DE2213951B2

DE2213951B2 - Steuereinrichtung zur verzögerungsarmen Verminderung des Turbinen drehmomentes

Info

Publication number: DE2213951B2
Application number: DE2213951A
Authority: DE
Inventors: Heinz 4330 Muelheim Borgmann; Gerhard Dipl.-Ing. 8600 Bamberg Plohn; Peter 4300 Essen Schoenfeld
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1972-03-22
Filing date: 1972-03-22
Publication date: 1974-01-31
Also published as: IT983565B; JPS4912207A; NL7303821A; CH570544A5; US3836822A; DE2213951A1

Description

a) der untere Grenzwert des Arbeitsbereiches des Leistungsreglers (6) ist durch ein mit Verzögerung (60) arbeitendes Leistungsniveaurelais (28) bestimmt;

b) ein erstes Eingangssignal (18) für den Leistungsregler (6) ist der Lastsprung;

c) ein zweites Eingangssignal (30) für den Leistungsregler (6) ist der Null-Durchgang der Leistungskurve nach einem Lastsprung;

d) ein Schließen der Turbinenregelventile (4) durch Abschalten des Leistungsreglers (6) erfolgt entweder bei Aufschaltung des ersten Eingangssignals (18) oder bei Aufschalten des zweiten Eingangssignals (30) im durch das Leistungsniveaurelais (28) vorgesehenen Arbeitsbereich;

e) ein Wiederöffnen der Turbinenregelventile (4) durch den Leistungsregler (6) erfolgt beim Fehlen des zweite ι und des ersten Eingangssignals (30,18) sowie bei gleichzeitigem Auftreten eines weiteren drehzahl- oder zeitabhängigen Signals (34, 53).

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehzahlabhängige Signal (34) durch einen bei Unterschreiten eines vorgegebenen Drehzahlgradienten signalführenden Grenzwertkipper (38) erzeugt ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitabhängige Signal (53) von einem an das erste Eingangssignal (18) angeschlossenes Zeitglied (50) erzeugt ist.

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur verzögerungsarmen Verminderung des Turbinendrehmomentes durch Schließen der Turbinenregelventile bei kurzzeitiger Voll- oder Teilentlastung des Turbosatzes, mit einem elektrohydraulischen Turbinenregler, dessen Leistungsregler auf den Öffnungsregler für die Turbinenregelventile einwirkt.

Eine derartige Steuereinrichtung ist aus dem Siemens-Sonderdruck »Wirkungsweise neuzeitlicher Dampfturbinenregelungen und Regelverhalten bei Vollentlastungen«, SSW 466/343, 6620, 5 TS 13 T, S. 15 und 16, Bild 22, bekannt. Dabei wird bei einer über einen vorgegebenen Betrag hinausgehenden Lastabsenkung durch ein Leistungssprungrelais unter Umgehung der üblichen Drehzahlregelung ein Schließen der Turbinenregelventile bewirkt, um ein Hochlaufen des Turbosatzes zu verhindern. Ein Wiederöffnen der Turbinenregelventile erfolgt dabei allein zeitabhängig. Durch die Wirkungsweise einer derartigen Steuereinrichtung ist jedcch insbesondere bei kurzzeitigen Lastabsenkungen möglich, daß die Turbine außer Tritt fällt und anschließend neu synchronisiert und belastet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zu schaffen, die bei derartigen kurzzeitigen Voll- oder Teilentlastungen ebenfalls ίο eine kurzzeitige Reduzierung des Turbinendrehmomentes ermöglicht, mit der aber gleichzeitig verhindert wird, daß der Polradwinkel des Generators zu groß wird, so daß der Generator auch bei kurzzeitigen Lastabschaltungen — wie etwa einem Kurzifl schluß hinter der Maschine — stets am Netz bleiben kann und daß somit nach kurzzeitigen Lastabschaltungen sofort wieder die volle Leistung zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
a) der untere Grenzwert des Arbeitsbereichs des Leistungsreglers ist durch ein mit Verzögerung arbeitendes Leistungsniveaurelais bestimmt;
b) ein erstes Eingangssignal für den Leistungsregler ist der Lastsprung;

c) ein zweites Eingangssignal für den Leistungsregler ist der Null-Durchgang der Leistungskurve nach einem Lastsprung;

d) ein Schließen der Turbinenregelventile durch Abschalten des Leistungsreglers erfolgt entweder bei Aufschaltung des ersten Eingangssignals oder bei Aufschalten des zweiten Eingangssignals im durch das Leistungsniveaurelais vorgesehenen Arbeitsbereich;

e) ein Wiederöffnen der Turbinenregelventile durch den Leistungsregler erfolgt beim Fehlen des zweiten und des ersten Eingangssignals sowie bei gleichzeitigem Auftreten eines weiteren drehzahl- oder zeitabhängigen Signals.

