DE19829178A1 - Verfahren sowie Vorrichtung zur Leistungsermittlung sowie zur Leistungsregelung bei einer Anlage, insbesondere einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage - Google Patents
Verfahren sowie Vorrichtung zur Leistungsermittlung sowie zur Leistungsregelung bei einer Anlage, insbesondere einer kombinierten Gas- und DampfturbinenanlageInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zur Leistungsermittlung sowie zur Leistungsregelung bei einer Anlage mit mindestens einem Abtrieb, der mit wenigstens zwei Antrieben über jeweils einen Wellenstrang verbunden ist, unter Zugrundelegung eines vorgebbaren Leistungs-Sollwertes. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß jeweils eine antriebsinterne Leistungsermittlung durchgeführt wird, indem antriebsinterne Betriebsgrößen ermittelt werden, daß eine abtiebsinterne Leistungsermittlung durchgeführt wird, indem abtriebsinterne Betriebsgrößen ermittelt werden, daß zur Erfassung von Torsionen entlang der die Antriebe mit dem Abtrieb verbindenden Wellensträngen Meßaufnehmer vorgesehen sind, deren Meßsignale in Kombination mit den intern gewonnenen Betriebsgrößen zur Leistungsermittlung einer Ist-Leistung der gesamten Anlage herangezogen werden, daß die ermittelte Ist-Leistung der Anlage mit dem Leistungs-Sollwert verglichen wird, und daß in Abhängigkeit des Soll/Ist-Vergleichs die Antriebe zur gezielten Leistungsänderung angesteuert werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Lei
stungsermittlung sowie zur Leistungsregelung bei einer Anlage mit mindestens
einem Abtrieb, der mit wenigstens zwei Antrieben über jeweils einen Wellenstrang
verbunden ist, unter Zugrundelegung eines vorgebbaren Leistungs-Sollwertes.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Leistungsermittlung von kombi
nierten Gas- und Dampfturbinenanlagen in Einwellenbauweise.
Zur Bestimmung der von einer Gasturbinenanlage abgegebenen Leistung wird
üblicherweise die mit Hilfe des Generators gewonnene elektrische Leistung an
den Generatorklemmen gemessen, mit dem die durch die Gasturbinenanlage er
zeugte Leistung bestimmbar ist. Alternativ oder in Ergänzung zur Leistungsmes
sung am Generator können zur Leistungsbestimmung einer Gasturbinenanlage
maschineninterne Größen, wie beispielsweise der Brennstoffverbrauch, die in der
Gasturbine herrschenden Drücke und Temperaturen sowie die Leitschaufelstel
lungen am Verdichter verwendet werden.
Gleiches gilt auch für die Leistungsermittlung einer Dampfturbinenanlage, bei der
wie im vorstehend geschilderten Fall der Gasturbinenanlage, die an einem Gene
rator meßbare Leistung Grundlage für die Bestimmung der durch die Dampfturbi
nenanlage erzeugten Leistung ist. Ebenso kann als direkter Leistungsparameter
bei einer Dampfturbinenanlage auch der am Eintritt herrschende Dampfzustand in
Kombination mit dem Abdampfzustand zur Leistungsbestimmung verwendet wer
den.
Auch ist es bekannt, Dehnungsmeßstreifen auf den Wellen von Antrieben bzw.
Abtrieben anzubringen, um die Wellenleistung aus Torsionsmoment und Drehzahl
zu ermitteln, auf deren Grundlage Aussagen über die von den jeweiligen Anlagen
erbrachte bzw. verbrauchte Leistung möglich sind.
Von besonderem Interesse sind kombinierte Gas- und Dampfturbinenanlagen, die
im Falle von Einwellenanlagen über einen gemeinsamen Wellenstrang an den
Generator gekoppelt sind. Über ein - in Abhängigkeit der Anordnung von Gastur
binen- und Dampfturbinenanlagen sowie Generator - im Wellenstrang vorgesehe
nes Kupplungselement zur Dampfturbinenanlage kann diese entsprechend den
Betriebsbedingungen bei An- und Abfahrvorgängen, Störfällen usw., vom Wel
lenstrang abgekoppelt werden.
