DE2243830B2 - Turbinenregelsystem - Google Patents

Turbinenregelsystem

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DE2243830B2
DE2243830B2 DE19722243830 DE2243830A DE2243830B2 DE 2243830 B2 DE2243830 B2 DE 2243830B2 DE 19722243830 DE19722243830 DE 19722243830 DE 2243830 A DE2243830 A DE 2243830A DE 2243830 B2 DE2243830 B2 DE 2243830B2
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turbine
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Markus Adrian Schenectady N.Y. Eggenberger (V-StA.)
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General Electric Co
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    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • G05B9/03Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/24Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical electrical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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Description

»er ist, nber keinen Operateur erfordert , Erfindung wird anhand der folgenden Beschrei-I der Zeichnung eines bevorzugten Ausfühpiels näher erläutert
fjg.l zeigt eine schematische Darstellung eines rital-Analogregelsvstems für eine Dampfturbine. f\e. 2 zeigt ein Schaltbild einer geeigneten Vorrichw mit Totzeit
fig 1 zeigt eine Hochdruckdampfturbine 1 mit impfsteuerventilen 2 zur Steuerung des Dampf einlas- !° laus dem Einlaßrohr 3. Die Dampfturbine 1 soll dabei räsentativ »ein für die weitaus komplizierteren mpfkraftwerke zur Ausnutzung von fossilen Brenn-Efen oder von Kernenergiewärme. Diese enthalten Huhn mehrere Abschnitte mit Niederdruckturbinen 1S licht gezeigt)· Im weitesten Sinne soll die Dampfturbi-1 repräsentativ sein für andere Arten von UBiftmaschinen mit Einrichtungen zur Steuerung der jfciseizung oder Zuführung von Energie zur Kraftmaschine. Beispielsweise könnte die Dampfturbine eine Gasturbine sein und die Dampfventile 2 wurden dann durch Einrichtungen gebildet, welche den Zustrom von Brennstoff zu den Brennkammern steuern.
Die einzelnen Dampfventile 2 werden in ihrer Lage eingestellt durch elektrohydraulische Ventilservomechanismen 3, welche jeweils eine innere geschlossene Analogregelschleife 4 besitzen. Die Servomechanismen 3 zur Einstellung des Ventils sind dem Fachmann bekannt und enthalten Operatorverstärker zur Ansteuerung von Pilotventilen, welche ihrerseits den Zufluß eines unter hohem Druck stehenden hydraulischen Arbeitsmitteis zu hydraulischen Kolbenreglern steuern, welche die Dampfventile einstellen. Beispiele für solche elektrohydraulischen Servomechanismen zur Ventileinstellung sind in den US-Patenten 29 77 768 und 34 07 826 beschrieben. Stellungwandler 5 dienen dazu, an die Summierungs- oder Komparatorschaltungen 7 Rückkopplungssignale 6 zu liefern für jede der inneren Analogregelschleifen 4. Dadurch dienen die an den Komparatoren 7 zugeführten Ventilstellungssignale dazu, in bekannter Weise eine entsprechende Einstellung der Dampfventile 2 zu erhalten. Dabei ist in dem Blockschaltbild der Fig. 1 das Vorzeichen so vereinbart daß ein Signal mit positivem Vorzeichen eine stärker geöffnete Ventilstellung darstellt.
Die Rückkopplungssignale für die Vertilstellung werden auch einem Analog/Digital-Wandler 8 zugeführt. Weitere Betriebsparameter der Dampfturbine und der zugeordneten Kraftanlagenausrüstung werden einem ähnlichen Analog/Digital-Wandler 9 zugeführt. Die abgegebenen Betriebsparameter sind lediglich repräsentativ für die möglichen Betriebsparanieter; sie können einschließen die Anzeige 10 für den Druck des Schieberkastens, die Gehäusetemperatur U, die Turbinendrehzahl 12 sowie verschiedene andere Betriebsparameter wie beispielsweise Zustände im elektrischen Verteilersystem bei 13 und die Ausgangsleistung des Generators bei 14.
