DE1919122A1 - Control system for steam turbines - Google Patents

Control system for steam turbines

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DE1919122A1
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    • F01D19/00Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • F01D19/02Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith dependent on temperature of component parts, e.g. of turbine-casing

Description

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Augsburg, den 13. April 1969Augsburg, April 13, 1969

Westinghouse Electric Corporation, 3 Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, Vereinigte Staaten von AmerikaWestinghouse Electric Corporation, 3 Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, United States of America

Regelsystem für DampfturbinenControl system for steam turbines

Die Erfindung betrifft Regelsysteme für Dampfturbinen. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Betriebsüberwachung von Dampfturbinen.The invention relates to control systems for steam turbines. The field of application of the invention is the operational monitoring of Steam turbines.

Im Betrieb der verschiedenen Arten von Dampfturbinen müssen normalerweise bestimmte Grenzen für die Änderung des Dampfdurchsatzes und/oder der Eingangsenthalpie zum Zwecke einer Änderung der Drehzahl, der Belastung oder anderer veränderlicher Gv'äBen eingehalten werden, damit das thermische und mechanische Ansppe©hv©rhalfc©n dar Turbine berücksichtigt wird. Das Turbinenist weitgehend für den, Arbeitsdampfdruck und die Arbeits-In the operation of the different types of steam turbines, certain limits for the change in the steam flow rate and / or the input enthalpy for the purpose of changing the speed, the load or other variable parameters must normally be adhered to, so that the thermal and mechanical response n dar turbine is taken into account. The turbine is largely responsible for the, working steam pressure and the working

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temperatur konstrukiert; die Rotorauslegung kann die Zentrifugalbelastungen bei der Maximaldrehzahl und dem Nenndrehmoment aufnehmen, wobei weitere Konstruktionsgrößen entsprechend berücksichtigt sind, einschließlich der Biegesteifigkeit und der kritischen Drehzahlen. Das Turbinengehäuse und der Rotor müssen jedoch auch im Übergangsverhalten und bei periodischen Änderungen der Dampfzustandsgrößen beständig sein, wenn dadurch eine Änderung der Turbinendrehzahl und/oder der Turbinenbelastung erfolgt. Der Rotor muß auch im Übergangsbereich die Zentrifugalkräfte aufnehmen können, beispielsweise bei einem Kaltstart und ähnlichen Betriebszuständen. Leistungs- oder dynamische Grenzen für den Turbinenbetrieb erfordern eingehende Berücksichtigung der thermischen Expansions- und Kontraktionsbelastung aufgrund von Zustandsänderungen des Zudampfes und außerdem eingehende Berücksichtigung der Zentrifugälbelastung bei Drehzahl änderungen.temperature constructed; the rotor design can handle the centrifugal loads record at the maximum speed and the nominal torque, taking further design parameters into account accordingly including bending stiffness and critical speeds. The turbine housing and the rotor must however, also in the transition behavior and in the case of periodic changes in the steam state variables, if this causes a change the turbine speed and / or the turbine load takes place. The rotor must also withstand the centrifugal forces in the transition area can record, for example during a cold start and the like Operating states. Power or dynamic limits for turbine operation require careful consideration of the thermal expansion and contraction load due to changes in the state of the supply steam and also incoming Consideration of the centrifugal load in case of speed changes.

Unter dem Dampfzustand sind die Dampfteraperatur, der Dampfdruck und andere Zustandsgrößen einschließlich des Dampfdurchsatzes zu verstehen.Below the steam state are the steam temperature, the Understand steam pressure and other parameters including steam flow.

Die thermischen Belastungsgrenzen sind besonders wichtige weil eine zeitliche Änderung des Betriebszustandes der Turbine bei den meisten Anwendungen der TurbineÄ@olmik nahezu imra©!3 oder mindestens aehr häufig Temperafc^Pgradienten b@dingtfl di© zu einer Ausdehnung bzw. Kontraktion der Metallteile d©r Turbia©The thermal load limits are particularly important because a change in the operating state of the turbine over time in most applications of the turbineÄ @ olmik is almost imra ©! 3 or at least Temperafc ^ Pgradienten b @ dingt fl di © Aehr frequently to an expansion or contraction of the metal parts d © © r Turbia

unter Überschreitung der Elastizitätsgrenze führen. Dadurch bildet sich in dem Turbinen-werkstoff und insbesondere in dem Rotorwerkstoff eine zeitliche Entwicklung der Vorgänge und damit bei fortgesetztem Turbinenbetrieb eine "plastische Formänderungsspannung" aus. Innerhalb der die .Mindestanforderungen der Benutzer erfüllenden Turbinen-Arbeitskennlinien ergeben die thermodynamisehen Eigenschaften des Dampfes, die Turbinengröße und die thermischen und metallischen Eigenschaften des Turbinenwerkstoffes zusammen beim Turbinenbetrieb unvermeidliche Pormänderungsspannungen der Turbinenwerkstoffe.result in exceeding the elastic limit. This forms in the turbine material and in particular in the Rotor material a temporal development of the processes and thus a "plastic deformation stress" with continued turbine operation the end. Within the turbine operating characteristics that meet the minimum requirements of the user the thermodynamic properties of the steam, the turbine size and the thermal and metallic properties of the turbine material together inevitable during turbine operation Pore change stresses of the turbine materials.

Diese Formänderungsspannungen insbesondere aufgrund periodischer Temperaturänderungen müssen bei der Regelung des Turbinenbetriebes überwacht werden, da dadurch Ermüdungsschäden und möglicherweise Ermüdungsbrüche bedingt sind, welche die Lebensdauer der Turbine bestimmen. Ermüdungsschäden haufen sich besonders an solchen Stellen, die der stärksten und häufigsten Änderung der Dampftemperatur ausgesetzt sind. Solche mögliche Ermüdungsschaden des Turbinenwerkstoffes an den bewußten Stellen stellen normalerweise die stärkste Begrenzung für die dynamischen Kennlinien im Turbinenbetrieb dar»These deformation stresses in particular due to periodic Changes in temperature must be monitored when regulating turbine operation, since this causes fatigue damage and possibly fatigue fractures, which determine the service life of the turbine. Fatigue damage is particularly common in those areas that are the most severe and common Change in steam temperature. Such possible fatigue damage of the turbine material to the conscious Digits normally represent the strongest limitation for the dynamic characteristics in turbine operation »

Bei großen Generator-Dampfturbinen bedingen beispielsweise Änderungen der Dampftemperatur innerhalb der IsnpulskammerIn the case of large generator steam turbines, for example, changes in the steam temperature within the pulse chamber result

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Temperaturgradienten in dem Rotor, die ihrerseits periodische Formänderungsspannungen im Rotor erzeugen, insbesondere auf oder in der Nähe der Rotoroberfläche im Bereich der. Düsenkammer, vorzugsweise am Fuß der Rotorschaufeln, an Labyrinthdichtungen oder anderen Nuten im Bereich der Düsenkammer, welche Formänderung sspannungen jeweils durch die Konzentrierung der thermischen Spannungen infolge der Form der betreffenden Nutanordnungen bedingt sind. Bei großen Turbinen von Kraftwerken wurden ■ Ermüdungsrisse aufgrund von Formanderungsspannungen im Rotor in großer Zahl nach einer Betriebszeit von sieben Jahren oder mehr beobachtet. Die Risse gingen meist bis zu einer Tiefe von etwa 6 mm, wobei vereinzelt Risse eine Tiefe von 125 mm erreichten. Temperature gradients in the rotor, which in turn are periodic Generate deformation stresses in the rotor, in particular on or near the rotor surface in the area of the. Nozzle chamber, preferably at the foot of the rotor blades, on labyrinth seals or other grooves in the area of the nozzle chamber, which change in shape Stresses due to the concentration of thermal stresses due to the shape of the groove arrangements in question are conditional. In the case of large power plant turbines, ■ Fatigue cracks due to deformation stresses in the rotor observed in large numbers after an operating period of seven years or more. The cracks mostly went to a depth of about 6 mm, with occasional cracks reaching a depth of 125 mm.

Normalerweise bilden sich bei großen Dampfturbinen erst dann Risse im Rotor aus, wenn die Betriebsdauer unter periodischen Belastungsverhältnissen fünf oder mehr Jahre beträgt. Besonders Rotoren mit 1 800 Umdrehungen pro Minute bilden infolge ihres größeren Durchmessers und der dadurch bedingten größeren Temperaturgradienten und höheren thermischen Spannungen zahlreichere und tiefere Risse. Gehäuse-Ermüdungsschäden können bei großen Generator-Dampfturbinen auftreten, doch haben diese Turbinen heutzutage mehrere Dampfkammern und jeweils einzelne gesonderte Ventilkammern, so daß Gehäuserisse normalerweiseNormally, in large steam turbines, cracks form in the rotor only when the operating time is less than periodic Load ratios is five or more years. In particular, rotors with 1,800 revolutions per minute form as a result their larger diameter and the resulting larger temperature gradients and higher thermal stresses more numerous and deeper cracks. Casing fatigue damage can occur in large generator steam turbines, but these have Turbines nowadays several steam chambers and each individual separate valve chambers, so that housing cracks normally

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durch das Bedienungspersonal nicht entdeckt werden. Rotor-Ermüdungsschaden stellen einen immer wichtiger werdenden Paktor des Turbinenbetriebes dar, da die allgemeine Entwicklung zu größeren Turbinengrößen fortschreitet.cannot be detected by the operating personnel. Rotor fatigue damage represent an increasingly important factor in turbine operation, as the general development progresses to larger turbine sizes.

Vorübergehende Zentrifugalbelastungen sind in solchen Rotorbereichen, wo im Dauerbetrieb die höchste Zentrifugalbelastung auftritt, beispielsweise im Mitteldruckteil großer Dampfturbinen, von besonders großer Bedeutung. In diesem Fall führt die Zentrifugalbelastung im Dauerbetrieb möglicherweise zu Kriechrissen, welche von Rissen aufgrund der Formänderungsspannung unterschieden werden müssen. Normalerweise bestehen entsprechende dynamische Beschränkungen zur Begrenzung dieser vorübergehenden Zentrifugalbelastungen, insbesondere wenn man gleichzeitig die thermische Belastung aufgrund von Rotor-Temperaturänderungen mitberücksichtigt. Beim Anlauf großer Dampfturbinen aus dem kalten Zustand kann beispielsweise die Gesamtspannung in der Bohrung des Hochdruckteils oder des Mitteldruckteils übermäßig groß werden, wenn nicht eine betriebsmäßige Begrenzung erfolgt. Diese Belastung kann in manchem Falle während des Turbinenanlaufs so groß werden, daß ein Sprödigkeitsbruch auftritt und der Rotor zersprengt wird.Temporary centrifugal loads are in those rotor areas where the highest centrifugal load is in continuous operation occurs, for example in the medium pressure part of large steam turbines, of particularly great importance. In this case the centrifugal load in continuous operation may lead to creep cracks, which must be distinguished from cracks due to the deformation stress. Usually exist appropriate dynamic restrictions to limit these transient centrifugal loads, especially when one at the same time the thermal load due to rotor temperature changes also taken into account. When starting large steam turbines from the cold state, for example, the Total stress in the bore of the high pressure part or the Medium pressure part become excessively large, if not an operational one Limitation takes place. In some cases, this load can be so great during the turbine start-up that a Brittle fracture occurs and the rotor is shattered.

Bei herkömmlichen Turbinenanlagen wird normalerweise der Übergangs- oder dynamische Betrieb im Hinblick auf die Betriebs-In conventional turbine systems, transitional or dynamic operation is usually used with regard to the operational

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sicherheit und die Verlängerung der Lebensdauer durch eine entsprechende Regelung oder mit Hilfe einer Programmsteuerung eingeschränkt. In beiden Fällen müssen die Beziehungen zwischen verschiedenen Dampfdurchsatzänderungen und/oder Enthalpieänderungen sowie der Anteil und die Art der Schädigung aufgrund einer entsprechenden thermischen und/oder mechanischen Betriebsspannung vorbekannt sein. Die Betriebszustan.de werden überwacht und durch die Überwachungsperson oder durch eine feste Programmsteuerung zueinander in Beziehung gesetzt, damit das dynamische Betriebsverhalten im allgemeinen unter Berücksichtigung dieser bestimmten Beziehung begrenzt wird.safety and the extension of the service life through an appropriate regulation or with the help of a program control restricted. In both cases, the relationships between various changes in steam flow rate and / or enthalpy changes must be established as well as the proportion and type of damage due to a corresponding thermal and / or mechanical operating stress be known beforehand. The Betriebsstandsan.de are monitored and by the supervisor or by a fixed program control related to each other so that the dynamic performance in general taking this into account certain relationship is limited.

Thermische und Spannungsuntersuchungen sind in Verbindung mit bestimmten Turbinenkonstruktionen zur Ermittelung der Beziehungen zwischen der Dampfzustands-Ä'nderungsgeschwindigkeit und der TurbinenSchädigung durchgeführt worden. Eine derartige Untersuchung "Prevention of Cyclic Thermal-Stress Cracking in Steam Turbine Rotors" von W.R. Berry und I. Johnsson in "Journal of Engineering for Power, Transactions ASME", Juli 1964, gibt insoweit genaue Werte, als die thermische Spannungsuntersuchung und die darauf beruhende Rotor-Ermüdungsschädigungen / berücksichtigt sind. Eine weitere Arbeit "Electrohydraulic Control for Improved Availability and Operation of Large Steam Turbines", von M. Birnbaum und E.G. Noyes, "ASME-IEEE NationalThermal and stress studies are used in conjunction with certain turbine designs to determine the Relationships between the rate of change of steam state and the turbine damage. Such a one Study "Prevention of Cyclic Thermal-Stress Cracking in Steam Turbine Rotors" by W.R. Berry and I. Johnsson in "Journal of Engineering for Power, Transactions ASME", July 1964, gives precise values insofar as the thermal stress study and the resulting rotor fatigue damage / are taken into account. Another work "Electrohydraulic Control for Improved Availability and Operation of Large Steam Turbines ", by M. Birnbaum and E.G. Noyes," ASME-IEEE National

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Power Conference in Albany", New York, September 19-2J5, I965, erläutert ein digitales Bezugssystem zur Begrenzung der Turbinendrehzahl- und -Belastungsänderungsgeschwindigkeiten durch eine entsprechende feste Programmsteuerung.Power Conference in Albany ", New York, September 19-2J5, I965, explains a digital reference system for limiting the turbine speed and rates of change of load by a corresponding fixed program control.

Andere bekannte Maßnahmen sind in der Arbeit "Automatic Electronic Control of Steam Turbines According to a Fixed Programme", veröffentlicht in den "Brown-Boveri-Mitteilungen", Bd. 51* Nr. 3* März 1964·, erläutert. Zusätzlich zu einer festen Programmsteuerung erfordert die dort beschriebene Turbinenregelung eine Messung der Gehäusetemperatur und einen Rückkoppleungskreis hinsichtlich der dynamischen Belastung und/oder Drehzahländerung, damit nicht zulässige Gehäusespannungen überschritten werden.Other known measures are in the work "Automatic Electronic Control of Steam Turbines According to a Fixed Programs "published in the" Brown-Boveri-Mitteilungen ", Vol. 51 * No. 3 * March 1964 · In addition to one fixed program control, the turbine control described there requires a measurement of the housing temperature and a feedback circuit with regard to the dynamic load and / or speed change, so that impermissible housing voltages are exceeded will.

Ein Nachteil der bekannten Regelungen für den dynamischen Turbinenbetrieb und vielleicht der größte Nachteil hinsichtlich der Erfordernisse des Rotorschutzes sowie der Wirtschaftlichkeit und des Wirkungsgrades im Turbinenbetrieb unter Regelungsbedingungen liegt im Fehlen einer genauen Kenntnis der tatsächlichen thermischen Rotorbelastung und der tatsächlichen Formänderungsspannung im Rotor sowie der Anhäufung der Ermüdungsschaden, auf welcher Grundlage Beschränkungen für den dynamischen A disadvantage of the known regulations for the dynamic Turbine operation and perhaps the biggest disadvantage in terms of rotor protection requirements and economy and the efficiency in turbine operation under control conditions lies in the lack of precise knowledge of the actual thermal load on the rotor and the actual deformation stress in the rotor, as well as the accumulation of fatigue damage, on what basis restrictions on the dynamic

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Turbinenbetrieb im Hinblick auf die Verminderung von Turbinenschäden einschließlich der Anhäufung von Ermüdungsschäden vorgegeben werden könnten. Die bekannten Betriebsregelungen beruhen darauf, daß nur näherungsweise dynamische Kenngrößen vorhanden sind, die den üblichen und unbeschränkten Betrieb unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen betreffen. Die Turbinenlebensdauer, der Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit des Turbinenbetriebs werden durch die Einschränkungen der bekannten Anlagen zwecks dynamischer Überwachung und Regelung nachteilig beeinflußt, insbesondere im Hinblick auf große Generatorturbinen sowie auf Turbinen im allgemeinen. Bei elektrischen Kraftwerken hat die dynamische Einschränkung des Turbinenbetriebs zu einer nur begrenzten Ausnutzung des Kraftwerks bei Anpassung an sich ändernde Belastungsverhältnisse geführt.Turbine operation with a view to reducing turbine damage including the accumulation of fatigue damage could be specified. The known operating regulations are based on the fact that only approximately dynamic parameters are available are that the usual and unrestricted operation under different Concern operating conditions. The turbine service life, the degree of efficiency and the profitability of turbine operation are adversely affected by the limitations of the known systems for the purpose of dynamic monitoring and control, particularly with regard to large generator turbines and turbines in general. In the case of electrical power plants, it has the dynamic restriction of turbine operation to only a limited utilization of the power plant with adaptation to itself changing load conditions.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Regelung und Überwachung des Betriebes von Dampfturbinen im Sinne einer Verlängerung der Lebensdauer bei veränderlichen Belastungspegeln durchzuführen, wobei eine fortlaufende Aufzeichnung der Rotorspannung erfolgt.The invention aims to achieve the object that Regulation and monitoring of the operation of steam turbines in the sense of an extension of the service life of variable ones Perform stress levels with a continuous record the rotor tension takes place.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch folgende Merkmalskombination gelöst: Vorhandensein einer Meßeinrichtung für die Dampftemperatur innerhalb eines WärmeübergangsbereichsThis object is achieved according to the invention by the following Combination of features solved: presence of a measuring device for the steam temperature within a heat transfer area

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an einem ausgewählten Rotorteil, Vorhandensein einer Meßeinrichtung für die Wärmespannung mindestens eines Rotorabschnitts jeweils in Abhängigkeit von der Dampftemperatur in dem genannten Bereich, Vorhandensein einer Stelleinrichtung für die Dampfzustandsgrößen in dem genannten Bereich und Vorhandensein einer 2engsrnitnahmeeinrichtung für die Stelleinrichtung zur Begrenzung der Änderungsgröße der Dampftemperatur innerhalb des genannten Bereiches jeweils in Abhängigkeit von dem thermischen Zustand des betreffenden Rotorabschnittes.on a selected rotor part, presence of a measuring device for the thermal stress of at least one rotor section as a function of the steam temperature in the stated range, presence of an adjusting device for the steam state variables in the stated range and presence a 2-drag device for the actuating device to limit the amount of change in the steam temperature within the specified range depending on the thermal state of the relevant rotor section.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Es stellen dar:The invention will be described below on the basis of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings explained. They represent:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Generator-Fig. 1 is a block diagram of a generator

Dampfturbine mit einem Dampferzeugungssystem und mit verschiedenen Fühl- und Steuereinrichtungen nach dem Grundgedanken der Erfindung,Steam turbine with one steam generation system and with various Sensing and control devices according to the basic idea of the invention,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Regelung2 shows a block diagram of a control system

mit einem Digitalrechner für die Anordnung nach FIg0 1,with a digital computer for the arrangement according to FIg 0 1,

Pige 5 in vergrößertem Maßstab einenPig e 5 on an enlarged scale

9 -/1110 9 - / 1110

J

Längsschnitt durch den Hochdruckteil der Dampfturbine nach Pig. I mit ver s chie denen KiJhI e inr i chtungen s Longitudinal section through the high pressure part of the Pig steam turbine. I with ver s hierarchy which KiJhI e inr i s chtungen

die Pig. Kk und
Pig. 4b
the pig. Kk and
Pig. 4b

in nochmals vergrößertem Meßstab Ausschnitte aus Pig. J5 zur Erläuterung der Rotorteile, an welchen sich Pormänderungsspannungs-Ermüdungsrisse ausbilden können,Excerpts from Pig in a further enlarged measuring stick. J5 for explanation the rotor parts on which fatigue cracks can form,

Fig. 5Fig. 5

ein Schaubild der Beziehung zwischen dem Zudampfdruck und der Zudampftemperatur sowie der Dampftemperatur in der Düsenkammer einer solchen Dampfturbine,a graph of the relationship between the steam pressure and the steam temperature as well as the steam temperature in the nozzle chamber of such a steam turbine,

Fig. 6Fig. 6

Temperatur-Übergangskurven für verschiedene Bereiche einer großen Dampfturbine, die auf Synchrondrehzahl gebracht und unter Dauerbelastung betrieben wird,Temperature transition curves for different areas of a large steam turbine operating at synchronous speed is brought and operated under constant load,

Pig, 7Pig, 7

ein Diagramm einer
der
a diagram of a
the

einer Generatora generator

33/1180
- ίο -
33/1180
- ίο -

Pig. 8 ein Schaubild für die WirksamkeitPig. 8 shows a graph for effectiveness

periodischer thermischer Formänderungsspannungen entsprechend einem periodischen Betrieb gemäß Fig. 7 für einen Turbinenrotor, der mit J56OO Umdrehungen pro Minute betrieben wird und dessen geometrische Formgebung auf hohe thermische Belastungen im Betrieb abgestellt ist,periodic thermal deformation stresses corresponding to a periodic Operation according to FIG. 7 for a turbine rotor which is connected to J56OO Revolutions per minute is operated and its geometric shape is geared towards high thermal loads during operation,

Fig. 9 ein Diagramm für den Regelvorgang9 is a diagram for the control process

mittels des Rechners nach Fig. 2,by means of the computer according to FIG. 2,

Fig. 10 das Diagramm nach Fig. 9 in größeren10 shows the diagram according to FIG. 9 in larger dimensions

Einzelheiten undDetails and

Fig. 11 ein Schaubild zur Erläuterung der11 is a diagram for explaining the

geregelten Begrenzung der Dampfenthalpie- und/oder -Durchsatzänderungen und damit der Dampftemperatur in der Düsenkammer in Abhängigkeit von der Rotorspannung.Controlled limitation of the steam enthalpy and / or throughput changes and thus the steam temperature in the nozzle chamber as a function of the rotor voltage.

Flg. 1 zeigt eine große Eingehäusedampfturbine 10Flg. 1 shows a large single-casing steam turbine 10

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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mit Zwischenüberhitzung, die in herkömmlicher Weise aufgebaut und nach dem Grundgedanken der Erfindung betrieben und geregelt wird. Die Dampfturbine gehört zu einem elektrischen Kraftwerk 12/ das mit fossilen Brennstoffen betrieben wird. Andere Arten von Dampfturbinen, beispielsweise Entnahmeturbinen, Kernreaktorturbinen, Gegendruckturbinen, können ebenfalls nach dem Grundgedanken der Erfindung geregelt werden.with reheating built in a conventional manner and is operated and regulated according to the basic idea of the invention. The steam turbine is part of an electrical power plant 12 / that runs on fossil fuels. Other types of steam turbines, e.g. extraction turbines, nuclear reactor turbines, Back pressure turbines can also use the basic idea of the invention are regulated.

Die Turbine 10 besitzt eine Triebwelle 14, die einen herkömmlichen großen Wechselstromgenerator 16 antreibt, der Dreiphasen-Wechselstrom liefert und dessen Leistung mit einem : Leistungsmesser 18 gemessen wird. Im allgemeinen ist der Generator 16 über einen oder mehrere nicht dargestellte Trennschalter in Phase an ein Leitungsnetz angeschlossen. In diesem Schaltzustand arbeitet der Turbogenerator bei Synchrondrehzahl im. stationären Zustand. Bei Belastungsänderungen kann im Übergangsbereich die Netzfrequenz beeinflußt werden, wodurch sich entsprechende Drehzahländerungen des Turbogenerators ergeben würden. Im Synchronzustand wird die Leistungsabgabe des Generators 16 in das Netz normalerweise durch den Dampfdurchsatz der Turbine bestimmt, wobei der Zudampf in die Turbine 10 mit im wesentlichen konstantem Druck eingespeist wird.The turbine 10 has a drive shaft 14 which drives a conventional large AC generator 16, the three-phase alternating current supplies and its performance with a: is measured power meter 18th In general, the generator 16 is connected in phase to a line network via one or more disconnectors (not shown). In this switching state, the turbo generator works at synchronous speed. steady state. When the load changes, the network frequency can be influenced in the transition area, which would result in corresponding changes in the speed of the turbo generator. In the synchronous state, the power output of the generator 16 into the network is normally determined by the steam throughput of the turbine, the additional steam being fed into the turbine 10 at a substantially constant pressure.

Die Turbine 10 ist mehrstufig mit axialem Durchfluß ausge-The turbine 10 is multi-stage with axial flow.

bildet und umfaßt einen Hochdruckteil 20, einen Mitteldruckteil 22 und einen Niederdruckteil 24. Jeder Turbinenteil enthält eine Vielzahl von Stufen mit Leitschaufeln und Rotorschaufeln. Für andere Anwendungszwecke kann eine im Sinne der Erfindung geregelte Turbine auch einen anderen Aufbau mit mehr oder weniger Teilen haben, die auf eine Welle oder auf mehreren Wellen arbeiten.forms and comprises a high pressure part 20, a medium pressure part 22 and a low pressure part 24. Each turbine part contains a plurality of stages with guide vanes and Rotor blades. For other purposes, an im According to the invention regulated turbine also has a different structure with more or less parts that work on one shaft or on several shafts.

Der Dampf konstanten Druckes zum Antrieb der Turbine 10 wird in einem Dampferzeuger 26 erzeugt, der als Trommelkessel ausgebildet ist, welcher mit fossilen Brennstoffen, beispielsweise mit Kohlenstaub oder Erdgas beheizt wird. In Verallgemeinerung kann die Erfindung auch auf Dampfturbinen Anwendung finden, die mit anderen Dampferzeugern verbunden sind, beispielsweise mit Kernreaktoren oder anderen Heizsystemen.The constant pressure steam to drive the turbine 10 is generated in a steam generator 26, which acts as a drum boiler is designed, which is heated with fossil fuels, for example with coal dust or natural gas. In generalization the invention can also be applied to steam turbines connected to other steam generators, for example with nuclear reactors or other heating systems.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Turbine als Doppelendturbine ausgebildet. Der Dampfeinlaß in die Turbine erfolgt über eine Vielzahl von Steuerventilen 25. Im allgemeinen erfordern Turbinen mit doppelendigen Dampfkammern und anderen Dampfkammem sowie Turbinen mit einendigen Dampfkammern eine unterschiedliche Anzahl und/oder Anordnung der Einlaßventile.In the present embodiment, the turbine is designed as a double-ended turbine. The steam is introduced into the turbine through a plurality of control valves 25. Generally require turbines with double-ended steam chambers and others Steam chambers and turbines with single-ended steam chambers different number and / or arrangement of the inlet valves.

Der bevorzugte tolaivorgang für die Turbine umfaßt erstensThe preferred tolai operation for the turbine includes first

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das Hochfahren der Turbinendrehzahl von der Drehzahl der Rotordreheinrichtung von etwa 2 Umdrehungen pro Minute auf etwa 80 % der Synchrondrehzahl mit Hilfe der Ventilsteuerung und zweitens den Übergang auf die Steuerventilsteuerung und die Anhebung der Turbinendrehzahl auf den Synchronwert mit gleichzeitigem Schließen der Trennschalter für das Netz und mit Einstellung der Anlage auf den Belastungsbedarf. Beim Stillsetzen sind entsprechende Schaltvorgänge in umgekehrter Folge erforderlich. Auch andere Übergangstechniken können angewandt werden, doch ist es unwahrscheinlich, daß der Übergang bei einem Belastungspunkt oberhalb 40 % der Nennlast erfolgt, wenn man den Wirkungsgrad berücksichtigt.the increase of the turbine speed from the speed of the rotor rotation device of about 2 revolutions per minute to about 80 % of the synchronous speed with the help of the valve control and secondly the transition to the control valve control and the increase of the turbine speed to the synchronous value with simultaneous closing of the isolating switch for the network and with Adjustment of the system to the load requirement. When stopping, corresponding switching operations are required in reverse order. Other transition techniques can be used, but the transition is unlikely to occur at a load point above 40 % of rated load when efficiency is taken into account.

Nachdem der Dampf von der ersten Stufe der Leitbeschaufelung zur letzten Stufe der Rotorbeschaufelung im Hochdruckteil hindurchgelangt ist, erreicht er einen Zwischenüberhitzer 28^ der mit dem Dampferzeuger 26 gekoppelt ist. Der Zwischenüberhitzer 28 besteht normalerweise aus zwei parallelgeschalteten Überhitzerteilen, die mit dem Dampferzeuger im Wärmeaustausch stehen, wie dies durch die gestrichelte Linie 29 angedeutet ist und die mit jeweils einander gegenüberliegenden Seiten des Turbinengehäuses verbunden sind«After the steam from the first stage of the guide vanes has passed to the last stage of the rotor blading in the high pressure part, it reaches a reheater 28 ^ which is coupled to the steam generator 26. The reheater 28 normally consists of two connected in parallel Superheater parts that are in heat exchange with the steam generator, as indicated by the dashed line 29 and which are connected to opposite sides of the turbine housing "

Mit entsprechend gesteigertem Enthalpiewerfe strömt "With a correspondingly increased enthalpy throw, "

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009839/118Q.009839 / 118Q.

ISIS

überhitzte Dampf aus dem Überhitzer 28 durch den Mitteldruckteil und den Niederdruckteil 24. Aus dem letzteren gelangt der entspannte Dampf in einen Kondensator 32, aus dem das Kondensat in nicht dargestellter Weise in den Dampferzeuger 26 zurückgespeist, wird. Zur Steuerung des überhitzten Dampfes sind Überhitzerventile 33 vorgesehen, die ein oder mehrere, normalerweise offene Rückschlagventile und ein oder mehrere Abfangventile umfassen, die bei Überlastung der Turbine im Sinne einer Verzweigung des überhitzten Dampfstromes arbeiten.Superheated steam from the superheater 28 through the medium-pressure part and the low-pressure part 24. From the latter, the relaxed one arrives Steam in a condenser 32, from which the condensate is fed back into the steam generator 26 in a manner not shown, will. To control the superheated steam, superheater valves 33 are provided which are one or more normally open Check valves and one or more interception valves, which in the event of an overload of the turbine in the sense of a branching of the superheated steam flow work.

Bei einem Dampferzeuger, der mit fossilem Brennstoff beheizt wird, erfolgt die Regelung so,- daß der Frischdampfdruck im wesentlichen konstant gehalten wird. Ein Frischdampfdrucknachweisgerät 38 herkömmlicher Bauart mißt den Frischdampfdruck und gibt damit die Möglichkeit einer konstanten Frischdampfdruckhaltung. Auf Wunsch kann ein programmgesteuerter Rechner als Schutzsystem vorgesehen sein, der den Regelvorgang von Drosselregelung anstelle von Belastungsregelung umstellt, wenn der Frischdampfdruck die Grenzen eines Sicherheitsbereiches bzw. Schutzbereiches überschreitet. Ein Aktionsdrucknachweisgerät 40 gibt Signale zur Verwendung im Programmrechner zur Regelung der Turbinenbelastung und damit letzten Endes der abgegebenen elektrischen Leistung.With a steam generator that heats with fossil fuel the control is carried out in such a way that the live steam pressure is kept essentially constant. A live steam pressure detection device 38 of conventional design measures the live steam pressure and thus enables the live steam pressure to be kept constant. If desired, a program-controlled computer can be provided as a protection system that controls the control process of Throttle control instead of load control changes over when the live steam pressure reaches the limits of a safety range or protection area. An action pressure detection device 40 gives signals for use in the program computer to regulate the turbine load and thus ultimately the electrical power output.

Für die Drossel- und Stellventile 25 sind jdeweils hydraulischThe throttle and control valves 25 are each hydraulic

" Λ „ ORIGINAL INSPECTED" Λ " ORIGINAL INSPECTED

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A.A.

betätigte Ventilsteuerelemente 42 vorgesehen. Ebenfalls hydraulisch betätigte Schaltglieder 44 gehören zu den Überhitzerventilen 33· Eine von einem Rechner gesteuerte und überwachte Druckmittelquelle 46 liefert ein Steuerdruckmittel zur Betätigung der Schaltglieder für die Ventile 25 und JJ. Ein nicht dargestelltes, ebenfalls von einem Rechner überwachtes Schmiermittelsystem ist gesondert für den Schmierkreislauf der Turbinenanlage vorgesehen.actuated valve control elements 42 are provided. Hydraulically operated switching elements 44 also belong to the superheater valves 33 · One controlled and monitored by a computer Pressure medium source 46 supplies a control pressure medium for actuation the switching elements for valves 25 and JJ. A not shown, is also a computer-monitored lubricant system provided separately for the lubrication circuit of the turbine system.

Die jeweiligen Schaltglieder 42 und 44 sind handelsüblich aufgebaut und werden durch entsprechende Regelungen 48 und 50 auf stabile Stellungen betätigt. Diese Regelungen enthalten jeweils einen nicht dargestellten, herkömmlichen Analogregelkreis mit Stellungsfehler-Rückkoppelung, der jeweils in bekannter Weise ein ebenfalls nicht dargestelltes Servoventil steuert. Die Regelung für die ÜberhitzerabfangventilStellungen erfolgt normalerweise nur, wenn eine Änderung des überhitzten Dampfdurchsatzes notwendig ist. Die Betätigung des Abschaltventil erfordert keine Rückkoppelung der Stellungsregelung und erfolgt infolgedessen von Hand oder mittels eines Rechners, der auf eine herkömmliche Auslösefunktion oder eine andere geeignete Abschalt funk ti on ausgerichtet ist.The respective switching elements 42 and 44 are commercially available and are established by corresponding regulations 48 and 50 operated to stable positions. These controls each contain a conventional analog control loop, not shown Position error feedback, which controls a servo valve, also not shown, in a known manner. the Regulation for the superheater intercept valve positions is normally carried out only if it is necessary to change the superheated steam flow rate. The actuation of the shut-off valve requires no feedback of the position control and takes place as a result by hand or by means of a computer that has a conventional trigger function or some other suitable shutdown function.

Da die Turbinenleistung im Rahmen des angenommenen Regelverhaltens mit im wesentlichen konstantem Frischdampfdruck pro-Since the turbine power is within the assumed control behavior with essentially constant live steam pressure pro-

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ORiGfNAL INSPECTEDORiGfNAL INSPECTED

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portional zum Dampfdurchsatz ist, wird die Ventilstellung im Sinne einer Regelung des Dampfdurchsatzes als Zwischenvariable geregelt, während die Turbinendrehzahl und/oder -Belastung die geregelten Größen darstellen. Die Schaltgliedbetätigung ergibt die Einstellung der Dampfventile. Die. jeweiligen Nachweisgeräte für die Ventilstellungen PDIV und PDRV liefern die erforderlichen Stellungs-Rückkoppelungssignale zur Ableitung von Stellungs-PehlerSignalen, die einen jeweiligen Stellungsregelkreis 48 bzw. 50 anlegen. Die Stellungsnachweisgeräte sind in herkömmlicher Form ausgebildet, beispielsweise benutzen sie einen linear veränderlichen Differentialtransformator, der ein Gegenkoppelungssignal abgibt, das zur Bildung des Stellungs-Fehlersignals algebraisch mit den jeweiligen Stellungs-Sollsignalen Sp summiert wird.is proportional to the steam throughput, the valve position is in the sense a regulation of the steam throughput regulated as an intermediate variable, while the turbine speed and / or load the regulated Represent sizes. The switching element actuation results in the setting of the steam valves. The. respective detection devices for the valve positions PDIV and PDRV provide the required position feedback signals for deriving position Pehler signals, which create a respective position control loop 48 and 50, respectively. The position verification devices are designed in conventional form, For example, they use a linearly variable differential transformer that emits a negative feedback signal, which is algebraically summed up with the respective desired position signals Sp to form the position error signal.

Die Kombination der Stellungssteuerung, der hydraulischen Einstellung, des Fehlerstellungs-Nachweisgerätes und anderer, nicht dargestellt ex» Zusatzeinrichtungen bildet eine hydraulisch-elektrisch® Analog-Regelschleife für die Ventilstellung eines jeden Dampf·= Drossel= bzi-j« Sfceuer-Einlaßventiles. DieThe combination of position control and hydraulic Setting, the fault position detection device and others, not shown ex »Additional equipment forms a hydraulic-electric® Analog control loop for the valve position of each steam = throttle = bzi-j «Sfceuer inlet valve. the

Sollwerte SP v-mraon von einem Rechner festgelegt und periodisch In die jeweiligen Regelkreise eingegebene Sollwerte SP werden dem filz0 die Afefangventilregelungen bestimmt,Setpoints SP v-mraon determined by a computer and periodically. Setpoints SP entered into the respective control loops are determined for the felt 0, the catch valve controls,

Ein Dralisahlmeuser 52 bestimmt die WelLendrehzalil für dieA Dralisahlmeuser 52 determines the WelLendrehzalil for the

- 17 - ORfGSNAl INSPECTED - 17 - ORfGSNAl INSPECTED

000839/1180000839/1180

"Ί 91 91"Ί 91 91

Drehzahlregelung zur Bestimmung der Zentrifugal spannungen und der Spannungsverhältnisse, für die Regelung der Frequenzbeeinflussung und vorzugsweise für die Berechnung des Oberflächen-Wärmeübergangs in Verbindung mit der Regelung der thermischen Rotorspannung. Der Drehzahlmesser 52 ist beispielsweise als nicht dargestellter magentischer Abnehmer ausgebildet, der mit einer Nockenscheibe auf der Turbinenwelle 14 gekoppelt ist. Die Fühleinrichtung umfaßt ferner einen Temperaturmesser 54 für den Dampf in der Dampfkammer und Gehäusetemperaturmesser 56, die zur Berechnung der Belastung und der thermischen Spannung benutzt werden, wie dies noch im folgenden erläutert werden wird. Analoge und/oder Impulssignale von Seiten des Drehzahlmessers 52, des Leistungsmessers l8, der Drucknachweisgeräte 38 und 40* der Teraperaturmesser 54 und 56* der Ventil Stellungsfühler PDIV und PDRV sowie weiterer, im einzelnen nicht dargestellten Fühler und ebenfalls nicht dargestellter Zustamdskontakte werden alle in einen Digitalregler 60 (Fig* 2) eingegeben* der eine Regelung des Turbinen-Dauerbetriebszustandes und des Übergangssustandes auf Realzeitbasis und außerdem eine überwachung» Folge steuerung s. Warnsignale, Alarmsignale 9 Anzeige= und Äufzeichnimgsfimktionen liefert«,Speed control for determining the centrifugal stresses and the stress ratios, for regulating the frequency influence and preferably for calculating the surface heat transfer in connection with the regulation of the thermal rotor stress. The tachometer 52 is designed, for example, as a magnetic pickup, not shown, which is coupled to a cam disk on the turbine shaft 14. The sensing device also includes a temperature gauge 54 for the steam in the steam chamber and case temperature gauges 56 which are used to calculate the load and thermal stress, as will be explained below. Analog and / or pulse signals from the tachometer 52, the power meter l8, the pressure detection devices 38 and 40 * the temperature meter 54 and 56 * the valve position sensors PDIV and PDRV as well as other sensors, not shown in detail and also not shown status contacts are all in one Digital controller 60 (Fig * 2) entered * the regulation of the turbine continuous operating state and the transition state on a real-time basis and also a monitoring »sequence control s . Warning signals, alarm signals 9 display = and recording functions provides «,

Der programmgesteuerte Digitalregler» 60 erlaubt einen-Betrieb der Turbine 10 mit verbesserten dynamischen Kennlinien und kann herkömmliche Bauelemente in Forsi eines zentralen Rechenwerkes 62 und zugehörigen Eingäb©=Äusgabe-Austauscheln~The program-controlled digital controller »60 allows operation the turbine 10 with improved dynamic characteristics and can be conventional components in Forsi a central Arithmetic unit 62 and associated input © = output exchange ~

18 a / 1 -1MQ . ORSaSMAL IHSPECTSD-18 a / 1 -1 MQ. ORSaSMAL IHSPECTSD-

richtungen enthalten die beispielsweise von der Firma Westinghouse Electric Corporation, Pittsburgh, unter dem Handelsnamen "Prodac 50" (P 50) geliefert werden. In anderen Fällen, wenn beispielsweise die Turbine 10 ebenso wie andere Anlageteile wie der Dampferzeuger 26 unter der Steuerung des Rechners stehen, kann ein größerer Rechner benutzt werden, beispielsweise der Rechner "Prodac 250" oder es können gesonderte Rechner P 50 für die Jeweils geregelten Anlageteile eingesetzt werden. In diesem letzteren Falle wird die Wechselwirkung zwischen den Regelungen durch Verbindung der einzelnen Rechner miteinander über Informationskanäle und/oder andere Elemente erreicht.directions include those of the company, for example Westinghouse Electric Corporation, Pittsburgh, under the Trade name "Prodac 50" (P 50) can be supplied. In other cases, for example, when the turbine 10 as well as others Plant parts such as the steam generator 26 are under the control of the computer, a larger computer can be used, for example the "Prodac 250" computer or a separate P 50 computer can be used for the controlled parts of the system will. In the latter case, the interaction between the regulations is achieved by connecting the individual computers to one another reached via information channels and / or other elements.

Normalerweise benutzt der Rechner P 250 einen Magnetkernspeicher für 16 000 Wörter mit jeweils Vo Zifferstellen sowie der Vorzeichenstelle mit einer Zugriffszeit von 900 Nanosekunden, ferner einen äußeren Magnetspeicher für 12 000 oder mehr Wörter mit je 16 Zifferstellen sowie der Vorzeichenziffer mit einer Zugriffszeit von 1,1 Mikrosekunden und schließlich einen Scheibenspeicher für 375 000 Wörter oder mehr mit willkürlichem Zugriff. Der P 50-Rechner verwendet einen inneren Magnetkernspeicher für 12 000 Wörter (1-4 Zifferstellen) mit einer Zugriffszeit von 4,5 Mikrosekunden.The P 250 computer normally uses a magnetic core memory for 16,000 words with Vo digits each and the sign with an access time of 900 nanoseconds, and an external magnetic memory for 12,000 or more words with 16 digits each and the sign with an access time of 1.1 Microseconds and finally a disk storage for 375,000 words or more with random access. The P 50 calculator uses an internal magnetic core memory for 12,000 words (1-4 digits) with an access time of 4.5 microseconds.

Die Austauscheinrichtung für das Rechenwerk 62 umfaßtThe exchange device for the arithmetic unit 62 comprises

00 98 39/ 11 8 0 original inspect©00 98 39/11 8 0 original inspect ©

"91-81-22"91-81-22

einen Eingabeteil 64 mit KontaktSchluß, der die Kontakte oder andere Signale darstellende Größen der verschiedenen Anlageteile abfragt. Solche Kontakte 56 sind normalerweise als Quecksilberschalterausgebildet, die von Erregungskreisen betätigt werden und zum Abfühlen der vorgegebenen Zustandsgrößen für die verschiedenen Teile der Anlage dienen. Die Kontaktinformation über den Zustand wird in einer logischen Verknüpfungstechnik oder nach anderen Programmplänen zur Regelung, für eine Schutz- und Warnfunktion, zur automatischen Überwachung, zur Aufzeichnung und zur Abfrage der Aufzeichnung und zur Punktion einer rechnerbetätigten Hand-Überwachungsregelung 68 benutzt.an input part 64 with contact closure, the contacts or queries other signals representing variables of the various parts of the system. Such contacts 56 are normally designed as mercury switches, which are actuated by excitation circuits and for sensing the specified state variables for the various Parts of the plant are used. The contact information about the state is in a logical linking technique or according to other program plans for regulation, for a protection and Warning function, for automatic monitoring, for recording and for querying the recording and for puncturing a computer-operated one Hand monitoring control 68 used.

Der Eingabeteil 64 mit schließenden Kontakten erhält auch ein digitales Belastungs-Bezugssignal 70. Das Belastungs-Bezugssignal 70 kann von Hand eingegeben werden oder automatisch durch einen Betriebsrechner zugeführt werden. Für die Belastungsregelung liegt das Lastbezugssignal 70 den Sollwert des Lastpegels in Megawatt fest und der Digitalregler 60 fährt die Turbine 10 im Sinne einer Abgabe der gewünschten Last.The input part 64 with closing contacts receives also a digital stress reference signal 70. The stress reference signal 70 can be entered manually or automatically be supplied by an operating computer. For the load control, the load reference signal 70 is the setpoint value of the load level fixed in megawatts and the digital controller 60 drives the turbine 10 in the sense of delivering the desired load.

Eine Eingabe-Austausohstufe ist durch ein herkömmliches Analög-Eingabegerät 72 verwirklicht, das Analogsignale aus der Anlage 12 mit-einer vorgegebenen Tastfrequenz abfragt, beispielsweise in 15 Punkten pro Sekunde für jeden Analogkanal, und dasAn input exchange stage is through a conventional analog input device 72 realized the analog signals from the System 12 queries with a predetermined sampling frequency, for example in 15 points per second for each analog channel, and that

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diese Signale in Digitalwerte zur Eingabe in den Rechner umwandelt. Die Analogsignale werden in dem Leistungsmesser l8, dem Betriebsdrucknachweisgerät 40, den Ventilstellungs-Naehweisgeräten PDIV und PDRV, den Temperaturmessern 5^f- und 56 und in verschiedenen Analogfühlern lK erzeugt, beispielsweise in dem Frischdampfdrucknachweisgerät 38, das im einzelnen in Fig. 2 nicht dargestellt ist, in verschiedenen Dampf-Durchsatzmessern, in Dampf-Temperaturmessern, in verschiedenen anderen Einrichtungen die als Temperaturfühler arbeiten, in einem Druckmesser für einen Wasserstoff-Kühlgenerator, in Temperaturmessern und dergl. Ein herkömmlicher Impulseingabeteil 76 liefert die Fühlersignale, welche in dem Drehzahlmesser 52 erzeugt werden, zwecks Eingabe in den Rechner. Die entsprechenden Rechnerkreise für die Analog- und Impulseingabesignale werden zur Steuerung der Programmausführung, der Schutz- und Alarmeinrichtung, der programmierten und abgefragten Aufzeichnung und dergl. benutzt.converts these signals into digital values for input into the computer. The analog signals are generated in the power meter 18, the operating pressure detection device 40, the valve position proximity devices PDIV and PDRV, the temperature sensors 5 ^ f- and 56 and in various analog sensors IK , for example in the live steam pressure detection device 38, which is not shown in detail in FIG is, in various steam flow meters, in steam temperature gauges, in various other devices that work as temperature sensors, in a pressure gauge for a hydrogen cooling generator, in temperature gauges and the like for input into the calculator. The corresponding computer circuits for the analog and pulse input signals are used to control the program execution, the protection and alarm equipment, the programmed and queried recording and the like.

Informations-Eingabe- und -Ausgabegeräte ermöglichen eine Eingabe und Ausgabe kodierter und umkodierter Informationen für den Rechner. Diese Geräte umfassen ein herkömmliches Bandlese- und Druckgerät 78, das verschiedenen Zwecken einschließlich der Eingabe des Programms in den Kernspeicher des Rechners dient. Ein handelsüblicher Fernschreiber 80 istInformation input and output devices allow Input and output of coded and recoded information for the computer. These devices include a conventional one Tape reader and printer 78 which serves various purposes including entering the program into the core memory of the Computer is used. A commercially available teletype 80 is

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ORI(MNAL IMSPSCTEDORI (MNAL IMSPSCTED

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ebenfalls vorhanden, und dient beispielsweise zum Ausschreiben der Aufzeichnungswerte in einem Aufzeichnungsträger 82. Alphanumerische und/oder andere Arten von Anzeigegeräten 81, 8j5.» 85 dienen zur jeweiligen Übermittelung der Informationen über die jeweilige Rotorspannung, die Rotor-Gesamtermüdung sowie andere Informationswerte.also present and is used, for example, to write out the recorded values in a recording medium 82. Alphanumeric and / or other types of display devices 81, 8j5. » 85 serve for the respective transmission of the information about the respective rotor tension, the total rotor fatigue as well as others Information values.

Eine bekannte Unterbrechereinheit 84 ist mit entsprechenden Schaltstufen zur Steuerung der Übergabe der Eingabe- und Ausgabeinformation mit niedriger Taktfrequenz zwischen dem Rechenwerk und den Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen ausgestattet. Dabei liegt an dem Rechenwerk 62 ein Unterbrechersignal an, wenn eine Eingabeinformation zum Eintritt bereit ist oder wenn eine Ausgangsübertragung abgeschlossen ist. Normalerweise spricht das Rechenwerk 62 auf Unterbrechungen entsprechend einem herkömmlichen Folgeprogramm an. In manchen Fällen werden besondere Unterbrecherbe fehle angenommen und verarbeitet, ohne daß hier die Ausführung eine Prioritätsbegrenzung vorsieht.A known interrupter unit 84 is with corresponding Switching stages for controlling the transfer of input and output information equipped with a low clock frequency between the arithmetic unit and the input-output devices. It lies to the arithmetic unit 62 an interrupt signal when an input information is ready to enter or when an output transfer is complete. Usually the arithmetic unit speaks 62 responds to interruptions in accordance with a conventional follow-up program. In some cases special interruption inheritors misses accepted and processed without the execution providing for a priority limit here.

Die Koppelung der Ausgabe erfolgt für das Rechenwerk mittels einer herkömmlichen Ausgabe-Kontakteinrichtung, die in Verbindung mit einem Analogausgabeteil 88 und einem Ventilstellungs-Steuerteil 90 arbeitet. Eine Handsteuerung 92 ist mit dem Ventilstellungs-Steuerteil gekoppelt und arbeitet damitThe output is coupled for the arithmetic unit by means of a conventional output contact device, which is shown in Connection to an analog output section 88 and a valve position control section 90 works. A hand control 92 is coupled with the valve position control part and works with it

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zusammen, damit während des Stillstands des Rechners und während anderer ausgewählter Zeitabschnitte eine Turbinensteuerung von Hand möglich ist.together, so that a turbine control of Hand is possible.

Bestimmte Ausgangskanäle des Digitalrechners dienen unmittelbar zur Durchführung bestimmter Programmschritte und von kontaktgesteuerten Regelvorgängen für das Hochdruck-Ventilströmungsmittel- und -Schmiersystem 87, für Alarmstufen 94, wie Summer und Anzeigegeräte, und für bestimmte Hilfseinrichtungen 96, wie .z.B. das Wasserstoffkühlsystem für den Generator. Ausgangsinformationen des Digitalrechners beaufschlagen in ,ähnlicher Weise unmittelbar den Banddrucker und den .Fernschreiber 8θ und die Anzeigegeräte 8l, 8j und 85.Certain output channels of the digital computer are used directly to carry out certain program steps and those that are contact-controlled Control operations for the high pressure valve fluid and lubrication system 87, for alarm levels 94 such as buzzers and display devices, and for certain auxiliary equipment 96, such as. the hydrogen cooling system for the generator. Output information of the digital computer act in a similar manner directly to the tape printer and the telex 8θ and the display devices 8l, 8j and 85.

Andere Ausgangssignale des Digitalrechners werden zunächst mittels des Analogausgabeteiles 80 und des Ventilstellungs-Steuerteiles 90 in Analogsignale umgewandelt. Dieselben liegen dann an Hilfseinrichtungen 96 und an dem Druckmittel- und Schmiersystem 87 und den VentilSteuerstufen 48 und 50 zur Ausführung bestimmter Regelvorgänge an. Die Jeweiligen Signale für die Stellungsregeikreise 48 und 50 sind Sollsignale SP für die Ventilsteilungen, die bereits oben erläutert worden sind.Other output signals from the digital computer are initially by means of the analog output part 80 and the valve position control part 90 converted into analog signals. The same are then on auxiliary devices 96 and on the pressure medium and Lubrication system 87 and the valve control stages 48 and 50 for execution certain control processes. The respective signals for the position control circuits 48 and 50 are setpoint signals SP for the Valve pitches that have already been explained above.

Die Temperaturmessung dient zur Bestimmung' der plastischenThe temperature measurement is used to determine the plastic

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ORIGINAL INS0ECTEDORIGINAL INS 0 ECTED

009839/1180.009839/1180.

ι q 1 Q A 0 P ι q 1 Q A 0 P

IfIf

Formänderungsspannung des Turbinenwerkstoffes, was anhand der Fig. 5 in Einzelheiten für die wichtigsten Teile des Turbinenauf baus im Hochdruckteil 20 mit der bevorzugten Anordnung der Temperaturfühler erläutert ist. Der Hochdruckteil 20 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 100 in dem ein Rotor 102 drehbar gelagert ist. Die Gehäusespannung an bestimmten Gehäusestellen wird mit Thermoelementen 104 und 106 zur Messung der Temperatur ah der Innen- und Außenwand bestimmt, die zu dem Gehäuse-Temperaturmesser 56 gehören.Deformation stress of the turbine material, which is based on the Fig. 5 shows in detail the most important parts of the turbine baus is explained in the high pressure part 20 with the preferred arrangement of the temperature sensor. The high pressure part 20 comprises a cylindrical housing 100 in which a rotor 102 is rotatably mounted. The case tension at certain parts of the case is used with thermocouples 104 and 106 to measure the temperature ah the inner and outer walls that determine the housing temperature meter 56 belong.

Ein entsprechender Dampftemperaturfühler (der nicht im einzelnen gezeigt ist, jedoch zu den Analogfühlern 79 gehört)' kann auch in dem Mitteldruckteil 22 vorhanden sein, ebenso wie in der Dampfeinlaßleitung, befindet sich jedoch vorzugsweise in der nicht dargestellten Düsenkammer IP. Die Dampftemperatur in der Kammer dient als Grundlage zur Berechnung der thermischen Spannung der Rotorwelle im Mitteldruckteil 22.A corresponding steam temperature sensor (not included in the is shown individually, but belongs to the analog sensors 79) 'can also be present in the medium-pressure part 22, as well as in the steam inlet line, but is preferably located in the nozzle chamber IP, not shown. The steam temperature in the chamber serves as the basis for calculating the thermal Tension of the rotor shaft in the medium pressure part 22.

Der Dampf strömt in die Turbine 10 über eine Vielzahl von am Umfang verteilten Einlassen 108 mit jeweils zugehörigen Düsengruppen 105 ein. Er wird dann innerhalb einer Geschwindig- keitsstufe, die zwei Reihen von Rotor-Reaktionsschaufeln 107 und 109 sowie eine Statorschaufelreihe 111 aufweist, in.eine Düsenkammer 110 geleitet. Wie durch Strömungspfeile angedeutet ist, kehrt sich dann die Strömungsrichtung des Dampfes um undThe steam flows into the turbine 10 via a plurality of inlets 108 distributed around the circumference, each with associated Nozzle groups 105. He is then within a speed step, which has two rows of rotor reaction blades 107 and 109 and a row of stator blades 111, in.eine Nozzle chamber 110 passed. As indicated by the flow arrows, the direction of flow of the steam is then reversed and

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derselbe gelangt durch Reaktionsschaufeln 112 in die nachfolgenden Stufen des Hochdruckteiles. Ein Thermoelement 114 sitzt an dem Gehäuse 100 und dient zur Messung der Temperatur des Dampfes in der Düsenkammer. Ein Blindzapfen 116 trägt federgespannte Dichtungsringe 115 sowie Dichtungsstreifen 113A (Fig. 4A), die eine Abdichtung gegenüber unzulässigen axialen Dampfausströmungen durch den Spalt zwischen der Rotorwelle und dem umgebenden Statorteil bewirken.it passes through reaction blades 112 into the subsequent ones Levels of the high pressure part. A thermocouple 114 sits on the housing 100 and is used to measure the temperature of the steam in the nozzle chamber. A blind pin 116 carries spring-loaded sealing rings 115 and sealing strips 113A (Fig. 4A), which provides a seal against impermissible axial steam outflows through the gap between the rotor shaft and the surrounding stator part.

In den Fig. 4A und 4B zeigen die nochmals vergrößerten Ausschnitte 115 und 117 aus Fig. 3 Umfangs-Labyrinthdichtungsnuten 118 und 120 sowie Umfangs-Rotorschaufelschlitze 122. Ferner sind Ermüdungsrisse 124, 126 und 128 eingezeichnet, die sich aufgrund langdauernder, periodischer Formänderungsspannungen am Grund der Nuten 118, 120 sowie der Schlitze 122 ausbilden und auf Temperaturänderungen in der Düsenkammer zurückgehen. In anderen Fällen können die Schaufelschlitze auch in axialer Richtung statt in Umfangsrichtung verlaufen. In jedem Fall weisen die Rotornuten und-schlitze sowie ähnliche Formelemente des Rotors innerhalb oder in der Nähe der Rotoroberfläche einen Effekt im Sinne einer Konzentrierung der Spannungen auf, d.h. an diesen Stellen ist eine größere thermische Spannung mit einer verstärkten Ausbildung von Ermüdungsrissen infolge vonIn FIGS. 4A and 4B, the further enlarged sections 115 and 117 from FIG. 3 show circumferential labyrinth sealing grooves 118 and 120 and circumferential rotor blade slots 122. Furthermore, fatigue cracks 124, 126 and 128 are shown, which arise due to long-term, periodic deformation stresses Form at the bottom of the grooves 118, 120 and the slots 122 and go back to temperature changes in the nozzle chamber. In other cases, the vane slots can also run in the axial direction instead of in the circumferential direction. Wise in any case the rotor grooves and slots as well as similar shaped elements of the rotor within or in the vicinity of the rotor surface Effect in the sense of a concentration of the stresses, i.e. at these points there is a greater thermal stress an increased formation of fatigue cracks as a result of

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ORIGINAL !NSPECTfDORIGINAL! NSPECTfD

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ICIC

Pormäaderungsspannungen anzutreffen.Pormäaderungsspannungen encountered.

Im allgemeinen bilden sich Ermüdungsrisse in der Nutrichtung aus, da die Spannungskonzentration hauptsächlich in Querrichtung der jeweiligen Nut wirksam ist.In general, fatigue cracks develop in the groove direction because the stress concentration is mainly in the transverse direction the respective groove is effective.

Bevor die Arbeitsweise des programmgesteuerten Rechners betrachtet wird, ist eine genauere Untersuchung der thermischen Rotorspannung und eine Analyse der Formänderungsspannung sowie der Zusammenhänge mit der Turbinenkennlinie zweckmäßig. Die thermische Spannung in der Rotoroberfläche und insbesondere in den Rotornuten und -schlitzen ist deshalb bedeutend, weil an solchen Stellen des Rotors Temperaturgradienten infolge von Änderungen der Dampftemperatur ein Maximum der thermischen Rotorspannungen und der Formänderungsspannungen bewirken. Die thermisehen Spannungen innerhalb von Durchführungen sind in erster Linie während eines Kaltstarts oder eines ähnlichen Betriebszustandes groß, in welchen Fällen die kombinierte Wirkung der zentrifugalen und thermischen Übergangsbelastungen der Bohrung übermäßig groß werden kann, wenn nicht Beschränkungen hinsichtlich des Betriebsverhaltens der Turbinen gemacht werden.Before the operation of the program-controlled computer is considered, a more detailed examination of the thermal Rotor stress and an analysis of the deformation stress as well as the relationships with the turbine characteristic are useful. the Thermal stress in the rotor surface and especially in the rotor slots and slots is significant because on such points of the rotor temperature gradient as a result of changes in the steam temperature a maximum of the thermal rotor stresses and cause deformation stresses. The thermal see Stresses within bushings are primarily during a cold start or a similar operating state large, in which cases the combined effect of centrifugal and thermal transient loads on the bore can become excessively large if not subject to restrictions the operating behavior of the turbines.

Die thermischen Oberflächenspannungen und Formänderungsspannungen des Rotors sind in der Nähe des Düsenkammerteils am größten, da dort infolge der stärksten Änderungen der Dampf-The thermal surface stresses and deformation stresses of the rotor are largest in the vicinity of the nozzle chamber part, because there, due to the strongest changes in the steam

- 26 0098 3 9/1180' original inspected - 26 0098 3 9/1180 'originally inspected

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temperatur diese Spannungen am größten sind. Zur Bestimmung der Rotoroberflächenspannung muß man die Oberflächentemperatur in der Nähe der Düsenkammer bestimmen. Die Oberflächentemperatur des Rotors wird gemäß der nachfolgenden Beschreibung aus der Dampftemperatur Τ,, in der Düsenkammer und der Wärmeübergangszahl in der Rotoroberfläche abgeleitet. Da der Wärmeübergang zwischen dem durchströmenden Dampf und der sich drehenden Rotoroberfläche bei hohen Turbinendrehzahlen sehr groß ist, ist die Rotoroberflächentemperatur Ta im wesentlichen gleich der Dampftemperatur TT in der Düsenkammer, mit Ausnahme während des Anlauf- und Abschaltbetriebes mit vergleichsweise geringem Dampfdurchsatz und Dampfdruck sowie einer geringen Drehzahl. Die Dampftemperatur TT in der Düsenkammer kann ihrerseits in weitem Maße mit Änderungen des Dampfdurchsatzes schwanken, auch wenn die Eingangsenthalpie konstant gehalten wird.temperature these tensions are greatest. To determine the rotor surface tension, one must determine the surface temperature in the vicinity of the nozzle chamber. The surface temperature of the rotor is derived from the steam temperature Τ ,, in the nozzle chamber and the heat transfer coefficient in the rotor surface as described below. Since the heat transfer between the steam flowing through and the rotating rotor surface is very large at high turbine speeds, the rotor surface temperature T a is essentially the same as the steam temperature T T in the nozzle chamber, with the exception of the start-up and shutdown operation with comparatively low steam throughput and steam pressure as well a low speed. The steam temperature T T in the nozzle chamber can for its part fluctuate to a large extent with changes in the steam throughput, even if the input enthalpy is kept constant.

Innerhalb des Mitteldruckteils 22 der Turbine 10 ist infolge der verringerten Dampfdichte und des verringerten DampfdruckesInside the medium pressure part 22 of the turbine 10 is due to the reduced steam density and the reduced steam pressure

der Wärmeübergang in die Rotoroberfläche geringer als im Hochdruekteil 20. Pur Berechnungen der thermischen Bohrungsspannung geht die Bestimmung der Rotoroberflächentemperatur im Eingangsabschnitt des Mitteldruckteiles 22 von der gemessenen Dampftemperatur IP in Der Einlaßkammer und der unterschiedlichen undthe heat transfer into the rotor surface is lower than in the high-pressure part 20. Pur calculations of thermal bore stress the determination of the rotor surface temperature in the inlet section of the medium-pressure part 22 is based on the measured steam temperature IP in the inlet chamber and the different and

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geringeren Wärmedurchgangszahl in der Rotoroberfläche aus. Die Mitteldruck-Wärmedurchgangszahl ist ähnlich wie im Hochdruckteil eine vorgegebene Puntkion der Turbinendrehzahl. Zusätzlich wird die Mitteldruck-Wärmedurchgangszahl außerdem vorzugsweise als Punktion des Mitteldruck-Dampfdurchsatzes und möglicherweise der Mitteldruck-Dampfdichte bzw. des Mitteldruck-Dampfdruckes bestimmt, nämlich mit (Κ™ )Ιρ = f(w SJ SP* ρτρ^ worin WS die Ist-Turbinendrehzahl, SP der Mitteldruck-Dampfdurchsatz und der Mitteldruck-Dampfdruck sind. Entsprechende Durchsatz- und Druckmesser, die im einzelnen.nicht dargestellt sind, werden innerhalb des Schaltblockes 79 verwendet, damit man zur Berechnung von KT„ die Werte für den Mitteldruck-Durchsätz und -Druck erhält.lower heat transfer coefficient in the rotor surface. The medium-pressure heat transfer coefficient is, similar to the high-pressure part, a predetermined point of the turbine speed. In addition, the mean pressure heat transfer coefficient is also preferably determined as a puncture of the mean pressure steam throughput and possibly the mean pressure vapor density or the mean pressure vapor pressure, namely with (Κ ™) Ιρ = f ( w S J SP * ρ τρ ^ where WS is the actual -Turbine speed, SP are the medium-pressure steam throughput and the medium-pressure steam pressure. Corresponding flow and pressure meters, which are not shown in detail, are used within the switching block 79 so that when calculating K T "the values for the medium-pressure Receives throughput and pressure.

Für den Normalfall ist die Beziehung zwischen der Dampftemperatur TT in der Impulskammer und den Zustandsgrößen des Zudampfes in Fig. 5 für eine große Dampfturbine gezeigt, die für einen Frischdampfdruck von I69 kg/cm und eine Frischdampftemperatur von 5380 C ausgelegt ist. Sobald die Eingangsenthalpie aus dem Eingangsdruck und der Eingangstemperatur bestimmt ist, wird die Dampftemperatur T3. der Düsenkammer aus dem Schnittpunkt der Werte für die Enthalpie und den Dampfdurchsatz abgelesen»For the normal case, the relationship between the steam temperature T T in the pulse chamber and the state variables of the Zudampfes in Fig's. 5 for a large steam turbine, which is designed for a steam pressure of I69 kg / cm and a steam temperature of 538 0 C. As soon as the input enthalpy is determined from the input pressure and the input temperature, the steam temperature becomes T 3 . of the nozzle chamber read from the intersection of the values for enthalpy and steam throughput »

Die ftotoroberfläehenspanhüng kann gemäß der oben genanntenThe engine surface area can vary according to the above

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Arbeit von Berry und Johnsson bestimmt werden. Hauptsächlich sind die Übergangsabschnitte der Anheiz- und Abkühlkurven sowie die linearen Übergänge der Anheiz- und Abkühlkurven bei Änderung der Temperatur des durchströmenden Dampfes von Bedeutung, da diese normalerweise allein berücksichtigt werden müssen und eine Überlagerung dieser Grundkurven zur Ableitung des einzelnen Übergangsverhaltens erfolgen kann. Außerdem ist die thermische Oberflächenspannung zu der Differenz zwischen der RotorOberflächentemperatur Tg und der Rotorgesamttemperatur T proportional. Wie noch im folgenden im einzelnen erläutert werden wird, erfordert die Regelung mit dem Rechner die Bestimmung der Rotoroberflächenspannung E„, die proportional zur Differenz zwischen Tg und T ist.Work to be determined by Berry and Johnsson. The transition sections of the heating-up and cooling-down curves as well as the linear transitions of the heating-up and cooling-down curves when the temperature of the flowing steam changes are important, as these normally have to be taken into account alone and these basic curves can be superimposed to derive the individual transition behavior. In addition, the thermal surface tension is proportional to the difference between the rotor surface temperature Tg and the total rotor temperature T. As will be explained in detail below, the control with the computer requires the determination of the rotor surface tension E ", which is proportional to the difference between T g and T.

Bei einer stufenförmigen Aufheiz- bzw. Abkühl-Übergangskurve ergibt sich normalerweise die größte Rotoroberflächenspannung die zur Größe der Änderung der Durchflußtemperatur proportional ist, nahzu am Anfangszeitpunkt. Die Oberflächenspannung fällt dann von den Spitzenwerten am Anfangszeitpunkt ab, bis die Innentemperaturen des Rotors sich der Rotoroberflächentemperatur mit einer Zeltkonstanten annähern, die von den Abmessungen und der Formgebung des insgesamt zylindrischen Rotors und den thermischen Eigenschaften desselben abhängt. Bei einem linearen Aufhiez- bzw. Abkühl-Ubergang ist die thermische Oberflächen-A step-shaped heating or cooling transition curve normally results in the greatest rotor surface tension which is proportional to the size of the change in flow temperature, close to the starting point. The surface tension falls then from the peak values at the initial point in time until the internal temperatures of the rotor equate to the rotor surface temperature approximate with a tent constant that of the dimensions and shape of the overall cylindrical rotor and the thermal properties of the same depends. In the case of a linear heating or cooling transition, the thermal surface

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spannung zu Anfang verschwindend klein und nimmt mit Vergrößerung der Differenz zwischen T„ und T zu, da die Snderungsgesehwindigkeit der Innentemperatur der Änderungsgeschwindigkeit der Oberflächentemperatur nachhinkt. Da der lineare Übergangsvorgang andauert, wird schließlich ein Zustand erreicht, wo sich die Umgebungstemperatur und die Innentemperatur mit gleicher Geschwindigkeit ändern. Dieses stellt einen quasistationären Zustand mit konstanter Differenz zwischen T0 und T und konstanterThe voltage at the beginning is vanishingly small and increases as the difference between T "and T" increases, since the rate of change of the internal temperature lags behind the rate of change of the surface temperature. As the linear transition process continues, a state is eventually reached where the ambient temperature and the internal temperature change at the same rate. This represents a quasi-stationary state with a constant difference between T 0 and T and a constant one

Rotoroberflächenspannung dar, welch letztere von der Änderungsgeschwindigkeit der Umgebungstemperatur abhängt. Rotor surface tension, which latter depends on the rate of change in the ambient temperature.

In einem vielfach auftretenden Fall der Belastungsänderung von Turbogeneratoren endigt der lineare Übergang bei dem Endwert der stationären Dampftemperatur, sobald die gewünschte Belastungsänderung vollzogen ist. Normalerweise endigt der Übergang, bevor der quasistationäre Zustand sich ausgebildet hat. Infolgedessen ist die Differenz zwischen Tg und T normalerweise im Endpunkt eines linearen Übergangs am größten und legt die maximale thermische Oberflächenspannung für den Übergang fest. Die Maximalspannung hängt sowohl von der Größe als auch von der Geschwindigkeit der Änderung der Dampftemperatur ab. Bei sehr großen Änderungsgeschwindigkeiten nähert man sich dem Grenzfall eines stufenförmigen Überganges.In a frequently occurring case of a change in the load on turbo-generators, the linear transition ends at the final value of the steady steam temperature as soon as the desired change in load has taken place. Usually the transition ends before the quasi-steady state has developed. As a result, the difference between T g and T is usually greatest at the end point of a linear transition and sets the maximum thermal surface tension for the transition. The maximum voltage depends on both the size and the rate at which the steam temperature changes. At very high rates of change, one approaches the limit of a step-shaped transition.

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Zum besseren Verständnis des periodischen Verhaltens der thermischen Spannung und der thermischen Formänderungsspannung in der Rotoroberfläche ist in Fig. 6 ein Zeitdiagramm für die. Drossel-Dampftemperatur, für die Dampftemperatur Ty in der Düsenkammer, für die Rotoroberfläehentemperatur Tg, für die Rotorbohrungstemperatur T-g und die Rotorgesamttemperatur T aufgetragen, und zwar für den Anlauf- und Belastungsfall einer Generator-Dampfturbine mit einem größten Durchmesser von 575 mm und 5 600 Umdrehungen/Minute. Der Rotor hat zunächst eine Temperatur von 205 C, wobei am Anlaufzeitpunkt Frischdampf mit einer Temperatur von 2I-OO0C zur Verfügung steht. Nach Drosselung und Expansion erreicht die Dampftemperatur in der Düsenkammer einen "Wert von 275° C. Der Rotor erleidet während der Anlaufperiode einen stufenförmigen Aufheizübergang mit einer nachfolgenden linearen Aufheizung» Während der Anlaufperiode folgt die Rotoroberfläehentemperatur der Kurve I30 nur langsam, weil infolge der geringen Drehzahl und des geringen Druckes in der Düsenkammer die Wärmeübergangszahl klein ist* Die Rotorbohrungstemperatur steigt entsprechend der Kurve 132 ebenfalls nur langsam an» Der Verlauf der Gesamttemperatur T ist in der Kurve 13^ angegeben.For a better understanding of the periodic behavior of the thermal stress and the thermal deformation stress in the rotor surface, FIG. 6 shows a time diagram for the. Throttle steam temperature, plotted for the steam temperature Ty in the nozzle chamber, for the rotor surface temperature T g , for the rotor bore temperature Tg and the total rotor temperature T, namely for the start-up and load case of a generator steam turbine with a largest diameter of 575 mm and 5,600 Revolutions per minute. The rotor initially has a temperature of 205 C, with live steam at a temperature of 2 I-OO 0 C being available at the start-up time. After throttling and expansion, the steam temperature in the nozzle chamber reaches a "value of 275 ° C. During the start-up period, the rotor undergoes a gradual heating transition with subsequent linear heating." During the start-up period, the rotor surface temperature follows curve I30 only slowly because of the low speed and the low pressure in the nozzle chamber, the heat transfer coefficient is small.

Unmittelbar vor Erreichen der Synchrondrehzahl fällt die Temperatur T3. in der Impulskaraner ab, weil eine Umschaltung auf The temperature T 3 falls immediately before the synchronous speed is reached. in the Impulskaraner off because a switch is on

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einen Teilstrom erfolgt, denn die Regelung geht nunmehr von den Drosselventilen auf die Steuerventile über. Wenn die Synchronregelung während der Anfangsbelastung durch ein Drossel-Nebenschlußventil erfolgt, fällt bei Umschaltung auf Teilstrom die Dampftemperatur später mit einem ausgeprägteren Einfluß auf die RotorOberflächentemperatur ab.a partial flow takes place, because the control is now from the throttle valves to the control valves. If the synchronous control during the initial load by a throttle bypass valve occurs, falls when switching to partial flow the steam temperature later decreases with a more pronounced influence on the rotor surface temperature.

Nach der Synchronisierung kann die Frischdampftemperatur mit zunehmendem Dampfdurchsatz und zunehmender Belastung steil ansteigen, sobald ein 5-Prozentiger Belastungswert der Turbineerreicht ist. Die Rotoroberflächentemperatur Tg ist an diesem Zeitpunkt infolge der erhöhten Oberflächen-Wärmeübergangszahl wegen des größeren Dampfdurchsatzes und höheren Dampfdruckes und der höheren Rotordrehzahl der Düsenkammertemper atur Tj nahezu gleich. In diesem Fall bleiben 5 % Belastung so lange erhalten, bis der Anstieg der Frischdampftemperatur einen stationären Wert erreicht hat. Die Belastung wird dann mit etwa gleichförmiger Änderungsgeschwindigkeit aufgeschaltet, wie der Drosseldampf auf die Solltemperatur gebracht wird. Der Belastungsanstieg ergibt folglich einen linearen Aufheizübergang des Turbinenrotors» In diesem Fall erreicht das Ansprechen der Rotortemperatur den quasistationären Zustand während der Belastungsperiode.After synchronization, the live steam temperature can rise steeply with increasing steam throughput and increasing load, as soon as a 5 percent load value of the turbine is reached. The rotor surface temperature T g at this point in time due to the increased surface heat transfer coefficient due to the greater steam throughput and higher steam pressure and the higher rotor speed of the nozzle chamber temperature Tj is almost the same. In this case, the 5 % load remains until the rise in the live steam temperature has reached a steady-state value. The load is then applied with an approximately uniform rate of change as the throttle steam is brought to the setpoint temperature. The increase in load consequently results in a linear heating transition of the turbine rotor. In this case, the response of the rotor temperature reaches the quasi-stationary state during the load period.

Die hauptsächliche Wirkung der periodischen Formänderungs- ·The main effect of the periodic deformation

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spannung des Rotors bei Änderungen der Turbinendrehzahl und/oder -Belastung bzw. allgemeiner bei Änderungen des Dampfdurchsatzes und/oder der Enthalpie liegt in der sich anhäufenden Ermüdungsschädigung des Rotors. In Fig. 7 ist für eine große Dampfturbine eine typische tägliche BelastungsSchwankung der Dampftemperatur T1 in der Düsenkammer, der Rotoroberflachentemperatur T0 und der Rotorgesamttemperatur T aufgrund einer Belastungsänderung entsprechend dem Vollastbetrieb am Tag und dem Teillastbetrieb bei Nacht aufgezeichnet.The tension of the rotor in the event of changes in the turbine speed and / or load or, more generally, in the event of changes in the steam flow rate and / or the enthalpy, lies in the accumulation of fatigue damage to the rotor. In Fig. 7, a typical daily load fluctuation of the steam temperature T 1 in the nozzle chamber, the rotor surface temperature T 0 and the total rotor temperature T due to a load change corresponding to full load operation during the day and part load operation at night is recorded for a large steam turbine.

Aufgrund der periodischen Rotoroberflächentemperaturänderungen infolge der Aufheiz- und Abkühlübergänge in dem Turbinenrotor durchläuft der Werkstoff der Rotoroberfläche eine Spannungs-Dehnungs-Hyseresiskennlinie "jeweils in Abhängigkeit von seinen Eigenschaften, wobei als Rotorwerkstoff beispielsweise eine handelsübliche Cr-Mo-V-Stahllegierung Verwendung finden kann. Dabei treten während des Aufheizabschnittes 1^6 thermische Kompressionsspannungen innerhalb des Formänderungsbereiches auf. Innerhalb des Abschnittes 1^8 verbleiben thermische Restspannungen. Thermische Zugspannungen aufgrund der Formänderung ergeben sich während des AbkUhlabschnittes l40 und schließlich verbleiben wieder thermische Restspannungen während des Abschnittes 142. Die Breite der Spannungs-Dehnungs-Hysteresisschleife ergibtDue to the periodic rotor surface temperature changes due to the heating and cooling transitions in the turbine rotor the material of the rotor surface passes through a stress-strain hyseresis curve "each depending on its properties, the rotor material being, for example, a Commercially available Cr-Mo-V steel alloy can be used. Thereby occur during the heating section 1 ^ 6 thermal Compression stresses within the deformation area. Thermal residual stresses remain within section 1 ^ 8. Thermal tensile stresses due to the change in shape arise during the cooling section 140 and ultimately remain thermal residual stresses again during section 142. The width of the stress-strain hysteresis loop gives

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die Formänderungsspannung innerhalb einer solchen Periode. Bei kleinen Änderungsbeträgen des Dampfdurchsatzes und/oder der Dampfenthalpie wird die Elastizitätsgrenze des Werkstoffes nicht überschritten, so daß bei Änderung der Dampftemperatur die Formänderungs spannung in der Rotoroberfläche dann vermutlich nahezu verschwindet'.In den meisten Fällen ergibt jedoch die periodische Änderung der Turbinenbelastung eine Beeinflussung der Formänderungsspannung.the deformation stress within such a period. With small amounts of change in the steam throughput and / or the steam enthalpy, the elastic limit of the material becomes not exceeded, so that when the steam temperature changes, the deformation voltage in the rotor surface then presumably almost disappears. 'In most cases, however, the periodic change in the turbine load results in an influence the deformation stress.

Andere periodische Verläufe der Rotoroberflächentemperatur bewirken jeweils ähnliche Hysteresisschleifen und entsprechende periodische Formänderungs spannungen in der Rot or ober fläche. Bei Turbo-Generatoren ist ein anderer typischer periodischer Temperaturverlauf ein im wesentlichen sinusförmiger Temperaturverlauf, der durch die Frequenzregelung bedingt ist«,Other periodic curves of the rotor surface temperature each cause similar hysteresis loops and corresponding ones periodic deformation stresses in the red surface. With turbo generators another typical one is periodic Temperature curve an essentially sinusoidal temperature curve, which is caused by the frequency control «,

In Fig. 8 ist ein Ermüdungsdiagramm für einen flachen Änderungsverlauf der Rotortemperatur ähnlich wie in Fig. 7 dargestellt. Dieses Diagramm gibt die Anzahl der Formänderungs-' Perioden an, die unter wechselnden Belastungsverhältnissen zur Erzeugung von Rissen bei einem Rotor mit einer Drehzahl von 5 600 Umdrehungen pro Minute und einem Durchmesser von 575 mm erforderlich sind, wenn die Rotorform eine hohe thermische Wirksamkeit ergibt. Größere Rotordurchmesser ergeben eine größere thermische Trägheit und bedingen dadurch eineIn FIG. 8, a fatigue diagram for a flat change profile in the rotor temperature is similar to that in FIG. 7 shown. This diagram gives the number of deformation ' Periods which, under changing load conditions, lead to the generation of cracks in a rotor with one speed of 5,600 revolutions per minute and a diameter of 575mm is required if the rotor shape gives high thermal efficiency. Larger rotor diameters result a greater thermal inertia and thus require a

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stärkere Dehnung der Zeitskala als in Fig. 8.greater stretching of the time scale than in Fig. 8.

Der flachperiodische Änderungsverlauf der Oberflächentemperatur, der die Grundlage des Ermüdungsdiagrammes bildet, ist in idealisierter Form im Oberteil der Pig. 8 angegeben. Normalerweise erfolgt die lineare Aufheizung innerhalb einer Zeitperiode At von einem ersten stationären Zustand der Oberflächentemperatur aus, bis zu einem zweiten stationären Zustand der Oberflächentemperatur ein Gleichgewichtszustand auftritt, bei welchem am Beginn die Oberflächentemperatur um Δ Τσ höher liegt. Die lineare Abkühlung erstreckt sich über eine Zeitperiode Δ t, bis ein Gleichgewichtszustand bei dem ersten stationären Temperaturwert erreicht ist. Die Aufheiz- und Abkühlbeträge und -Geschwindigkeiten sind aus Gründen der. " Einfachheit einander gleich, wenn auch im Rahmen des Erfindungsgedankens diese Größen unterschiedlich sein können. Bei der Anwendung des Diagrammes nach Pig. 8 werden die Änderung ΔΤΟ der Oberflächentemperatur und die Aufheiz- und Abkühldauer At bestimmt, die Anzahl der erforderlichen Perioden N zur Erzeugung von Rotorrissen wird dann aus den Kurven 144 abgelesen. Entsprechend kann N aus Ortskurven 146 bestimmt werden, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Oberflächentemperatur und das jeweilige Temperaturinterväll Ut bekannt sind, - ' ' The flat periodic change of the surface temperature, which forms the basis of the fatigue diagram, is idealized in the upper part of the Pig. 8 specified. Normally, the linear heating takes place within a time period At from a first steady state of the surface temperature, up to a second steady state of the surface temperature, a state of equilibrium occurs in which the surface temperature is higher by Δ Τ σ at the beginning. The linear cooling extends over a period of time Δ t until an equilibrium state is reached at the first steady-state temperature value. The heating and cooling amounts and speeds are for reasons of. "Simplicity is the same, even if these parameters can be different within the scope of the concept of the invention. When using the diagram according to Pig. 8, the change ΔΤ Ο of the surface temperature and the heating and cooling time At are determined, the number of periods N required for generation rotor cracks are then read from the curves 144. Correspondingly, N can be determined from locus curves 146 if the rate of change of the surface temperature and the respective temperature interval Ut are known , - "

Me Ableitung des Diagrammes der Fig. 8 aus der FestigkeitDerivation of the diagram in FIG. 8 from the strength

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'\ QI Qi 9? '\ QI Qi 9?

und anderen Eigenschaften des Rotorwerkstoffes sowie aus periodischen Spannungsbestimmungen ist in der genannten Arbeit von Berry und Johnsson erläutert. Entsprechende Diagramme können für das periodische Ermüdungsverhalten aufgrund anderer Ermüdungsursachen aufgestellt werden, beispielsweise für andere periodische Temperaturverläufe, wie sinusförmige Verläufe.and other properties of the rotor material as well as from periodic voltage determinations is explained in the mentioned work by Berry and Johnsson. Corresponding diagrams can be set up for the periodic fatigue behavior due to other causes of fatigue, for example for other periodic temperature curves, such as sinusoidal curves.

Aus zahlreichen Diagrammen des Ermüdungsverhaltens wird die ErmüdungsSchädigung bestimmt, indem zunächst die Periodenart, also ebener Verlauf, sinusförmiger Verlauf usw. ermittelt und dann der Periodenwert N aus einem entsprechenden Ermüdungsdiagramm aufgrund der jeweiligen Werte der Rotortemperaturänderung« und der Änderungsgeschwindigkeiten sowie der Übergangsdauer für gleichartige Werte bestimmt wird. Sodann wird die Schädigungsgröße pro Periode l/N bestimmt. Die gesamte Ermüdungsschädigung ist der Summe der Werte für l/N während des Verlaufs der Turbinenbenutzungsdauer gleich. Wenn der Gesamtwert den Wert "l" erreicht, sind theoretisch schon Ermüdungsrisse in der Rotoroberfläche zu erwarten. Die Ermüdungsrisse können bereits bei vergleichsweise wenigen großen Perioden, bei einer großen Anzahl kleiner Perioden oder bei beliebigen Kombinationen unterschiedlicher Perioden auftreten.The fatigue damage is determined from numerous diagrams of the fatigue behavior by first specifying the type of period, So flat course, sinusoidal course etc. are determined and then the period value N from a corresponding fatigue diagram based on the respective values of the rotor temperature change « and the rates of change as well as the transition duration for similar values are determined. The extent of damage per period l / N is then determined. All of the fatigue damage is equal to the sum of the values for l / N during the course of the turbine service life. If the total value is "l" reached, fatigue cracks are theoretically already in the rotor surface expected. The fatigue cracks can already occur with a comparatively few large periods, with a large one Number of small periods or any combination of different periods.

Eine bekannte Technik erfordert die Bestimmung der ge-A known technique requires the determination of the

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wünschten Turbinenlebensdauer gegenüber einer Ermüdung durch Formanderungsspannungen und die Festlegung einer festen Überwachungs- und Regelprogrammbeschränkung für den periodischen Turbinenbetrieb, damit die resultierende Gesamtrotor-Ermüdungsschädigung entsprechend der Berechnung aus dem Ermüdungsdiagramm und dem geplanten Periodenbetrieb mit der gewünschten Turbinen-Lebensdauer übereinstimmt. Wie bereits gesagt worden ist, konnte diese Verfahrensweise bislang nur angenähert angewandt werden, wobei sich Nachteile hinsichtlich Genauigkeit, Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit des Turbinenbetriebs ergeben haben.desired turbine life against fatigue Deformation stresses and the establishment of a fixed one Monitoring and control program restriction for the periodic Turbine operation so that the resulting total rotor fatigue damage according to the calculation from the The fatigue diagram and the planned period of operation corresponds to the desired turbine service life. As already has been said, this procedure could so far only be used approximately, with disadvantages with regard to Have shown accuracy, efficiency and economy of turbine operation.

Bei dem nunmehr zu betrachtenden programmgesteuerten Rechner wird ein Regelprogramm zur Betätigung des Rechenwerks verwendet. Dasselbe umfaßt Regel- und Hilfsprogrammteile sowie bestimmte herkömmliche Wirtschaftlichkeitsprogramme für die innere Regelung der Funktion des Rechenwerks selbst. Im einzelnen sind folgende Stufen vorhanden:In the program-controlled computer now to be considered, a control program is used to operate the arithmetic unit used. The same includes control and auxiliary program parts as well as certain conventional economy programs for the Internal regulation of the function of the arithmetic unit itself. The following individual levels are available:

1) Prioritäts-Ausführungsprogramm 1) Priority Execution Program

Dasselbe steuert die Benutzung des Rechenwerks. Im allgemeinen erfolgt dies auf der Basis einer Prioritätsklassifizierung aller vorkommenden Regel- und Wirt- The same controls the use of the arithmetic unit. In general, this is done on the basis of a priority classification of all occurring regulatory and economic

00·Μ·/7ΐ·000 · Μ · / 7ΐ · 0

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,schaftlichkeitsprogramme sowie verschiedener Arten von Unterbrechungsbedingungen. Das Programm höchster Wertigkeit oder das Unterbrecherunterprogramm wird bestimmt und ausgelöst, wenn eine Änderung im Rahmen der ausgeführten Programmbefehlsfolge erfolgen soll. Einige Unterbrecherunterprogramme laufen außerhalb der Prioritätsbeziehung, worauf bereits hingewiesen worden ist, insbesondere, wenn die Sicherheit und/oder ein umfangreicher Schutz dies erforderlich machen., economic programs and various types of Interruption conditions. The most significant program or the interrupt subroutine is determined and triggered when a change is to be made in the context of the executed program command sequence. Some breaker subroutines run outside of the priority relationship, as has already been pointed out, in particular, if security and / or extensive protection make it necessary.

2) Analog-Abfrage " ■2) Analog query "■

Es erfolgt eine periodische Durchführung zur Eingabe bestimmter Analogwerte, die durch den Analogeingabeteil 72 umgewandelt werden und in dem Analog-Eingangspufferspeicher des Speichers sind.There is a periodic execution for the input of certain analog values, which are converted by the analog input part 72 and in the analog input buffer memory of memory are.

b 5) Kontaktzustands-Abfrage ■b 5) Contact status query

W W

Es erfolgt eine periodische Durchführung zur Eingabe bestimmter Eingangssignale, die durch einen Kontaktzustand dargestellt sind.There is a periodic implementation for input certain input signals caused by a contact state are shown.

4) Eingabeprogramm für den Programmierer 4) Input program for the programmer

Auf Anforderung ist es der Bedienungsperson möglich,On request, the operator is able to

" ^8 ~ ORiGfNAL INSPEGTED"^ 8 ~ ORiGfNAL INSPEGTED

009Ö3Ö/1180009Ö3Ö / 1180

Λ rΛ r

Q 1 O1 A 9 ?Q 1 O 1 A 9?

Information in den Rechnerspeicher einzugeben. 5) Fehlerunterprogramm Enter information into the computer memory. 5) Error subroutine

Dieses wird ausgeführt, wenn der Rechner einen Fehlerzustand einnimmt.This is executed when the computer has an error condition occupies.

Die Regelprogramme und Hilfsprogramme umfassen folgende Möglichkeiten:The control programs and utilities include the following Options:

1). Informationsaufzeichnung 1). Information recording

Die. Ausführung erfolgt entweder periodisch oder auf Anforderung und beinhaltet das Ausdrucken vorgegebener Daten und Parameter.The. Execution occurs either periodically or on Requirement and includes printing out specified Data and parameters.

2) Alarm 2) alarm

Periodische Betriebsunterbrechung zur Betätigung der Alarmeinrichtung 9^ sowie zur Betätigung anderer Elemente und zur Überwachung und/oder Abschaltung einer Ventilstellung und anderer Regeiprogramme.Periodic interruption of operation to operate the Alarm device 9 ^ and to operate other elements and for monitoring and / or switching off a valve position and other control programs.

3) Anzeige 3) display

Periodische und beliebige Ausführung alphanumerischerPeriodic and any alphanumeric execution

i : ORIGINAL !NSPFCTEDi : ORIGINAL! NSPFCTED

oder grafischer Sichtanzeigen bestimmter Parameterwerte und/oder Funktionsverläufe.or graphical visual displays of certain parameter values and / or function profiles.

4} Hochdruckventil-Durchlaßprogramm Periodische Ausführung bei Regellingsüberwachung.4} High pressure valve passage program Periodic execution with regulation monitoring.

5) Schmierkreislaufprogramm 5) Lubrication circuit program

Periodische Ausführung zur Regelungsüberwachung.Periodic execution for control monitoring.

6) Hilfseinrichtungen und Programmsysteme . .: . . .6) Auxiliary facilities and program systems . .:. . .

Periodische Ausführung zur Regelungsüberwachung....Periodic execution for control monitoring ....

7) Dampfeinlaß-Ventilstellungs-Regelprogramm 7) Steam inlet valve position control program

Periodische Ausführung zu Überwachungszwecken. ι Periodic execution for monitoring purposes. ι

8) Turbinen-Rotorbelastungs- und thermisches Formänderungsspannungs-Unterprogramm 8) Turbine rotor loading and thermal deformation stress subroutine

dient als Teil des Dampfeinlaß-Ventilstellungs-Regelprogrammes zur Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeitserves as part of the steam inlet valve position control program to limit the rate of change

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des Einlaß-Dampfstromes, damit man einen sicheren Turbinenbetrieb auf eine längere Zeitdauer und ein im allgemeinen besseres Betriebsverhalten erhält.of the inlet steam flow to ensure a safe Obtains turbine operation for a longer period of time and generally better performance.

9) Aufheiz-Ventilstellungs-Regelprogramni 9) Heating valve position control programs

Durchführung nach und während Überdrehzahl-Alarmerfordernissen. Performed after and during overspeed alarm requirements.

Die vorliegende Erfindung erfordert in erster Linie das einwandfreie Arbeiten des Turbinenrotorbelastungs- und Formänderungsspannungs-Unterprogrammes sowie weiterer Unterprogrammteile, deren Beschreibung im folgenden auf das Ventilstellungsühterprogramm und das darin eingeschlossene Rotorspannungs-Unterprogramm beschränkt ist. Fließdiagramme mit entsprechenden Algorithmen sind in den Fig. 9 und 10 angegeben, die den logischen Grundinhalt des Ventilstellungs-Unterprogramms und des Formänderungsspannungs-Unterprogrammes 156 darstellen. Diese Programme werden in das Rechenwerk 80 in der Maschinensprache von in noch mehr Einzelschritte aufgelösten Fließdiagrammen weg eingegeben, die ihrerseits von dem dargestellten Fließdiagramm abgeleitet sind.The present invention primarily requires the turbine rotor loading and deformation stress subroutine to work properly as well as other sub-program parts, the description of which in the following refers to the valve position holder program and the rotor voltage subroutine included therein is constrained. Flow charts with corresponding Algorithms are given in FIGS. 9 and 10 which illustrate the represent the basic logical content of the valve position subroutine and the deformation stress subroutine 156. These programs are entered into the arithmetic unit 80 in the machine language of flow charts broken down into even more individual steps away, which in turn are derived from the flowchart shown.

Vor dem Anlauf wird die Turbine 10 von einem DrehmotorBefore starting, the turbine 10 is powered by a rotary motor

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mit einer Drehzahl von etwa zwei Umdrehungen pro Minute angetrieben, um das AnI auf drehmoment zu verringern und die Welle in gerader Ausrichtung zu halten. Zum Anlauf der Turbine 10 wird beispielsweise durch Betätigung der Handsteuerung 68 ein Anlaufsignal in das Rechenwerk 62 eingegeben. Der Anlauf erfolgt durch einen Programmablauf, wenn die vorgegebenen, zulässigen logischen Verknüpfungen erfüllt sind, einschließlich der normalen Funktion des Dampferzeugers, der Einstellung des Frischdampfdruckes auf den gewünschten Wert, der öffnung der Leistungsabnehmerscheibe, der Einstellung der Turbinen-Dampfventile auf Anlaufstellung und der Sicherstellung der normalen Funktion des Hochdruck-Strömungssystems usw.driven at a speed of about two revolutions per minute to reduce the AnI to torque and the shaft keep in straight alignment. To start up the turbine 10, for example, the manual control 68 a start-up signal is input into the arithmetic unit 62. The start-up is carried out by a program sequence if the specified, permissible logical links are fulfilled, including the normal function of the steam generator, the setting of the Live steam pressure to the desired value, the opening of the Power take-off plate, the setting of the turbine steam valves to the start-up position and ensuring the normal Function of high pressure flow system, etc.

Nach der Freimeldung für den Anlauf wird das Dampfventilstellungs-Regelprogramm 145 periodisch durchgeführt, "beispielsweise mit einer Wiederholungsfrequenz von 1 Hz, damit zunächst eine Einstellung des Dampfventils im Sinne eines Hochlaufes der Turbine 10 auf Synchrondrehzahl erfolgt, wonach eine Regelung der Turbinenbelastung erfolgt.After the clearance for start-up, the steam valve position control program starts 145 performed periodically, "for example with a repetition frequency of 1 Hz, thus initially setting the steam valve in the sense of a run-up the turbine 10 takes place at synchronous speed, after which a regulation of the turbine load takes place.

Der Funktionsblock 147 stellt eine Rückkoppelungskorrektur dQ der Turbinendrehzahl als Produkt der Verstärkung g und des Wertes Δ S dar, welch letzterer die Differenz zwischen einer Bezugsdrehzahl wR und der Istdrehzahl w„ darstellt. InThe function block 147 represents a feedback correction d Q of the turbine speed as the product of the gain g and the value Δ S, the latter representing the difference between a reference speed w R and the actual speed w ". In

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diesem Fall gibt die Bezugsdrehzahl wR näherungsweise die Drehzahländerung innerhalb vorgegebener dynamischer Grenzen, die aus einer in dem Rechner gespeicherten Anlauf- oder Ab-.bremsanstiegskruve der Turbinendrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit gebildet wird. Die Verstärkung g entspricht der gewünschten Geschwindigkeitsnachstellung des Systems. Die Geschwindigkeitsnachstellung g kann beispielsweise 3 % betragen, d.h. eine Überdrehzahl von 3 % bei voller Turbinenbelastung führt zu einem vollständigen Verschluß der Einlaß-Dampf ventile 25. Die numerische Form der Drehzahlkorrektur d_ ist somit in Prozent ausgedrückt. Dies ist bei einer Belastungsregelung vorteilhaft.In this case, the reference speed w R approximately gives the speed change within specified dynamic limits, which is formed from a start-up or deceleration curve of the turbine speed as a function of time stored in the computer. The gain g corresponds to the desired speed adjustment of the system. The speed adjustment g can be, for example, 3 % , ie an overspeed of 3 % at full turbine load leads to a complete closure of the inlet steam valves 25. The numerical form of the speed correction d_ is thus expressed in percent. This is advantageous in the case of a load control.

Unter Einstellung des Rechenwerks 40 für den Anlaufbzw. 'Abbremsbetrieb liefert der Funktionsblock 148 eine Weiterschaltung des Programms auf den Funktionsblock 150, der eine Ventileinstellungsgröße DSM für eine maximale Drehzahländerung festlegt, die für das Regelsystem dynamisch gegeben ist, wobei die Formänderungsspannung von der Änderung der Einlaßdampfströmung bei Änderung der Turbinendrehzahlregelung abhängt. Durch Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit der Turbinendrehzahl wirkt die Begrenzung DgM tatsächlich alsWith the setting of the arithmetic unit 40 for the start-up or In the braking mode, function block 148 provides a transfer of the program to function block 150, which defines a valve setting variable D SM for a maximum speed change that is dynamically given for the control system, the shape change voltage depending on the change in the inlet steam flow when the turbine speed control changes. By limiting the rate of change in turbine speed, the limit D gM actually acts as a

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Gegenkoppelung- mit Bezug auf die Drehzahlflanke w„, die eine Vorwärtseinspeisung: erförderlich macht, Jedoch nur mit angenäherter dynamischer Einschränkung.. .Negative coupling with reference to the speed edge w ", the a forward feed: makes necessary, but only with approximate dynamic restriction ...

Wenn die Turbine 10' bereits auf Synchrondrehzahl läuft, überträgt der Funktionsblock 148 die Programmausführung auf den Funktionsblock 152, wo die drehzahlbezogene Belastungsanforderung aus der Belastungsbezugsgröße Dy innerhalb des Blockes 70 bestimmt wird. Der Funktionsblock 154- liefert sodann einen Ventileinstellwert DM für eine maximale Belastungsänderung, der der Regelung dynamisch im Sinne einer Einschränkung der Änderungsgeschwindigkeit zugeordnet ist, mit welcher der Dampfeinlaß bei Turbinen-Belastungsregelung geändert werden kann. Beim Anwenden einer Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit der Turbinenbelastung wirkt die Einschränkungsgröße DM innerhalb der Belastungsregelschleife, die vorzugsweise mit Vorwärtsregelung arbeitet, tatsächlich als dynamische Gegenkoppelungsbeschränkung. Die Funktionsblöcke 150 und 154· enthalten jeweils einige gemeinsame Baustufen und bilden die Stufen für das Rotorbelastungs- und Spannungsbeschränkungs-Unterprogramm I56, das in weitere Einzelheiten in Fig. 10 dargestellt ist.If the turbine 10 'is already running at synchronous speed, the function block 148 transfers the program execution to the function block 152, where the speed-related load requirement is determined from the load reference variable Dy within the block 70. Function block 154- then supplies a valve setting value D M for a maximum change in load, which is dynamically assigned to the control in the sense of limiting the rate of change with which the steam inlet can be changed in the case of turbine load control. When applying a limitation to the rate of change of the turbine load, the limitation variable D M actually acts as a dynamic negative feedback limitation within the load control loop, which preferably works with feedforward control. Function blocks 150 and 154 each contain some common building stages and form the stages for the rotor load and stress constraint subroutine I56, which is shown in more detail in FIG.

Beim Anlauf- und Abbremsregelbetrieb wird die Gesamteinstellung Dg der Dampfventileinstellung innerhalb einerWhen starting and braking control operation, the overall setting Dg of the steam valve setting is within a

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geschlossenen Regelschleife bestimmt und einer vorgegebenen Punktion von da gleichgemacht oder unter vorgegebenen Belastungs- und thermischen Bedingungen durch D0.. eingeschränkt. D-,., kann eine numerische Variable sein; in diesem Fall ist vorzugsweise entweder ein Flankenanstieg von wR zulässig oder unzulässig, wenn die Einschränkung der Drehzahländerung erfüllt werden soll. Die DampfVentilverstellung erfolgt dann für einen festen Wert der Bezugsdrehzahl in Abhängigkeit von einem Drehzahlfehlersignal, bis die Einschränkungswirkung aufgehoben ist. Die Bestimmung von DgM bedeutet eine Gleichmachung von Dg nach der vorgegebenen Funktion von d„ mit konstant gehaltenem Wn.determined closed control loop and made equal to a given puncture of d a or restricted by D 0 .. under given load and thermal conditions. D -,., Can be a numeric variable; in this case, either an edge rise of w R is preferably permissible or not permissible if the restriction of the speed change is to be met. The steam valve adjustment then takes place for a fixed value of the reference speed depending on a speed error signal until the restrictive effect is lifted. The determination of D gM means an equalization of D g according to the given function of d "with W n kept constant.

ο ηο η

In ähnlicher Weise wird beim Fahren mit Belastungsregelung die Sollstellung D^, des Dampfventils innerhalb des Funktionsblockes 157 aus der Größe DR bestimmt oder mit Hilfe der Größe Dj. unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Rotorbelastung oder eines vorgegebenen Spannungszustandes eingeschränkt, insbesondere wenn DR größer als DM lflt# DieBestimmung von D erfolgt vorzugsweise unter statischen Verhältnisssen in der Vorwärtsregelschleife. Es erfolgt dann eine Eichung mit Dpc aufgrund des Impulskammer-Fehlersignales innerhalb des Funktionsblockes 158. Normalerweise legt die statische Bestimmung innerhalb des Funktionsblockes 157 die GesamtdampfventilstellungSimilarly, when driving with load control, the desired position D ^, of the steam valve within the function block 157 is determined from the variable D R or with the aid of the variable Dj. limited under consideration of a given rotor load or a given voltage state, in particular if D R is greater than D M lflt # D is preferably determined using static ratios in the feedforward control loop. A calibration with D pc then takes place on the basis of the pulse chamber error signal within the function block 158. Normally, the static determination within the function block 157 sets the overall steam valve position

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fest, die für den Sollwert DT oder D., bei einer Beschränkungfixed for the setpoint D T or D., if there is a restriction

Jj JXIJj JXI

von DT erforderlich ist. Der Punktionsblock.158 führt aufgrundof D T is required. The puncture block. 158 leads due to

seiner Abgleichwirkung eine Korrektur jeder kleineren Abweichung und anderer Fehler aus.its balancing effect is a correction of every minor discrepancy and other errors.

Der Ventil-Sollstellungswert D3 bzw. D„c wird innerhalb des Punktionsblockes 16O nach einer vorgegebenen Verteilungsregel auf die Einlaßdampfventile 25 aufgeteilt. The desired valve position value D 3 or D " c is distributed to the inlet steam valves 25 within the puncture block 16O according to a predetermined distribution rule.

Die jeweiligen digitalen Sollwerte für die Ventilstellungen werden dann in dem Punktionsblock 162 bestimmt, bevor der Programmablauf zum Ende kommt.The respective digital setpoints for the valve positions are then determined in puncture block 162 before the Program sequence comes to an end.

Wenn in den Funktionsblöcken I50 oder 15^ das Unter programm 156 für die dynamische Einschränkung der Bestimmung der Ventilsollwerte aufgrund maximaler Belastungsänderungen bzw. Drehzahländerungen ausgeführt wird, wird zunächst die thermische Oberflächenspannung Eg innerhalb des Funktionsblockes 164 (Fig. 10} nach der oben angegebenen Gleichung bestimmt. Vorzugsweise soll die thermische Spannung Eg eine thermische Zustandsgröße des Rotors sein, bei der eine überwachungs- oder Regelwirkung für die Turbinensteuerung ausgeführt werden muß, weil dies die Grundgröße ist, von der die ErmüdungsSchädigung abhängt. Je nach Wunsch können auch andere thermische Zustandsgrößen,If the sub-program 156 for the dynamic restriction of the determination of the valve setpoints due to maximum load changes or speed changes is executed in function blocks I50 or 15 ^, the thermal surface tension E g within function block 164 (FIG. 10} is first determined according to the equation given above The thermal stress Eg should preferably be a thermal state variable of the rotor for which a monitoring or regulating action must be carried out for the turbine control, because this is the basic variable on which the fatigue damage depends. If desired, other thermal state variables,

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wie die thermische .Zugspannung bestimmt und in dem Rechenwerk verarbeitet werden.how the thermal tension is determined and in the arithmetic unit are processed.

Die Rotoroberflächentemperatur Tg kann unter bestimmten Arbeitsbedingungen der in der Düsenkammer erfaßten Dampftemperatur Ty gleichgesetzt werden, wenn nämlich die Wärmeübergangszahl K-j-g in der Rotoroberfläche einen recht hohen Wert hat. Dieses ist für die meisten Belastungsperioden von Turbogeneratoren nach Fig. 7 und für die meisten anderen Betriebsperioden der Fall. ' The rotor surface temperature T g can, under certain working conditions, be equated with the steam temperature Ty detected in the nozzle chamber, namely when the heat transfer coefficient Kjg in the rotor surface has a very high value. This is the case for most of the loading periods of turbo-generators according to FIG. 7 and for most of the other operating periods. '

Für Betriebsperioden, in welchen die Wärmeübergangszahl des Rotors zu klein ist, um eine Gleichsetzung von Τσ und Tx zu rechtfertigen, und während welcher eine hohe Genauigkeit im Anlauf- und Abschaltzustand der Turbine 10 erforderlich ist, bzw. während normaler Betriebsperioden unter anderen Arbeitsbedingungen, die eine Drehzahländerung erfordern, kann die Rotoroberflächentemperatur Τσ automatisch in Abhängigkeit von Veränderlichen wie der Düsenkammer-Dampftemperatur und der Wärmedurchgangszahl K™ für den durchströmenden Dampf gegenüber dem Rotor bestimmt werden. Vorzugsweise wird die Wärmedurchgangs zahl im Hochdruckteil als Funktion der Rotordrehzahl bestimmt, also (KIS)Hp = f(ws). Die RotorOberflächentemperaturFor operating periods in which the heat transfer coefficient of the rotor is too small to justify equating Τ σ and T x , and during which high accuracy is required in the start-up and shutdown state of the turbine 10, or during normal operating periods under other working conditions which require a change in speed, the rotor surface temperature Τ σ can be determined automatically as a function of variables such as the nozzle chamber steam temperature and the heat transfer coefficient K ™ for the steam flowing through with respect to the rotor. The heat transfer rate in the high-pressure part is preferably determined as a function of the rotor speed, that is to say (K IS ) H p = f (w s ). The rotor surface temperature

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wird aus der Temperatur T1 des Dampfstromes sowie aus dem oben genannten Wert K-s in folgender Weise berechnet: Im Belastungs- " regelungs-Betriebszustand ist die Größe K-™ aus der Bestimmung : von f(Wc.) normalerweise im wesentlichen konstant und groß genug, um T0 = T1- zu setzen* Normalerweise hängt die Wärmedurchgangszahl der Oberfläche in erster Linie von der Turbinendrehzahl und dem Dampfdurchsatz, in zweiter Linie, von dem Dampfdruck und/oder der Dampfdichte sowie von anderen thermodynamisehen Zustandsgrößen ab. Aus dieser allgemeinen Beziehung können die Punktionen (K13)Hp und (KIS)Ip abgeleitet werderu is calculated from the temperature T 1 of the steam flow and from the above-mentioned value K- s in the following way: In the load "control operating state, the variable K- ™ from the determination : of f (Wc.) is normally essentially constant and large enough to set T 0 = T 1 - * Normally the heat transfer coefficient of the surface depends primarily on the turbine speed and the steam throughput, in the second place, on the steam pressure and / or the steam density as well as on other thermodynamic parameters The punctures (K 13 ) Hp and (K IS ) Ip can be derived from a general relationship

Der Punktionsblock 164 dient zur Bestimmung der mittleren Gesamttemperatur T des Rotors. Diese Berechnung beruht auf der üblichen Analyse von Übergängen des Wärmegradienten in Zylinderabschnitten, beispielsweise nach der Arbeit von G.M. Dusinbene "Numerical Analysis of Heat Plow", 1949, McGraw-Hill. Im allgemeinen wird der Rotor für die Berechnung in eine bestimmte Anzahl aneinander anschließender Ringabschnitte mit gleicher radialer Dehnung unterteilt, die von außen nach innen numeriert sind. Die jeweiligen Ringabsehnitte haben Wärmekapazitäten Cl ·■·" CN und Jeweils Austausch-Wärmeübergangszahlen Κ,ο* Κ,·* ··· K/ _ ,\(ηGleichungen für die Bestimmung der Ringabschnitt-Wärmekapazitäten werden für den Wärmefluß zwischen dem DampfstromThe puncture block 164 is used to determine the mean total temperature T of the rotor. This calculation is based on the usual analysis of transitions of the heat gradient in cylinder sections, for example according to the work by GM Dusinbene "Numerical Analysis of Heat Plow", 1949, McGraw-Hill. In general, for the calculation, the rotor is subdivided into a certain number of adjoining ring sections with the same radial expansion, which are numbered from the outside to the inside. The respective ring sections have heat capacities C l · ■ · " C N and J ewei l s exchange heat transfer coefficients Κ, ο * Κ, · * ··· K / _, \ ( η \ · Equations for determining the ring section heat capacities for the heat flow between the steam stream

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und dem betreffenden Oberflächenring durch die betreffende Oberflächenschicht mit der Wärraeübergangszahl K™ aufgestellt, sodann zwischen den ersten und zweiten und weiteren nach innen gelegenen Ringpaaren, jeweils mit den entsprechenden Wärmeübergangszahlen jeweils in Abhängigkeit von der Dampftemperatur und der Ringtemperatur im Zeitpunkt tQ sowie von den Ringtemperaturen jeweils nach Ablauf eines ZeitIntervalls /\t oder im Zeitpunkt (tQ + t). In einer jeden solchen Gleichung wird die Ringtemperatur im Zeitpunkt (tQ + t) jeweils in Abhängigkeit von anderen Größen ausgedrückt. Der berechnete Wert T„ ist der in dem Funktionsblock 164 benutzte Wert. Die tatsächliche Rotorgesamttemperatur T wird aus den Ringtemperaturen nach folgender Beziehung berechnet:and the surface ring in question through the surface layer in question with the heat transfer coefficient K ™, then between the first and second and further inward pairs of rings, each with the corresponding heat transfer figures depending on the steam temperature and the ring temperature at time t Q and on the ring temperatures after a time interval / \ t has elapsed or at the point in time (t Q + t). In each such equation, the ring temperature at the point in time (t Q + t) is expressed as a function of other variables. The calculated value T i is the value used in function block 164. The actual total rotor temperature T is calculated from the ring temperatures according to the following relationship:

C1T1 + ... + -C1T
rji 1 1η η
C 1 T 1 + ... + -C 1 T
rji 1 1η η

mit C1 - Oberflächenring-Wärmekapazität T1 = Oberflächenring-Temperatur = T = f(KT<3, TT)with C 1 - surface ring heat capacity T 1 = surface ring temperature = T = f (K T <3 , T T )

1 5 JLo JL1 5 JLo JL

Cn = Wärmekapazität des η-ten Ringabschnitts Tn = Temperatur des η-ten Ringabschnittes.C n = heat capacity of the η-th ring section T n = temperature of the η-th ring section.

Nach jeweiliger Bestimmung von T wird Ta von T abgezogen. Die Differenz wird mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten «6 sowieAfter each determination of T, T a is subtracted from T. The difference is with the coefficient of thermal expansion «6 as well as

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einem Einschnürungsfakt or /W multipliziert, der den Einflußmultiplied by a constriction factor or / W, which determines the influence

des Nutgrundes berücksichtigt, wo die thermischen Spannungen of the groove base takes into account where the thermal stresses

und Dehnungen konzentriert sind. Die so erhaltene Größe wird sodann durch den Wert (1 - V ) geteilt, worin V die Poisson'sche Zahl darstellt, wodurch man die Rotoroberflächenspannung Eg erhält. Wenn die Oberflächenzugspannung S3 anstelle der thermischen Spannung E3 berechnet werden soll, wird innerhalb des Punktionsblockes l64 eine abgewandelte Gleichung benutzt, die den Elastizitätsmodul E als weiteren Paktor für die Differenz (T - T-) benutzt. Außerdem wird ein Spannungseinschnürungsfaktor anstelle des Paktors/U benutzt.and stretches are concentrated. The quantity thus obtained is then divided by the value (1 - V ), in which V is Poisson's number, whereby the rotor surface tension E g is obtained. If the surface tensile stress S 3 is to be calculated instead of the thermal stress E 3 , a modified equation is used within the puncture block 164 that uses the modulus of elasticity E as a further factor for the difference (T - T-). In addition, a voltage constriction factor is used instead of the factor / U.

Die erhaltene Oberflächenspannung Eg wird in einem Funktionsblock: 166 gespeichert. Die folgenden Spannungswerte E3 aus jeweils nachfolgenden Programmausführungen werden jeweils abgelesen, um daraus die periodische Wirkung des Spannungsablaufs zu bestimmen. Vorzugsweise werden bei dem Ablesevorgang nur besonders kennzeichnende Spannungsperiaden erfaßt. Der Punktionsblock I68 berechnet die ErmüdungsSchädigung durch Pormänderungsspannungen des Rotors in Verbindung mit der jeweils erfaßten Periode. Die Berechnung der Schädigung erfolgt durch Bestimmung der obengenannten Größe N aufgrund des Ermüdungsdiagrammes, sobald die Art der Spannungsperiode und die Kenngrößen derselben festliegen.The surface tension E g obtained is stored in a function block: 166. The following voltage values E 3 from each subsequent program execution are read off in order to determine the periodic effect of the voltage sequence. Preferably, only particularly characteristic voltage periods are recorded during the reading process. The puncture block I68 calculates the fatigue damage caused by the stresses of change in the size of the rotor in connection with the respectively recorded period. The damage is calculated by determining the above-mentioned quantity N on the basis of the fatigue diagram, as soon as the type of stress period and the parameters thereof have been determined.

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Der Funktionsblock 17*0 arbeitet als Ermüdungsschädigungs-Beme s sung s syst era, da er nacheinander die erhaltenen Schädigungswerte addiert und dadurch für den jeweiligen Momentanwert der ErmüdungsSchädigung jeweils eine Größe liefert. Die Anzeigeteile 8l und 83 zeigen jeweils nach entsprechenden Programmbefehlen oder nach einer Abfrage durch die Bedienungsperson die jeweilige Rotoroberflächenspannung E„ sowie die Oberflächenermüdungsschädigung an. Normalerweise hängt die Schädigungs-Summierungsberechnung aufgrund der tatsächlichen ErmüdungsSchädigung von den Parametern für die Bestimmung der Spannungsperioden ab, d.h. von der Art der jeweils benutzten Einordnung bei der Bestimmung der zu einer Schädigung führenden Perioden sowie der nicht berücksichtigten Belastungsperiode, beispielsweise kann bei sehr grober Abtastung die erfaßte Anzahl der Schwankungen der Turbogeneratoren so gering wie 1 pro Tag sein. Bei solchen und ähnlichen Anwendungen wurden die Punktionsblöcke 168 und unwirksam sein.The function block 17 * 0 works as a fatigue damage measurement system, since it successively adds the damage values obtained and thereby supplies a variable for the respective instantaneous value of the fatigue damage. The display parts 81 and 83 each show the respective rotor surface tension E n and the surface fatigue damage after corresponding program commands or after a query by the operator. Normally, the damage summation calculation due to the actual fatigue damage depends on the parameters for determining the stress periods, i.e. on the type of classification used to determine the periods leading to damage as well as the load period not taken into account, for example with very rough sampling the the recorded number of fluctuations in the turbo-generators must be as low as 1 per day. In such and similar applications, the puncture blocks 168 and 168 would be ineffective.

Auf Wunsch kann für die Summierung der Ermüdungsschädigung in dem Punktionsblock I70 eine geschlossene, nicht dargestellte Spannungsregerschleife für die Grundregelung bei Langzeitüberwachung zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann die Spannung -If desired, a closed, not shown, can be used for the summation of the fatigue damage in the puncture block I70 Voltage exciter loop for basic control in long-term monitoring come into use. For example, the voltage -

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ειει

grenze Ear für den Funktionsblock: l84 im zeitliehen Verlauf in Abhängigkeit von der berechneten GesamtSchädigung abgewandelt werden.limit Ear for the function block: 184 can be modified over time depending on the calculated total damage.

Der Temperaturmesser 54 für den Dampf in der Düsenkammer und die Anordnung; für die Bestimmung der Rotoroberfläehen~ spannung Eg sowie gegebenenfalls zur Aufzeichnung und Ansammlung der ErmüdungsSchädigung können jeweils gesondert in Form von Schalttafelinstrumenten angeordnet sein, die für die Überwachung des Turbinenbetriebes brauchbar sind, wenn eine dynamische Spannungsregelung in einer geschlossenen Schleife nicht erwünscht ist. In einem solchen Fall werden der Ausgang des Dampftemperaturfnessers für die Düsenkammer und der Ausgang des Drehzahlmessers an eine entsprechende Rechenstufe gekoppelt, die das. Programm des Funktionsblockes 164 und gegebenenfalls auch die Programme der Funktionsblöcke 166, 168 und 170 verarbeiten kann. Dieser Schalttafelrechner kann ein Spezial-Analogrechner, ein Digital-Analogrechner oder ein Digital-Rechner sein. Eine solche Anordnung ist besonders für bereits aufgebaute Turbinenanlagen brauchbar, wo die verbesserte Überwachung durch eine Zurkenntnisbringung des Rotorspannungszustandes sowie der E müdungsSchädigung zur Bedienungsperson verwirklicht werden soll. Ähnliche Anzeigeinstrumente können zur Bestimmung derThe temperature meter 54 for the steam in the nozzle chamber and assembly; For the determination of the rotor surface tension E g as well as, if necessary, for the recording and accumulation of the fatigue damage can each be arranged separately in the form of control panel instruments, which are useful for the monitoring of the turbine operation, if a dynamic tension control in a closed loop is not desired. In such a case, the output of the steam temperature meter for the nozzle chamber and the output of the tachometer are coupled to a corresponding computing stage which can process the program of function block 164 and, if necessary, also the programs of function blocks 166, 168 and 170. This switchboard computer can be a special analog computer, a digital-analog computer or a digital computer. Such an arrangement is particularly useful for turbine systems that have already been set up, where improved monitoring is to be achieved by making the operator aware of the rotor tension state and the damage caused by fatigue. Similar display instruments can be used to determine the

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thermischen Spannung und/oder der Verformungszustände im Mitteldruckteil großer Turbinenanlagen sowie bei anderen Turbinen verwendet werden. Im vorliegenden Fall erhält man die Regelschleife für die dynamischen Oberflächenspannungsverhältnisse durch Ausführung des Programmes 1^5 und des Unterprogrammes 156. Damit wird innerhalb des Funktionsblockes 172 nach Bestimmung der Istspannung E3 eine Spannungsgrenze ESL für die Rotoroberfläche bestimmt,. Dies kann, was der Einfachheit halber angenommen sei, ein fester, aufgrund der Konstruktionswerte und der Lebensdauerbestimmung angenommener Wert sein. Im Normalfall kann jedoch die Spannungsgrenze Egj. durch eine Funktion bestimmt sein, deren Wert aus einer Wertetabelle entnommen werden kann, in welcher jeder Tabellenwert jeweils einer Anzahl von Zustandsgrößen entspricht. Im Falle einer veränderlichen Spannungsgrenze kann für verschiedene Betriebsbedingungen die Ermüdungsschädigung automatisch abgestuft werden, wenn sich abschätzen läßt, daß die Gesamtverstärkung aus einer schnelleren Turbineneinstellung gegenüber den Kosten einer vermehrten Ermüdungsschädigung bedeutungsvoll ist.thermal stress and / or the deformation states in the medium-pressure part of large turbine systems and other turbines. In the present case, the control loop for the dynamic surface tension ratios is obtained by executing program 1 ^ 5 and subroutine 156. With this, a voltage limit E SL for the rotor surface is determined within function block 172 after the actual voltage E 3 has been determined. This can, which is assumed for the sake of simplicity, be a fixed value assumed on the basis of the design values and the determination of the service life. Normally, however, the voltage limit Egj. be determined by a function, the value of which can be taken from a table of values in which each table value corresponds to a number of state variables. In the case of a variable voltage limit, the fatigue damage can be automatically graded for different operating conditions if it can be estimated that the overall gain from a more rapid turbine setting is significant compared to the costs of increased fatigue damage.

In den Funktionsblöcken 174 und 176 werden für den Hochdruckteil 20 und den Mitteldruckteil 22 die thermische Belastung der Wellenbohrung und die Zentrifugalbelastung bestimmt. In Jedem Fall wird die thermische Spannung in der Bohrung aus dem Rotortemperaturgradienten während des UbergangsabschnittesIn function blocks 174 and 176, 20 and the medium pressure part 22 determines the thermal load on the shaft bore and the centrifugal load. In In any case, the thermal stress in the bore is derived from the rotor temperature gradient during the transition section

" 53 ' ORiGiNAL !NSPECTED" 53 'ORiGiNAL! NSPECTED

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bestimmt und aus der gemessenen Dampftemperatur sowie anderen Kennwerten in einer Weise berechnet, die der Berechnung in dem Punktionsbiock l64 ähnlich ist. Die Zentrifugalkraft wird aus der Turbinendrehzahl bestimmt, die durch den Drehzahlmesser 52 angegeben wird. Der Block I78 liefert eine kombinierte Belastungsgrenze als festen Wert oder, wie in dem Block I72, eine Anzahl jeweils aufeinander bezogener Werte, die der zulässigen Belastung für die verschiedenen Betriebszustände entsprechen. determined and from the measured steam temperature as well as other characteristic values is calculated in a manner similar to the calculation in the puncture block l64. The centrifugal force is off the turbine speed determined by the tachometer 52 is specified. Block I78 provides a combined load limit as a fixed value or, as in block I72, a number of mutually related values that are the permissible Load for the various operating states.

In ähnlicher Weise wird in dem Funktionsblock 180 die Wandungsspannung in dem Hochdruckgehäuse aufgrund der Temperaturmessungen der Gehäusetemperaturmesser 56 bestimmt. Eine feste oder andere Spannungsgrenze wird in dem Funktionsblock ermittelt.In a similar manner, the wall stress in the high-pressure housing is determined in function block 180 on the basis of the temperature measurements the housing temperature meter 56 is determined. A fixed or other voltage limit is set in the function block determined.

Da Änderungen der Gesamttemperatur T, in der Düsenkammer die Hauptursache von Rotortemperaturgradienten sind und da dieselben ihrerseits Rotorspannungen und -Verformungen bewirken, wird in einem Funktionsblock 184 jeweils in Abhängigkeit von der in dem Funktionsblock 164 bestimmten Oberflächenspannung E3 die zulässige maximale Änderungsgeschwindigkeit von T-- ermittelt. Zur Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit von T^ wird schließlich die Enthalpieänderung des Zudampfes und/oder die Änderung des Dampfdurchsatzes begrenzt. In diesem FallSince changes in the total temperature T i in the nozzle chamber are the main cause of rotor temperature gradients and since they in turn cause rotor stresses and deformations, the maximum permissible rate of change of T-- is determined in a function block 184 depending on the surface tension E 3 determined in function block 164. determined. To limit the rate of change of T ^, the change in enthalpy of the addition steam and / or the change in the steam throughput is limited. In this case

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OHiGlNALlNSPEGTEOOHiGlNALlNSPEGTEO

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wird,die zulässige maximale Änderungsgeschwindigkeit (dT-j-/dt)M als Punktion des jeweiligen Verhältnisses der Oberflächenspannung Eg zu der Grenzspannung EßL aus dem Funktionsblock 172 bestimmt.the maximum permissible rate of change (dT-j- / dt) M is determined as a puncture of the respective ratio of the surface tension E g to the limit tension E ßL from the function block 172.

Wenn üblicherweise der Turbinenhersteller aufgrund seiner Erfahrung Höchstwerte der zulässigen Änderungsgeschwindigkeiten von Tj entsprechend den maximalen Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten festgelegt oder empfohlen hat, ist normalerweise eine maximale Abkühlung zulässig, wenn die Rotoroberfläche durch den vorhergehenden Aufheizübergang einer Druckspannung ausgesetzt ist; entsprechend kann eine maximale Aufheizung zulässig sein, wenn die Rotoroberfläche von der vorhergehenden Abkühlung her Zugspannungen ausgesetzt ist. Wenn innerhalb der Rotoroberfläche eine Druckspannung wirkt, bestimmt das Ausmaß dieser Druckspannung, ob die maximal zulässige Änderungsgeschwindigkeit von T1 oder eine geringere Ä'nderungsgeschwindigkeit erforderlich ist. Wenn in der Rotoroberflache eine Zugspannung vorhanden ist, bestimmt das Ausmaß dieser Zugspannung, ob die maximal zulässige Änderungsgeschwindigkeit T^ für die Abkühlung oder eine geringere Änderungsgeschwindigkeit einzuhalten sind.If the turbine manufacturer has usually specified or recommended maximum values for the permissible rate of change of Tj corresponding to the maximum heating and cooling rates based on its experience, maximum cooling is normally permissible if the rotor surface is exposed to compressive stress due to the previous heating transition; Correspondingly, maximum heating can be permissible if the rotor surface is exposed to tensile stresses from the previous cooling. If a compressive stress acts within the rotor surface, the extent of this compressive stress determines whether the maximum permissible rate of change of T 1 or a lower rate of change is required. If there is tensile stress in the rotor surface, the extent of this tensile stress determines whether the maximum permissible rate of change T ^ for cooling or a lower rate of change must be observed.

Diese Überlegungen sind in Fig. 11 enthalten, in welcher eine vergleichsweise einfache und näherungsweise gültige Funktion zur Bestimmung der Größe (dT,./dt)M innerhalb des Funktionsblocks 184 dargestellt ist. Dort erlaubt die ausgezogene Kurve These considerations are contained in FIG. 11, in which a comparatively simple and approximately valid function for determining the quantity (dT,. / Dt) M within the function block 184 is shown. There the drawn out curve allows

; - 55 - ORtGiNAt. INSPECTEE; - 55 - ORtGiNAt. INSPECTEE

009839/1180009839/1180

den höchsten Wert von (dT.j./dt)M für die Aufheizung bzw. zunehmende Werte von Tj für alle ZugspannungsVerhältnisse und bis zu 50 % der Druckspannungsverhältnisse. Zwischen dem ~l 50 %- und 100 ^-Druckspannungsverhältnis fällt die zulässige Knderungszunahrae von T^ linear auf den Wert Null ab. In ähnlicher Weise erlaubt die gestrichelte Kurve 188 die höchsten Werte von (dTj/dt)M für die Abkühlung bzw. abnehmende Werte von Ty für alle Druckspannungsverhältnisse sowie bis zu 50 % des DruckspannungsVerhältnisses. Zwischen dem 50 %-Wert und dem 100 #-Wert fällt die zulässige Abnahmegeschwindigkeit von Tj linear auf Null ab. In diesem Fall liegen die Kurven l86 und l88 innerhalb des Bereichs 187 übereinander. Die linearen Abschnitte der Kurven 186 und I88 machen eine allgemeine ■Voraussage derart möglieh, daß ein vorhandener Rotorspannungspegel» auch wenn derselbe nicht übermäßig groß ist, wahrscheinlich eine Einschränkung in der Änderungsgesehwindigkeit der Dampftemperatur erforderlich macht. the highest value of (dT.j./dt) M for the heating or increasing values of Tj for all tensile stress ratios and up to 50 % of the compressive stress ratios. ~ L between the 50% - and 100 ^ -Druckspannungsverhältnis coat the allowable Knderungszunahrae of T ^ linearly to the value zero. Similarly, the dashed curve 188 allows the highest values of (dTj / dt) M for cooling or decreasing values of Ty for all compressive stress ratios and up to 50 % of the compressive stress ratio. Between the 50 % value and the 100 # value, the permissible rate of decrease of Tj falls linearly to zero. In this case, the curves 186 and 188 lie one above the other within the region 187. The linear portions of curves 186 and 188 make it possible to generally predict that an existing rotor voltage level, even if not excessively large, is likely to require a restriction in the rate of change of steam temperature .

Weitere Funktionen mit oder ohne Vorhersage können selbstverständlich zur Bestimmung der zulässigen Änderungsgesehwindigkeit der Dampf temperatur T,. im der Düsenkammej· benutzt werden. Diese Funktionen können einem festgelegten Snderungshöchstwert für T- entsprechend dem Pegel 107 Jiaben oder nicht, d.h* für die hochstzulässige Änderiangsgeschwindigkeit bet verschiedenen Werten unter untersc&iedlicihen ¥o:rgäben für das Betriebsver-Further functions with or without prediction can of course be used to determine the permissible rate of change in the steam temperature T i. can be used in the nozzle chamber. These functions can be a fixed Snderungshöchstwert for T corresponding to the level 107 Jiaben or not, ie * for the hochstzulässige Änderiangsgeschwindigkeit bet different values under untersc & iedlicihen ¥ o: rgäben for the operating behavior

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

919122919122

Wenn die Regelung im Belastungsbetrieb arbeitet, was in dem Funktionsblock 190 bestimmt wird, und wenn nach Vergleich der Endwerte in den Funktionsblöcken I80 und I82 die Gehäusespannung in dem Funktionsblock 192 als zu hoch erkannt wird, wird in dem Funktionsblock 184 der Maximalwert (dTj/dt).. um einen in dem Funktionsblock 194 vorgegebenen Anteil herabgesetzt. Die tatsächlich mögliche Änderungsgeschwindigkeit von TT wird dann aus der gemessenen Temperatur sowie aus Zeitwerten bestimmt und mit dem berechneten zulässigen Maximalwert des Funktionsblocks .196 verglichen. Wenn der Istwert von dT^/dt gleich oder größer als der zulässige Maximalwert ist, berechnet der Funktionsblock 196 den maximalen Stellungs-Sollwert DM für die Dampfventilbelastung. Wenn die Gehäusespannung innerhalb der Grenzwerte liegt, schreitet das Programm von dem Funktionsblock 192 zum Funktionsblock 196 weiter. If the control is operating in load operation, which is determined in function block 190, and if, after comparing the end values in function blocks I80 and I82, the housing voltage is recognized as too high in function block 192, the maximum value (dTj / dt ) .. reduced by a proportion specified in function block 194. The actually possible rate of change of T T is then determined from the measured temperature and time values and compared with the calculated maximum permissible value of function block .196. If the actual value of dT ^ / dt is equal to or greater than the maximum permissible value, the function block 196 calculates the maximum position setpoint value D M for the steam valve load. If the case voltage is within the limits, the program proceeds from function block 192 to function block 196.

Wenn die Regelung im Drehzahlbetrieb arbeitet, erfolgt in dem Funktionsblock 198 für eine Grenzüberschreitung der Gehäusespannung eine ähnliche Bestimmung, wie dies für den Funktionsblock 192 beschrieben ist. Außerdem erfolgt jeweils durch Kombination der Belastungswerte der Funktionsblöcke 174 und Vj6 und durch Vergleich der Kombinationswerte für die Schwellenwerte des Funktionsblocks 178 für den Hochdruckteil bzw. den Mitteldruckteil eine Untersuchung, ob die Bohrbelastung zu groß ist. Die Berechnung der Bohrungsbelastung erfolgt innerhalb des Drehzahl-Regelbetriebs, da dies für den Kaltanlauf und ähnlicheIf the control is operating in speed mode, a determination similar to that described for function block 192 takes place in function block 198 for exceeding the limit of the housing voltage. In addition, by combining the load values of the function blocks 174 and Vj6 and by comparing the combination values for the threshold values of the function block 178 for the high pressure part and the medium pressure part, an examination is carried out to determine whether the drilling load is too great. The calculation of the bore load takes place within the speed control mode, since this is for cold start-up and similar

ORIGINAL !MSPECTIDORIGINAL! MSPECTID

0Q983Ö/5ff8Ö0Q983Ö / 5 ff8Ö

Betriebszustände besonders wichtig ist. Wenn entweder die Bohrungsbelastung oder die Gehäusespannung den jeweiligen Schwellenwert überschreiten, wird innerhalb des Punktionsblockes 200 der Maximalwert (dTj/dt)M aus dem Block 184 um einen entsprechenden Betrag herabgesetzt.Operating conditions is particularly important. If either the bore load or the housing tension exceed the respective threshold value, the maximum value (dTj / dt) M from the block 184 is reduced by a corresponding amount within the puncture block 200.

Ebenso wie im Fall einer Belastungseinschränkung wird die tatsächliche Änderungsgeschwindigkeit von T1 berechnet und in dem Funktionsblock 202 mit dem berechneten zulässigen Maximalwert (dTp/dt)„ verglichen. Wenn die Isttemperatur-Änderungsgeschwindigkeit gleich oder größer dem zulässigen Maximalwert ist, bestimmt der Funktionsblock 202 den Wert Doia, d.h. in diesem Fall wird in dem Block 1^7 der Anstieg von wR angehalten. Wenn die Gehäusespannung und die Bohrungsbelastung innerhalb der Schwellenwerte bleiben, geht die Programmausführung unmittelbar von dem Funktionsblock 198 zu dem Funktionsblock 202 weiter.As in the case of a load restriction, the actual rate of change of T 1 is calculated and compared in function block 202 with the calculated maximum permissible value (dTp / dt) ". If the actual temperature change rate is equal to or greater than the permissible maximum value, the function block 202 determines the value D oia , ie in this case the increase in w R is stopped in the block 1 ^ 7. If the housing stress and the bore stress remain within the threshold values, program execution proceeds immediately from function block 198 to function block 202.

Bei der Bestimmung von D-, und im Allgemeinfall von Dg„ wird die maximale Temperaturänderungsgeschwindigkeit (dT^/dt)M des Dampfes in eine maximale Soll-Ventiletellung umgewandelt, womit die Dampf ventile 25 aus der jeweiligen Ausgangsstellung heraus mit solcher Änderungsgeschwindigkeit verstellt werden, daß die Durchsatzänderung mit keiner größeren Änderungsgeschwindigkeit erfolgt, als dies dem Maximalwert (dT.j./dt)M entspricht. Wenn also die Eingangsdampf temperatur und dei Druck und damit auch dieWhen determining D-, and in the general case of Dg ", the maximum rate of temperature change (dT ^ / dt) M of the steam is converted into a maximum target valve position, whereby the steam valves 25 are adjusted from the respective starting position at such a rate of change, that the change in throughput does not take place at a rate of change greater than that corresponds to the maximum value (dT.j./dt) M. So if the inlet steam temperature and pressure and thus also the

- 58 -- 58 -

ORSGiNAL INSPEGTiDORSGiNAL INSPEGTiD

009839/1180009839/1180

Dampfenthalpie in diesem Fall im wesentlichen konstant gehalten werden, wird die Ventilstellungs-Änderungsgeschwindigkeit beschränkt, damit die Jinderungsgesehwindigkeit des Dampfdurchsatzes einen Sehwellenwert nicht überschreiten kann, was hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit der Düsenkammer-Dampftemperatur T1 zu einer Überschreitung des Maximalwertes (dTp/dt)M führen würde. Die EinlaSdampfventile 25 werden zweckmäßigerweise mit etwas überkritischer Verstärkung auf Sollwerte eingestellt. Deshalb und aus weiteren Gründen zieht man es vor, die Dampftemperatur-Änderungsgesehwindigkeit dTj/dt in der Düsenkammer durch Begrenzung der innerhalb der Einstellregelungen vorhandenen Einstell-Sollwerte D0 oder On einzuschränken, wie dies im vorigen Fall bereits erläutert ist. Wenn man jedoch besondere, von den Funktionsverlaufen der Blöcke 192 und 202 abweichende Funktionsverläufe anwenden möchte, kann für die örtliche Analog-Ventilstellungs-Regelschleife oder für die unmittelbare digitale Festlegung der Ventilstellung eine Regelver-Steam enthalpy are kept essentially constant in this case, the valve position rate of change is limited so that the rate of change of the steam flow rate cannot exceed a visual wave value, which in terms of the rate of change of the nozzle chamber steam temperature T 1 leads to the maximum value (dTp / dt) M being exceeded would. The inlet steam valves 25 are expediently set to setpoint values with a somewhat supercritical gain. For this reason and for other reasons, it is preferred to limit the speed of change in steam temperature dTj / dt in the nozzle chamber by limiting the setpoint values D 0 or O n within the setting controls, as has already been explained in the previous case. However, if you want to use special function curves that deviate from the function curves of blocks 192 and 202, a control loop can be used for the local analog valve position control loop or for the direct digital definition of the valve position.

Stärkung benutzt werden, wodurch unmittelbar dynamische Einschränkungen für die Dampfveetileinsteilung und damit für die Änderung der Turbinendrehzahl und/oder Turbinenbelastung vorgegeben sind, -wenn die Temperaturänderungsgeschwindigkeit dT^/dt eingeschränkt werden soll.Strengthening can be used, creating immediate dynamic restrictions for the steam valve division and thus for the Change in turbine speed and / or turbine load are specified, -when the temperature change rate dT ^ / dt should be restricted.

Als Ergebnis der j&nwendung der Erfindung wird das Betriebsverhalten von Dampfturbinen verbessert, Insbesondere wird das Betriebsverhalten genauer, wirksamer und wirtschaftlicher. WennAs a result of using the invention, the performance improved by steam turbines, in particular that will Operating behavior more accurate, more effective and more economical. if

ORIGINAL SHSPECTEDORIGINAL SHSPECTED

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die Erfindung in geschlossenen Regelschleifen zur Anwendung kommt, wird der Grad der Verbesserung erhöht. Der bevorzugte programmierte Digitalrechner für die Regelung nach der Erfindung erfüllt in wirtschaftlicher Weise die Erfordernisse einer wirksamen Betriebsregelung.the invention is used in closed control loops, the degree of improvement is increased. The preferred one programmed digital computer for the regulation according to the invention meets the requirements of an effective in an economical manner Operational regulation.

Dadurch wird eine Verlängerung der Turbinenlebensdaüer ermöglicht, weil die Ermüdungsüberwachung und/oder Ermüdungsregelung gegenüber PormänderungsSpannungen genauer erfolgen kann. Diese Erhöhung der Wirtschaftlichkeit wird mit einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Betriebsregelung in Abhängigkeit von der Belastung, Drehzahl oder anderen Sollwerten erreicht. Die Einschränkungen des dynamischen Verhaltens sind besser auf die erreichbaren Optimalwerte bzw. optimale dynamische Turbinenkennlinien abgestimmt, insbesondere bei Turbogeneratoren und ähnlichen Anwendungsfällen, wo bekanntermaßen Pegeländerungen im Arbeitsverhalten oftmals Einschränkungen erforderlich machen. Die erzielte Verbesserung ist an bestimmte Regeln zur Sammlung der Ermüdungserscheinungen aufgrund von Pormänderungsspannungen gebunden. Die Einschränkungen für die Bohrungsbelastungen für die Gehäusespannung werden im Rahmen einer dynamischen Regelung in zulässiger Weise mit der Einschränkung für die Rotorspannung kombiniert.This enables the turbine service life to be extended, because the fatigue monitoring and / or fatigue control can be carried out more precisely in relation to the change in shape stresses. This increase in economic efficiency is accompanied by an improvement in the efficiency of the operating control as a function of the Load, speed or other setpoints reached. The limitations of dynamic behavior are better on the achievable Optimal values or optimal dynamic turbine characteristics matched, especially with turbo generators and similar applications where it is known that level changes in the Work behavior often make restrictions necessary. The improvement achieved is due to certain rules for collecting the fatigue phenomena due to change in stresses bound. The restrictions on the bore loads for the housing tension will be in the context of a dynamic regulation in a permissible manner with the restriction for the rotor voltage combined.

ORiGSNAL INSPECTlDORiGSNAL INSPECTlD

Claims (1)

Patentansprüche;Claims; ■; lJ Regelsystem für Dampfturbinen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: Vorhandensein einer Meßeinrichtung für die Dampftemperatur innerhalb eines Wärmeübergangsbereichs an einem ausgewählten Rotorteil, Vorhandensein einer Meßeinrichtung für die Wärmespannung mindestens eines Rotoräbschnitts jeweils in Abhängigkeit von der Dampftemperatur in dem genannten Bereich, Vorhandensein einer Stelleinrichtung für die Dampfzustandsgrößen in dem genannten Bereich und Vorhandensein einer Zwangsmitnahmeeinrichtung für die Stelleinrichtung zur Begrenzung der Änderungsgröße der Dampftemperatur innerhalb des genannten Bereiches Jeweils in Abhängigkeit von dem thermischen Zustand des betreffenden Rotorabschnittes.■; lJ control system for steam turbines, characterized by the combination of the following features: presence of a measuring device for the steam temperature within a heat transfer area on a selected rotor part, presence of a measuring device for the thermal stress of at least one rotor section depending on the steam temperature in said area, presence of an adjusting device for the steam state variables in the said range and the presence of a forced entrainment device for the actuating device to limit the change in the steam temperature within the said range, each depending on the thermal state of the relevant rotor section. 2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Regeleinrichtung für die Dampfzustandsgrößen eine Stufe zur Steuerung des Dampfdurchsatzes durch den genannten Bereich umfaßt und daß die genannte Zwangsmitnahmeeinrichtung die Verstellung der Stelleinrichtung begrenzt, so daß die Dampfdurchfluß-Änderungsgeschwindigkeit innerhalb des genannten Bereiches begrenzt ist.2. Control system according to claim 1, characterized in that said control device for the steam state variables comprises a stage for controlling the flow of steam through said area and that said positive entrainment means the adjustment of the adjusting device is limited, so that the rate of change of steam flow within of the range mentioned is limited. - 61 - OFHGtNAL INSPECTED- 61 - OFHGtNAL INSPECTED 009839/1180009839/1180 '.919122'.919122 tt.dd 3· Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung für den Dampfdurchsatz Dampfventile sowie Stellglieder für diese Dampf ventile .umfaßt und daß die genannte Zwangsmitnahmeeinrichtung eine Begrenzung der Verstellung dieser Einstellglieder ausüben kann.3 · Control system according to claim 2, characterized in that the adjusting device for the steam throughput steam valves as well as actuators for these steam valves .umfnahm and that the said forced entrainment device can exercise a limitation of the adjustment of these adjusting members. 4. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfturbine ein großer Turbogenerator ist, daß der vorgegebene Dampfkammerbereich die Turbinendüsenkammer ist und daß das Ventilstellglied eine Regelschleife aufweist, daß ferner die Dampfdurchsatz-Regelstufe außerdem ein Bauelement zur Festlegung der Solldrehzahl-Ventileinstellung für Drehzahlbetrieb für die Regelschleife aufweist, daß weiter eine Stufe zur Bestimmung der Belastungs-Sollventilstellung für Belastungsbetrieb für die Regelschleife vorhanden ist und daß die genannte Zwangsmitnahmeeinrichtung eines der genannten SollwertStellglieder wirkungsmäßig begrenzt, so daß die Anderungsgeschwindigkeit des Dampfdurchsatzes in der Düsenkammer begrenzt ist.4. Control system according to claim 5, characterized in that that the steam turbine is a large turbo generator, that the given steam chamber area is the turbine nozzle chamber and that the valve actuator has a control loop, that the steam flow rate control stage also comprises a component to determine the target speed valve setting for speed operation for the control loop that there is also a stage for determining the load target valve position for load operation for the control loop is and that said forced entrainment device limits one of said setpoint actuators in terms of their effect, so that the rate of change of steam flow in the Nozzle chamber is limited. 5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Spannung aus einem Vergleich zwischen den momentanen thermischen Zustandsgrößen und einem vorgegebenen Schwellenwert für den thermischen Zustand bestimmt5. Control system according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the thermal stress from a comparison between the instantaneous thermal state variables and a predetermined threshold value for the thermal state determined ORIGlNAi INSPECTiDORIGlNAi INSPECTiD 9830^ Ϊ6ϋ:: 9830 ^ Ϊ6ϋ :: wirdUnd daß die Bestimraungseinrichtung für die thermische Spannung einen Drehzahlmesser für die Turbinendrehzahl' sowie einen Temperaturraesser für die Rotoroberfläclientemperatur umfaßt.and that the device for determining the thermal Voltage a tachometer for the turbine speed and a temperature gauge for the rotor surface temperature includes. 6. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Nachweiseinrichtung für die Bestimmung der gesamten thermischen Pormänderungsspannungsermudung des Rotors nach einer vorgegebenen Punktion des thermischen Zustandes des betreffenden Rotorabschnittes.6. Control system according to one of claims 1 to 5, characterized by means of a detection device for the determination of the total thermal stress modulus of change in the rotor after a predetermined puncture of the thermal state of the relevant rotor section. 7. Regelsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Sammlung der Formänderungs-Ermüdungsaufzeichnungen des Rotors.7. Control system according to claim 6, characterized by means for collecting the deformation fatigue records of the rotor. 8. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch weitere Nachweisstufen für die thermische Belastung und die Zentrifugalbelastung der Rotorwelle innerhalb mindestens eines Rotoräbschnittes und durch eine Nachweiseinrichtung zur Ermittlung der Rotorwellenbelastung aus der thermischen Belastung und der Zentrifugalbelastung, welche die Information über diese Belastungen in die Zwangsmitnahmeeinrichtung einspeist.8. Control system according to one of claims 1 to 7 » characterized by further detection stages for the thermal load and the centrifugal load on the rotor shaft within at least one rotor section and by a detection device for determining the rotor shaft load from the thermal load and the centrifugal load, which provides the information about these loads feeds into the forced entrainment device. - 63 Ö 0 9 S 3 d / 1 1 8 0 ORlGiNAL INSPECTED- 63 Ö 0 9 S 3 d / 1 1 8 0 ORlGiNAL INSPECTED 9. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bestimmungs-, Regel- und Zwangsmitnahmeeinrichtungen einen programmierten Digitalrechner einschließen. . -" .-.9. Control system according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that said determination, rule and Force-taking devices include a programmed digital computer. . - ".-. 10. Regelsystem nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Rotor-Oberflächenzustand nach der Beziehung10. Control system according to claim 9 *, characterized in that that the thermal rotor surface condition according to the relationship • -(T - Tj• - (T - Tj 1 - Y 1 - Y bestimmt wird, worin Τσ die Rotoroberflächentemperatur, T die mittlere Rotor-Gesamttemperatur, 06 den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, V die Poisson'sche Konstante, T^den Konzentrationsfaktor und Tg die Punktion der Düsenkammer-Dampf temperatur bedeuten.where Τ σ is the rotor surface temperature, T is the mean total rotor temperature, 06 is the thermal expansion coefficient, V is Poisson's constant, T ^ is the concentration factor and Tg is the puncture of the nozzle chamber steam temperature. 11. Regelsystem nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch ein den Betrieb des Digitalrechners steuerndes Programmsystem, in dem mindestens ein vorgegebener thermischer Rotorzustand mindestens eines Rotorabschnittes als Punktion der Dampftemperatur sowie Begrenzungsfunktionen für die Dampfventil-Einstellungsänderungen als Punktion dieses thermischen11. Control system according to claim 9 or 10, characterized by a program system controlling the operation of the digital computer, in which at least one predetermined thermal rotor state at least one rotor section as a puncture of the steam temperature as well as limiting functions for the steam valve setting changes as a puncture of this thermal ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 009839/1180009839/1180 - 64 -:- 64 -: Rotorzustandes gespeichert sind.Rotor state are stored. 12. Regelsystem nach Anspruch 11, dadureh gekennzeichnet, daß der thermische Rotorzustand eine Funktion des Verhältnisses des thermischen Rotoroberflächenzustandes zu einem Grenzwert dieses thermischen Rotoroberflächenzustandes ist.12. Control system according to claim 11, characterized by that the thermal rotor condition is a function of the ratio of the thermal rotor surface condition to a limit value is this thermal rotor surface condition. 15. Regelsystem nach Anspruch 12, dadureh gekennzeichnet, daß die Begrenzungswirkung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zwischen Druckspannungs- und Zugspannungswerten in Form einer konstanten Funtkion des thermischen Oberflächenzustandsverhältnisses erfolgt und für Druckspannungs- und Zugspannungswerte die größer als die den konstanten Funktionsbereich festlegenden Werte sind, umgekehrt proportional zur Größe desthermischen Oberflächenzustandsverhältnisses ist.15. Control system according to claim 12, characterized by that the limiting effect is within a given range between compressive stress and tensile stress values in Form of a constant function of the thermal surface condition ratio takes place and for compressive stress and tensile stress values that are greater than the constant functional range defining values are inversely proportional to the size of the thermal Surface condition ratio is. - 65 -- 65 - ORiGSMAL INSPECTIDORiGSMAL INSPECTID 009839/1180009839/1180
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