Durch Getriebe können die Drehzahlen von Gasturbinen- und Dampfturbinenanla
gen erforderlichenfalls auf die von der Netzfrequenz abhängige Generatordrehzahl
abgestimmt werden. Aufgrund der kinematischen Verkopplung von Gas- und
Dampfturbinenanlagen ist eine eindeutige Leistungszuordnung durch bloßen
Stromabgriff an den Generatorklemmen jedoch nicht mehr möglich. Für eine Lei
stungsbilanzierung, d. h. eine getrennte Ermittlung der auf den Generator übertra
genen Leistungsanteile von der Gas- und von der Dampfturbinenanlage müssen
zusätzliche Maßnahmen getroffen werden.
Dies ist insbesondere für stark instationäre Vorgänge bspw. bei schnellen Lei
stungsänderungen oder bei An- und Abfahrvorgängen von Bedeutung.
Neben der reinen mechanischen Verbindung zwischen Gas- und Dampfturbinen
anlagen sowie Generator durch je einen Wellenstrang ist die zusätzliche thermi
sche Kopplung von Gas- und Dampfturbinenanlage über den Abhitzedampferzeu
ger und den Wasser-/Dampfkreislauf hinsichtlich der Leistungsbilanzierung des
Gesamtsystems ebenso von Bedeutung. Leistungs- bzw. Parameteränderungen
der Gasturbinenanlage wirken über den Abhitzedampferzeuger und Wasser-
/Dampfkreislauf zeitverzögert auf die Dampfturbinenanlage, was letztlich ebenfalls
zu instabilen Systemzuständen führen kann.
Der Zustand der Dampfturbinenanlage ist abhängig von der Abwärme und damit
der Fahrweise der Gasturbinenanlage sowie den daraus resultierenden Dampf
parametern des Abhitzedampferzeugers. Das Gesamtsystem wird daher primär
über die Gasturbinenanlage geregelt. Die regelungstechnischen Eingriffsmöglich
keiten über die Dampfturbinenanlage sind beschränkt.
Insbesondere bei großen Gasturbinen- als auch Dampfturbinenanlagen wird die
Leistungsbestimmung bei steigenden Anforderungen an die Genauigkeit auf der
Grundlage von Anlagen-internen Parametern zunehmend komplexer. Bei einer
Vielzahl von Gasturbinenanlagen ist nur eine eingeschränkte bzw. keine Lei
stungsermittlung aus internen Parametern möglich. Eine genügend genaue Über
wachung der Leistung, insbesondere bei transienten Vorgängen, ist daher nur
schwer möglich.
Eine Leistungsbeurteilung aufgrund interner Parameter ist bei transienten Vorgän
gen generell schwierig, da Thermoelemente eine gewisse Trägheit aufweisen.
Eine Folge davon kann sein, daß im Wellenstrang Leistungsschwankungen auf
treten und das Kraftwerkssystem erst durch zusätzliche Regeleingriffe in einen
stabilen Betriebszustand überführt werden kann. Um jedoch den vorstehend ge
nannten Stabilitätsproblemen entgegenzutreten, sind jederzeit genaue Kenntnisse
über die aktuellen Leistungsabgaben der einzelnen Anlagenteile eines Kombi
kraftwerkes notwendig. Nur durch gezielten Vergleich von aktuell von den Anlagen
abgegebenen Leistungswerten mit vorgebbaren Sollwerten können Abweichungen
vom normalen Betriebsverhalten festgestellt und mittels geeigneter Regelgrößen
korrigiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Leistungsermittlung sowie zur Leistungsregelung bei einer Anlage mit minde
stens einem Abtrieb, der mit wenigstens zwei Antrieben über jeweils einen Wel
lenstrang verbunden ist, unter Zugrundelegung eines vorgebbaren Leistungs-
Sollwertes derart anzugeben, daß den, insbesondere bei Kombikraftwerken auf
tretenden, regelungstechnischen Instabilitäten gezielt entgegengetreten werden
kann. Hierfür soll eine möglichst exakte Leistungsermittlung jeweils für die An- und
Abtriebe, vorzugsweise für eine Gas- und Dampfturbinenanlage eines Kombikraft
werkes möglich sein. Überdies sollen Vorkehrungen getroffen werden, mit Hilfe
derer es möglich ist, durch gezielte Ansteuerungen der An- und Abtriebe eine sta
bile Leistungsabgabe der Komponenten zu erhalten.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 an
gegeben, der ein erfindungsgemäßes Verfahren beschreibt. Der Gegenstand des
Anspruchs 12 richtet sich auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Den Erfin
dungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unter
ansprüche.
