DE2518158B2

DE2518158B2 - Leistungsregler für thermische Energieerzeugungsanlagen

Info

Publication number: DE2518158B2
Application number: DE2518158A
Authority: DE
Inventors: Dominique Le Febve De Winterthur Vivy (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1975-04-17
Filing date: 1975-04-24
Publication date: 1979-02-01
Also published as: CA1067150A; FI760431A; SE426750B; JPS6014163B2; NL173877C; JPS51126445A; NL173877B; GB1485247A; IT1059718B; SE7602061L; DE2518158A1; FI58988C; FR2308136A1; NL7505971A; FI58988B; CH590401A5; US4049971A; FR2308136B1; BE840863A

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsregler für thermische Energieerzeugungsanlagen, mit einem Sollwerteingang zur Leistungsvorgabe und mit einem I-Glied und einem PD-Glied, wobei der Istwerteingang des Reglers mit dem Eingang des I-Gliedes und dem Eingang des PD-Gliedes verbunden ist und der Ausgang des I-Gliedes und der Ausgang des PD-Gliedes über eine Additionsstelle, in der eine Überlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder stattfindet, mit dem Ausgang des Reglers verbunden sind.

Die Anordnung und die Wirkungsweise eines solchen Leistungsreglers wird anhand von F i g. 1 erläutert, die ein Schaltbild einer bekannten, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Dampfkraftanlage zeigt. Die Anlage weist einen Speisewasserbehälter 1, eine Speisepumpe 2, zwei Hochdruckvorwärmer 3, ein Speiseventil 5, eine Ekonomiserheizfläche 6, eine Verdampferheizfläche 7, eine Überhitzerheizfläche 8, ein Frischdampfventil 9, eine Dampfturbine 10 mit elektrischem Generator 11, einen Kondensator 12, eine Kondensatpumpe 13 und einen Niederdruckvorwärmer 14 auf. Die Heizflächen 6, 7 und 8 sind im Dampferzeugergehäuse 20 angeordnet und werden durch eine Feuerung 21 beheizt Der Brennstoff wird der Feuerung 21 über eine Leitung 4 zugeführt, die ein Ventil 22 zum Einstellen der Brennstoffmenge aufweist Die Luftzufuhr zur Feuerung 21 ist nicht extra dargestellt; sie kann ebenfalls mittels einer Klappe eingestellt werden.

Das Speiseventil 5 wird von einem Regler 26 beeinflußt, der mit einem im Bereich der Überhitzerheizfläche 8 angeordneten Temperaturfühler 25 in Verbindung steht Ein in Strömungsrichtung des Dampfes vor dem Frischdampfventil 9 angeschlossener Druckfühler 28 steuert über einen Druckregler 29 das Frischdampfventil 9. Die vom elektrischen Generator 11 an ein Netz 30 abgegebene Leistung wird mit einem Leistungsmeßgerät 32 ermittelt, das über einen PID-Charakter aufweisenden Leistungsregler 33 einen Lastgeber 36 beeinflußt. Der Leistungsregler 33 erhält über eine Signalleitung 34 einen Sollwert /V, Vom Lastgeber 36 aus wird das Ventil 22 in der Brennstoffleitung 4 betätigt. Außerdem können weitere Einrichtungen wie der Regler 26, die nicht gezeichnete Klappe zum Einstellen der Luftzufuhr oder auch nicht gezeichnete Einspritzventile zur Temperaturregelung des Frischdampfes vom Lastgeber 36 aus betätigt werden.

