DE2833277C3

DE2833277C3 - Steueranordnung für eine einen Generator antreibende Dampfturbine eines Dampfkraftwerkes

Info

Publication number: DE2833277C3
Application number: DE2833277A
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Higashi; Katsukuni Hisano; Jubee Matsumura; Yoshiyuki Nakano; Yasuhiko Katsuta Otawara; Yoshio Hitachi Sato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1986-06-19
Also published as: CH633857A5; GB2002543B; US4228359A; DE2833277B2; CA1119696A; GB2002543A; DE2833277A1

Description

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (150; 170), welche die für jede Drehzahländerung^- bzw. Laständerungs-Geschwindigkeit N bzw. L über eine vorherbestimmte Zeit f/>zu erwartenden Rotorspannungen Os bzw. ob errechnet, mit den jeweils zulässigen Grenzspannungen Ost, bzw. obl vergleicht und die jeweils maximal zulässige Drehzahländerungs- bzw. Laständerungs-Geschwindigkeit N bzw. L auswählt, nach je η Steuerzyklen r von einem Berechnungsgerät (143, 163) einen Befehl zur Durchführung dieser Rechnung erhält, während die Einrichtung (141; 161) zur Bestimmung der auftretenden Rotor-Istspannungen für jeden Steuerzyklus τ die Rotor-Istspannungen errechnet und deren Werte an die Vergleichseinrichtung (142; 162) weitergibt, die in dem Falle, wenn die Rotor-Istspannungen die zulässigen Grenzspannungen überschreiten, an die das Drehzahl- bzw. Laständerungs-Signal erzeugende Einrichtung (144; 165) einen Befehl zur Begrenzung des zugeführten Drehzahländerungs- bzw. Laständerungs-Signals auf einen Wert abgibt, bei dem die Turbine sicher arbeitet

3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (170) zur Berechnung der für jede Drehzahländerungsgeschwindigkeit zu erwartenden Rotorspannungen nach Erreichen der Nenndrehzahl unter Zugrundelegung einer Anfangslast nach Schließen eines Schalters (16) zum Anschluß des Generators (500) an ein Netz die zu erwartende Rotorspannung errechnet, diese errechnete Spannung mit der zulässigen Grenzspannung vergleicht und einer Schalter-Steuereinrichtung (14) dann den Schließbefehl zuführt, wenn die zu erwartende errechnete Spannung unterhalb der vorbestimmten zulässigen Grenzspannung liegt und daß daraufhin die Schalter-Steuereinrichtung (14) dem Schalter (16) den Schließbefehl gibt, wenn zusätzlich Amplitude, Frequenz und Phase der elektrischen Ausgangsspannung mit der Netzspannung übereinstimmen.

4. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (103) zur Änderung der Spannungsvorausbestimmungszeiten fpzur Berechnung der zu erwartenden Rotorspannung, wenn die an die Turbine angelegte Last geändert oder die Anfangslast nach Schließen des Schalters (16) an die Turbine angelegt wird.

5. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (104, 106), die für jede der zugrundegelegten Drehzahländerungs- bzw. Laständerungs-Geschwindigkeiten den während der Spannungs-Vorausberechnungszeit f/>zu erwartenden Dampfzustand am Turbineneinlaß berechnet unter Zugrundelegung des Produkts aus

— dem Verhältnis der Änderungsgeschwindigkeit des Dampfzustandes am Turbineneinlaß zur Drehzahländerungs- oder Laständerungs-Geschwindigkeit, die auf der Grundlage von Erfahrungswerten in der Vergangenheit ermittelt wurden,

— der jeweils geltenden Spannungs-Vorausberechnungszeit ?/>und

— der zugrundegelegten Drehzahländerungsoder Laständerungs-Geschwindigkeit

und an die Einrichtung (150; 170) zur Errechnung der zu erwartenden Rotorspannungen weitergibt.

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50 Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der US-PS 34 46 224 bekannten Art.

Bekanntlich entstehen in Dampfturbinen beim Anlauf oder bei Laständerungen starke Wärmespannungen, insbesondere in dem Teil des Rotors, der der Labyrinthdichtung hinter der ersten Stufe gegenüberliegt. Die entstehenden Wärmespannungen sind umso größer, je stärker die Drehzahl oder Last geändert wird. Um eine Gefährdung der Turbine und insbesondere des Rotors zu verhindern, müssen Drehzahl- und Laständerungen vorsichtig, d. h. sehr langsam vorgenommen werden.

Nach einem bekannten Verfahren zur Turbinensteuerung bei Anlauf und Laständerungen erfolgen diese mit einer Geschwindigkeit, die möglichst groß ist, aber niemals Wärmespannungen herbeiführt, die eine vorgegebene Grenze überschreiten, die sowohl fur den wiederholten Anlauf als auch für Laständerungen unter Berücksichtigung der Materialermüdung der Turbine festgelegt ist Ein praktisches Beispiel dieses Verfahrens ist aus der US-PS 35 88 265 bekannt, die eine Anordnung und ein Verfahren zur Steuerung einer Dampfturbine mit verbesserter Dynamik beschreibt Dieses bekannte Verfahren und diese bekannte Anordnung ermöglichen es, den genannten Zweck recht gut zu erreichen, jedoch nur bei solchen Turbinen, die eine Impuls- bzw. Gleichdruckkammer haben. Wichtige Voraussetzung ist nämlich die Messung der Temperatur in der Gleichdruckkammer als Parameter für die Turbinensteuerung. Die Temperatur in der Gleichdruckkammer dient dabei als Parameter für die Temperatur an der Stelle hinter der ersten Stufe, an der die entstehende Wäi mespannung sehr hoch ist und deshalb genau beobachtet werden muß.

Für eine optimale Steuerung einer Dampfturbine ohne Gleichdruckkammer ist es deshalb erforderlich, eine von zwei alternativen Maßnahmen zu wählen, nämlich den Dampfzustand an der Stelle hinter der ersten Stufe direkt zu messen oder diesen Zustand aus Daten zu berechnen bzw. zu schätzen, die außerhalb der Turbine zur Verfügung stehen. Die erstgenannte direkte Messung ist in der Praxis nicht ausführbar. Somit muß die Turbinensteuerung auf die zweite Maßnahme, d. h. auf eine Berechnung bzw. Schätzung, abgestellt werden. Bei der Turbinensteuerung, die auf dieser Vorausberechnung beruht, sind die folgenden Erfordernisse unerläßlich:

Erstens ist es wesentlich, eine Berechnung der Spannung mit hoher Genauigkeit aufzustellen. Diese hohe Genauigkeit der Berechnung der Spannung ist bei allen Zuständen des Turbinenbetriebs, einschließlich des Leerlaufs, des Laufes unter Last, dem Herstellen des synchronen parallelen Laufes usw. erforderlich.

Zweitens muß die Turbinensteueranordnung in der Lage sein, die Turbine sicher und ohne Störung anlaufen zu lassen. Für diesen Zweck muß das Turbineneinlaßventil am Turbineneinlaß auf die Bestätigung hin gesteuert werden, daß nicht nur die augenblickliche Spannung, sondern auch die zukünftige Spannung die vorher gezogene Grenze nicht überschreitet, da die Spannung mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung nach der Änderung des Dampfbeschickungszustandes der Turbine in Erscheinung tritt. Gleichzeitig muß der Dampfzustand auf den sicheren Bereich ohne Verzögerung eingestellt werden, wenn die Spannung die Grenze überschreitet oder ein anderer außergewöhnlicher Zustand ermittelt oder erwartet wird.

Drittens muß die Vorausberechnung der Spannung oder anderer Ziele mittels digitaler Signale durchgeführt werden, ohne daß ein unrentabel großer Rechner erforderlich ist.

Bei der aus der US-PS 34 46 224 bekannten und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in ihren wesentlichen Bestandteilen angegebenen Turbinensteueranordnung wird für den gegenwärtigen Zeitpunkt eine nachgebildete Spannung berechnet und mit einer Grenzspannung verglichen, so daß die Änderungsgeschwindigkeit für den gegenwärtigen Zeitpunkt auf der Basis des Unterschieds zwischen den beiden Werten erhalten werden kann. Die für den gegenwärtigen Zeitpunkt erhaltene Spannung wird als Ergebnis des Turbinenbetriebs in der Vergangenheit in die Zukunft extrapoliert. Diese Extrapolation ist unter Umständen ungenau, so daß die Turbine überansprucht werden könnte oder die erzielbare Änderungsgeschwindizkeit unter dem erzielbaren Maximum bleibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung für eine gattungsgemäße Dampfturbine zu schaffen, mit der die Turbine so gesteuert werden kann, daß Drehzahländerungen und Laständerungen möglichst schnell, jedoch ohne Gefährdung der Turbine durch entstehende Wärmespannungen, durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird bei der Steueranordnung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können die in der Zukunft entstehenden Spannungen aufgrund der Annahme vorausgeschätzt werden, daß die Turbine mit bestimmten Änderungsgeschwindigkeiten arbeitet. Zur Regelung der Turbine wird eine maximale Änderungsgeschwindigkeit herangezogen, bei der die Grenzspannung nicht überschritten wird. Dies ist der Fall, wenn die Turbine nur nach der erhaltenen Änderungsgeschwindigkeit geregelt wird. Die Turbine kann daher sicher gestartet werden und bei Laständerungen sicher arbeiten.

Die im Patentanspruch 2 beschriebenen Maßnahmen ermöglichen einen sicheren Turbinenbetrieb auch bei abrupten Änderungen des Dampfzustandes, z. B. bei Störungen der Kesselsteuerung.

Bei Anwendung der im Patentanspruch 3 beschriebenen Maßnahmen ist es möglich, ein Überschreiten der Grenzspannung zu verhindern, wenn die Regelung der anfänglichen Belastung der Turbine ausgeführt wird, nachdem sie ihre Nenndrehzahl erreicht hat.

Die im Patentanspruch 4 beschriebenen Maßnahmen bieten den Vorteil, daß zur Anpassung der Regelarten der Drehzahlerhöhung, anfänglicher Belastung und normaler Belastung die Vorausberechnungszeit veränderlich ist, wodurch Rechnerzeit zur Ausführung unnötiger Rechenoperationen eingespart wird.

Die im Patentanspruch 5 beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es schließlich, die Genauigkeit der Vorausberechnung einer Spannung zu erhöhen.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 verschiedene Signale, die zwischen einer die

Spannung vorausberechnenden Turbinensteueranordnung, einer von der Anordnung gesteuerten Turbine und einer der Turbine zugeordneten Steuereinrichtung ausgetauscht werden,

Fig. 2 schematisch das Signalverarbeitungsverfahren, das in der Steueranordnung ausgeführt wird,
F i g. 3 die Beziehung zwischen der dynamischen Eigenschaft der Dampftemperatur Tms, 7>h am Turbineneinlaß und die sich ergebende Wärmespannung, die unmittelbar nach dem Einstellen des von der Turbine getriebenen Synchrongenerators auf den synchronen Parallellauf beobachtet wird,

F i g. 4 die Eigenschaften zum Bestimmen der Vorausberechnungszeit, ehe der Synchrongenerator in den parallelen synchronen Lauf gebracht wird,

F i g. 5 die Änderung der Vorherberechnungszeit zum Zeitpunkt des Turbinenanlaufs,

Fig. 6 den Lernvorgang der Dampfzustandsänderung,
F i g. 7 die untere Grenze der Hauptdampftemperatur

zum Zweck der Lastbegrenzung,

F i g. 8 die untere Grenze der Hauptdampftemperatur des wiedererhitzten Dampfes zum Zweck der Lastbegrenzung,

F i g. 9 eine Korrektur der Änderung der Lerngeschwindigkeit mittels eines Tastsignals,

Fig. 10 die Änderung der Bestimmung des Tastsignals und

Fig. 11 den Vorgang der Bestimmung der Betriebsperiode der Steueranordnung.

In F i g. 1 sind verschiedene Signale gezeigt, die zwischen der die durch Wärmedehnung erzeugten Spannung vorausberechnenden Steueranordnung 100, welche einen Digitalrechner aufweist, und einer Dampfturbine und einer zugeordneten Steuereinrichtung ausgetauscht werden, die von der Steueranordnung 100 gesteuert werden. Die Dampfturbine umfaßt eine Hochdruckturbine 200, eine Zwischendruckturbine 300 und eine Niederdruckturbine 400, die einen Synchrongenerator 500 antreiben, der auf der gleichen Welle wie diese Turbinen angeordnet ist.

Als Arbeitsfluid wird Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur der Hochdruckturbine 200 von einem nicht gezeigten Kessel über ein Dampfrohr 20 zugeführt. Gleichzeitig wird die Zwischendruckturbine 300 mit einem Arbeitsfluid in Form von Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur über ein Dampfrohr 21 beschickt.

Der Dampf expandiert, während er durch die Turbinen hindurchströmt, wodurch auf die Turbine ein treibendes Moment ausgeübt wird. Wenn Dampf durch die Turbine strömt, stellt sich ein Temperaturgradient in Radialrichtung des Rotors infolge der Temperaturdifferenz zwischen dem Dampf und der Rotoroberfläche ein, wodurch Wärmespannungen verursacht werden.

Diese Spannung ist besonders stark an dem Abschnitt 1 des Hochdruckturbinenrotors, der der Labyrinthdichtung unmittelbar hinter der ersten Stufe der Hochdruckturbine 200 gegenüberliegt, und am Abschnitt 2 des Zwischendruckturbinenrotors, der der Labyrinthdichtung unmittelbar hinter der ersten Stufe der Zwischendruckturbine 300 gegenüberliegt. Diese Abschnitte der Rotoren weisen radiale Temperaturverteilungen mit steilen Gradienten auf, so daß große Spannungen in den Oberflächen und Bohrungen 3 der jeweiligen Rotoren hervorgerufen werden.

Die Steueranordnung 100 gibt die Drehzahlsteigerung oder die Drehzahlverringerung der Turbine und die Laständerung vor. die den Anlauf oder die Laständerung in der auf ein Minimum reduzierten Zeit ergeben würden, wobei die Spannung in diesem Metallabschnitt der Turbine so beschränkt wird, daß sie eine vorgegebene Grenze nicht überschreitet.

Die Steueranordnung 100 verwendet die folgenden Daten als Steuereingänge, um die vorstehend genannte Funktion zu erreichen. Diese Daten sind die Temperaturen Tms. Trh des der Turbine zugeführten Dampfes, der Druck Pms des gleichen Dampfes, die Temperaturen THeu Thco, Tico, Tia der Metallteile der Turbine, der Dampfdruck Phi an der Stelle unmittelbar hinter der ersten Stufe der Hochdruckturbine, das Operationssignal CB des Schalters 16, die Drehzahl N des Turbinenrotors und ein Soll-Lastsignal Lr.

Die Hauptfunktion der Steueranordnung 100 besteht darin, die maximal zulässige Drehzahlsteigerung 4 oder die maximal zulässige Laständerung 6 zu bestimmen, die nicht dazu führt, daß die innere Wärmespannung die vorgegebene Grenze im Zeitpunkt des Anlaufes oder einer Laständerung der Turbine überschreitet, und die Werte einer Turbinen-Steuereinrichtung 10 oder einem automatischen Lastregler 7 als Sollwerte zuzuführen.

Das Signal Phi des Dampfdrucks hinter der ersten Stufe wird zu dem automatischen Lastregler 7 als Signal für die Turbinenabgabeleistung rückgekoppelt. Der automatische Lastregler 7 gibt seinerseits einen Momcntanlastbefehl 9 zur Turbinen-Steuereinrichtung 10, zu der das Drehzahlsignal N rückgekoppelt ist. Die Turbinen-Steuereinrichtung 10 gibt schließlich einen Ventilpositionsbefehl 13 zu einer Betätigungseinrichtung 12 zum Steuern des öffnens eines Turbineneinlaßventils 11.

Die Steueranordnung 100 ermittelt unter Berücksichtigung der Spannung, ob die Turbine in den Lastbelrieb gehen kann. Stellt sie fest, daß die Turbine sicher belastet werden kann, gibt sie die Belastungserlaubnis 15 zu einer Schalter-Steuereinrichtung 14, die den Synchrongenerator 500 in den synchronen parallelen Lastbetrieb schaltet.

Es sollen ein schneller Anlauf und eine sofortige Lastnachfolge der Turbine durch den im folgenden näher erläuterten Vorgang auf der Basis der Wärmeübergangseigenschaften der Abschnitte 1 und 2 des Rotors, die den Labyrinthdichtungen gegenüberliegen, und eine Vorausberechnung der an dem Rotor erwarteten Wärmespannung erreicht werden.

Fig. 2 zeigt schematisch den Signalverarbeitungsablauf der Steueranordnung 100. Zunächst wird die Anfangstemperatur durch ein die Anfangstemperaturverteilung bestimmendes Gerät 101 festgelegt. Das Gerät

101 berechnet die Temperaturverteilung über die Turbinenrotoren aus den tatsächlich gemessenen Temperaturen der Abschnitte der Turbinen, welche eine im wesentlichen gleiche Wandstärke haben und welche gleiche Temperaturverteilungen aufweisen. Somit werden die tatsächlich gemessenen Temperaturen Tun. Tuc< >an der Innenfläche und Außenfläche des Gehäuses hinter der ersten Stufe dazu verwendet, die Temperaturverteilung des Hochdruckturbinenrotors zu berechnen, während die tatsächlich gemessenen Temperaturen Tica Tia der äußeren Wand und der inneren Wand als Daten zum Berechnen des Zwischendruckturbinenrotors benutzt werden.

Zum Bestimmen einer Grenzspannung σι,, die durch den zulässigen Ermüdungswert des Rotors entsprechend jeder der verschiedenen Anlaufarten definiert ist, beispielsweise Anlauf aus dem sehr heißen Zustand, Anlauf aus dem heißen Zustand, Anlauf aus dem warmen Zustand, Anlauf aus dem kalten Zustand der Turbine usw., ist ein die Grenzspannung bestimmendes Gerät

102 vorgesehen. Eine besonders strenge Grenzspannung Ol wird bei der Anfangsperiode des Anlaufs, wie dies noch näher erläutert wird, gezogen, um einen möglichen Fehler der Berechnung der Anfangstemperaturverteilung zu kompensieren, wenn die Turbine schnell wieder anläuft

Zum Bestimmen der Länge der Zeit beginnend vom vorliegenden Moment, während der die Spannung vorauszuberechnen ist, wird ein Gerät 103 zum Festlegen der Vorausbestimmungszeit verwendet. Diese Vorausbestimmungszeit tp wird in geeigneter Weise entsprechend dem Dampferzeugungszustand des Kessels und der Betriebszustand der Turbine bestimmt.

Ein Gerät 104 zum Lernen einer Dampfzustandsänderung dient dazu, die dynamische Charakteristik des Kessels im gegenwärtigen Stadium bezogen auf den Laufzustand der Turbine zu erfassen. Insbesondere soll

dieses Gerät von den tatsächlich gemessenen Werten der Dampfzustände am Turbineneinlaß (Hauptstromeinlaßtemperatur, Hauptstromeinlaßdruck und Einlaßtempcralur des zwischenerhitzten Dampfes) die Geschwindigkeit erfassen, mit welcher sich der Dampfzustand bezogen auf die Änderung der Turbinendrehzahl oder die Laständerung an der Turbine geändert hat. Das Ergebnis dieses Lern- bzw. Erfassungsprozesses wird von einem Dampfzustands-Vorausberechnungsgerät 106 verwendet.

Um mittels eines Ein-Aus-Zustandssignals CB, das von dem Schalter 16 kommt, feststellen zu können, ob die Turbine drehzahlgesteuert oder lastgesteuert ist, wird ein Gerät 105 zur Feststellung des Laufmodus verwendet. Dieses Gerät 105 schaltet die Signalverarbeilung auf eine Drehzahlsteueranordnung 160 oder auf eine Laststeueranordnung 140.

Wenn die Drehzahlsteueranordnung 160 gewählt wird, wird zuerst der Istspannungspegel σ im Rotor durch ein Istspannungspegel-Berechnungsgerät 161 errechnet. Dieses Gerät 161 besteht aus einem Gerät 107 zum Berechnen des Dampfzustandes hinter der ersten Stufe, aus einem Gerät 108 zum Berechnen des Wärmeübergangskoeffizienten der Rotoroberfläche, aus einem Gerät 109 zum Berechnen der Temperaturverteilung im Rotor, aus einem Gerät 110 zum Berechnen der Wärmespannung im Rotor und aus einem Gerät 111 zum Berechnen der Spannung, welche die Zentrifugalspannung berücksichtigt.