Die Erfindung wird am Beispiel einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage
beschrieben, soll jedoch nicht auf diesen Anlagentyp beschränkt werden.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zusätzlich zur Erfassung aller maschinen
interner Parameter eines Kombikraftwerkes, wie beispielsweise bei einer Gastur
binenanlage der Brennstoffverbrauch, die Druck- und Temperaturverhältnisse im
Inneren der Gasturbine sowie die Leitschaufelstellungen am Verdichter oder bei
einer Dampfturbinenanlage die Erfassung des Eintrittsdampfzustandes sowie des
Abdampfzustandes, um nur einige zu nennen, auch die von der Gas- und Dampf
turbinenanlage über die Wellenstränge übertragene Leistung zu ermitteln. Dies
erfolgt per Meßaufnehmer, die auf dem jeweiligen Wellenstrang aufgebracht sind,
der mit dem Generator verbunden ist, wodurch die infolge Torsion der Welle ver
ursachten Dehnungen erfaßt werden.
Bei einer häufig eingesetzten Bauweise ist der Generator zwischen der Gasturbi
nenanlage und der Dampfturbinenanlage angeordnet und sowohl mit dem von der
Gasturbinenanlage als auch mit dem von der Dampfturbinenanlage kommenden
Wellenstrang verbunden. Die vorzugsweise als Dehnungsmeßstreifen ausgebil
deten Meßaufnehmer werden beidseitig vom Generator an den jeweiligen Wel
lenstrangabschnitten aufgebracht, so daß es möglich ist, die durch Torsion verur
sachten Dehnungen in den einzelnen Wellensträngen getrennt voneinander zu
erfassen. Die Dehnungen, die sich aufgrund der Kraftübertragung von den ener
gieerzeugenden Turbineneinheiten auf die anzutreibende Generatoreinheit infolge
Torsion ausbilden, können bei weiterhin bekannter Drehzahl sowie Geometrie und
Werkstoffeigenschaften der Welle als Maß für die von der Gas- bzw. Dampfturbi
nenanlage abgegebene Leistung angesehen werden, die es gilt, mit den auf den
Wellensträngen aufgebrachten Dehnungsmeßstreifen zu erfassen.
Zunächst läßt sich über die infolge Torsion verursachte Dehnung sowie die Geo
metrie und die Werkstoffdaten der Welle das Torsionsmoment und schließlich un
ter Berücksichtigung der Drehzahl die vom Wellenstrang übertragene Leistung
bestimmen.
Die von den Dehnungsmeßstreifen gelieferten Meßsignale, insbesondere bei der
Durchführung von Absolutmessungen, zur quantitativen Erfassung der Torsion
sind mit den üblichen Meßunsicherheiten behaftet, wodurch Aussagen über die
genaue Leistungsabgabe der Gas- bzw. Dampfturbinenanlage nicht immer in be
friedigender Weise möglich sind.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß zur genauen Ermittlung einer Lei
stungsbilanz insbesondere bei Kombikraftwerken mit Einwellenanlagen sowohl
maschineninterne Meßparameter herangezogen werden müssen, als auch die
über den Wellenstrang übertragenen Leistungen bzw. Torsionsmomente erfaßt
werden müssen. Erst durch die Messung aller Kenngrößen, die zum Teil redun
dante Meßsignale enthalten, kann eine Aussage mit zufriedenstellender Genauig
keit und über lange Zeiträume von den von der Gas- und Dampfturbinenanlage
erbrachten Leistungen gemacht werden.
