross-sections 15 is achieved by the signals DU proportional to the measured quantities bypassing steam quantity of the turbine intercepting valves to the sum of the cross-sections and the turbine steam quantity the high pressure control valves. From special cases and Dl to the turbine and bypass control in the see is achieved with the fact that in Zwixhjnüberhitzer way are used that DU and Dl in each partial flow, ie added by bypass and turbine, a summator, considered as a reference variable in itself , has the same intermediate impression, 20 the setpoint value to be regulated by the diversion station, which has the consequence that the connection of the bypass reheater pressure is used, and that the steam volume distribution by high pressure and. does not affect the low-pressure turbine ratio formed by a quotient generator. In the case of the known regulation, the reheater pressure DI

nicht geregelt, sondern stellt sich von selbst ein ent- 25 Dl + DU not regulated, but rather deforms by itself. 25 Dl + DU

sprechend der bekannten Stellungszuordnung zwischenspeaking of the known position assignment between

dem Umleitventil, der Hochdruck-Reduzierstation, als Sollwert dem Übersetzungswandler aufgeschaltetthe bypass valve, the high pressure reducing station, connected to the transmission converter as a setpoint

dem Abfangventil und den Regelventilen. wird, der das Übersetzungsverhältnis zwischen Regel-the interception valve and the control valves. which is the transmission ratio between control

Während des Umleitbstriebes ist bei dieser bekann- und Abfangvcntilen so lange nachregelt, bis derDuring the diversion drive, this known and interception valve is readjusted until the

ten Anlage, unter der Voraussetzung, daß der Zwischen- 30 Öffnungsgrad des Abfangventiles mit diesem Sollwertth system, provided that the intermediate 30 degree of opening of the interception valve with this setpoint

überhitzerdruck größer ist als der Mindest-Zwischen- übereinstimmt.superheater pressure is greater than the minimum intermediate conforms.

überhitzerdruck, das Abfangventil ganz geöffnet. Bei Der hierdurch erzielte technische Fortschritt besteht dem herkömmlichen Regelverfahren stellt sich somit darin, daß eine echte Zwischenüberhitzer-Druck, der Zwischenüberhitzerdruck entsprechend dem regelung stattfindet, indem der Zwischenüberhitzer-Dampfdurchsatz der Turbine ein. Die daraus fclgende 35 druck gemessen mit dem Sollwert dir Kesseldampf-Entleerung des Zwischenüberhitzers bei Lastibwurf menge verglichen und entsprechend der Rejelabweibringt den Nachteil einer Störgröße auf die Tempera- chung das Umleitventil verstellt wird. Es wird zudem turregelung des Kessels mit sich, da die Dampfabgabe der Zwischenüberhitzer lediglich in dem Umfang des Zwischenüberhitzers um die frei werdende Speicher- entleert, wie die Kesseldampferzeugung zurückgeht, dampfmenge größer wird. Ferner bedeutet die Ent- 40 d. h., es wird weniger Speicherdampf aus dem Zwileerung des Zwischenüberhitzers zusätzlichen Verlust, schenüberhitzer in den Kondensator entleert, wenn da der Dampf im Kondensator niedergeschlagen wird. der Kessel nicht im gleichen Umfang zurückgefahren Ein weiterer Mangel ist die erhöhte Beanspruchung wird wie die Turbine.superheater pressure, the interception valve fully open. The technical progress achieved in this way exists the conventional control method is thus that a real reheater pressure, the reheater pressure according to the regulation takes place by increasing the reheater steam throughput the turbine. The resulting 35 pressure measured with the setpoint of the boiler steam emptying of the intermediate superheater compared to the Lastibwurf quantity and the Rejelabweibringt accordingly the disadvantage of a disturbance variable on the temperature the bypass valve is adjusted. It will also tur control of the boiler with it, since the steam output of the reheater only to the extent of the reheater to empty the storage tank as the boiler steam generation goes down, the amount of steam increases. Furthermore, the meaning of 40 d. This means that there is less storage steam from the storage of the reheater additional loss, the superheater emptied into the condenser when because the steam is precipitated in the condenser. the boiler was not reduced to the same extent Another shortcoming is the increased stress on how the turbine is used.