Werden die Übertragungsfaktoren des P-, I- und D-Anteils des Leistungsreglers 33 derart gewählt, daß auf den Dampferzeuger einwirkende Störungen, z. B. eine durch das Feuer verursachte Störung infolge einer Änderung der Brennstoffqualität, optimal ausgeregelt

ίο werden, so ergibt sich bei einer sprunghaften Änderung des Leistungssollwertes M eine momentan sehr starke Auslenkung des Last-Steuersignals /in der Signalleitung zwischen dem Leistungsregler 33 und dem Lastgeber 36. Eine solch starke Auslenkung kann im allgemeinen von der Feuerung nicht ausgefahren werden. Es kann sich deshalb als notwendig erweisen, den Gradienten für die Laständerung oder das Laststeuersignal /entsprechend zu begrenzen. Beide Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, daß dadurch eine Laständerung erheblich verzögert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsregler der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch bei Auftreten von sprunghaften Änderungen des Leistungssollwertes die Regelvorgänge in der Anlage optimal in der Weise ablaufen, daß in möglichst kurzer Zeit die geforderte Leistung abgegeben wird.

Dieso Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sollwerteingang des Reglers über ein Zeitglied

so auf den Eingang des I-Gliedes und über ein weiteres, kleineren Übertragungsfaktor als das erstgenannte PD-Glied aufweisendes PD-Glied auf die Additionsstelle geschaltet ist
Die Verzögerungszeit des Zeitgliedes ist nach einer

Vi Weiterbildung der Erfindung einstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel des Leistungsreglers nach der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt, die ein Blockschema des Reglers zeigt Fig.3 zeigt in vier Diagrammen die Wirkungsweise des erfindungsgemä-

Ben Reglers.

Mit 50 ist die Regelstrecke bezeichnet, die die dynamischen Eigenschaften des Dampferzeugers, der Dampfturbine und des elektrischen Generators symbolisiert Von dieser Regelstrecke 50 geht ein Signalpfad 51 aus, der das Istwertsignal der Leistung N führt und sich im Punkt 52 gabelt Der eine vom Punkt 52 ausgehende Zweig führt zum Eingang eines PD-Gliedes 53, wogegen der andere vom Punkt 52 ausgehende Zweig zu einem Vergleichspunkt 64 führt, der mit dem

^ΓΌ Eingang eines I-Gliedes 54 verbunden ist. Die Ausgänge des PD-Gliedes 53 und des I-Gliedes 54 sind in einem Additionspunkt 55 zusammengefaßt, in dem eine Überlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder stattfindet Das PD-Glied 53 und das I-Glied 54 sind wie üblich auf die Regelstrecke 50 optimal eingestellt und entsprechen insoweit dem Leistungsregler 33 in F i g. 1.

Abweichend von dem bekannten Leistungsregler wird gemäß F i g. 2 der das Sollwertsignal M führende Signalpfad 60 an einem Punkt 61 gegabelt. Der eine vom Punkt 61 ausgehende Zweig führt zu einem Zeitglied 63, das mit dem Vergleichspunkt 64 am Eingang des I-Gliedes 54 verbunden ist. Im Vergleichspunkt 64 wird das aus dem Zeitglied 63 kommende verzögerte Sollwertsignal für die Leistung durch Subtraktion mit

<>5 dem vom Gabelpunkt 52 kommenden Istwertsignal der Leitung verglichen und die Differenz dieser Signale dem I-Glied 54 zugeleitet Der andere vom Punkt 61 ausgehende Zweig führt zu einem weiteren PD-Glied

62, das mit einer Additionsstelle 57 verbunden ist, der über eine Signalleitung 56 das vom Additionspunkt 55 kommende Signal zugeführt wird. Das weitere PD-Glied 62 hat einen kleineren Übertragungsfaktor als das PD-Glied 53 und auch der D-Anteil ist schwächer als bei jenem. An der Additionsstelle 57 wird das aus der Oberlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder 53 und 54 gebildete Signal dem vom weiteren PD-Glied 62 kommenden Signal überlagert und die so gebildete Summe als Last-Steuersignal / dem Lastgeber der Regelstrecke 50 zugeführt

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Leistungsreglers gemäß F i g. 2 anhand der F i g. 3 erläutert, wobei angenommen wird, daß eine sprunghafte Änderung des Leistungssollwertes N₅ eintritt, wie dies in Fig.3a im Zeitpunkt ί = 0 angedeutet ist Im Diagramm 36 sind zwei Beispiele von Charakteristiken Gi, G₂ des Zeitgliedes 63 und damit gleichzeitig für zwei verschiedene Varianten der Verlauf des Ausgangssignals des Zeitgliedes 63 beim Auftreten der sprunghaften Störung veranschaulicht Das Diagramm 3c stellt mit den Linien Li und L₂ dem den beiden Charakteristiken G\ bzw. G₂ entsprechenden Verlauf des Last-Steuersignals / als Folge der sprunghaften Störung des Leistungssollwertes dar. Das Diagramm 3c/ zeigt den Verlauf der Istwerte N₁ und /V₂ der Leistung beim Auftreten der sprunghaften Änderung des Leistungssollwertes N₅.

Zum Vergleich ist im Diagramm 3c der Verlauf des Last-Steuersignals /"des bekannten Leistungsreglers 33 als Kurve ίο und im Diagramm 3d der entsprechende Verlauf des Istwertes der Leistung als Kurve ΛΌ eingetragen.

Eine optimale Einstellung des D-Anteiles im bekannten Leistungsregler 33 ruft einen sehr hohen initalen Ausschlag des Last-Steuersignals / hervor, der dem Ver!auf der Kurve Lo entspricht Eine übliche Steuerung der Feuerung 21 ist nicht in der Lage, den Ausschlag der Kurve Lo zu realisieren. Das Last-Steuersignal / muß daher auf einen Wert L_mlu begrenzt werden, so daß der gestrichelte Verlauf der Kurve L₀ nicht durchlaufen

ίο wird. Die relativ hohe Verstärkung der P- und !-Anteile des bekannten Leistungsreglers 33 hat zur Folge, daß die Kurve Lo anschließend an den initialen Ausschlag eine Schwingung unter die O-Linie ausführt was bewirkt daß der Istwert No erst erheblich verzögert auf den Beharrungswert 1 ansteigt (F i g. 3d).

Mit dem erfindungsgemäßen Leistungsregler nach F i g. 2 wird die durch die sprunghafte Veränderung des Sollwertes M verlangte Erhöhung der Leistung bedeutend früher erreicht als mit dem bekannten Leistungsregler 33, wie dies deutlich aus den Diagrammen 3c und 3d aus den Kurven Li, L₂ bzw. Nf, /V₂ erkennbar ist Dabei wird das Steuerungssystem viel weniger strapaziert denn wie die beiden Diagramme zeigen, sind die Schwingungsausschläge der Kurven Li und L₂ bzw. Λ/ι

2^r) und /V₂ viel geringer.

Wie F i g. 3 weiter erkennen läßt, kann der Charakter des Zeitgliedes 63 in relativ weiten Grenzen variiert werden, ohne daß dadurch die günstige Wirkung des erfindungsgemäßen Leistungsreglers wesentlich beein-

«) trächtig! würde. Dieses Variieren geschieht auf nicht dargestellte Weise durch Einstellen der Verzögerungszeit des Zeitgliedes 63.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leistungsregler für thermische Energieerzeugungsanlagen, mit einem Sollwerteingang zur Leistungsvorgabe und mit einem I-Glied und einem PD-Glied, wobei der Istwerteingang des Reglers mit dem Eingang des I-Gliedes und dem Eingang des PD-Gliedes verbunden ist und der Ausgang des I-Gliedes und der Ausgang des PD-Giiedes über eine Additionsstelle, in der eine Überlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder stattfindet, mit dem Ausgang des Reglers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwerteingang (60) des Reglers Ober ein Zeitglied (63) auf den Eingang des I-Gliedes (54) und über ein weiteres, kleineren Übertragungsfaktor als das erstgenannte PD-Glied (53) aufweisendes PD-Glied (62) auf die Additionsstelle (55,57) geschaltet ist

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit des Zeitgliedes (63) einstellbar ist