Diese Steuereinrichtung, die einen Teil des elektro-hydraulischen Turbinenreglers darstellt, ist damit nur von der gemessenen Leistung abhängig und öffnet insbesondere die Turbinenregelventile sofort wieder, wenn die Last wieder zugeschaltet ist. Bei anschließenden Lastpendelungen spricht die Steuereinrichtung nicht an, da sie zwischen Sprüngen und Schwingungen unterscheiden kann.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Prinzipbild der Gesamtschaltung,
F i g. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig.3 ein Diagramm zur Darstellung der Funktion der Steuereinrichtung und

Fig.4 eine Variante des Blockbildes nach Fig. 2. In Fig. 1 ist zunächst schematisch der Maschinensatz mit Turbine 1, Generator 2, der Drehstromableitung 3, den Turbinenregelventilen 4 und dem elektro-hydraulischen Turbinenregler 5 dargestellt. Dieser Turbinenreglers enthält dabei im wesentlichen einen Leistungsregler 6 und einen Drehzahlregler 7, deren Signale in einem Summationsglied 8 addiert und auf den nicht näher dargestellten Öffnungsregler der Turbinenstellventile 4 gegeben werden. Dabei

übernimmt der Drehzahlregler? etwa die unteren einem kurzzeitigen Abschaltfall zu vermeiden, so daß

20¹Vo des Regelbereiches, während von dem Lei- sicher zwischen einer Schwingung und einem virkli-

stungsregler6 die restlichen 80 °u ausgeregelt wer- dien Leistungssprung unterschieden werden kann,

den. Erfindungsgemäß ist nunmehr eine sehr schnell Da der untere Grenzwert des Arbeitsbereiches des

arbeitende Steuereinrichtung 9 vorgesehen, der über 5 Leistungsreglers 6 durch ein mit Verzögerung arhei-

eine Meßleitung Il direkt die Leistungswerte der ab- tendes Leistungsniveaurelais 28 bestimmt ist, muß

gegebenen Generatorleistung zugeführt werden. auch die Möglichkeit bestehen, im Gefahrenfall den

Diese Steuereinrichtung 9 wirkt auf den Schalter 10 Leistungsregler sofort zu unterbrechen. Zur Darstel-

des Leistungsreglers 6 ein und kann bei plötzlichen lung eines solchen Falles ist in F i g. 3 eine entspre-

Lastabsenkungen den Leistungsregler 6 kurzzeitig to chende Leistungskurve aufgetragen. Dabei ist ange-

unterbrechen oder abschalten, so daß dadurch im nommen, daß an der Stelle A eine plötzliche Lastab-

Arbeitsbereich des Leistungsreglers wegen der Domi- Senkung erfolgte, die mit der Nachführeinrichtung 12

nanz der von diesem Regler kommenden Steuersi- sicher beherrscht wurde und zu einer Unterbrechung

gnale die Stellventile kurzzeitig geschlossen werden des Leistungsreglers 6 führte. Nach Wiederaufschal-

können. 15 ten der Leistung und Leistungsanstieg hinter Punkt B

In Fig.2 ist ein Blockschaltbild der erfindungsge- ist auch der Leistungsregler6 wieder freigegeben. Bei mäßen Steuereinrichtung dargestellt. Das Einschalten einer nachfolgenden Schwingung, die weder von der des Leistungsreglers 6 erfolgt normalerweise bei In- Nachführeinrichtung noch vom Leistungsniveaureiais betriebnahme des Maschinensatzes von Hand. Aus 28 erfaßt wird, muß jedoch aurh hier die Möglichdiesem Grunde ist in der Steuereinrichtung zunächst 20 keit bestehen, den Leistungsregler sofort abzuschalein Speicher 19 vorgesehen, der durch die Einschal- ten, wenn eine Vollentlastung eincritt, da die Maten des Signals 20 gesetzt wird. Über das dem Spei- schine aber noch die volle Dampfenergie gespeichert eher 19 über die Signalleitung 22 nachgeschaltete hat (z. B. wenn die Last beim Einschwingvorgang Und-Gatter 23, dessen zweiter Eingang 24 an eine kleiner als 20° 0 ist). Um auch diesen Extremfall zu Umkehrstufe 25 für die Abschalteingangssignale an- as beherrschen, ist ein zweites Eingangssignal 30 für geschlossen ist, wird durch die Spule 26 der Schalter den Leistungsregler 6 vorgesehen, der vom NuII-10 des Leistungsreglers 6 eingeschaltet. Durchgang der Leistungskurve nach einem Last-