der aus Umleitstation, Rohrleitung und des Konden- Es ist außerdem der Niederdruckteil der Turbine sators durch die Vergrößerung der abzuleitenden 45 zur schnellen Belastung innerhalb des Überproduk-Dampfmenge. tionsbetriebes bereit, ohne daß eine Beeinträchtigung Bei wirtschaftlicher Einstellung der Regelcharakte- der Wirtschaftlichkeit stattfindet. Es erfolgt eine ristiken ist oberhalb Schwachlast eine schnelle Lei- Schonung des Hochdruckteiles der Turbine, da der stungssteigerung am Niederdruckteil auch dann nicht Niederdruckteil der Turbine sich sofort an der Lastmöglich, wenn die augenblickliche Dampferzeugung 50 Steigerung beteiligt. Es wird der Hochdruckteil nur des Kessels dies an sich gestatten würde (dies hängt etwa im Rahmen seines Leistungsanteiles höher letztlich mit dem vom Durchsatz der Turbine abhängig belastet. Er müßte sonst die gesamte Zusatzleistum gemachten Zwischcnüberhitzer-Sollwcrt und den schon übernehmen, wobei sich sein Leistungsanteil an de: vor der Laststeigerung offenen Abfangventilen zu- Gesamtleistung entsprechend ändern würde,
sammen). Die fehlende Rcgelfähigkeit des Nieder- 55 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dei druckteilcs der Turbine muß durch den Hochdruckteil Zeichnung dargestellt und wird im folgenden be ausgeglichen werden und führt daher leicht zu schäd- schrieben:It is also the low-pressure part of the turbine generator due to the enlargement of the 45 to be diverted for rapid loading within the surplus of steam. ready for operation without any impairment. Above low load there is a rapid power saving of the high-pressure part of the turbine, since the increase in power on the low-pressure part of the turbine is not immediately part of the load even if the current steam generation increases. Only the high-pressure part of the boiler would allow this per se (this depends, for example, in the context of its performance share, which is ultimately higher depending on the throughput of the turbine an de: before the load increase, the interception valves open to the total output would change accordingly,
together). The lack of control capability of the low-pressure part 55 An embodiment of the invention is in the pressure part of the turbine must be represented by the high-pressure part drawing and will be compensated for in the following and therefore easily leads to damage:

liehen Überbeanspruchungen, insbesondere an der Mit K ist der Verdampferteil eines Kessels benanntborrowed overstressing, especially at the K with the evaporator part of a boiler is named

letzten Hochdruckstiife. Bei Störungen auftretende während mit HÜ der zugehörige Hauptüberhitzelast high pressure pin. In the event of malfunctions, the associated main overheat occurs while with HVAC

unzulässige Druckerhöhungen im Zwischenüberhitzer 60 sowie mit ZU der zugehörige Zwischenüberhitzcimpermissible pressure increases in reheater 60 as well as with ZU the associated reheatc

können von der bekannten Regelung nicht ausgcregelt bezeichnet sind. Mit HD ist der Hochdruckteil unican not be marked out of the known regulation. With HD the high pressure part is uni

werden, weil keine echte Regelung des Zwischcnüber- mit ND der Niederdruckteil der Turbine angegeber,because no real regulation of the intermediate pressure with LP the low pressure part of the turbine is given,

hitzerdruckes vorgenommen wird. Die Einrichtung hat Zum Zwischenüberhitzer ZU führen zwei Zuleitungenheat pressure is made. The facility has lead to reheater ZU two leads

demnach nicht gleichzeitig die Funktion eines zweiten, und zwar vom //D-Teil der Turbine die Leitung α untherefore not at the same time the function of a second, namely the line α un from the // D part of the turbine

vor den Sicherheitsventilen am Kessel wirksam 65 von einer Hochdruck-Reduzierstation RSt die Leitunin front of the safety valves on the boiler effective 65 from a high pressure reducing station RSt the line

werdenden Schutzes gegen zu hohen Zwischcnüber- b, während vom Zwischenüberhitzer die Leitungprotection against excessively high intermediate superheater , while the line from the intermediate superheater

hil/.erdruck, was vom sicherheitstechnischen Stand- zum Niederdrückten ND abgehen. Von dort geht dihil / .erdruck, which go from the safety-related stand to the depressed ND . From there di

punkt aus gesehen ein Nachteil ist. Dampf zum Kondensator. Bei zweifacher überhitzuiis a disadvantage from a point of view. Steam to the condenser. In case of double overheating

wird zwischen dem ersten und zweiten Zwischenüberhitzer eine weitere Umleitstation vorgesehen, doch ist in der nachfolgenden Beschreibung der Einfachheit halber nur von einfacher Zwischenüberhitzung die Rede. Es gelten aber alle Ausführungen sinngemäß auch für Maschinen mit mehrfacher Zwischenüberhitzung. a further bypass station is provided between the first and second reheater, however, in the following description, for the sake of simplicity, only simple reheating is used the speech. However, all statements also apply analogously to machines with multiple reheating.

Ferner sind im folgenden mit G der Generator und mit ÜW ein Übersetzungswandler sowie mit RV die Regelventile und mit A V die Abfangventile benannt. In jede der vom Zwischenüberhitzer ZU abgehenden Leitungen sind Ventile eingebaut, wobei die Umleitventile in der Leitung zur Umleitstation UL den Zwischenüberhitzerdruck regeln und die Abfangventile A V in der Leitung c des Niederdruckteils der Turbine ergeben.Furthermore, in the following the generator is named with G and a transmission converter with ÜW as well as with RV the control valves and with AV the interception valves. Valves are installed in each of the lines going out from the reheater ZU , the diverting valves in the line to the diverting station UL regulating the reheater pressure and the intercepting valves AV in the line c resulting in the low-pressure part of the turbine.