Dabei werden festlegungsgemäß analoge oder kontinuierliche Signale durch ausgezogene linien &o dargestellt und digitale oder intermittierende Signale durch gestrichelte Linien. Die mit Strichpunkten dargestellten Linien entsprechen mechanischen Verbindungen. , In den Analog/Digital- Wandlern 8,9 werden analoge «5 Signale in bekannter Weise in entsprechende digitale Rückkopplungssignale umgewandelt. Die digitalen Sienale sind bei 15 angedeutet und werden einem
45 Digitalrechner 16 zugeführt, der entweder eine fest verschaltete Logik aufweisen oder programmierbar sein kann. Die vom Operateur ausgewählten eingangsseitigen Einstellungen sind bei 17 angedeutet, beispielsweise die erwünschte Drehzahl, die erwünschte Last, die erwünschte Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl oder der Belastung usw. Diese Einstellungen werden vorgenommen gemäß dem erwünschten Betrieb der Dampfturbine 1. Ein mit zeitlicher Sequenz ausgestattete Ausgangssignal 18 für die Venüldnstellung wird durch später erörterte, im inneren Rechner errechnete Funktionen erzeugt Ein digitales Ausgangssignal 19 stellt das Bezugssignal für die Last oder die erwünschte Belastung für die Dampfturbine dar und wird getrennt zugeführt Schließlich wird noch ein Ausgangssignal 20 geliefert, welches ein Versagen oder eine Fehlfunktion des Rechners anzeigt und von der internen Eigenprüfschaltung geliefert wird.
Das digitale Signal 18 mit Zeitsequenz für die Ventileinstellung wird einem Digital/Analog-Multiplexer 21 zugeführt, welcher die Signale abtrennt, die als Sollwerte zu den einzelnen Ventilservomechanismen dienen sollen, und diese Signale zurückverwandelt in analoge oder kontinuierliche Signale. Diese werden den Summierkomparatoren 7 über Eingangsleitungen 22 zugeführt.
Die oben beschriebenen Elemente, d. h. der Digitalrechner 16, der Multiplexer 21, die inneren Ventileinstellschleifen 4, die Turbine 1, die verschiedenen analogen Rückkopplungssignale, die Analog/Digital-Wandler 8, 9 und die digitalen Signale 15 stellen zusammen eine äußere geschlossene Schleife dar, die allgemein mit 23 bezeichnet ist Obwohl die äußere Schleife 23 in der Ausdrucksweise der Regeltechnik eine i »hybride« Schleife ist, da sie sowohl digitale als analoge Teile enthält, wird sie nachstehend als eine »digitale äußere Schleife« bezeichnet, um sie von der später zu erörternden, in Reserve vorhandenen »analogen äußeren Schleife« zu unterscheiden.
Die verschiedenen Signale für die Ventileinstellung, welche im Rechner 16 errechnet sind, stellen das Ergebnis komplizierter Rechengänge dar, welche viele der Betriebsparameter des Systems und die Ventilstellung beinhalten. Beispielsweise sind die folgenden bekannten Funktionen für die Ventileinstellung beispielhaft bezüglich einer Auslegung zur Erreichung bestimmter Zwecke.
Die Ventile können eingestellt werden zum Dampfeinlaß über einen vollen oder Teilbogen, wie es in der US-PS 34 03 892 beschrieben ist Ein schnelleres Anfahren kann erreicht werden durch Steuerung in einer Betriebsart, welche zwischen der Betriebsart mit Dampfzufuhr über den vollen Kreisbogen und einem Teilkreisbogen liegt Es wird hierzu auf das US-PS 35 61 216 verwiesen. Während des Anfahrens können die Belastungen auf die Turbine den begrenzenden Faktor darstellen, wie im US-PS 34 46 224 beschrieben. Eine frühzeitige Ventilbetätigung entsprechend den äußeren Bedingungen im elektrischen Kraftsystem kann gemäß der US-PS 36 01 617 vorgenommen werden.
