DE2213951C3 - Steuereinrichtung zur verzögerungsarmen Verminderung des Turbinendrehmomentes - Google Patents

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 _a. Eingangssignals (18) oder bei Aufschalten des zweiten Eingangssignals (30) im durch das Leistungsniveaurelais (28) vorgesehenen Arbeitsbereich;

e) ein Wiederöffnen der Turbinenregelventüe ,₀ (4) durch den Leistungsregler (6) erfolgt beim Fehlen des zweiten 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 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitabhängige Signal (53) von einem an das erste Eingangssignal (18) angeschlossenes Zeitglied (50) erzeugt ist.

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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 Hochlanfen des Turbosatzes zu verhindern. Ein Wiederöffnen der Turbinenregelventile erfolgt dabei allein zeitabhängig. Durch die Wirkungsweise einer derartigen Steuereinrichtung ist jedoch 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 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 Kurzschluß hinter der Maschine — stets am Netz bleiben kann und daß somit nach kurzzeitigen Lasiabschaltungen 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

F i g. 4 eine Variante des Blockbildes nach F i g, 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 Turbinenregler 5 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 Abschahfall zu vermeiden, so daß 90·/· des Regelbereiches, während von dem Lei- sicher zwischen einer Schwingung und einem wirk'.istungsreglero die restlichen 80 "_u rmsgeregelt wer- chen 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 arbeieine Meßleitung 11 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 Darsteldes Leii?i2ng^sreg'^ers6 ein und kann bei plötzlichen lung eines solchen Falles ist in Fig. 3 eine entspre-Lastabsenkungen den Leistungsregler6 kurzzeitig io chende Leistungskurve aufgetragen. Dabei ist angeunterbrechen 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 iianz der von diesem Regler kommenden Steuersi- sicher beherrscht wurde und zu einer Unterbrechung enale die Stellventile kurzzeitig geschlossen werden des Leistungsregler 6 führte. Nach Wiederaufschalfonnen. '5 ten der Leistung und Leistungsanstieg hinter Punkt ß

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 Leistungsniveaurelais betriebnahme des Maschinensatzes von Hand. Aus 28 erfaßt wird, muß jedoch auch hier die Möglichdiesem Grunde ist in der Steuereinrichtung zunächst 20 keit bestehen, den Leistungsregler sofort abzuein Speicher 19 vorgesehen, der durch das Einschal- schalten, wenn eine Vollentlastung eintritt, da die ten des Signals 20 gesetzt wird. Über das dem Spei- Maschine 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°'u ist). Um auch diesen Extremfall zu Umkehrstufe 25 für die Abschalteingangssignale an- »5 beherrschen, ist ein zweites Eingangssignal 30 für geschlossen ist, wird durch die Spule 26 der Schalter den Leistungsregler 6 vorgesehen, der vom NuIl-10 des Leistungsreglers 6 eingeschaltet. Durchgang der Leistungskurve nach einem Last-

Wie schon gesagt, übernimmt der Leistu.· gsregler sprung abhängig ist. Dazu ist ein Leistungsgrenzwertnur bis zu einem bestimmten unteren Grenzwert die kipper vorgesehen, der auf einen Leisiungsbereicii Steuerung der Turbinenregelveniile 4. Dieser untere 30 von i 1,5 °/o entsprechend dem Bereich Γ des Dia-Grenzwert des Arbeitsbereiches des Leistungsreglers, gramms nach Fig. 3 eingestellt ist. Bei Erreichen der üblicherweise bei 20" υ 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° 0 der Nennleistung durch Wirkung der Umkehr- 35 des Leistungsreglers 6 und damit ein Schließen der stufe 29 ein Signal zum Löschen des Speichers 19 ge- Turbinenregelventile bewirkt. Dieses zweite Eineeben so daß damit der Schalter 10 geöffnet wird. gangssignal steht jedoch nicht nur bei Voilentlastun-Da bei einem normalbetrieblichen Abfahren der Lei- gen, sondern auch dann an, falls bei Einschwingvorstune auf unter 20⁰O geringe Leistungspendelungen gangen nach einem Leistungssprung die Leistung den um den 20⁰<o-Punkt auftreten können, ist in diesen 4° eingestellten Leistungsbereich von ± 1,5°« durch-Sienalzweig 27 noch ein Verzögerungsglied 60 einge- fährt oder berührt. Da die bei diesen Schwingungen baut das erst nach einer bestimmten Zeit zur Ab- auftretenden Abschaltzeiten gering sind, tritt keine schaitune des Leistungsreglers 6 führt. Beeinträchtigung der Gesamtregelung auf.