In dem Schaltbild ist der Weg des Arbeitsdampfes durch eine gestrichelte Linie dargestellt, während mit einer strichpunktierten Linie der Weg des Überproduktionsdampfes, auch Umleitdampf genannt, veranschaulicht ist.In the circuit diagram, the path of the working steam is shown by a dashed line, while with a dash-dotted line the path of the overproduction steam, also called bypass steam, is illustrated.

Es werden Umleitdampfmenge und die Turbinenfrischdampfmenge gemessen, die entsprechenden Signale heißen DU und Dl. Die Signale DU und Dl werden im Summenbildner I addiert. Das Ergebnis, das Signal Dl + DU, dient einmal als Führungsgröße des Sollwertes des von der Umleitstation UL einzuregelnden Zwischenüberhitzerdruckes, zum anderen, zusammen mit Signal D1, zur Bildung des VerhältnissesThe amount of bypass steam and the amount of fresh turbine steam are measured; the corresponding signals are called DU and Dl. The signals DU and Dl are added in summator I. The result, the signal Dl + DU, serves on the one hand as a reference variable for the setpoint value of the reheater pressure to be regulated by the diversion station UL , and on the other hand, together with signal D 1, to form the ratio

30 Dl 30 dl

Dl + DUDl + DU

im Quotientenbildner II. Dieses Verhältnis ist der Sollwert des Öffnungsgrades der Abfangventile A V, der vom Übersetzungswandler ÜW durch langsames Nachstellen seines Übersetzungsverhältnisses herbeigeführt wird.in the quotient generator II. This ratio is the desired value of the degree of opening of the interception valves AV, which is brought about by the transmission converter ÜW by slowly readjusting its transmission ratio.

Als Impuls für den Öffnungsgrad des Abfangventils A V wird erfindungsgemäß der Quotient Türbinendampfmenge zu Kesseldampfmenge oder ein von diesem Quotienten abgeleiteter Wert gewählt, wozu der Übersetzungswandler ÜW Verwendung findet, durch den das Hubverhältnis zwischen den Abfang- und Regelventilen AV, RV kontinuierlich in der Weise verstellt wird, daß bei jedem eingestellten Übersetzungsverhältnis diese Ventilgruppen gleichzeitig die geschlossene Endstellung erreichen. Ohne Umleitbetrieb ist der Öffnungsgrad gleich 1, das Abfangventil A V ist gerade vollständig offen, und beim Schließen beginnt das Abfangventil A V gemeinsam mit dem Regelventil RV die Schließbewegung. Da sich die Kessellast im ersten Augenblick nicht ändert, setzt nun der Umleitbetrieb ein. Wird jetzt die Kessellast zurückgenommen, so verringert sich einerseits der Zwischenüberhitzerdruck, weil der Solldruck der Zwischenüberhitzer-Druckregelung zurückgeht, andererseits steigt der Quotient Turbinendampfmenge zu Kesseldampfmenge an. Die Abfangventile A V öffnen, wobei sich die Leistungsverteilung auf die einzelnen Turbinenteile für Hochdruck HD und Niederdruck ND nur wenig ändert. Wenn dagegen die Kessellast nicht zurückgenommen wird, dann verbleiben die Abfangventile in ihrer angedrosselten Stellung, und die Leistungsverteilung auf den Hochdruckteil HD und den Niederdruckteil ND der Turbine bleibt konstant.As a stimulus for the opening degree of the intercept valve AV, the quotient is selected Türbinendampfmenge to boiler steam flow or a value derived from this ratio value according to the invention, for which purpose the translation converter UW using place, is adjusted by the stroke ratio between the interception and control valves AV, RV continuously in the manner that with each set transmission ratio these valve groups reach the closed end position at the same time. Without bypass operation, the degree of opening is equal to 1, the interception valve AV is just completely open, and when closing, the interception valve AV begins the closing movement together with the control valve RV . Since the boiler load does not change for the first time, the bypass operation now begins. If the boiler load is now reduced, then on the one hand the reheater pressure is reduced because the setpoint pressure of the reheater pressure control decreases, on the other hand the quotient of the turbine steam volume to the boiler steam volume increases. The interception valves AV open, whereby the power distribution to the individual turbine parts for high pressure HP and low pressure LP changes only slightly. If, on the other hand, the boiler load is not reduced, the interception valves remain in their throttled position and the power distribution to the high-pressure part HD and the low-pressure part ND of the turbine remains constant.

Claims

Claim:

Control device for steam turbine systems with single and multiple reheating, with one or more diversion stations as well as control and interception valves and a translation converter serving to control the interception valves, characterized in that the signals DU and Dl for turbine and diversion control in are used in such a way that DU and Dl, added in a summing unit (I), are used as a reference variable for the setpoint value of the reheater pressure to be regulated by the bypass station (UL) , and that the ratio formed by a quotient unit (II)

DlDl

Dl + DUDl + DU

the transmission converter (ÜW) is switched on as the setpoint, which readjusts the transmission ratio between the control and interception valves until the degree of opening of the interception valve (AV) corresponds to this setpoint.

1 sheet of drawings