'.Venn die Turbine und ihr Generator mit einem großen elektrischen System verbunden sind, ist die Drehzahl der Turbine relativ festgelegt und die Ventilbewegungen dienen dann lediglich dazu, die Belastung der Einheit zu steigern oder zu vermindern. Daher können gemäß der US-PS 30 97 488 Bezugssollwerte für die Drehzahl und die Last, welche eine gewünschte Drehzahl und Belastung darstellen, einzeln
55
eingestellt oder errechnet und dann kombiniert werden.
Sinngemäß gibt das digitale Ventilstellungssignal bei 18 vom Digitalrechner 16 die kombinierte Auswirkung der Bezugssignale für Drehzahl und Last wieder.
Das digitale Signal 19 vom Rechner ist repräsentativ lediglich für die gewünschte Belastung oder den Bezugswert für die Last. Das Signal 19 wird über einen Schalter 24 einem konventionellen digitalen Summierungskomparator 25 zugeführt, beispielsweise einem Aufwärts-Abwärts-Zähler, und das Differenzsigrial oder Ausgangssignal wird eine Speichereinheit 26 für das Lastbezugssignal zugeführt. Diese Speichereinheit 26 kann viele bekannte Formen einnehmen. Beispielsweise kann sie ein Schrittmotor sein, oder sie kann durch Speicherung einer Ladung auf einem Kondensator in einer elektrischen Schaltung gebildet sein. Die Speichereinheit 26 ist auch eingerichtet zur Lieferung eines analogen Ausgangssignales 27, welches dem zeitlich letzten Wert des digitalen Lastbezugssignals 19 entspricht. Dies kann erreicht werden durch einen Differentialtransformator mit variablem magnetischem Widerstand und eine durch den vorgenannten Schrittmotor angetriebene Demodulatorkombination, oder es kann einfach ein Spannungsteiler sein, welcher gespeist wird durch die vorgenannte Ladung auf einem Kondensator. Es ist eine Einrichtung vorgesehen zur Änderung des analogen Lastbezugssignals von Hand — diese Einrichtung ist angedeutet durch den Stellknopf 26a — wenn die Einstellsteuerung 25 durch den Schalter 24 vom Digitalrechner abgetrennt ist.
Zusätzlich zu der vorerwähnten digitalen äußeren Schleife ist eine allgemein mit 28 bezeichnete analoge äußere Reserveschleife vorgesehen. Ein analoges Turbinendrehzahlsignal 12a, das identisch sein kann mit dem Drehzahlsignal 12, wird einer Regelung 29 für Drehzahl und Beschleunigung zusammen mit einem Bezugswert 30 für die Drehzahl zugeführt, welcher vom Operateur einstellbar ist. Der Regler 29 für Drehzahl und Beschleunigung kann die verschiedensten Grade der Kompliziertheit annehmen von einem einfachen Operatorsummierverstärker bis zu einer Analogregelung mit überschüssigen (redundanten) Kanälen für Drehzahl und teschleunigung, wie sie insbesondere in der US-PS 33 40 883 beschrieben ist
Das Signal wird in Parallel- oder Zweigpfade 33, 34 aufgeteilt Der Zweig 34 kann einen Linearverstärker 35 enthalten, der ein sich linear änderndes Signal bei Erhöhung der Verminderung der Drehzahl gegenüber einer durch das Bezugssignal 30 ausgewählten Drehzahl liefert Dieses Signal wird über einen Schalter 36 einer Impedanzeinrichtung 32 zugeführt.
