DE19528601C2 - Control device for speed control of a turbine and method for controlling the speed of a turbine when shedding loads - Google Patents
Control device for speed control of a turbine and method for controlling the speed of a turbine when shedding loadsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Drehzahlregelung einer Turbine zur Erzeugung elektrischen Stroms gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl einer Turbine bei einem Lastabwurf.The invention relates to a control device for speed control a turbine for generating electrical power according to the preamble of claim 1 and a method to regulate the speed of a turbine during load shedding.
Eine derartige Regeleinrichtung ist beispielsweise aus der Deutschen Auslegeschrift DE 26 27 591 B2 bekannt.Such a control device is, for example, from the German Interpretation DE 26 27 591 B2 known.
Bei Turbinen, insbesondere Turbosätzen zur Erzeugung elektri scher Energie, ist es aus betriebstechnischen Gründen häufig erforderlich, bei einem Lastabwurf, das heißt bei einer Redu zierung der abzugebenden elektrischen Leistung, einen Schnellschluß der Turbine zu verhindern. Ein Schnellschluß der Turbine erfolgt beispielsweise in dem Fall, daß nach Lastabwurf die Drehzahl der Turbine einen kritischen Wert, beispielsweise 10% der Nenndrehzahl, übersteigt. Die hierzu erforderlichen leittechnischen Sondermaßnahmen können durch den Einsatz von zusätzlichen sogenannten Lastsprunggeräten realisiert werden. Diese Lastsprunggeräte bewirken bei einem Lastabwurf ein sofortiges Schließen eines die Drehzahl regu lierenden Stellventils, wobei die Dauer des Geschlossenhal tens des Stellventils von der Höhe des Lastabwurfs, das heißt von der Verminderung der durch die Turbine und den zugehöri gen Generator erzeugten elektrischen Leistung, abhängt. Nach Ablauf dieser Dauer erfolgt eine Übernahme der Drehzahlrege lung durch den Drehzahlregler der Turbine. Dieser regelt die Drehzahl während des Leerlaufbetriebs sowie während eines In selbetriebs der Turbine, das heißt in dem Fall, in dem keine elektrische Leistung in ein Stromversorgungsnetz abgegeben wird. Während des Netzbetriebs, in dem elektrische Leistung in ein Stromversorgungsnetz abgegeben wird, ist die Turbine an den Generator gekoppelt, so daß die Drehzahl der Turbine durch die Nenndrehzahl (Synchrondrehzahl) festgelegt ist und der Drehzahlregler der Steuerung, beispielsweise der Brenn stoffzufuhr einer Gasturbine oder der Dampfzufuhr einer Dampfturbine, dient.In turbines, especially turbo sets for generating electri energy, it is common for operational reasons required in the event of a load shedding, that is to say in the ornamentation of the electrical power to be delivered, a To prevent the turbine from closing quickly. A quick close the turbine takes place, for example, in the event that after Load shedding the speed of the turbine a critical value for example 10% of the nominal speed. The for this required special control measures can be carried out by the use of additional so-called load jump devices will be realized. These load jump devices cause one Load shedding an immediate closing of the speed regu regulating valve, the duration of the closed neck least of the control valve from the height of the load shedding, that is from the reduction of the turbine and the associated generated electrical power depends on the generator. After The duration of this speed is accepted the speed controller of the turbine. This regulates the Speed during idling and during an In Self-operation of the turbine, that is, in the case where none electrical power delivered into a power supply network becomes. During network operation, in which electrical power is delivered to a power grid, is the turbine coupled to the generator so that the speed of the turbine is determined by the nominal speed (synchronous speed) and the speed controller of the control, for example the burner supply of a gas turbine or the supply of steam Steam turbine, is used.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einheitliche und einfache Regeleinrichtung für eine Turbine anzugeben, welche ohne zusätz liche Lastsprunggeräte auskommt und bei einem Lastabwurf ei nen Schnellschluß der Turbine verhindert. Eine weitere Aufga be der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl bei einem Lastabwurf einer Turbine anzugeben.The object of the invention is to provide a uniform and simple Specify control device for a turbine, which without additional load jumpers gets by and egg shedding NEN rapid shutdown of the turbine prevented. Another task be the invention is a method for control specify the speed when a turbine sheds load.
Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe gelöst durch eine Regeleinrichtung gemäß Anspruch 1.According to the invention, the first object is achieved by a control device according to claim 1.
Durch die Regeleinrichtung mit der ersten Regelstruktur ist ge währleistet, daß ohne zusätzliche Geräte oder elektrische Schaltungen eine unverzügliche Ansteuerung eines Stellglieds erfolgt. Hierdurch wird die im Falle eines Lastabwurfs auf tretende Erhöhung der Drehzahl auf einen zulässigen, keinen Schnellschluß hervorrufenden Wert beschränkt.By the control device with the first control structure is ge ensures that without additional equipment or electrical Circuits an immediate control of an actuator he follows. This will open the case of a load shedding increasing speed to a permissible, none Limited short-circuiting value.
Der PI-Regler der ersten Regelstruktur eignet sich sowohl für eine Drehzahlregelung der Turbine bei Leerlauf- und/oder Inselbetrieb sowie für eine Regelung des Stellglieds, so daß dieses nach einem Lastabwurf unmittelbar durch ein Schließsignal in eine vorgebbare Stel lung gebracht wird, in dieser für eine von der Höhe des Last abwurfs bestimmten Zeitdauer verbleibt und nach dieser Zeit dauer in eine für den Leerlauf- und/oder Inselbetrieb erfor derliche Stellung gebracht wird.The PI controller of the first control structure is suitable for both speed control Turbine in idle and / or island operation and for one Regulation of the actuator so that this after a load shedding immediately by a closing signal in a definable position is brought in this for one of the amount of the load after a certain period of time remains and after this time duration in one for idle and / or island operation position is brought.
Der P-Regler der ersten Regelstruktur hat dabei eine solche Proportionalitätskonstante K1, daß bei Anliegen des Abweichsignals mit einer vorgebbaren Mindestgröße das Aus gangssignal des I-Reglers den Wert Null annimmt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß während eines normalen Netzbetriebs die erste Regelstruktur zwar nicht das Stell glied ansteuert, aber ständig ein von Null verschiedenes Ab weichsignal erhält, wodurch die erste Regelstruktur in einem übersteuerten Zustand ist. Das Ausgangssignal der ersten Re gelstruktur wird durch einen vorgebbaren maximalen Ausgangs signalwert begrenzt. Dieses maximale Ausgangssignal wird von dem Ausgangssignal des P-Reglers dominiert. Ist die Propor tionalitätskonstante K1 des P-Reglers dabei so gewählt, daß das Produkt aus Proportionalitätskonstante und dem Abweich signal größer oder gleich dem maximalen Ausgangssignal der ersten Regelstruktur ist, so ist das Ausgangssignal des I-Reglers automatisch auf Null begrenzt. Hierdurch ist ge währleistet, daß bei Auftritt eines Lastabwurfs der integrale Anteil der ersten Regelstruktur den Wert Null aufweist.The P controller of the first control structure has one such a proportionality constant K1 that when the Deviation signal with a predeterminable minimum size the off output signal of the I controller assumes the value zero. this will achieved, for example, by the fact that during a normal Network operation, the first control structure is not the position link controlled, but always a non-zero Ab receives soft signal, whereby the first control structure in one is overdriven condition. The output signal of the first Re Gel structure is given by a predeterminable maximum output limited signal value. This maximum output signal is from dominates the output signal of the P controller. Is the proportion tionality constant K1 of the P controller selected so that the product of the proportionality constant and the deviation signal greater than or equal to the maximum output signal of the is the first control structure, so is the output signal of the I controller automatically limited to zero. This is ge ensures that when a load shedding occurs the integral Proportion of the first control structure has the value zero.
Vorteilhafterweise erfolgt bei Erkennen eines Lastabwurfs ein Rücksetzen des Abweichsignals ebenfalls auf den Wert Null. Dabei liefert die erste Regelstruktur unmittelbar nach Auftritt des Lastabwurfs ein Ausgangssignal, welches ebenfalls den Wert Null hat. Dieses "Null"-Ausgangssignal liegt unmittelbar nach dem Lastabwurf somit auch an dem Stellglied an, welches hier durch unverzüglich seine vorgegebene Stellung, insbesondere eine Schließposition, einnimmt. Das Abweichsignal wird bei spielsweise zu Null gemacht, indem der Sollwert der Drehzahl gerade auf den Wert der Synchrondrehzahl gesetzt wird, wel cher während des Netzbetriebs und bei Auftreten eines Lastab wurfs mit dem Istwert der Drehzahl übereinstimmt.Advantageously, when a load shedding is detected resetting the deviation signal also to the value zero. Here provides the first rule structure immediately after the appearance of the Load shedding an output signal, which is also the value Has zero. This "zero" output signal is immediately after the load shedding on the actuator, which here by immediately his predetermined position, in particular a closed position. The deviation signal is at for example made zero by the setpoint of the speed is just set to the value of the synchronous speed, wel during mains operation and when a load occurs throws with the actual value of the speed.
Nach Lastabwurf, das heißt Umschaltung der Turbine in Leer lauf- und/oder Inselbetrieb, erfolgt eine Regelung der Dreh zahl über die erste Regelstruktur. Die Zeitdauer, in welcher das Stellglied in der vorgebbaren Stellung, insbesondere ei ner Schließposition, verbleibt, ist abhängig von der Höhe des Lastabwurfs, insbesondere proportional zu dieser. Die erste Regelstruktur führt eine Drehzahlregelung derart aus, daß der vorgegebene Sollwert, insbesondere die Synchrondrehzahl der Turbine, erreicht wird. Nach einem Lastabwurf steigt die Drehzahl der Turbine über die Synchrondrehzahl an und fällt nach Erreichen eines maximalen Werts wieder ab. Sobald die Drehzahl unter die Synchrondrehzahl abgefallen ist, erfolgt über die erste Regelstruktur eine Ansteuerung des Stell glieds, beispielsweise ein erneutes Öffnen eines Stellven tils, so daß die Drehzahl in Abhängigkeit der Parameter und des Regelalgorithmus (Pl-Algorithmus) der ersten Regelstruk tur der Synchrondrehzahl angeglichen wird.After load shedding, i.e. switching the turbine to empty run and / or island operation, the rotation is regulated number over the first rule structure. The length of time in which the actuator in the predetermined position, in particular egg ner closed position, depends on the height of the Load shedding, in particular proportional to this. The first Control structure executes a speed control in such a way that the predetermined setpoint, in particular the synchronous speed of the Turbine, is reached. After a load shedding the increases The speed of the turbine rises above the synchronous speed and falls after reaching a maximum value. As soon as the Speed has dropped below the synchronous speed a control of the actuating device via the first control structure link, for example re-opening a Stellven tils, so that the speed depending on the parameters and of the control algorithm (PI algorithm) of the first control structure is synchronized with the synchronous speed.
Um eine konstante Drehzahl von dem Umschalten aus dem Leer lauf- und/oder Inselbetrieb in den Netzbetrieb zu gewährlei sten, weist die Regeleinrichtung vorzugsweise eine zweite Regel struktur und eine Korrekturwertstruktur auf. Die Korrektur wertstruktur ist mit der ersten Regelstruktur sowie der zwei ten Regelstruktur so verbunden, daß bei Leerlauf- und/oder Inselbetrieb eine Nachführung des Ausgangssignals der zweiten Regelstruktur auf den Wert des Ausgangssignals der ersten Re gelstruktur erfolgt. Hierdurch sind zu jeder Zeit des Leer lauf- und/oder Inselbetriebs die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Regelstruktur identisch, so daß bei einem Um schalten auf Netzbetrieb dem Stellglied, welches im Netzbe trieb mit der zweiten Regelstruktur und im Inselbetrieb mit der ersten Regelstruktur verbunden ist, das gleiche Ausgangs signal zugeführt wird.At a constant speed from switching from empty to guarantee running and / or island operation in the network operation Most, the control device preferably has a second rule structure and a correction value structure. The correction value structure is with the first rule structure as well as the two ten control structure connected so that at idle and / or Island operation a tracking of the output signal of the second Control structure on the value of the output signal of the first Re gel structure takes place. As a result, there are empty spaces at all times run and / or island operation, the output signals of the first and the second rule structure are identical, so that at an order switch to mains operation of the actuator which is in the mains drove with the second control structure and in stand-alone operation the first control structure is connected, the same output signal is supplied.
Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Rege lung der Drehzahl einer Turbine bei einem Lastabwurf gelöst, indem eine erste Regelstruktur, die der Drehzahlregelung bei Leerlauf- und/oder Inselbetrieb dient und die einen PI-Regler aufweist, während des Netzbetriebs ein Abweichsignal zuge führt wird, so daß das Ausgangssignal des I-Reglers den Wert Null annimmt, und bei Auftreten eines Lastabwurfs das Ab weichsignal auf den Wert Null gesetzt sowie das Ausgangssi gnal des PI-Reglers einem Stellglied zur Regulierung der Drehzahl zugeführt wird.The second task is brought to life by a procedure development of the speed of a turbine solved during load shedding, by adding a first control structure to the speed control Idle and / or island operation is used and the one PI controller has a deviation signal during network operation leads, so that the output signal of the I controller the value Assumes zero, and the Ab when a load shedding occurs soft signal set to zero and the output signal signal of the PI controller an actuator for regulating the Speed is supplied.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß in einer einzigen Regel struktur sowohl die Drehzahl bei Leerlauf- und/oder Inselbe trieb als auch bei Lastabwurf zur Vermeidung eines Schnell schlusses der Turbine verwendet wird. Durch geeignete Wahl der Parameter des PI-Reglers wird gewährleistet, daß durch das während des Netzbetriebs an der ersten Regelstruktur an liegende Abweichsignal die erste Regelstruktur so übersteuert ist, daß der Anteil des I-Reglers an dem Ausgangssignal der ersten Regelstruktur zu Null gemacht wird. Bei Auftreten des Lastabwurfs, bei dem der Generator von der Turbine beispiels weise teilweise getrennt und die Regelung eines Stellglieds der Turbine auf die erste Regelstruktur umgeschaltet sowie das Abweichsignal ebenfalls auf Null gesetzt wird, wird das Ausgangssignal der ersten Regelstruktur durch den P-Regler gegeben. Dieser liefert bei Anliegen des "Null"-Abweichsi gnals ebenfalls ein Ausgangssignal mit dem Wert Null, so daß das von dem Ausgangssignal angesteuerte Stellglied unverzüg lich in eine vorgebbare Stellung übergeht. Das Stellglied kann beispielsweise ein Stellventil sein, welches bei Anlie gen eines Eingangssignals mit dem Wert Null in eine minimale Öffnungsstellung geht, so daß die Drehzahl der Turbine auf einen Wert beschränkt wird, der unterhalb des maximal zuläs sigen Werts liegt. Hierdurch wird bei Lastabwurf ein Schnell schluß der Turbine verhindert.The procedure has the advantage of being in a single rule structure both the speed at idle and / or Inselbe as well as when shedding loads to avoid rapid the turbine is used. By suitable choice the parameter of the PI controller ensures that this on the first control structure during network operation lying deviation signal thus overrides the first control structure is that the share of the I controller in the output signal of the first control structure is made zero. When the Load shedding, in which the generator from the turbine, for example partially separated and the control of an actuator the turbine switched to the first control structure as well the deviation signal is also set to zero, it will Output signal of the first control structure by the P controller given. This provides when the "zero" deviation is present gnals also an output signal with the value zero, so that the actuator controlled by the output signal immediately Lich changes into a predefinable position. The actuator can be, for example, a control valve, which at Anlie minimum input signal with a value of zero Open position goes, so that the speed of the turbine up a value is limited which is below the maximum allowable value. This makes it quick when shedding loads Prevents the turbine from closing.
Das Verfahren eignet sich sowohl für Gas- als auch Dampftur binen, wobei in einer Gasturbine das von der ersten Regel struktur angesteuerte Stellglied ein Stellventil ist, welches der Regulierung der Brennstoffzufuhr dient. Bei einer Dampf turbine ist das Stellglied ein Stellventil, welches der Re gulierung der Dampfzufuhr dient.The process is suitable for both gas and steam doors binen, in a gas turbine that of the first rule structure-controlled actuator is a control valve, which serves to regulate the fuel supply. With a steam turbine is the actuator a control valve, which the Re regulation of the steam supply.
In der Zeichnung werden das Regelsystem sowie das Verfahren zur Regelung der Drehzahl einer Turbine näher beschrieben.The control system and the procedure are shown in the drawing to control the speed of a turbine described in more detail.
Fig. 1 gibt einen schematischen Aufbau des Regelsystems an und Fig. 1 gives a schematic structure of the control system and
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf von Sollwert der Dreh zahl, Istwert der Drehzahl sowie dem Hub eines der Drehzahl regelung dienenden Stellventils. Fig. 2 shows the time course of the target value of the speed, actual value of the speed and the stroke of a speed control valve serving.
In Fig. 1 ist eine Regeleinrichtung 1 zur Regelung einer Gastur bine in einem Netzbetrieb sowie bei Lastabwurf und Leerlauf- und/oder Inselbetrieb schematisch dargestellt. Die Regelein richtung weist eine erste Regelstruktur 2 auf, die einen PI- Regler 4 enthält, welche aus einem P-Regler 5 und einem I- Regler 6 besteht. Weiterhin enthält die Regeleinrichtung 1 eine zweite Regelstruktur 7, die einen P-Regler aufweist. Die er ste Regelstruktur 2 und die zweite Regelstruktur 7 sind je weils mit einem Generator-Leistungsschalter 9 verbunden, wel cher über eine Minimumauswahl-Vorrichtung 11 mit einem Stell glied 3 zur Drehzahlregulierung der Turbine verbunden ist. Ausgangsseitig ist die erste Regelstruktur 2 zudem mit einer Korrekturwert-Struktur 8 verbunden.In Fig. 1, a control device 1 for controlling a gas turbine in a network operation and in load shedding and idle and / or island operation is shown schematically. The Regelein direction has a first control structure 2 , which contains a PI controller 4 , which consists of a P controller 5 and an I controller 6 . Furthermore, the control device 1 contains a second control structure 7 , which has a P controller. The first control structure 2 and the second control structure 7 are each connected to a generator circuit breaker 9, which is connected via a minimum selection device 11 to an actuator 3 for regulating the speed of the turbine. On the output side, the first control structure 2 is also connected to a correction value structure 8 .
Während des Netzbetriebs der Gasturbine erfolgt eine Lei stungssteuerung der Turbine über die zweite Regelstruktur 7. Der Leistungsschalter 9 schaltet hierbei die zweite Regel struktur 7 an das Stellglied 3. Die Drehzahl der Gasturbine liegt somit bei ihrem Synchronwert. Eine Leistungssteuerung erfolgt derart, daß der zweiten Regelstruktur 7 die Differenz aus einem Sollwert W2 der Drehzahl und aus dem Istwert W1, dem Synchronwert, zugeführt wird. Dieser Differenzwert stellt ein Abweichsignal x dar, welches sowohl der zweiten Regelstruktur 7 als auch der ersten Regelstruktur 2 zugeführt wird. Dieses Abweichsignal x führt zu einer Übersteuerung der ersten Re gelstruktur 2, welche durch ihren Beschränkungswert Ylmax be schränkt ist. Durch geeignete Wahl der Proportionalitätskon stante K1 des P-Reglers 5 entspricht das Ausgangssignal Yp des P-Reglers gerade dem Beschränkungswert Ylmax der ersten Regelstruktur 2. Hierdurch wird der Ausgangswert Yi des I-Reglers 6 zu Null gemacht. Der Ausgangswert Yl der ersten Regelstruktur beträgt gerade YLmax. Der Sollwert W2 ist über einen Sollwertschalter 12 auf die Synchrondrehzahl der Tur bine einstellbar.During the network operation of the gas turbine, power control of the turbine takes place via the second control structure 7 . The circuit breaker 9 switches the second control structure 7 to the actuator 3 . The speed of the gas turbine is therefore at its synchronous value. Power is controlled in such a way that the difference between a setpoint value W2, the speed and the actual value W1, the synchronous value, is supplied to the second control structure 7 . This difference value represents a deviation signal x, which is supplied to both the second control structure 7 and the first control structure 2 . This deviation signal x leads to an overload of the first control structure 2 , which is limited by its limiting value Ylmax. By suitable selection of the proportionality constant K1 of the P controller 5 , the output signal Yp of the P controller corresponds precisely to the restriction value Ylmax of the first control structure 2 . As a result, the output value Yi of the I controller 6 is made zero. The initial value Yl of the first control structure is just YL max . The setpoint W2 is adjustable via a setpoint switch 12 to the synchronous speed of the turbine.
Bei Erkennen eines Lastabwurfs werden die folgenden Maßnahmen
durchgeführt:
Der Sollwert W2 der Drehzahl wird auf den Synchronwert ge
setzt, wodurch Istwert W1 und Sollwert W2 übereinstimmen, so
daß die Differenz aus beiden Werten, das heißt das Abweichsi
gnal X, gerade Null beträgt. Der Leistungsschalter 9 wird um
geschaltet, so daß die erste Regelstruktur 2 mit dem Stell
glied 3 verbunden wird.When a load shedding is detected, the following measures are carried out:
The setpoint W2 of the speed is set to the synchronous value, whereby the actual value W1 and the setpoint W2 match, so that the difference between the two values, that is to say the deviation signal X, is just zero. The circuit breaker 9 is switched so that the first control structure 2 is connected to the actuator 3 .
Die während des Netzbetriebs ständig in Bereitschaft stehen de Regelstruktur 2 übernimmt somit die Drehzahlregelung der Gasturbine. Da unmittelbar nach Erkennen des Lastabwurfs das Abweichsignal X den Wert Null hat, liegt sowohl an dem P-Reg ler 5 als auch an dem I-Regler 6 ein Eingangssignal mit dem Wert Null an. Das Ausgangssignal Yp des P-Reglers hat somit ebenfalls den Wert Null; das Ausgangssignal Yi des I-Reglers hat aufgrund des vorher Gesagten sowieso den Wert Null. Somit hat das Ausgangssignal Yl der ersten Regelstruktur 2 eben falls den Wert Null, welcher dem Stellglied 3 als Eingangssi gnal zugeführt wird. Dieses Stellglied 3 ist ein Stellventil, welches die Brennstoffzufuhr der Gasturbine steuert. Bei An liegen des "Null"-Ausgangssignals der ersten Regelstruktur 2 geht es auf eine vorab eingestellte minimale Öffnungsstel lung. Hierdurch wird die Brennstoffzufuhr schlagartig auf ei ne zur Inbetriebhaltung der Gasturbine erforderliche Mindest menge begrenzt. Durch die schlagartige Begrenzung der Brenn stoffzufuhr wird erreicht, daß die Drehzahl der Turbine nur kurzfristig auf einen höheren Wert ansteigt, dann aber wieder unter den Synchronwert zurückfällt. Dies ist in Fig. 2 sche matisch und nicht maßstäblich dargestellt.The control structure 2 , which is constantly on standby during network operation, thus takes over the speed control of the gas turbine. Since the deviation signal X has the value zero immediately after the load shedding has been recognized, an input signal with the value zero is present both at the P controller 5 and at the I controller 6 . The output signal Yp of the P controller thus also has the value zero; the output signal Yi of the I controller has the value zero anyway due to the foregoing. Thus, the output signal Yl of the first control structure 2 also has the value zero, which is fed to the actuator 3 as an input signal. This actuator 3 is a control valve which controls the fuel supply to the gas turbine. If the "zero" output signal of the first control structure 2 is present, the minimum opening position is set in advance. As a result, the fuel supply is suddenly limited to a minimum amount required for starting up the gas turbine. The sudden limitation of the fuel supply ensures that the speed of the turbine increases only briefly to a higher value, but then falls back below the synchronous value. This is shown schematically in Fig. 2 and not to scale.
Die Fig. 2 zeigt nicht maßstäblich übereinander dargestellt den zeitlichen Verlauf des Sollwerts W2 der Drehzahl, des Istwerts W1 der Drehzahl sowie des Hubs Z des Stellventils 3. Bis zu einer Zeit t1 sind sämtliche drei Werte konstant, wo bei der Sollwert der Drehzahl größer als der Istwert (der Synchronwert) ist. Bei Erreichen der Zeit t1, das heißt bei einem Auftritt eines Lastabwurfs, wird der Sollwert W2 schlagartig auf den Synchronwert heruntergesetzt. Hierzu wird der Sollwertschalter 12 geschlossen. Hierdurch geht der Hub Z des Stellventils, wie oben beschrieben, ebenfalls nahezu schlagartig auf einen vorgegebenen Wert zurück. Nach der Zeit t1 steigt die Drehzahl kurzfristig an und fällt schnell wie der ab, wobei zur Zeit t2 die Drehzahl W1 den Synchronwert wieder unterschreitet. Bis zu dieser Zeit t2 bleibt der Hub Z des Stellventils 3 über die erste Regelstruktur 2 gesteuert auf den vorgegebenen Minimalwert begrenzt. Nachdem der Ist wert W1 der Drehzahl den Synchronwert, das heißt den Soll wert, unterschritten hat, wird das Abweichsignal X positiv, und die erste Regelstruktur 2 beginnt, den Hub Z des Stell ventils so zu verändern, daß die Drehzahl auf den Synchron wert eingeregelt wird. FIG. 2 does not show the temporal course of the setpoint value W2 of the rotational speed, the actual value W1 of the rotational speed and the stroke Z of the control valve 3 . Up to a time t 1 , all three values are constant, where the speed setpoint is greater than the actual value (the synchronous value). When the time t 1 is reached , that is, when a load shedding occurs, the setpoint W2 is abruptly reduced to the synchronous value. For this purpose, the setpoint switch 12 is closed. As a result, the stroke Z of the control valve, as described above, also almost suddenly returns to a predetermined value. After the time t 1 , the speed rises briefly and drops rapidly again, the speed W1 falling below the synchronous value again at time t 2 . Up to this time t 2 , the stroke Z of the control valve 3 remains limited to the predetermined minimum value in a controlled manner via the first control structure 2 . After the actual value W1 the speed has fallen below the synchronous value, that is to say the target value, the deviation signal X becomes positive, and the first control structure 2 begins to change the stroke Z of the control valve so that the speed is regulated to the synchronous value becomes.
Das Ausgangssignal Yl der ersten Regelstruktur 2 wird der Korrektursollwert-Struktur 8 zugeführt, wobei ein darin ge bildeter Korrektursollwert dw additiv mit dem Abweichsignal x der zweiten Regelstruktur 7 zugeführt wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Ausgangssignal der zweiten Regelstruktur 7 während des Leerlauf- und/oder Inselbetriebs der Gasturbine ständig auf dem Wert des Ausgangssignals der ersten Regel struktur 2 gehalten wird. Bei einem Umschalten des Leistungs schalters 9 auf Netzbetrieb ist somit gewährleistet, daß die Drehzahl durch das Umschalten nicht verändert wird, insbeson dere kein Drehzahlsprung auftritt. The output signal Y1 of the first control structure 2 is supplied to the correction setpoint structure 8 , a correction setpoint dw formed therein being additionally supplied with the deviation signal x to the second control structure 7 . This ensures that the output signal of the second control structure 7 is kept constantly at the value of the output signal of the first control structure 2 during idle and / or island operation of the gas turbine. When switching the power switch 9 to mains operation is thus ensured that the speed is not changed by switching, in particular no speed jump occurs.
Es versteht sich, daß die Regeleinrichtung 1, die erste Regel struktur 2, die Korrekturwert-Struktur 8 und die zweite Re gelstruktur 7 als elektrische oder elektronische Bauteile, als integrierte Schaltungen und/oder Software-Schaltungen realisiert sein können.It goes without saying that the control device 1 , the first control structure 2 , the correction value structure 8 and the second control structure 7 can be implemented as electrical or electronic components, as integrated circuits and / or software circuits.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Beherrschung eines Lastabwurfs ohne zusätzliche Lastabwurfgeräte erzielt wird. Eine Regelung nach Erkennen eines Lastabwurfs wird vollständig von einer ersten Regelstruktur übernommen, die auch der Regelung der Drehzahl einer Turbine während des Leerlauf- und/oder Inselbetriebs dient. Die Regelstruktur weist hierzu vorzugsweise einen PI-Regler auf, dessen inte graler Anteil während des normalen Netzbetriebs auf den Wert Null gedrückt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die erste Regelstruktur während des Netzbetriebs ständig durch ein Ab weichsignal, welches der Regelabweichung zwischen Soll- und Istwert der Drehzahl entspricht, angesteuert wird. Dieses Ab weichsignal wird bei Auftreten eines Lastabwurfs auf den Wert Null gesetzt, so daß das Ausgangssignal der ersten Regel struktur in diesem Fall ebenfalls gerade Null beträgt. Das Ausgangssignal der ersten Regelstruktur wird auf ein Stell glied der Turbine übertragen, welches der Regulierung der Drehzahl dient und bei Anliegen des Ausgangssignals mit dem Wert Null in eine vorgegebene minimale Regelstellung geht. Mit dem Regelsystem und Verfahren wird ge währleistet, daß bei einem Lastabwurf die Drehzahl der Turbi ne sicher unter einem kritischen Wert, welcher einen Schnell schluß bewirken würde, verbleibt.The invention is characterized in that the mastery a load shedding achieved without additional load shedding devices becomes. A regulation after detection of a load shedding is completely adopted from a first rule structure, the also the regulation of the speed of a turbine during the Idle and / or island operation is used. The rule structure For this purpose, preferably has a PI controller whose inte Crude share of the value during normal network operation Zero is pressed. This is achieved in that the first Control structure during network operation by an Ab soft signal, which is the control deviation between target and Actual value corresponds to the speed, is controlled. This Ab Soft signal is set to the value when a load shedding occurs Set zero so that the output signal of the first rule structure in this case is also just zero. The Output signal of the first control structure is on a Stell member of the turbine transmitted, which regulates the Speed serves and when the output signal is present with the Zero value goes into a predetermined minimum control position. With the control system and procedure is ge ensures that the speed of the turbi ne certainly below a critical value, which is a quick would cause, remains.
