DE2813045C2 - Dampfturbinenanlage - Google Patents
DampfturbinenanlageInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/02—Arrangement of sensing elements
- F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
- F01K9/04—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines with dump valves to by-pass stages
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage mit einem Turbineneinlaßventil und einem Bypaßventil
gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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 Dampfdru-'känderungen
pflanzen sich mit annähernd gleichen Geschwindigkeiten in Richtung der Leistungsabzweigung fort. Besonders
große Amplituden der Druckschwingungen sind unmittelbar vor dem Turbineneinlaßventil zu beobachten, das
heißt dort, wo der Druckwertmeßgeber angeordnet ist. Dadurch werden die Bedingungen für die Vordruckregelung
derart verschlechtert, daß die vom Reaktor-Hersteller festgelegten Grenzen des Wertes
FM= f QyM+ Ob**-QmA) d,
J QmeC)
J QmeC)
QmM)
ο
ο
mit QiF = Durchfluß durch Turbinep.einlaßventü, Qßf. = Durchfluß durch Bypaßventil und QRF = Durchfluß
aus der Reaktoraustriittsöffnung, nur bei nicht zu schnellen 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.
Eine Anlage der eingangs genannten Art ist bekannt aus der DE-OS 27 21 168. Um Druck- und Teroperaturänderungen
im Dampferzeuger und in der Frischdampfieitung zu vermeiden, wird zur Konstanthaltung des
Dampfstromes beim Offnen des Einlaßventils das Bypaßventil proportional geschlossen durch das Signal eines
Multiplizierers. Wennjedoch die infolge dieses Signals erzeugte Einstellung nicht zum Regeln des Dampfdrucks
ausreicht, ist eine separate, hochverstärkende Druckregulierungsschleife vorgesehen. Mit dieser Maßnahme ist
es jedoch nicht möglich, Druckpendelungen zu kompensieren, die einerseits durch die Eigenfrequenz der
Dampfsäule in der Frischdampfleitung gegeben sind und die andererseits durch schnelle Ventiländerungen verursacht
werden.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, bei einer Dampfturbinenanlage der eingangs genannten Art einen
Regelkreis zu schaffen, mit dem ein vorbestimmter, konstanter Frischdampfdruck aufrecht zu erhalten ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs I gelöst.
Zwar ist aus der US-PS 38 79 616 eine Dampfturbinenanlage bekannt, bei der in der Frischdampfleilung und
in der Bypaßleitung Druckmeßstellen angeordnet sind. Jedoch wird nur einer der gemessenen Drücke zur Verstellung
des Bypaßventiles benützt. Überdies ist bei dieser Anlage keine Druckmessung vor dem Turbineneintrittsventil
vorgesehen.
Es ist zweckmäßig, wenn der Regelkreis derart ausgebildet ist, daß aus den Druckmeßwerten der arithmetische
Mittelwert und zwischen diesem und einem Drucksollwert die Differenz gebildet und die letztere zur
Regelung ausgenutzt wird. Noch besser ist es, wenn der Regelkreis derart ausgebildet ist, daß aus den Druckmeßwerten
ein gewichteter Mittelwert 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.
Gemäß dem in der einzigen Figur dargestellten Teil einer Kernkraftwerkanlage ist ein Turbineneinlaßventil 1
und ein Bypaßventil 2 über je eine Zweigleitung 3 beziehungsweise 4 mit einer gemeinsamen, mit einem Kernreaktor
5 in Verbindung stehenden Frischdampfzufuhrleitung 6 verbunden. Die Zweigleitung 3 weist zum Beispiel
eine Länge von 25 m, die Zweigleitung 4 eine Länge von 35 m und die Frischdampfzufuhrleitung 6 eine
Länge von beispielsweise 80 m 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 Öffnungsrichtung
bewegt. Dabei hat die Steuerung der Ventile 1 und 2 derart zu erfolgen, daß der Druck im Dampfvolumen des
Kernreaktors 5 konstant bleibt. Um dies zu erreichen, sind unmittelbar vor dem Turbineneinlaßventil I in der
Zweigleitung 3 eine Druekwertmcßstelle 7, unmittelbar vor dem Bypaßventil 3 in der Zweigleitung 4 eine
Druckwertmeßstelle 3, und unmittelbar nach der Sicherheitsdrosselung 9 am Frischdampfaustritt des Reaktors
5, im Frischdampfleitungsabschnitt 6, eine Druckwertmeßstelle 10 angeordnet und mit dem zur Steuerung der
Ventile 1 und 2 dienenden Regelkreis verbunden.
Zur Regelung wird dabei das Signal Ap = pIst - pSa„ verwendet, welches im voliegenden. Fall im Rechner 11
des Regelkreises wie folgt bestimmt wird:
.„ = Pi ■ Gx + Ip2 - (P1 - p-Q] ■ G1 -t- [P3-Qy3- p-,)] - G3
AP G1 + G1 + G3 Ps°" ίο
AP G1 + G1 + G3 Ps°" ίο
wobt·i P1 = Druck vor dem Einlaßventil 1, p2 = Druck vor dem Bypaßventil 2, p} = Druck am Austritt aus dem
Reaktor, G1 = Gewichtsfaktor des Druckes pu G1 = Gewichtsfaktor des Druckes P2, G3 = Gewichtsfaktor des
Druckes p,, p\ = Druck vor dem Turbineneinlaßventil 1 bei stationärem Betriebszustand, P2 = Druck vor dem
Bypaßventil 2 bei stationärem Betriebszustand und p3 = Druck am Austritt aus dem Reaktor 5 bei stationärem
Betriebszustand.
Bei stationärem Betrieb wird mit dem derart bestimmten Signal Ap 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 unerwünschten Druckschwingungen, vermieden oder
mindestens auf ein vemachlässigbares Maß vermindert werden. :>o
Bei einer zum Beispiel bei Kurzschluß notwendigen schnellen Leistungsreduktion wird das Türbmeneinlaßventil
so rasch wie möglich in SchließrichtUiig bewegt, und zur Konstanthaltung des Druckes im Frischdampferzeuger
mit dem Signal Ap das Bypaßventil 2 gesteuert.
Wenn die Anforderungen an einen möglichst konstanten Druck im Frischdampferzeuger nicht so hoch sind,
dann kann das Signal Ap auch wie folgt bestimmt werden:
dP - „ r r
- Psall
O| + U2 + O3
30 oder noch weniger genau
Σ ρ.
I O1 + P1 + O3
^ P = -Ps-Ii= — τ—— - Psoii
π
3
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Dampfturbinenanlage mit einem Turbineneinlaßventil und einem Bypaßventil, weiche über je eine
Zweigleitung mit einer gemeinsamen, mit einem Frischdampferzeuger in Verbindung siehenden Frisch-
dampfleitung verbunden sind, mit einem Regelkreis zurSteuerung der Öfihungs- bzw. Schließbewegung dieser
Ventile, wobei in der zum Turbineneinlaßventil führenden Zweigleitung eine Druckwertmeßstelle vorgesehen
ist, welche mit dem zur Steuerung der Ventile dienenden Regelkreis verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in der das Bypaßventil (2) enthaltenden Zweigleitung (4) vordem Ventil urvlin der
Frischdampfleitung (6) am Austritt des Dampferzeugers ebenfalls Druckmeßstellen (8,10) angeordnet sind,
und daß aus den drei gemessenen Druckwellen (7,8,10) ein der Steuerung der Ventile (1,2) dienender Mittelwert
gebildet wird.
2. Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Druckmeßwerten ein
arithmetischer Mittelwert gebildet wird.
3. Dampfturbin.enanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Druckmeßwerten ein
gewogener Mittelwert gebildet wird.
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