Der andere Signalzweig 33 geht über einen Funktionsgenerator 38 mit Totzeit und einen Schalter 39 an die gleiche Impedanzeinrichtung 32. In Abhängigkeit von den relativen Stellungen der Schalter 36, 39 wird das Drehzahlregelabweichungssignal, das entweder aus dem oberen oder unteren Signalzweig kommt, durch einen gewählten Verstärkungsfaktor in der Einrichtung 32 multipliziert, um eine erwünschte Entsprechung 1er Ventilbewegung für eine gegebene Drehzahländerung zu erhalten. Das erhaltene Signal wird einem Summierteil 37 zugeführt
Der Totzeit-Funktionsgenerator 38 ist so angeordnet daß er Signale in Richtung einer Ventilöffnung (positive Signale) unterdrückt und nur dann ein Signal erzeugt das linear in Richtung des Ventilschließens (minus) ansteigt wenn die Turbine den Bezugswert für die Drehzahl (oder alternativ die Nennwerteinstellung für die Drehzahl) um einen vorgegebenen Betrag über steigt. Hier wurde ein Wert von 1 % der Nenndrehzah der Turbine gewählt. Der andere Eingang zurr Summierungskomparator 37 ist die Signalleitung 27 vor der Speichereinheit 26 für das Lastbezugssignal. Dies« Leitung 27 führt eine Spannung mit einer geeigneter Polarität zur Erzeugung eines Signals zur Ventilöffnunj und enthält Einrichtungen zur Abtrennung des Signali über einen Schalter 40. Das Ausgaingssignal vom
■ o Komparator 37 stellt ein kombiniertes Signal füi Drehzahl und Bezugswert der Last dar und wird übet einen Begrenzer 41 und einen nicht-lineairen Funktions generator 42 weitergeführt. Der nicht-lineare Funktionsgenerator 42 kann beispielsweise eine Diodenschaltung gemäß der US-PS 30 97 488 sein und wird se ausgewählt oder eingestellt, daß er die Nichtlinearitäi des Dampfstromes bezüglich der Ventilbewegung korrigiert. Daher erzeugt das Ausgangssignal vom Funktionsgenerator 42 bei der Kombination mit der Dampfströmungsgeschwindigkeit als Funktion der Ventilbewegung, welche eine entgegengesetzte Nichtlinearität besitzt, eine Dampfströmungsgeschwindigkeit die im wesentlichen proportional zum Signal vom Summierteil 37 ist. Die ausgangsseitige Signalspannung vom Funktionsgenerator 42 wird parallel den Summierungskomparatoren 7 für die inneren Regelschleifen A zur Ventileinstellung zugeführt.
Die Einrichtung zur Umschaltung der vollen Regelung der Dampfturbine 1 von der äußeren Hauptschleife 23 auf die äußere Reserveschleife 28 enthält ein Schaltrelais 43 zur Betätigung von Schaltern zur Aktivierung oder Entaktivierung der erwünschten Signale. Das Relais 43 steuert die Trennung von Schaltern 44 für die analogen Ventileinstellsignale.
welche auf den Leitungen 22 erscheinen. Es ist außerdem so geschaltet, daß es einen ähnlichen Schalter 40 für das Ausgangssignal der Speichereinheit für den Lastbezugswert betätigt. Der Schalter 14 unterbricht den digitalen Eingang zur Speichereinheit für den Lastbezugswert, und die Schalter 36, 39 ergeben eine alternative Aktivierung der Zweige 33, 34. Bei der schematischen Darstellung in F i g. 1 ist angenommen, daß bei Abtrennung eines Analogsignals von seiner Quelle dieses den Wert Null annehmen wird. Ein abgetrenntes digitales Signal wird auf seinem vorher zuletzt vorhandenen Wert verbleiben. Das Schaltrelais 43 wird entweder von Hand betätigt oder durch ein Relais 43a für eine Rechnerfehlfunktion und dieses ist so geschaltet, daß es das Schaltrelais von der Betriebsart mit Rechner zur analogen Reservebetriebsart umschaltet, wenn ein Signal 20 vom digitalen Rechner anzeigt daß eine Fehlfunktion stattgefunden hat Ein geeignetes Ausgangssignal 38a vom Funktionsgenerator 38 ist vorgesehen, um das Fehlfunktionsrehiis 43a zu betäti-
S3 gen, wenn die übermäßig hohe Drehzahl einen vorgegegebenen Wert erreicht, beispielsweise 3 % der Nenndrehzahl, und bewirkt dann, daß das Schaltrelais 43 in die Reservebetriebsart umschaltet
Fig.2 enthält eine vereinfachte Darstellung eines Totzeit-Generators 38, obwohl viele andere in der Funktion ähnliche Schaltungen bekannt sind. Eine Gattersammelleitung 50 ist über geeignet gepolte Dioden 53,54 mit den Ausgängen der Operatorverstärker 51, 52 verbunden. Bekanntlich kehrt ein Operator- verstärker die Polarität des eingangsseitigen Spannungssignals um. Daher entspricht die Vorzeichenwahl nicht notwendigerweise der Vorzeichenwahl entsprechend Fig. 1. da in einem tatsächlich ausgeführten
System andere Umkehrungen des Vorzeichens auftreten. Lediglich dasjenige Signal der beiden Verstärker, das den höchsten positiven Wert besitzt, wird auf der Sammelleitung 50 erscheinen. Eine positive Spannung ist in diesem Fall ein Signal zur Ventilschließung. Der Eingang zum Verstärker 52 ist über eine Impedanz 55 geerdet. Eine Rückkopplungsimpedanz 56 von gleichem Wert verbindet Hingang und Ausgang. Daher besitzt der Verstärker 52 ein Ausgangssignal Null, wodurch ein negativ verlaufendes Signal auf der Sammelleitung verhindert wird.
Der Verstärker 51 ist mit einem Summierverstärker mit drei Eingangsimpedanzen 57, 58, 59 und einer Rückkopplungsimpedanz 60 verbunden, wobei diese Impedanzen alle den gleichen Wert besitzen. Der Impedanz 57 wird ein positives Drehzahlbezugssignal zugeführt, und der Impedanz 58 wird ein negatives Signal zugeführt, welches den Istwert der Drehzahl darstellt. Diese Funktionen werden normalerweise in der Regeleinheit 29 für Drehzahl und Beschleunigung gemäß Fig. 1 ausgeführt: zum besseren Verständnis sind sie jedoch in Fig. 2 gezeigt. Ein positives Vorspannungssignal wird der Impedanz 59 zugeführt in Abhängigkeit von der gewünschten Länge der Totzeit; dies beträgt hier etwa 1 % des Bezugssignals für die Drehzahl. Die Summe dieser Signale erscheint daher am Ausgang des Verstärkers 51.
Wenn der Sollwert der Drehzahl gleich dem Istwert der Drehzahl ist, ist das einzige Ausgangssignal lediglich zurückzuführen ruf die eingangsseitige Vorspannung. Diese ist wegen der Vorzeichenumkehr im Verstärker negativ. Der andere Verstärker 52 verhindert jedoch ein negatives Signal auf der Gattersammelleitung 50. Mit dem Ansteigen der Drehzahl hebt das Drehzahlregelabweichungssignal das Vorspannungssignal solange auf, bis ein positives Signal (dieses stellt ein Ventilschließen dar und darf nicht verwechselt werden mit den Symbolen + und - für den Servomechanismus gemäß der Verwendung in Fig. 1) auf der Sammelleitung 50 erscheint und an den Summierungskomparator 37 weitergegeben wird.