Claims (7)
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19528601A DE19528601C2 (en) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | Control device for speed control of a turbine and method for controlling the speed of a turbine when shedding loads |
| JP50800697A JP4073956B2 (en) | 1995-08-03 | 1996-07-22 | Turbine rotational speed control system and turbine rotational speed control method during load reduction |
| RU98103507/06A RU2156865C2 (en) | 1995-08-03 | 1996-07-22 | Turbine speed governing system and method for controlling turbine speed at load shedding |
| CZ98299A CZ29998A3 (en) | 1995-08-03 | 1996-07-22 | Regulation system for control of a turbine speed and method of turbine speed regulation during no-load operation |
| DE59601196T DE59601196D1 (en) | 1995-08-03 | 1996-07-22 | CONTROL SYSTEM FOR CONTROLLING THE SPEED OF A TURBINE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SPEED OF A TURBINE WHEN LOAD RELEASE |
| PCT/DE1996/001342 WO1997006351A1 (en) | 1995-08-03 | 1996-07-22 | Regulating system for regulating the speed of rotation of a turbine and process for regulating the speed of rotation of a turbine during release |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| US6116853A (en) * | 1998-11-13 | 2000-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for checking the operating reliability of a turbine during load shedding |
| DE10328932A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-13 | Alstom Technology Ltd | Method and device for detecting a load shedding between a rotary electric machine generating electrical energy and a supply network connected to the power supply to the rotary machine |
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| RU2669146C1 (en) * | 2017-10-31 | 2018-10-08 | Акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро "Автоматика" | Electrohydraulic system of automatic control of rotor speed of steam turbine of electric generator drive of ship propulsion system |
| RU2670470C1 (en) * | 2017-11-13 | 2018-10-23 | Акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро "Автоматика" | Control hydraulic system of steam turbine valves |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1296657B (en) * | 1962-08-18 | 1969-06-04 | Siemens Ag | Electro-hydraulic regulator |
| GB2011126A (en) * | 1977-12-23 | 1979-07-04 | Nissan Motor | Turbine output control system |
| DE2627591B2 (en) * | 1976-06-19 | 1981-04-16 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Control device for turbines with speed and power control |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE1401456A1 (en) * | 1962-03-15 | 1968-10-24 | Siemens Ag | Device for speed control of turbines |
| DE1601849C3 (en) * | 1968-01-11 | 1975-04-24 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Control device for turbines with speed and power control |
| US4280059A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-21 | United Technologies Corporation | Detecting power loss in free turbines |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1296657B (en) * | 1962-08-18 | 1969-06-04 | Siemens Ag | Electro-hydraulic regulator |
| DE2627591B2 (en) * | 1976-06-19 | 1981-04-16 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Control device for turbines with speed and power control |
| GB2011126A (en) * | 1977-12-23 | 1979-07-04 | Nissan Motor | Turbine output control system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6116853A (en) * | 1998-11-13 | 2000-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for checking the operating reliability of a turbine during load shedding |
| DE10328932A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-13 | Alstom Technology Ltd | Method and device for detecting a load shedding between a rotary electric machine generating electrical energy and a supply network connected to the power supply to the rotary machine |
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