Durch ein gezieltes Anbringen von Dehnungsmeßstreifen auf den Wellensträngen,
die beidseitig mit dem Generator verbunden sind oder die beidseitig in ein Kupp
lungselement einmünden, ist es zum einen möglich, die Belastung des Generators
bzw. der Kupplungseinheiten zu erfassen. Ferner ist es möglich, aus der Bela
stung des Wellenstranges durch die Messung von sich ausbildenden Torsions
schwingungen die zusätzlichen, auf die gesamte Anlage - Gasturbinen- und
Dampfturbinenanlage - sowie deren Bauteile, beispielsweise Schaufelblätter, wir
kenden mechanischen Belastungen zu erfassen.
Diese zusätzlichen Informationen sind beispielsweise im Zusammenhang mit
Fragen bezüglich
- - Kupplungsvorgängen, beispielsweise durch das Zu- und Abschalten der Dampfturbinenanlage,
- - einer vom Betriebspunkt abweichenden bzw. schwingenden Beaufschla gung der Gasturbine und der Dampfturbinenanlage, aber auch
- - elektrischen Schieflasten, wie Frequenzgradienten im elektrischen Netz, bei unterschiedlich belasteten Phasen, sowie
- - unterschiedlicher Magnetisierung im Generator und dgl. von Bedeutung.
Durch das Vorsehen zusätzlicher und getrennter Messungen mittels Dehnungs
meßstreifen auf den jeweiligen Wellenstrangabschnitten ist es zudem möglich,
eine automatische Kalibrierung des Torsionsmomentes im reinen Gasturbinen
betrieb durchzuführen. Dies ist beispielsweise bei Startvorgängen, im sogenann
ten simple-cycle Betrieb oder im Dampfturbinenbypassbetrieb möglich. Da in die
sem Fall nur die Gasturbinenanlage in Betrieb ist, kann die Leistungsmessung
über den Dehnungsmeßstreifen mit Hilfe der Leistungsmessung am Generator
bzw. auch mit internen Signalen der Gasturbinenanlage abgeglichen werden. Auf
diese Weise kann zunächst die Meßunsicherheit, die bei Absolutmessungen mit
Dehnungsmeßstreifen zu erwarten ist, korrigiert bzw. die gesamte Meßkette kali
briert werden. Die direkte Kalibrierung des Torsionsmomentes ist insofern von Be
deutung, da diese die Geometrie- und Werkstoffeinflüsse einschließt, d. h. auf die
separate Erfassung und Einbeziehung der aktuellen Werkstoffdaten sowie der
Geometrie der Welle verzichtet werden kann. Nach dem nachträglichen Zuschal
ten der Dampfturbinenanlage liefert der bloße Abgriff an den Generatorklemmen
die Gesamtleistung der Gas- und Dampfturbinenanlage.
Die Messung des Leistungsanteils der Gasturbinenanlage kann durch den Deh
nungsmeßstreifen, der am Wellenstrang der Gasturbinenanlage aufgebracht ist,
erfolgen. Durch entsprechende Differenzbildung zwischen der Gesamtleistung und
dem Leistungsanteil, der von der Gasturbinenanlage kommt, ergibt sich die Lei
stung der Dampfturbinenanlage.
Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Erfassung von maschineninternen bzw.
thermodynamischen Meßgrößen der Gas- und Dampfturbinenanlage sind die
Meßunsicherheiten durch die zum Teil redundant erfaßten Meßgrößen weiter mit
Hilfe einer automatisierten Ausgleichsrechnung zu reduzieren, wodurch ebenfalls
eine präzisere Leistungsbilanzierung insbesondere über lange Zeiträume möglich
wird.
Durch die kinematische Verkopplung von Gas- und Dampfturbinenanlage über
einen gemeinsamen Wellenstrang führen, wie vorstehend angedeutet, bereits
kleine Abweichungen in den von den einzelnen Anlagen abgegebenen Leistungen
zu Instabilitäten, die nicht nur den Wellenstrang, sondern alle mit dem Wellen
strang verbundenen Bauteile, stark belasten. Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen
Soll-lst-Wertausgleiches, der erst durch die präzise Erfassung der einzelnen ab
gegebenen Leistungsanteile möglich ist, können Kombikraftwerke zuverlässig in
einer stabilen Betriebsweise gehalten werden.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungs
gedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Blockbilddarstellung einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenan
lage mit Erfassungs- und Regeleinrichtungen von bestimmten Be
triebsparametern und
Fig. 2 Darstellung wie Fig. 1 ergänzt mit der Erfassung der thermodynami
schen Koppelparameter zwischen Gas- und Dampfturbinenanlage
über den Abhitzedampferzeuger und Wasser-/Dampf-Kreislauf.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig.
1 beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Gas- und Dampfturbinenanlage.
Die Gasturbinenanlage 4 weist einen Verdichter 1 auf, über den verdichtete Luft
einer Brennkammer 2 zugeführt wird. Die in der Brennkammer 2 entstehenden
Heißgase treiben die Gasturbine 3 an, die über einen Wellenstrang 5 mit dem Ge
nerator 6 verbunden ist. Auf der anderen Seite des Generators 6 ist eine Dampf
turbinenanlage 7 vorgesehen, die über einen Wellenstrang 8 mit dem Generator 6
über eine Kupplung 9 verbunden ist. Die Kupplung 9 dient dem getrennten Anfah
ren von Gasturbinenanlage 4 und Dampfturbinenanlage 7.
Zur Erfassung und Regelung der Anlagen-internen Betriebsparameter bei der
Gasturbinenanlage 4 sind zum einen eine interne Leistungserfassungseinheit 21
sowie eine Stelleinheit 30 vorgesehen, mittels derer beispielsweise der Brenn
stoffverbrauch, die in der Gasturbine herrschenden Druck- und Temperaturver
hältnisse sowie auch die Leitschaufelstellungen am Verdichter erfaßt und entspre
chend geregelt werden können. Ebenso sind auf der Seite der Dampfturbinenan
lage 7 eine interne Leistungserfassungseinheit 22 und eine entsprechende Stell
einheit 31 für die Erfassung und Regelung der Dampfturbinen-internen Betriebs
parameter vorgesehen. Die Betriebsparameter beider Anlagen werden mittels ei
ner Auswerteeinheit 12 bzw. Verarbeitungseinheit 26 verarbeitet. Der Abgleich der
direkt gewonnenen Betriebsparameter wird mit Hilfe eines Sollwertes im Rahmen
einer Vergleichseinheit 27 durchgeführt, in der ein Soll-/Ist-Wertvergleich stattfin
det. In Abhängigkeit eines derartigen Soll-/Ist-Wertvergleichs werden Regelgrößen
generiert, die zur direkten Regelung über die Stelleinheiten 30 und 31 an die Gas-
bzw. Dampfturbine übergeben werden.
Zusätzlich zur Erfassung der betriebsinternen Parameter sind Dehnmeßstreifen
10, 11 jeweils auf den Wellensträngen 5 und 8 vorgesehen, die über Telemetrie
mit Meßeinheiten 24a bzw. 25a, zur Messung der Torsion (Dehnung infolge Tor
sion) sowie mit Meßeinheiten 24b bzw. 25b zur Messung von Torsionsschwingun
gen (Dehnungsschwingungen infolge Torsionschwingungen) verbunden sind. Zur
Verarbeitung der torsionsbezogenen Meßwerte ist eine Auswerteeinheit 13 für die
Bestimmung der Torsion bzw. von Torsionsschwingungen vorgesehen, deren Aus
werteergebnisse ebenfalls an die Auswerte- und Verarbeitungseinheit 12, 26 wei
tergegeben werden. Optional kann derAuswerte- und Verarbeitungseinheit 12, 26
auch der an den Generatorklemmen abgegriffene Leistungswert über die Lei
stungserfassungseinheit 23 übergeben werden.
Ergänzend sei die ohnehin vorhandene Drehzahlmessung der Gasturbinenanlage
40 und der Dampfturbinenanlage 41 erwähnt. Diese Drehzahlsignale werden
ebenfalls der Auswerteeinheit 12 bzw. der Verarbeitungseinheit 26 aufgeschaltet,
um aus dem Torsionsmoment die über den jeweiligen Wellenstrang übertragene
Leistung zu ermitteln.
Mit Hilfe der einzelnen Komponenten zur Erfassung einer Vielzahl von Meßgrös
sen, die den aktuellen Betriebszustand eines Kombikraftwerkes beschreiben, ist
es möglich, durch Zusammenführung aller erhaltenen Meßwerte im Rahmen der
Auswerte- und Verarbeitungseinheit 12, 26 unter Zugrundelegung eines extern
vorgegebenen Sollwertes mittels eines Soll-/Istwertabgleiches zum einen Informa
tionen zu generieren, die eine exakte Aussage über die aktuell vorhandene Lei
stungsverteilung aller in Betrieb befindlicher Anlagenkomponenten gestatten, aber
insbesondere zum anderen, Regelgrößen zu generieren, mit denen die einzelnen
Anlagekomponenten in einem stabilen Betriebszustand gehalten bzw. schnellst
möglich überführt werden können.
Zusätzlich zu den beschriebenen Komponenten gemäß Ausführungsbeispiel der
Fig. 1 ist in Fig. 2 eine weitere Erfassung des thermodynamischen Übertragungs
verhaltens zwischen der Gasturbinenanlage 4 und der Dampfturbinenanlage 7 im
Wege des Abhitzedampferzeugers und des Wasser-/Dampf-Kreislaufes vorgese
hen. In geeigneter Weise werden Meßsensoren zur Erfassung des aktuellen Be
triebszustandes innerhalb des Abhitzedampferzeugers und des Wasser-/Dampf-
Kreislaufes 14 vorgesehen, deren Meßwerte ebenfalls einer Vergleichs- und Re
geleinheit 27 zugeführt werden, die sowohl bei der Leistungsermittlung als auch
der Anlagenregelung berücksichtigt werden.
Mit Hilfe der vorstehend ausgeführten Maßnahmen können Kombikraftwerke in
einer stabilen Betriebsweise gehalten bzw. in diese überführt werden, die nicht
zuletzt auch zur Lebensdauererhöhung der Anlage beiträgt.
1
Verdichter
2
Brennkammer
3
Gasturbine
4
Gasturbinenanlage
5
Gasturbinenseitiger Wellenstrang
6
Generator
7
Dampfturbinenanlage
8
Dampfturbinenseitiger Wellenstrang
9
Kupplung
10
Dehnmeßstreifen
11
Dehnmeßstreifen
12
Auswerteeinheit Leistung
13
Auswerteeinheit Torsion
14
Abhitzedampferzeuger und Wasser-/Dampf-Kreislauf
21
interne Leistungserfassung der Gasturbinenanlage
22
interne Leistungserfassung der Dampfturbinenanlage
23
Leistungserfassung an den Generatorklemmen
24
a Messung der Torsion - gasturbinenseitige Meßkette
24
b Messung der Torsionsschwingung - gasturbinenseitige Meßkette
25
a Messung der Torsion - dampfturbinenseitige Meßkette
25
b Messung der Torsionsschwingung - dampfturbinenseitige Meßkette
26
Verarbeitungseinheit
27
Vergleichseinheit / Regeleinheit
30
Stelleinheit Gasturbinenanlage
31
Stelleinheit Dampfturbinenanlage
40
Drehzahlmessung Gasturbinenanlage
41
Drehzahlmessung Dampfturbinenanlage
Claims (18)
1. Verfahren zur Leistungsermittlung sowie zur Leistungsregelung bei einer
Anlage mit mindestens einem Abtrieb, der mit wenigstens zwei Antrieben über
jeweils einen Wellenstrang verbunden ist, unter Zugrundelegung eines vorgebba
ren Leistungs-Sollwertes, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils eine Antriebs-interne Leistungsermittlung durchgeführt wird, indem antriebsinterne Betriebsgrößen ermittelt werden,
daß eine Abtriebs-interne Leistungsermittlung durchgeführt wird, indem antriebs interne Betriebsgrößen ermittelt werden,
daß zur Erfassung von infolge Torsion verursachten Dehnungen entlang der die Antriebe mit dem Abtrieb verbindenden Wellensträngen Meßaufnehmer vorgese hen sind, deren Meßsignale in Kombination mit der Drehzahl und den intern ge wonnenen Betriebsgrößen zur Leistungsermittlung einer Ist-Leistung der gesam ten Anlage herangezogen werden,
daß die ermittelte lst-Leistung der Anlage mit dem Leistungs-Sollwert verglichen wird, und
daß in Abhängigkeit des Soll/Ist-Vergleichs die Antriebe zur gezielten Leistungs änderung angesteuert werden.
daß jeweils eine Antriebs-interne Leistungsermittlung durchgeführt wird, indem antriebsinterne Betriebsgrößen ermittelt werden,
daß eine Abtriebs-interne Leistungsermittlung durchgeführt wird, indem antriebs interne Betriebsgrößen ermittelt werden,
daß zur Erfassung von infolge Torsion verursachten Dehnungen entlang der die Antriebe mit dem Abtrieb verbindenden Wellensträngen Meßaufnehmer vorgese hen sind, deren Meßsignale in Kombination mit der Drehzahl und den intern ge wonnenen Betriebsgrößen zur Leistungsermittlung einer Ist-Leistung der gesam ten Anlage herangezogen werden,
daß die ermittelte lst-Leistung der Anlage mit dem Leistungs-Sollwert verglichen wird, und
daß in Abhängigkeit des Soll/Ist-Vergleichs die Antriebe zur gezielten Leistungs änderung angesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kalibrierung
der die infolge Torsion verursachten Dehnungen erfassenden Meßaufnehmer
und/oder zur Kalibrierung des Torsionsmomentes die Leistung am Abtrieb erfasst
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem alleini
gen Betrieb eines ersten Antriebes die am Abtrieb ermittelte Leistung zur Kalibrie
rung des Meßaufnehmers auf dem Wellenstrang und/oder zur Kalibrierung des
Torsionsmomentes zwischen ersten Antrieb und Abtrieb verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeiti
gem Betrieb des ersten und eines zweiten Antriebes die am Abtrieb ermittelte Lei
stung zur Kalibrierung des Meßaufnehmers auf dem Wellenstrang und/oder zur
Kalibrierung des Torsionsmomentes zwischen zweiten Antrieb und Abtrieb ver
wendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anlage eine kombinierte Gas- und Dampfturbinenanlage (4, 7) ist, mit einem
Generator (6) als Abtrieb und mit diesem über jeweils einen Wellenstrang (5, 8)
verbunden eine Gasturbinenanlage (4) als ein Antrieb und eine Dampfturbinen
anlage (7) als ein weiterer Antrieb.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebs
größen zur Gasturbinen-internen Leistungsermittlung der Brennstoffverbrauch, die
in der Gasturbine (3) herrschenden Drücke und Temperaturen sowie Leitschaufel
stellungen erfaßt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Be
triebsgrößen zur Dampfturbinen-internen Leistungsermittlung zusätzlich zum Ab
dampfzustand der Dampfzustand am Eintritt der Dampfturbine (7) erfaßt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erfassung der internen Gas- und Dampfturbinenleistung jeweils die an den
Generatorklemmen abgreifbare elektrische Leistung verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Generator-internen Leistungsermittlung der Magnetisierungsgrad oder der
magnetische Fluß, die elektrischen Ströme sowie die Kühlmaßnahmen erfaßt wer
den.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
als Meßaufnehmer, die auf dem Wellenstrang (5, 8) aufgebracht werden, Deh
nungsmeßstreifen (10, 11) verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das thermodynamische Übertragungsverhalten zwischen der Gasturbinen
anlage (4) und der Dampfturbinenanlage (7) im Wege des Abhitzedampferzeugers
und des Wasser-/Dampf-Kreislaufes (14) ermittelt wird.
12. Vorrichtung zur Leistungsermittlung sowie zur Leistungsregelung bei einer
kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage unter Zugrundelegung eines vor
gebbaren Sollwertes, mit einem Generator (6), der jeweils über einen Wellen
strang (5, 8) mit der Gasturbinenanlage (4) sowie mit der Dampfturbinenanlage (7)
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Meßeinheit (21) zur Erfassung der internen Leistung der Gasturbi nenanlage (4), eine zweite Meßeinheit (22) zur Erfassung der internen Leistung der Dampfturbinenanlage (7) und eine dritte Meßeinheit (23) zur Erfassung der Generator-internen Leistung vorgesehen sind,
daß entlang des Wellenstrangs (5, 8) Meßaufnehmer vorgesehen sind, die die in dem Wellenstrang durch Torsion verursachten Dehnungen erfassen und deren Meßsignale an einer vierten Meßeinheit (24a, 25a) anliegen, daß die Meßsignale der ersten bis vierten Meßeinheit an einer Soll/Ist-Wert-Ver gleichseinheit (27) anliegen, und
daß in Abhängigkeit des Vergleichs die Gas- und/oder die Dampfturbine zur ge zielten Leistungsänderung ansteuerbar ist.
daß eine erste Meßeinheit (21) zur Erfassung der internen Leistung der Gasturbi nenanlage (4), eine zweite Meßeinheit (22) zur Erfassung der internen Leistung der Dampfturbinenanlage (7) und eine dritte Meßeinheit (23) zur Erfassung der Generator-internen Leistung vorgesehen sind,
daß entlang des Wellenstrangs (5, 8) Meßaufnehmer vorgesehen sind, die die in dem Wellenstrang durch Torsion verursachten Dehnungen erfassen und deren Meßsignale an einer vierten Meßeinheit (24a, 25a) anliegen, daß die Meßsignale der ersten bis vierten Meßeinheit an einer Soll/Ist-Wert-Ver gleichseinheit (27) anliegen, und
daß in Abhängigkeit des Vergleichs die Gas- und/oder die Dampfturbine zur ge zielten Leistungsänderung ansteuerbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Genera
tor (6) beidseitig mit einem gemeinsamen Wellenstrang (5, 8) verbunden und zwi
schen der Gas- (3) und Dampfturbine (7) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßauf
nehmer (10, 11) beidseitig zum Generator (6) auf dem Wellenstrang (5, 8) ange
ordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßaufnehmer (10, 11) Dehnungsmeßstreifen sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß Meßsensoren im Abhitzedampferzeuger und/oder im Wasser/-Dampf-Kreis
lauf (14) vorgesehen sind, deren Meßsignale an eine Vergleichs- und Regeleinheit
(27) zugeführt werden.
17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, zur Er
mittlung von sich entlang der Wellenstränge beim Betrieb der kombinierten Gas-
und Dampfturbine ausbildenden Torsionsschwingungen mittels der auf den Wel
lensträngen aufgebrachten Meßaufnehmern.
18. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, zur Er
mittlung von sich innerhalb der Wellenstränge beim Betrieb der kombinierten Gas-
und Dampfturbine ausbildenden mechanischen Belastungen, welche bspw. infolge
von Wellendurchbiegungen, von Ein- und Auskuppelvorgängen und/oder von elek
trischen Schieflasten auftreten.
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