Im Betrieb unterliegt die Dampfturbine 1 entweder d"r Regelung durch die digitale äußere Hauptschleife 23 ouer die analoge äußere Reserveschleife 28 in Abhängigkeit von der Stellung der Schalter 24, 36, 39, 40, 44, welche durch das Schaltrelais 43 gesteuert werden. In der Abbildung sind die Schalter in der Stellung wiedergegeben, bei der sich die Dampfturbine in der primären oder durch den Digitalrechner gesteuerten Betriebsart befindet. Das digitale Signal 18 für die Ventilstellung durch den Multiplexer 21 liefert analoge Einstellwerte für die einzelnen Servos zur Ventileinstellung. Das digitale Lastbezugssignal bringt ständig die Speichereinrichtung 26 für den Lastbezugswert auf den neuesten Stand, welche ihrerseits das analoge Lastbezugssignal 27 liefert. Das Signal 27 ist jedoch Null infolge der geöffneten Stellung des Schalters 40.
Die analoge Drehzahlregelschleife 28 für Reservebetrieb liefert ein Drehzahlregelabweichungssignal 31, welches längs des unteren Zweiges 33 des Signalweges dem Totzeit-Generator 38 zugeführt wird. Der Durchgang dieses Signals zum Summierer 37 wird zugelassen: dies ist angedeutet durch die geschlossene Stellung des Schalters 39. Wegen der Totzeit ist jedoch das Eingangssignal zum Summierer 37 so lange NuIL bis die Drehzahl um 1 % oberhalb des Nenn- oder Sollwertes der Drehzahl liegt. In einem solchen Falle wird dann ein Ventilschließsignal summiert mit dem vom Rechner erhaltenen Einstellwert in jedem der getrennten Summierkomparatoren 7 für die Ventileinstellung. Daher ist eine über dem Sollwert liegende Ist-Drehzahl der Turbine das letztendliche Maß für die Richtigkeit der Regelung, obwohl das von dem Digitalrechner gelieferte Signal für die Ventileinstellung scheinbar ίο richtig sein kann. Der eine Totzeit aufweisende Abschnitt der äußeren analogen Schleife dient zur Aufhebung bzw. Korrektur der Steuerung durch den Digitalrechner bei überhöhter Drehzahl durch Verminderung der Ventilöffnung.
In der alternativen oder Reservebetriebsart, welche ent-veder durch Betätigung des Schaltrelais 43 von Hand oder durch das Relais 43a bei einer Rechnerfehlfunktion ausgelöst wird, werden die Schallerstellungen wie folgt geändert. Die Schalter 44 werden geöffnet, so daß die analogen Ventileinstellwerte von dem Multiplexteil 21 Null sind. Der Schalter 24 ist unterbrochen, so daß an der Speichereinrichtung für den Bezugswert der Last nicht mehr länger eine Änderung durch den Rechner erfolgt, und der Schalter 40 ist geschlossen, und das analoge Bezugssignal 27 für die Last von der Speichercinheit 26 steht als Eingang zum Summierer 37 zur Verfügung.
Der Schalter 39 ist geöffnet, und der Schalter 36 ist geschlossen, und damit wechselt der Signalweg vom unteren Zweig 33 zum oberen Zweig 34. In dieser Weise wird ein Drehzahlregelabweichungssignal von der Regelung 29 für Drehzahl und Beschleunigung (modifiriert durch die Impedanzeinrichtung 32) als zweite Eingangsgröße dem Summierer 37 zugeführt. Das kombinierte Signal wird jetzt der neue analoge Bezugswert für die geschlossenen Regelschleifen des Ventils, fließt durch den Begrenzer 41, wird weiter modifiziert durch den Funktionsgenerator 42 und wird den Summierkomparatoren 7 zugeführt. Das gleiche Signal wird allen vier Regelschleifen für die Ventileinstellung zugeführt, so daß sich die Ventile im Gleichtakt öffnen und schließen. Diese Betriebsart ist bekannt als Dampfzuführung über dem vollen Kreisbogen und ist geeignet für die einfache Reserveregelung der Drehzahl und Last, während der Digitalrechner außer Betrieb ist.
Es ist zu beachten, daß bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung der Digitalrechner 16 plötzlich vom System getrennt werden oder in anderer Weise völlig falsch funktionieren kann und der Turbinengeneratorsatz dann trotzdem weiterarbeitet mit einem einfacheren aber vollständig sicheren Regelsystem der Drehzahl und der Last Die Last wird von Hand geändert durch Einstellung des Einstellknopfes 26a für den Bezugswertspeicher und damit durch eine Änderung des Lastbezugswertsignals.
Wenn der Turbinengeneratorsatz in der Betriebsart mit Regelung durch den Digitalrechner arbeitet, wird die Sicherheit ebenfalls unterstützt durch die analoge Regelschleife. Ein Ausgangssignal von dem Totzeit-Generator 38 kommt nur ins Spiel, wenn ein vorgegebener Wert der Überdrehzahl der Turbine erreicht wird. Dies löst Schließsignale für das Ventil aus. wenn die Oberdrehzahl einen vorgewählten Wert erreicht, und bei irgendeinem höheren Wert arbeitet das Fehlfunktionsrelais zur Umschaltung auf die Reserveregelung durch Außerkraftsetzung der digitalen äußeren Schleife.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
70S 512/62

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    l.Turbinenregelsystem mit einer Ventilsteuerung der Energiezufuhr zur Turbine, das mindestens eine innere geschlossene Schleife, die die Ventile - entsprechend einem analogen Sollsignal einstellt, und eine äußere Schleife mit einem Digitalrechner umfaßt, die auf die Ventileinstellung und auf ausgewählte Betriebsparameter der Turbine anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite äußere Schleife (28) mit einer analogen Regeleinrichtung (29) vorgesehen ist, die auf die Turbinendrehzahl anspricht und ein zweites Signal an die innere Regelschleife (4) über einen getrennten > Signalpfad liefert, wobei dieser Signalpfad eine Vorrichtung (38) mit Totzeit enthält, die ein analoges Ventilschließsignal nur oberhalb einer ernten gewählten Überdrehzahl abgibt derart, daß die zweite Schleife (28) als Reserveregelung für die erste Schleife (23) dient und eine Ventilschließung oberhalb der gewählten Drehzahl einleitet.
  2. 2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennizeichnet, daß eine Totzeit aufweisende Vorrichtung (38) die erste äußere Schleife (23) bei Erreichen einer zweiten gewählten Überdrehzahl abschaltet und die Turbine nur durch die zweite äußere Schleife (28) geregelt ist
  3. 3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Totzeit aufweisende Vorrichtung (38) ein Paar Operatorverstärker (51, 52) umfaßt, welche über Dioden (53, 54) mit einer gemeinsamen Gattersammelleitung (50) verbunden sind, der eine Verstärker (51, 52) ein Ventilschließ-(tignal oberhalb eines Vorspannungssignals entspre- chend einer gewählten Überdrehzahl liefert und der »ndere Verstärker ein Null-Signal liefert zur Unterdrückung der Ventilöffr.ungssignale auf der Gatterleitung (50).
  4. 4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn-Zeichnet, daß die erste äußere Schleife (23) über (erste Schalter (44) ein Signal an die innere Schleife (4) und die zweite äußere Schleife (28) über erste und !zweite alternative, durch Schalter (36,39) steuerbare Signalwege (33,34) ein Signal an die innere Schleife (4) liefert, und daß ein Sch?ltrelais (43) mit den ersten Und zweiten Schaltern (44; 36,39) verbunden ist zur Lieferung des Ventileinstellsignals sowohl von der ersten äußeren Schleife (23) als auch von dem ersten alternativen Signalzweig (33) in der zweiten äußeren Schleife (28) in der Hauptbetriebsart des Regelsyttems und zur Lieferung des Ventileinstellsignals Über den anderen Signalzweig (34) der zweiten Äußeren Schleife (28) in der Reservebetriebsart des Regelsystems.
  5. 5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (26) für den Lastbezugstvert zur Aufnahme eines Lastbezugssignals von dem Digitalrechner (16) und zur Erzeugung eines Analogen Bezugssignals entsprechend dem zuletzt aufgenommenen digitalen Lastbezugswertsignal und ein dritter durch das Schaltrelais (43) betätigbarer Schalter (40) vorgesehen sind zum Verbinden des analogen Lastbezugswertsignals mit dem zweiten alternativen Leitungsweg (34) der zweiten äußeren Schleife (28) im Reservebetrieb des Regelsystems.
    Die Erfindung bezieht sich auf Turbinenregelsystem mit einer Ventilsteuerung der Energiezufuhr zur Turbine, das mindestens eine innere geschlossene Schleife, die die Ventile entsprechend einem analogen Sollsignal einstellt, und eine äußere Schleife mit einem Digitalrechner umfaßt, die auf die Ventileinstellung und auf ausgewählte Betriebsparameter der Turbine anspricht Ein derartiges Regelsystem ist aus der US-PS 35 52 872 bekannt
    Mit der Erhöhung der Kompliziertheit der Steueroder Regelfunktion bei großen Kraftwerken mit Dampfturbine und Generator sind auch die Regel- und Steuereinrichtungen selbst komplizierter geworden. Ausgehend von einfachen mechanisch-hydraulischen Drehzahlreglern sind die Steuereinrichtungen weiter entwickelt worden zu elektrohydraulischen analogen Steuer- oder Regelsystemen, weiche Halbleiterbauteile enthalten, die Signale an Servomechanismen zur Einstellung eines hydraulischen Hochdruckventils liefern. Eine noch größere Kompliziertheit ergibt sich durch die Verwendung zentraler Digitalrechner in dem Kraftwerk zur Durchführung einer Fernüberwachung und des Anfahrens und Synchronisierens der Turbinen. Obwohi die Notwendigkeit zu einer schnellen Einstellung der Dampfventile die Beibehaltung einer Analogregelung mit geschlossener Regelschleife für die Einstelleinrichtungen des Ventils begünstigt hat, sind Digitalrechner als Mittel zur Durchführung komplizierter Berechnungen mit größerer Anpassungsfähigkeit für einige Bereiche der gesamten Regelanordnung verwendet worden.
    Obwohl Digitalrechner sehr zuverlässig sind und interne Schaltkreise zur Eigenüberprüfung besitzen, ergeben sich durch die gesteigerte Zuverlässigkeit gesteigerte Kosten. Weiterhin kann ein Ausfall des Rechners oder ein Signalverlust sowie Fehler im Paritätsbit usw. zu einer übermäßigen Drehzahlerhöhung und einer ausgedehnten Beschädigung an der Dampfturbinenanlage führen. Es ist zwar aus der eingangs genannten US-PS 35 52 872 bekannt, die automatische Regelung zu unterbrechen und zu einer manuellen Steuerung überzugehen, wenn eine Fehlfunktion festgestellt wird. Dies setzt aber die ständige Verfügbarkeit eines erfahrenen Operateurs voraus.
    Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Turbinenregelsystem zu schaffen, in dem bei einem teilweisen oder vollständigen Ausfall des Digitalrechners noch ein Reserveregelsystem in Betrieb bleibt
    Diese Aufgabe wird bei einem Turbinenregolsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweite äußere Schleife mit einer analogen Regeleinrichtung vorgesehen ist, die auf die Turbinendrehzahl anspricht und ein zweites Signal an die innere Regelschleife über einen getrennten Signalpfad liefert wobei dieser Signalpfad eine Vorrichtung mit Totzeit enthält die ein analoges Ventilschließsignal nur oberhalb einer ersten gewählten Überdrehzahl abgibt derart, daß die zweite Schleife als Reserveregelung für die erste Schleife dient und eine Ventilschließung oberhalb der gewählten Drehzahl einleitet.
    Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
    Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Betriebssicherheil des Regelsystems wesentlich erhöht wird. Selbst wenn der Digitalrechner völlig ausfällt, kann eine Regelung aufrechterhalten werden, die zwar in ihrer Funktion
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