Wie schon gesagt, übernimmt der Leistungsregler sprung abhängig ist. Dazu ist ein Leistungsgrenzwertnur bis zu einem bestimmten unteren Grenzwert die kipper vorgesehen, der auf einen Leistungsbereich Steuerung der Turbinenregelventile 4. Dieser untere 30 von ± 1,5 °/o entsprechend dem Bereiche des Dia-Grenzwert, des Arbeitsbereiches des Leistungsreglers, gramms nach F i g. 3 eingestellt ist. Bei Erreichen der üblicherweise bei 20⁰O liegt, ist durch ein Lei- dieses Leistungsbereiches steht somit ein zweites Einstungsniveaurelais 28 bestimmt. Über den Signal- gangssignal 30 an, das dann über die Umkehrstufe zweig 27 wird dann bei Leistungsabsenkung auf unter 25 und das Und-Gatter 23 ebenfalls ein Abschalten 20% der Nennleistung durch Wirkung der Umkehr- 35 des Leistungsreglers6 und damit ein Schließen der stufe 29 ein Signal zum Löschen des Speichers 19 ge- Turbinenregelventile bewirkt. Dieses zweite Eingeben, so daß damit der Schalter 10 geöffnet wird. gangssignal steht jedoch nicht nur bei Voiicntlastun-Da bei einem nurmalbetrieblichen Abfahren der Lei- gen, sondern auch dann an, falls bei Einschwingvorstung auf unter 20⁰O geringe Leistungspendelungen gangen nach einem Leistungssprung die Leistung den um den 2O°'o-Punkt auftreten können, ist in diesen 40 eingestellten Leistungsbereich von ± 1,5% durch-Signalzweig 27 noch ein Verzögerungsglied 60 einge- fährt oder berührt. Da die bei diesen Schwingungen haut, das erst nach einer bestimmten Zeit zur Ab- auftretenden Abschaltzeiten gering sind, tritt keine schaltung des Leistungsreglers 6 führt. Beeinträchtigung der Gesamtregelung auf.

Der Leistungsregler 6 kann erfindungsgemäß nun Ein Wiederöffnen der Turbinenregelventile 4 auch bei Betriebszuständen angesteuert werden, die 45 durch den Leistungsregler 6 erfolgt, wenn keines der eine verzögerungsarme Verminderung des Turbi- beiden Eingangssignale 18 und 30 mehr ansteht, d. h. nendrehmomentes erfordern. Dabei ist zunächst ein bei Fehlen eines Lastsprunges oder eines Nulldurcherstes Eingangssignal 18 vorgesehen, das bei einem gangs der Leistungskurve nach einem Lastsprung. Lastsprung auftritt. Dazu werden über die Meßlei- Zum Löschen des ersten Eingangssignals, abhängig tung 11 die entsprechenden Leistungsmeßwerte zu- 50 vom Lastsprung, der in der Nachführeinrichtung 12 nächst einer Nachführeinrichtung 12 mit einem Ver- ermittelt wurde, muß jedoch der Speicher 17 gelöscht stärker und Integrator zugeführt, wobei der ge- werden, wozu mehrere Bedingungen erfüllt sein müswünschte Abstand der Nachführung zum jeweiligen sen. Dazu ist dtm Löscheingang des Speichers 17 ein Leistungspunkt eingestellt werden kann. Diese Nach- Und-Gatter 32 mit den drei Signal-Eingängen 33, 34 rühreinrichtung kann beispielsweise so eingestellt 55 und 35 vorgeschaltet. Die Bedingungen, die zum Löwerden, daß schon bei relativ kleinen Leistungs- sehen des Speichers erforderlich sind, sind dabei die Sprüngen von beispielsweise 20 % über dem gesam- folgenden;

ten Leistungsbereich ein Ansprechen erfolgt. Ein Zunächst darf kein Auslösesignal von der Nachderartiges, durch einen vorgesehenen Grenzwertkip- führeinrichtung 12 anstehen. Ist diese Bedingung erper nur kurzzeitig anstehendes Signal wird dann über 60 füllt, so steht über die Umkehrstufe 36 hinter der die Signalleitung 15 ein Speicher 17 gesetzt, in dem Nachführeinrichtung 12 am Eingang J3 ein l-Signal eine Signalhaltung erfolgt, bis ein noch zu beschrei- an. Ferner muß der Arbeitsbereich des Leistungsregbendes Löschsignal ansteht. Über die Umkehrstufe lers durch Signalabgabe des Leistungsniveaurelais 25 steht dann am Eingang 24 des Und-Gatters 23 28 erreicht sein, was über den Eingang 35 festgestellt kein Signal an, so daß der Schalter 10 öffnet. Die 65 wird. Als drittes wesentliches Kriterium dient ein vorgesehene Nachfül·!einrichtung 12 ist dabei schnell drehzahlabhängiges Signal 34; dieses drehzahlabhänauszubilden, um ein Fehlansprechen der Steuerein- gige Signal 34 wird dabei durch einen bei Unterrichtung, z. B. bei einer Leistungsschwingung nach schreiten eines vorgegebenen Drehzahlgradienten si-

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gnalführenden Grenzwertkipper 38 erzeugt, dem ein entsprechendes Differenzierglied zugeordnet ist. Mit der Einführung des Drehzahlgradienten ist es möglich, außer vom Leistungssignal auch vom Drehzahlsignal das Löschen des Speichers einzuleiten. Das hat den Vorteil, daß bei Entlastungen der Turbine je nach Größe des Sprunges, der einem Drehzahlanstieg entspricht, das Löschsignal gebildet werden kann, ohne die Funktion eines neuen Abschaltfalles zu beeinträchtigen. Zweckmäßig ist es dabei, wenn dieses drehzahlabhängige Signal bei einem Drehzahlgradienten von kleiner als 1 °'n des maximal möglichen Wertes auftritt.

Wenn diese drei Bedingungen erfüllt sind, führt das Und-Gatter 32 Signal, wodurch der Speicher 17 gelöscht wird und damit auch das erste Eingangssignal 18 verlischt, so daß der Schalter 10 wieder geschlossen wird.

In Fig.4 ist eine ähnliche Schaltung wie die in Fi g. 2 dargestellt. Dabei dient jedoch an Stelle eines drehzahlabhängigen Signals zum Wiederöffnen der Turbinenregelventile ein zeitabhängiges Signal 53, um den Speicher 17 zu löschen. Dabei ist lediglich ein einfaches Zeitglied 50 vorgesehen. Der Eingang 35 des Und-Gatters 32 ist dabei an ein Oder-Gatter 51 angeschlossen, das einen Eingang 52 vom Leistungsniveaurelais 28 und einen zweiten Eingang 53 aufweist, an den über das Zeitglied 50 eine Verbindung mit dem ersten Eingangssignal 18 hergestellt ist. Damit kann der Speicher 17 nach einer einstellbaren Unterbrechungszeit des Leistungsreglers 6 wieder gelöscht werden, oder wenn die Leistung größer als 20 °/o ist.

Durch die Anwendung einer derartigen Steuereinrichtung ist es also möglich, die dynamische Netzstabilität zu verbessern. Das heißt, bei einem Kurzschluß nahe beim Erzeuger werden während der Zeit der Abschaltung der Übertragungsleitung zur Beseitigung des Kurzschlusses die Turbinenstellventile geschlossen und anschließend wieder geöffnet, so daß der Turbosatz am Netz bleiben kann. Bei eventuellen Leistungspendelungen, z.B. nach Wiederzuschalten des Leistungsreglers, erfolgt dabei kein Auslösesignal.

Der Öffnungsbefehl für die Turbinenregelventile ist bei dieser Schaltung unabhängig von einer fest eingestellten Zeit eines Relais und einer nochmaligen Abfrage des Leistungsschalters, sondern nur von dem jeweils zulässigen Maschinenzustand, d. h. von dem Dreh-^ahlgradienten und dem Leistungsistwert.

as Dadurch ist es unmöglich, die Ventile zu einem falschen Zeitpunkt wieder zu öffnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung zur verzögerungsarmen Verminderung des Turbinendrehmomentes durch Schließen der Turbinenregelventile bei kurzzeitiger Voll- odre Teilentlastung des Turbosatzes, mit einem elektrohydraulischen Turbinenregler, dessen Leistungsregler auf den Öffnungsregler für die Turbinenregelventile einwirkt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: