DE1401453A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erfassung und Anzeige der Belastbarkeit von Waermekraftmaschinen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Erfassung und Anzeige der Belastbarkeit von Waermekraftmaschinen

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DE1401453A1
DE1401453A1 DE19601401453 DE1401453A DE1401453A1 DE 1401453 A1 DE1401453 A1 DE 1401453A1 DE 19601401453 DE19601401453 DE 19601401453 DE 1401453 A DE1401453 A DE 1401453A DE 1401453 A1 DE1401453 A1 DE 1401453A1
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load
sense
turbine
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DE19601401453
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Walther Pilgram
Otto Schem
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F01D17/04—Arrangement of sensing elements responsive to load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Verfahren und sinriobtmg zur-Erfauumg und-Anseige
    der Bel«tbarkeit von 7'Jmekraft»schinen
    So tst-bereite ein* Rigeleinriahtung fär Wi4rmekrattaalagen vor-
    -geschlagen worden* bei 4-er es dar= geht# die
    mit der vich L»tiud«wgen willkUrlieb oder zelbet.tätU ändom»
    zu begrenzt% aodaß h15ahatzuläent«o
    nicht ilberschritten werden können* Dabei -war amn von der Br-
    konutnie aufflamome das fär eine Kmtt»gobine In jed« *Insel-
    neu Belautungefall die Geachwindigkeite mit- der Laständerungen vorgenommen werden darfene verschieden groß tut. Während bei sch«cher Belastung rasch* Änderungen der Beleutuffl noch eher in Kauf.geno.=en worden könnenp wird mit zunehmender Belaetung-dam M" einer solchen Inderumg immer kleinerg wobei schon bei Menn,-last und erst reabt bei Höchatlant sich LantUderungen nur antsprechend langeam vollziehen dUrten. Diese VerhUtnisee liegen fUr die einzelnen Turbinen je nach ihrer .,«xlröße und konstruktiven Gestaltung verschieden# ebenso wird man mit Rücksicht auf verschiedene Lebenadalierzeiten der Turbine im einen Pall der F[raftmaschine mehr zumuten und Im anderen Fall eine schonend* Behandlung als angebr3icht ansehen. Wenn man nun im Betrieb einer solchen Wdrmekraft»schine von der gerade vorhandenen 3elautung auf eine andere Belastung Ubergehen willg no ergibt sich demgemäß ein gewisser Bereich" innerhalb dessen die Belantung unbedenklioh erhöht oder erniedrigt wierden darf. Dieser Bereich ist# wie gesagtp bei t-eringer Turbinenbelastung verhIltniemäßig breit# wird aber imner schmälere je höher die Belastung der Turbine iste An dienen Bereich achließt sich sowohl nach höheren als auch nach niedrigeren Belastungen hin jeweils eine sehmale Zone an# In welcher die taut ffl erungen, nur mit einer gewissen Vorsicht vorgenommen werden dflrfen. Zu ent-4teht dann zwar noch kein =mittelbarer Schadang die Lebensdauer, der Turbine liird aber unter-1.Jaständen schon beaintri-zehtigt*, Au-airhalb dieser.Zone liegen dann beiderseits Bereiche Beanspruchunog die. auf keinen Fall bestrichen werden dUr-:r4eng --wenn', ma -niebt zu hohe bleibende #Verforaungen von Teilen der- Maechtne' in Kauf nehmen aijohte.
    to Ist eelterhin bereite vorgeschlagen worden# bei dprartigen
    -Maßnahmen zur Begrenzung der LantänderungegeachwindiZkrit nicht
    nur den'Jewelltgen Augenblickszuetand dpr 3eIaatung zugrunde
    zu legeng nendern auch gewiesermaßen die "Vorgeaohiobte" der
    Xrattaasohine an berlIckeichtigen. So muß eiah z*3* eine So-
    laetmgaänd*rungg die vor eine* gel!innen Zeit stattgefunden
    hat# noch bemerkbar machen@ wenn ein neuer Befehl zur Änderung
    der.Belautung gegeben wird# sodaß dann bei der Begrenzung der
    Ubhe den Lastaprungen und der Laständerungsgeschwindigkeit
    diene Vorgeaohichte mit zu berdekolohtige.n ist* In dieuem Zu-
    nammenhang ist bereite vorgeschlagen wordeng den mechanischen
    und thermlechen Spannungesuntand usw.* d.he'den gesamten Spannunge-
    zustand In der Maschine direkt oder indirekt zu erfassen und So-
    gebenenfalle-ein Abbild dieser ipannungen den Maßnahmen nur Be-
    grenzung der TiaeUnderungegewobwindigkeit zugrunde zu legen oder
    alt zugrunde zu legen-b
    Xe tr:tindung geht von- Ion -in diejem Zaua=en.ziang gewonnenen
    Z-rkanntn:Lenen aus und bezieht sich auf die Erfassung und
    Anzeige der Selastbarkeit Im Sinne von im Betrieb Jeweils zu-
    Uneigen Belastüngsänderungen sowohl'hinsichtlioh Ihrer Höhe
    (La13t»»rUn&) als aU*h Ihrer Geschwindigkeit ener Wämokratt-
    manehineg 'insbesondere einer Dampfturbinte, Die Erfindung be.-ateht
    d«Ing, daß unter Indirekter Erfassung den gesamten"- Insbesondere
    thermischen spa#mungsäuetändea der Naechine der Bereich der#
    jewolle zulässigen Eingriffeng, do he einer iaetänd*Ximg nach oben
    4*d unten hin@ laufend sichtbar gemacht wird* Dabei wirtt au* Bor-
    d« vor allen auch den durch einen möglicherweise den an atOb
    zunächst zulässig erscheinenden Bereich voll ausnutzenden beabsichtigten Eingriff verursachten neu auftretenden Spannungszust2inden Rechnung getragen, indem der zulässige Bereichiwie er eichtbar geaacÜt wirdv demgemäß noeh'weiter eingeengt iste-Ein beabsichtigter Eingriff WJede nämlich erst nach einigen finaten den maximalen Spannungipsuntand Infolge der instationären '"är-mentri',aung ergeben.- Somit wird also --auch den zu erwartenden Verhältniniie;,.g, 4.h. der ImNaohgeschicht*" Rechnung getragen» An einea Anzeigederät läßt sich auf diene Weineg gegebenenfalls CleIchZeltig mit der iLnsei-ge der Im Augeüblick gerade vorhandenen eige der Bereich' etmöglietioni Inner-Maschinenbelaatung,9 eine A-nz' halb derer Belautungsänderungfren zulässig nindje bzw. vermieden 4erden mässene Mit Vorteil kaun darilber hinann noch eine weitere Unterteilung In dein Sinn vorgtnoamen werden. daß mehrere Bereiche gesondert zur Anzeige gebracht worden" von denen der enger* Soreich die unbedenklich zulässige Selantungeftderung darstellt# wEhrend Zonen mit bedingt sullseiger Belastungeänderung sich hieran &nachließen umi no.!ließlieh.die noganannt« verbotenen 'gonen außerhalb dieser Bereiche keikutlich genacht wertten*
    Es tat an sich bereite bekanntg zur überwachung der Temperatur
    und den thernischen spannungezugtanden von Dalapfturbinen sich
    bäume an e
    «Poriu.praturtdhler zu bedienen# die Im Turbineafm,
    ter Stelle ang-ebraant sind* So kann man betspiel«st» In 2urbiaw
    &ohiuoe an'verechiedenen Stellen der WanduM Neaaungen. vornehmens
    ivi das von de:r Innenseite der Wandung gur
    i"seite der -"andung zu ermitteln. Wenn man de#Kber hina» 4«&
    InnL-rn der %Yandung noch weitere Meßstellen vorsieht" so können bei Überwachung der angezeigten Temperaturen und Lhrer Änderunger UngleithaUßigkeiten des Te--,peraturgefälles einen H'Inwels auf die thermische Beanspruchung# d,h. auf den thnr:,Aachen Spannungszustand der Maschine geben. Man könnte daran denken# den Turbinen iaaarchinisten. auf Grund dieser'Meßwerte oder direkter Spannungs-Inessuna-en Anhtltap=kte zu geben@ damit bei besonderen NetzsItuationen oder In Störfällen oder auch beim gewöhnlichen Pahr-Planwechsel der Maschinist den Lantwechsel genUL.---end langsam und Innerhalb zulenntger Grenzen vornimmt. 7.1I-lirend elLne 'Warnung an -den Blaschinistent voa >veils vorhandenen augenblicklichen 3eleuturkgezustand der Turbine ausgehendt noch leicht gegeben werden X:r;nnte, sodaß man zu einer verhältnismäßig einfachen und leicht verständlichen Betriebsanweleung an das Personal gelangt, wird es wesentlich schwierigerg wenn man sowohl die sogenannte Vorge-,-chichte als auch die Nachgeschichteu n:i-ulich die vorhandenen und die erwartenden Spannungezustände in de#r Manchineg, mit erfassen wollteEine Vorschrift im Sinne einer 3eteiebeanweiaung kann hier nicht riear gegeben werden. DemZegi,-nilber -gestattet die Erfindungg ein Gerät zu schaffeng welchen In jeden Augenbliak die zullssige Grenze der Maximal- und Minimallast flir die gerade vorhanden* Intlast unter 3erUcksichtigäng der genanten Vor- und Naehgeschichte anzeigt* Daelber '.hinaus ermöglicht die Erfindung auf Grund der erkannten fun'Ittlonellen -Zusammenhänge zwinchen Last bzw.- Last!£nderung und -den Spannungszuständen sowie der auläseigen,Spannungsgrenst nunmehr In Abhängigkeit der jeweile zu bestimaten Zeiten und Innerhalb bestimmter Zeievräume vorher erfolgten und zu ervmr-' tenden Belastungeaustände die Spannungazust4nde Im Turbinengehäuse zu ermittelnp ohne daß Gebäuaetemperatur- bzw* Spannungs. meßetellen erforderlich sind. En genLigt dann. bereits, die Beanapruchung durch Leistungsmessung und den Verlauf dereelben laufend zu Uterwachen. Die Belaatung kann in einfacher Weise von der elektrischen *Leistung des Turbogenerators her-geleitet werden, Darüber hinaus können gegebenenfalls noch zusätzliche ZinflUene berUcksichtigt vjerdeng wie z.B.-die Änderung des Dampfzustand#esq z.B. der Friaoüdaiapf-teirperaturl, 'Änderungen den Zustandes in der Ablampfleitung, also z.B» Teuperatur und Ulruck im Kondensator bzwe Abdampfstutzeng In Entnahmeleitun.-2-en usw.
  • An fland der Zeichnung 9911 die Erfindung nUher erläutert weräth. Die Figuren zeigen AusfUhrungsbeispiele in Ihren fUr die 1--rfindung wesentlichen Teilen in stark verein-:taabterg zum Teil schematischer Darstellung* In Pigur 1 i2t die zu Uberwachende Kraftmaachine als Turbine 1 - -bezeiohäpt# die einen Generator 2 antreibt. Mit 3 ist die Frischdampfleitung bezeichnet. 4 Iat der Abdämpfatutzeng an den sich der Turbinenkondensator 5 anschließt* Mit 6 Ist eine Entnahmelettung beseichneto die der Regenerntlyvorwärmung einen entaprechenden Vorwärmapparaten,7 In der Speinewannerleitung 8 diente Eine weiter* nntnahmeleitung 46 dient ale gesteuerte Entnahme der Versorgung eines Bekundäri-Dauptaetzen 4lw ,ber die Impulalinte 9 wird nun die Leiatung den Generator* 2
    ale Belastung der Krattaauchine'deä Xeßgerät 10 ZugefUhrt. Diesen
    Xoi%etät können zusätzliohe Impuleel beispielsweise ein Dampf-
    teaperaturiapule längs der lapalielinie.11 Über einen Meßwert-
    unformer 12f ein Impuls in AbhIngigkeit den Dampfzustandes
    in die gntnahmeleitung 6 1-in" der 1.npalslinie 13 über den Reß-
    -,-ertwandler 149 ein Einfluß von der Entnahmeleitung 46 Uber die
    Einflußlinie 48 und den Regwandler 49 und schließlich längs der
    impulalinie 15 der Einfluß des Dampfzuotandea am Turbinensuai-#ang
    Über den Reßwertwandler 16 zugeleitet werden.-
    An-dan Meßgerät 10 achließt sieh ein Integrierglied 17 ang
    welchem wiederum eine Einrichtung 18 nachgeechaltet isti in der
    eine zeitliche Abklingtunktion-gemäß der Kurve 19 gebildet wird*_
    Um die Voraenahichte der Turbineabelastungen zu erfassen# geht
    an darumg den Verlauf den thermiachen ßpannungs'zugtandea in
    der Maschine nachzubilden@, wobei aan jeweils entsprechend der-
    der Kraftmaeohine# die je nach Gruß* md Bauart.
    unterachiedliche Werte aufweintg ein Abklingen dee thermlochen
    SpannunZazuatanden etwa im Sinne einer e-?-mktion zugrunde legen_
    kann* Direkte EinflUaue auf diese Zinrichtung sind durch die ge-
    striehelten Unten 20 und 21 vereinnbildlicht.
    Ein-Anntigegerät 22 läßt nun in jeden Augenblick die grenze der
    hbohnt zulässigen und niedriget zulässigen BelsitÜng fur die
    vorhandene Belautung*erkennen, In Abhängig.kelt der
    generatorleiatung wird Uber die Impulalinte 2-3-,ein Xe-Bwort gte»
    vonnen und im Meßwertumformer 24 auf einen der Generator-
    loweiao, alt- Strom.oder
    leiatunit proportionalen». bäiople
    SpannuAg auftretenden Wert gebracht, der auf dem Wege 25 4,»
    Xe£werk 26 den Anzeigegeräten zugeführt wird. »w»Stalg kam die
    3kals 27 den Reggerätte mit einer tallme 28 versehen Bein# welohe,
    unmittelbar die lliiaggtmg in Kw bzw. M anzeigt* Der Zeiger 29
    bKagt also jeweils die in Augenblick gerade vorhanden* Turbinen-
    belaetmg zur Anzeige*
    Xit 30 und.31 eind nektorartige drehbewegliche du»b»ichtige
    Bltmd*n beseiahnetg, die mit von Keßwerk 26 getrennten Modwerkeä
    32 und 33 verbunden eind und giber die MeSwertumforaer 34 mä 35.
    an die Zeßeinplohtung 18 angeaohlonnen aihd. Diese Bektoren@
    beiepieleweine aus getärbten durcheiahtidlen iaterialp isseen
    elnen freien Bereich erkennen@ innerhalb -deasen wich der Zeiger 29
    gertde bewegt und der den aulKeeigen AndeixassbereIch umfaßt*
    Der Manohimiet darf-nun unbedeaklioh nein* leistma erhöhen
    oder verrlAgem bis zu den -Zimten der durchnichtigen Abdeek.
    nehelbene Bei noch weiteren Leintua&MLud-erunffl MJ er eine so-
    via*@ Vorsicht beachten» da dann zwar die Kraftmehtne noch nicht
    u»ittelber gefährdet Ist# äber In laute der Zeit deob möglicher-
    weine leiden kma und Ihre Lebensdauer beeintrilchtigt wird*
    Weite» Abdeokplgtten In Sinnie duroh»lehtiser Siektürenblenden 36
    und 37 schließen *ich *la äußere Zereiche, an und k«nael"«
    die auf 30d4n .7811 'NV*rbOt»«* ZOAO2e Hier künneft wiederum durch.
    nichtig* Seheiben geeigneter 7&rb"bmg,# zele elmen dunkleren note
    vorgegehen seine die mit set xeiwork4a 38 »t 39 ver»uen
    eind*
    D1,0 llcrioht=£ W# in voloher el» seitlich* AbkUnamkti«
    n#z4"Zldet wirdb, 41e der vnmekapasitlit der K»ttc«oU»
    entspricht und gegebenenfalls noch weiteren Einflaesen unter-
    liest» k"n geeignete elektriimhe oder theralsche
    AnordumMen enthalten, So kann z*B. die Abklingtunktion durch die
    IM9- oder Entlad*kurve einen Kondeneators gebildet seinv wobei
    der tadufflzustand als Spannung an Kondennator laufend Überwacht
    wird und bet geeigneter Beaeimaung der Kapazität den Kondensator»
    noch viel* Stunden nach seiner letzten Beeinflussung erfaßbar Ist.
    Man kmm darUber hinaus auch daran denkeal, eine magnetische
    Speiohezfflg vorzunehmen# Indem die jeweiligen Zuatände und Ihre
    Änderungen al* Nagnetisierungen aufgezeichnet werden und da= die
    Magnetielerung allarahlich abklingt, Dabei läßt zieh durch Vor-
    wendung geeigneter Materialien eine-Selbstentnagnetisierung
    erreicheng z*B,* bei -Benutzung von magnetielerberen Werketoffen,
    nach Ärt von Urbonyleiseng d,h. Stoffen hoher Koerzitivkrafte
    abergeringer Reamnenng, die also langsam Ihre Aatmagnetisierung
    verlieren und bei denen dann die Xe4net:inieruffleaignale von selbst
    Imter mehädcher und achwächer werden* "n kömite auch duran denkeng
    in genau definierter Weine Entsagnet:Leierungemaßnahmen vorzunehmen»
    also imm z.B. auf Stoffe hoher Zaermitivkraft und hUherer Re-
    manens zue-Icksagrolfm, bei denen dann küni,.,tlleh EutsaMetiste-
    rungsmaßnabnen, In dea Sinn angewendetwerlenp daä die Magneti-
    sierung laufend geachwlicht wird, Zur Erfassung und laufenden Über--
    wachmg -den sind inagnotostatioch arbei-
    tende Einriohtungen besonders gesignetl, vor allen Eallepannungs-
    erzeuger, die als ruhende Einrichtungen hoher '-#'M-Pflndliobkeit ur4
    Genauigkeit hervorragend geeignet eind» den Jeweils Im Augenblicit
    vorhandenen Xagnetiaierungazustand zu erfassen und ale elektrische.
    X*BVU&* abzugeben*
    ..In den Pigaren 2 und 3 sind an einen Ausführungsbeinpiel ein-en.
    Auseigeinetrumenten zwei versohledene Betriebsfälle dargestellt#
    von denen der eine Yallp der die ]Piger 2 seigtp ei»:-u !. Augen-
    bilekamußtand vert,#örpert., bei d« die Vorgeschichte der WMMe-
    kraftmanchine, bereits abgeklungen ist* Bei der in Figw 3 derge-
    etelltm Anzeige Ist In einem verhältnismäßig kurz» zeitr9m
    zurvor eine Lastinderung erfolgte die noch nicht abgeklungen Ist#
    oodaß der gerade eingentellte Leiatungewort *ich im bedifflt zu-
    14seigen Bereich befindet* Eine zulässige Laständerung Ist hier
    praktisoh also nur Im Sinne einer -Linterhöhung nicht nur mögliche
    sondern sogar erwUnscht oder gar tiotwwidig*
    Im übrigen int die Anzeige -hier no getroffen* daß der hier feni-
    stehende Zeiger 40 den-Augenblickavort der Belastung verkörpert.
    Die Skala Ist als Trommelekala 41 ausgebildet*Geeignete Blenden
    für die bedingt zulässigen Bereiche sind mit 42 und 43go für die
    unzulässigen Bereiche mit 44 und 45 bezeichnete-

Claims (1)

  1. Patenifale. "rülehe
    Verfahren -nur Briasems und Änzei&e der Bel«tbarkeit In sinne von in Betrieb jeweilg zulässigen Belastung@- ftiermgenlo dadurch gek«nstiobiotu daß unter Indirekter Erfannung den mechanischen und thereiaohen Spann=&@- zustand« der Maschine der Bereich den jeweiln nal"eigen EingrIffea leuXend nichtbar gemacht wird. 2-,o Verfahren nach Anapraoh 19 dadurch gekennzeichnet# daß der thermische Spannungezuständ durch teitliche Integrierung der Belastungewerte gewomam wird* Terfähren nach Anapruab 2, dadurch gekonasolohnotg keß die seitlich* Integrierung mit einer-Einriehtung zunamen- arb*Itetg die eine Funktion In Sinne--einen zeitlich= Ab- klingene vollzieht# wobei der Abklingvorgimg vorzugeweine, der Wärmekapezität der WILreekraftaasehine entspricht Md überlagerungen beliebig auliLit* 4* Verfahren nach Anapruch 2 oder 39 dadurch gekonnztiobnett daß die Anntige gleidb»eitig mit dem gera«o vorhandenen Del»t=Sowert zusammen erfolgte 5#p Einrichtung zur AusUbung einen Verfahren* noch Anapruob 1 bie' 4# &*kennzeichnet dar--,b ein inzeigeinetramentu welchen je- welleg vorimgeweine zusammen mit der #gerede Worhändemm,Be- lastungi, die Grenzen der aulänntgen BelantungWLadermg« als zusätzliche getrennt verstellbare Anseigemärken unthUta 6,u Einrichtung naoh Anspruoh 5, geke»zelobnet durch nektoren.»
    töz*Uet isrIUUrtea" oder tatiapr«h«d soeteltete Bl«dIen dgl,*@ die die germmdet« zcm49 transparent abdeahme 31=iohtmg nmh Anspro»b 6.9 gok«a»leb»t durch eine amotallebe Ameig,0 d« a»tattbattm
DE19601401453 1960-02-11 1960-02-11 Einrichtung zur anzeige der jeweils wuenschenswerten gren zen etwaiger lastaenderungen einer dampf oder gasturbine fuer dden antrieb eines stromerzeugers Pending DE1401453B2 (de)

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DE3415165A1 (de) * 1984-04-21 1985-10-31 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Einrichtung zur echtzeit-bestimmung der temperaturen und thermisch bedingten werkstoffbeanspruchungen rotierender teile von maschinen und anlagen im betrieb

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