Der Leistungsregler 6 kann erfindungsgemäß nun Ein Wiederöffnen der Turbinenregelventile

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 Nu.ldurcnerstes Eingangssignal 18 vorgesehen, das bei einem gangs der Leistungskurve nach einem Lastsprung. Lastsprung auftritt. Dazu werden über die Meßlei- Zum Löschen des ersten Eingangssignals, abhangig tune 11 die entsprechenden Leistungsmeßwerte zu- 50 vom Lastsprung, der in der Nachführeinrichtung Il nächst einer Nachführeinrichtung 12 mit einem Vcr- ermittelt wurde, muß jedoch der Speicher 17 geioscm stärker und Integrator zugeführt, wobei der ge- werden, wozu mehrere Bedingungen erfüllt sein muswünschte Abstand der Nachführung zum jeweiligen sen. Dazu ist dem Löscheingang des Speichers 17 ein Leistunespunkt eingestellt werden kann. Diese Nach- Und-Gatter 32 mit den drei Signal-Eingangen ii, *·* rühreinrichtung kann beispielsweise so eingestellt 55 und 35 vorgeschaltet. Die Bedingungen, die zum Lowerden, daß schon bei relativ kleinen Leistungs- sehen des Speichers erloroen.ch sind, sind dabei die spriineen von beispielsweise 20°/o über dem gesamten folgenden:

Leistungsbereich ein Ansprechen erfolgt. Durch ein Zunächst darf kein Auslösesignal von der Nach-

dt artiges, durch einen vorgesehenen Grenzwertkip- rühreinrichtung 12 anstehen. Ist diese Bedingung erper nur kurzzeitig anstehendes Signal wird dann über 60 füllt, so steht über die Umkehrstufe 36 hinter de 5Te Signalleitung⁸15 ein Speicher 117 gesetzt, in dem Nachführeinrichtung 12 am Eingangs3 «n ^.gnal eine Signalhaltung erfolgt, bis ein noch zu beschrei- an. Ferner muß der Arbeitsbereich des Le stungsregbende ⁸Löschsign^Sal ansaht, über die Umkehrstufe lers durch Signalabgabe ^es Le.stungsn.veaureha. 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 vo geseLne Nachführeinrichtung 12 ist dabei schnell drehzahlabhängiges Signal 34 ^d^^^l^\ auszubilden, um ein Fehlansprechen der Steuerein- g.ge Signal 34 wird dabei ^d"2 ^e'?fⁿ ^ ^. richtung z.B. bei einer Leistungsschwingung nach schreiten eines vorgegebenen Drehzahlgradienten si

gnalführenden Grenzwertkipper 38 erzeugt, dem ein entsprechendes Diffcrenzierglied zugeordnet ist. Mit der Einführung des Drehzahlgradicnten ist es möglich, außer vom Lcistungssignal auch vom Drchzahlsignal 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 Drchzahlgradienten von kleiner als 1⁰O 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 F i g. 4 ist eine ähnliche Schallung wie die in F i 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 Lei-

stungsniveaurclais 28 und einen zweiten Eingang 53 autweist, an den über das Zeitglicd 50 eine Verbindung mit dem ersten Eingangssignal 18 hergestellt ist. Damit kann der Speicher 17 nach einer cinstellbaren Unterbrechungszeit des Leistungsregler 6 wieder gelöscht werden, oder wenn die Leistung gröl.¹ er als 20"/.. ist.

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

Der Öffnungsbefehl für die Turbinenregelventile

ao 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 Drehzahlgradienten und dem Leistungsistwert.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. 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, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: