DE2813045A1

DE2813045A1 - Dampfturbinenanlage

Info

Publication number: DE2813045A1
Application number: DE19782813045
Authority: DE
Inventors: Karel Dipl Ing Dr Skala
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-02-21
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1979-08-23
Also published as: FR2417634A1; FR2417634B1; JPS54114612A; DE2813045C2; US4271673A; JPS6244082B2; SE443186B; SE7901363L; CH632315A5

Description

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Dampfturbinenanlage

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage mit mindestens einem Turbineneinlassventil und mindestens einem Bypassventil, welche über mindestens je eine Zweigleitung mit mindestens einem gemeinsamen, mit einem Frischdampferzeuger in Verbindung stehenden Frischdampfzufuhrleitungsabschnitt verbunden sind, und mit einem Regelkreis zur Steuerung der Oeffnungs- bzw. Schliessbewegung dieser Ventile.

Es ist bekannt, in Dampfturbinenanlagen zur Vordruckregelung vor dem Turbineneinlassventil einen Druckwertmessgeber anzuordnen. Bei schneller Leistungsreduktion, wie dies zum· Beispiel bei Kurzschluss oder Blitzschlag in einem Teil des angeschlossenen Netzes erforderlich ist, führen die Turbineneinlass- und die Bypass-Ventile schnelle Hubänderungen in zueinander entgegengesetzten Richtungen durch. Dadurch treten vor diesen Ventilen starke Dampfdruckänderungen mit umgekehrten Vorzeichen auf. Diese Dampfdruckänderungen pflanzen sich mit annähernd gleichen Geschwindigkeiten in Richtung der Leitungsabzweigung fort. Besonders grosse Amplituden der DruckSchwingungen sind unmittelbar vor dem Turbineneinlassventil zu beobachten, das heisst wo der Druckwertmessgeber angeordnet ist. Dadurch werden die Bedingungen für die Vordruckregelung derart verschlechtert, dass die vom Reaktor-Hersteller festgelegten Grenzen des Wertes

^QRE

mit Q_v = Durchfluss durch Turbineneinlassventil, Q_Bp⁼ Durchfluss durch Bypassventil und Q__ = Durchfluss aus

RE

der Reaktoraustrittsöffnung, nur bei nicht zu schnellen

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Hubänderungen der Ventile nicht überschritten werden. Sehr schnelle Hubänderungen der Ventile, wie sie manchmal erwünscht wären, sind unter Einhaltung dieser Grenzen bei Kernkraftwerken bisher nicht realisierbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Dampfturbinenanlage, welche den vorgenannten Nachteil nicht aufweist, das heisst bei welcher die Turbineneinlass- und Bypassventile unter Einhaltung der von den Reaktor-Herstellern festgelegten Grenzen sehr rasch verstellt werden können.

Die erfindungsgemässe Dampfturbinenanlage der eingangsgenannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass in allen Zweigleitungen mindestens je eine Druckwertmessstelle vorgesehen und diese mit dem zur Steuerung der Ventile dienenden Regelkreis zur Erzielung eines vorbestimmten, vorzugsweise konstanten Druckes im Frischdampferzeuger, verbunden sind.

Dabei ist es zweckmässig, wenn die Druckwertmessstellen in der zweiten, unmittelbar mit den Ventilen verbundenen Hälften, vorzugsweise im letzten Fünftel, der entsprechenden Abzweigleitungen angeordnet sind.

Noch besser ist es, wenn mindestens eine weitere Druckwertmessstelle im gemeinsamen Frischdampfzufuhrleitungsabschnitt und/oder im Frischdampferzeuger angeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die im gemeinsamen Frischdampfzufuhrleitungsabschnitt angeordnete Druckwertmessstelle in der ersten, unmittelbar mit dem Frischerzeuger verbundenen Hälfte, vorzugsweise im ersten Fünftel, des gemeinsamen Frischdampfzufuhrleitungsabschnittes angeordnet ist.

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Es sind auch Dampfturbinenanlagen bekannt, bei denen das Turbineneinlassventil und das Bypass-Ventil nicht über je eine Zweigleitung mit einem gemeinsamen, mit einem Frischdampferzeuger in Verbindung stehenden Frischdampfzufuhrleitungsabschnitt verbunden sind, oder bei denen mindestens die eine Zweigleitung so kurz ist, dass in dieser gegenüber einer unmittelbar benachbarten Druckwertmessstelle kein beachtenswerter Druckunterschied vorhanden ist.

Bei solchen Anlagen ist es auch möglich, mit nur zwei Druckwertmessstellen sehr gute Ergebnisse zu erzielen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ferner eine Dampfturbinenanlage mit mindestens einem über ein Frischdampfzufuhrleitungssystem mit einem Frischdampferzeuger in Verbindung stehenden Turbineneinlassventil, mindestens einem Bypassventil, und mit einem Regelkreis zur Steuerung der Oeffnungs- bzw. Schliessbewegung des Turbineneinlassventils und/oder des Bypassventils, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass einerseits im Frischdampferzeuger und/oder im ersten Drittel der mit dem Turbineneinlassventil verbundenen Frischdampfzufuhrleitungssystems und anderseits im letzten Drittel des letzteren mindestens je eine Druckwertmessstelle vorgesehen, und diese mit dem zur Steuerung des bzw. der Ventile dienenden Regelkreis zur Erzielung eines vorbestimmten Druckes im Frischdampferzeuger verbunden sind. Dabei ist es zweckmässig, wenn die Druckwertmessstellen mindestens im ersten bzw. im letzten Fünftel des mit dem Turbineneinlassventil verbundenen Frischdampfzufuhrleitungssystem angeordnet sind.

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Es ist ferner zweckmässig, wenn der Regelkreis Tsei aen^ erfindungsgemässen Dampfturbinenanlagen derart ausgebildet ist, dass aus den Druckmesswerten das arithmetische Mittel und zwischen diesem und einem Drucksollwert die

5- Differenz gebildet und die letztere zur Regelung ausgenutzt wird. Noch besser ist es, wenn der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass aus den Druckmesswerten ein gewichtetes Mittel und zwischen diesem und einem Drucksollwert die Differenz gebildet, und die letztere zur Regelung ausgenutzt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig.l bis 5 schematisch das Frischdampfleitungssystem von fünf verschiedenen beispielsweisen Ausführungsformen von erfindungsgemässen Dampfturbinen

anlagen.

Gemäss dem in Figur 1 dargestellten Teil einer Kernkraftwerkanlage ist ein Turbineneinlassventil 1 und ein Bypassventil 2 über je eine Zweigleitung 3 beziehungsweise 4 nut einer gemeinsamen, mit einem Kernreaktor 5 in Verbindung stehenden Frischdampfzufuhrleitung 6 verbunden. Die Zweigleitung 3 weist zum Beispiel eine Länge von 25m, die Zweigleitung 4 eine Länge von 35m und die Frischdampfzufuhrleitung 6 eine Länge von beispielsweise 80m auf.

Trifft nun bei Blitzschlag in das Netz ein den Befehl zur Leistungsreduzierung gebendes Signal "Fast Valving" ein, dann wird einerseits das Einlassventil 1 schnell in Schliessstellung und das Bypassventil 2 in Oeffnungsrichtung bewegt. Dabei hat die Steuerung der Ventile 1 und

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derart zu erfolgen, dass der Druck im Dampfvolumen Ccö Kernreaktors 5 konstant bleibt. Um dies zu erreichen, sir.d unmittelbar vor cern T._;rbiner.einlassventil 1 in der Zv/aigleicung 3 eine Druckwertmessstelle 7, unmittelbar vcr dem Bypassvancil 3 in dar Zweigleitung 4 eine Druckwertmessstelle 8, und unmittelbar nach der Sicherheitsdrosseiung 9 am Frischdampfaustritt des Reaktors 5, in Frischdampfleitungsabschnitt 6, eine ^r.-.ckwertrr.essstelle 10 angeordnet und mit dem zur Steuerung der Ventile 1 und 2 dienenden Regelkreis vsrbanden»

Zur Regelung v;ird dabei das Signal ^p = Pj_st~ P₅ I₁ verwendet j welches im vorliegenden Fall im Rechner 11 das Regelkreises wie folgt bestimmt wird:

Γ .. . ; ;.:'Π _ P₁. G₁ +[P₂-(P₂^p₁')]. G₂ ,[P₃- Cp^-P₁ ■)]. G₃

-O^JP - ■ * '

G + G + G^ 12 3

wobei p, = Druck vor dem Einlassventil 1, ρ = Druck

J- Q,

vor dam Bypassventil 2, p₃ = Druck am Austritt aus dem Reaktor, G₁ = Gev^ichtsfaktor des Druckes P₁ , G- = Gawichtsfaktor des Druckes p₂, G = Gewichtsfaktor des Druckes p.,, ρ, · = Druck vor dem Turbineneinlassventil 1 bei stationäran Betriebszustand, ρ ' = Druck vor dem Eypassventil 2 bei stationärem Betriebszustand und po^f Druck am Austritt aus dem Reaktor 5 bei stationärem Betriebszustand.

Bei stationärem Betrieb wird mit dem derart bestimmten Signal J\ ρ nur das Turbineneinlassventil 1 gesteuert/ da dann das Bypassventil 2 geschlossen ist. Auf diese Weise können die bei der bisherigen Vordruckregelung im Frischdampfzufuhrleitungssystem auftretenden, höchst

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unerwünschten Druckschwingungen, vermieden oder mindestens auf ein vernachlässigbares Mass vermindert werden.

Bei einer zum Beispiel bei Kurzschluss notwendigen schnellen Leistungsreduktion wird das Turbineneinlassventil so rasch wie möglich in Schliessrichtung bewegt, und zur Konstanthaltung des Druckes im Frischdampferzeuger mit dem Signal ^P das Bypassventil 2 gesteuert.

Wenn die Anforderungen an einen möglichst konstanten Druck im Frischdampferzeuger nicht so hoch sind, dann kann das Signal Δ ρ auch wie folgt bestimmt werden:

Ap= ^pi 1 ^p2 2 ^P3 3 _ _r

G₊G ₊ G SOU 12 3

oder noch weniger genau
/1

λ ■ «Ρ- ^Pi ni + OO + Po

Ap= -1 Z— - ρ-., , = Pl J-⁷Z *^3 __D

^ÜP η ^SoIl ^ ^pSoll

Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten im Prinzip nur dadurch, dass alle Leitungen 3,4 und 6 wie in der Praxis üblich, in mehrere einzelne Leitungen aufgeteilt und über Querleitungen 12,13 und 14 je untereinander zum Druckausgleich miteinander verbunden sind.

Vor den Turbineneinlassventilen 1 wird der zu messende Druck an einer mit allen Zweigleitungen 3 verbundenen Querleitung 15 abgefühlt, und vor den Bypassventilen 2 wird der zu messende Druck an einer mit allen Zweigleitungen 4 verbundenen Querleitung 16 abgefühlt.

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Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel die dritte Druckwertmessstelle 10* im Dampfvolumen' des Reaktors 5 und nicht wie in Figur 1 am Austritt aus dem Reaktor angeordnet.

Die Funktionsweise ist analog zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, so dass sich eine weitere Erläuterung erübrigt.

Selbstverständlich ist es zur weiteren Verbesserung des Signals ΔΡ möglich, noch mehr Druckwertmessstellen in den Leitungen 3,4 und 6 anzuordnen.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Turbineneinlassventil 1 und das Bypassventil 2 über je eine eigene Leitung 6¹ bzw. 4' mit dem Dampfvolumen des Reaktors 5 verbunden, wobei die Leitung 4¹ so kurz ist, dass der Druckunterschied gegenüber dem im Dampfvolumen des Reaktors 5 gemessenen Druckes vernachlässigt werden kann.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bypassventil 2 über eine sehr kurze Zweigleitung 4· unmittelbar am Austritt des Reaktors 5 mit der Hauptleitung 6¹ verbunden, so dass zwischen der Druckwertmessstelle und der Zweigleitung 4' wenn schon, dann nur ein vernach— lässigbarer Druckunterschied existiert.

Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zweigleitungen 3 und/oder 4 so kurz, das heisst der Abstand zwischen der Druckwertmessstelle 7 und der nicht mit einer Druckwertmessstelle versehenen Zweigleitung so klein, dass zwischen diesen beiden Teilen wenn schon,

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dann nur ein vernachlässigbarer Druckunterschied existiert, so dass es sinnlos ist, in beiden Zweigleitungen 3 und 4 je mindestens eine Druckwertmessstelle anzuordnen.

Selbstverständlich kann bei geeigneten Verhältnissen die Druckwertmessstelle 7 anstatt in der Zweigleitung 4 auch in der Zweigleitung 3 angeordnet werden.

Die Steuerung des Turbineneinlassventils 1 und/oder des Bypassventils 2 über den mit dem Rechner 11 versehenen Regelkreis ist bei allen drei vorangehend anhand der Figuren 3 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispielen analog zu den beiden anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen.

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Claims

BBC Aktiengesellschaft
Brown₃ Boveri & Cie.

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We

Patentansprüche

Dampfturbinenanlage mit mindestens einem Turbineneinlassventil und mindestens einem Bypassventil, welche über mindestens je eine Zweigleitung mit mindestens einem gemeinsamen, mit einem Frischdampferzeuger in Verbindung stehenden Frischdampfzufuhrleitungsabschnitt verbunden sind, und mit einem Regelkreis zur Steuerung der Oeffnungs- bzw. Schliessbewegung dieser Ventile, dadurch gekennzeichnet, dass in allen Zweigleitungen (3,4) mindestens je eine Druckwertmessstelle (7,8,10) vorgesehen und diese mit dem zur Steuerung der Ventile (1,2) dienenden Regelkreis zur Erzielung eines vorbestimmten Druckes im Frischdampferzeuger, verbunden sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwertmessstellen (7,8) in der zweiten, unmittelbar mit den Ventilen (1,2) verbundenen Hälften, vorzugsweise im letzten Fünftel, der entsprechenden Abzweigleitungen (3,4) angeordnet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Druckwertmessstelle (10,1O¹) im gemeinsamen Frischdampfzufuhrleitungsabschnitt (6) und/oder im Frischdampferzeuger (5) angeordnet ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im gemeinsamen Frischdampfzufuhrleitungsabschnitt

(6) angeordnete Druckwertmessstelle (10) in der ersten, unmittelbar mit dem Frischdampferzeuger (5) verbundenen

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ORIGINAL INSPECTED

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Hälfte, vorzugsweise im ersten Fünftel, des gemeinsamen FrischdampfzufUhrleitungsabschnittes (6) angeordnet ist.
5. Dampfturbinenanlage mit mindestens einem über ein Frischdampfzufuhrleitungssystem mit einem Frischdampferzeuger in Verbindung stehenden Turbineneinlassventil, mindestens einem Bypassventil, und mit einem Regelkreis zur Steuerung der Oeffnungs- bzw. Schliessbewegung des Turbineneinlassventils und/oder des Bypassventils, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits im Frischdampferzeuger (5) und/oder im ersten Drittel der mit dem Turbineneinlassventil (1) verbundenen Frischdampfzufuhrleitungssystems (6¹; 3,6) und anderseits im letzten Drittel des letzteren mindestens je eine Druckwertmessstelle (7,10) vorgesehen, und diese mit dem zur Steuerung des bzw. der Ventile (1,2) dienenden Regelkreis zur Erzielung eines vorbestimmten Druckes im Frischdampferzeuger (5) verbunden sind.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwertmessstellen (7,10) mindestens im ersten bzw. im letzten Fünftel des mit dem Turbineneinlassventil (1) verbundenen Frischdampfzufuhrleitungssystems (6¹; 3,6) angeordnet sind.
7. Anlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischdampferzeuger mit einem Kernreaktor verbunden ist.
8. Anlage nach Anspruch 1,3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass aus den Druckmesswerten das arithmetische Mittel und zwischen diesem und einem Drucksollwert die Differenz gebildet, und die letztere zur Regelung ausgenutzt wird.

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Anlage nach Anspruch 1,3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass aus den Druckmesswerten ein gewichtetes Mittel und zwischen diesem und einem Drucksollwert die Differenz gebildet, und die letztere zur Regelung ausgenutzt wird.

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