Um festzustellen, ob die Istspannung, wie sie von dem Gerät 161 berechnet wurde, niedriger als die Grenzspannung οι ist, die durch das Gerät 102 zur Bestimmung der Grenzspannung erhalten wird, dient ein Gerät 162 zum Prüfen des Istspannungspegels. Die Turbinendrehzahl wird in der Regel beibehalten, wenn sich herausstellt, daß die Istspannung a an wenigstens einem Teil des Rotors die Grenzspannung ol überschreitet.

Das darauffolgende Berechnungsgerät 163 legt fest, ob die vorhandene Situation der Berechnung eine Feststellung des maximalen Drehzahlanstiegs auf der Basis der Vorausberechnung erfordert oder nicht. Wenn durch das Berechnungsgerät 163 entschieden wird, daß die vorhandene Situation die maximale Drehzahlsteigerung erfordert, schaltet es weiter zu einer Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 zur Feststellung der maximulcn Drehzahl. Wenn die vorliegende Situation die Feststellung der maximalen Drehzahlsteigerung nicht erfordert, schaltet das Gerät 163 an ein Gerät 164 zur Berechnung einer kritischen Drehzahl weiter, wobei die Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 in einem Bypaß umgangen wird. Es gibt eine Beziehung, die durch Γ2 = njT\, wobei πτ eine ganze Zahl ist, zwischen der Prozeßperiode r₍ des Istspannungs-Berechnungsgerätcs 161 und der Prozeßperiode Tj der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170. Beispielsweise beträgt die Prozeßperiode Γ2 3 min, wenn die Prozeßperiode T\ 1 min und die ganze Zahl 777-1 min bzw. 3 min betragen.

Die Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 enthält ein Drehzahlsteigerungs-Vorgabegerät 171, ein Spannungs-Vorausberechnungsgerät 172, ein Gerät 173 zum Prüfen des vorausberechneten Spannungspegels und ein Gerät 174 zur Prüfung, ob die Vorausberechnungszeit erreicht worden ist Das Spannungs-Vorausberechnungsgerät 172 enthält Subgeräte, nämlich ein Vorausberechnungsgerät 106 für den Dampfzustand, ein Berechnungsgerät 107 für den Dampfzustand hinter der ersten Stufe, ein Berechnungsgerät 108 für den Wärmeübergangskoeffizienten der Rotoroberfläche, ein Berechnungsgerät 109 für die Rotortemperaturverteilung, ein Berechnungsgerät 110 für die Rotorwärmespannung und ein Berechnungsgerät 111 für die Rotorspannung. Die Untergeräte 107,108, 109,110 und 111 entsprechen denen des Gerätes 161.

Die Feststellung der maximalen Drehzahisteigerung durch die Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 wird folgenderweise ausgeführt: Zunächst wird eine

Vielzahl von Drehzahlerhöhungswerten /VI, Nl

Nx Np (U/min²) erzeugt. Der größte dieser Drehzahlerhöhungswerte wird dann von dem Drehzahlsteigerungsvorgabegerät 171 angenommen. Die zukünftige Spannung, die verursacht würde, wenn die Turbine mit diesem Wert beschleunigt wird, wird bis zu der Zeit tp vorausberechnet, die durch das Vorausberechnungszeit-Festlegungsgerät 103 festgelegt worden ist. Insbesondere wird zunächst die Spannung im Moment r, nach der gegenwärtigen Zeit vorausberechnet, wobei auch der Dampfzustand hinter der ersten Stufe berücksichtigt wird. Wenn sich herausstellt, daß diese vorausberechnete Spannung die Grenzspannung oi_ nicht überschreitet, wird die Spannungsvorausberechnung für den nächsten Zeitraum ri gemacht. Diese Berechnung wird für jede der darauffolgenden Perioden fi wiederholt, bis die genannte Vorausberechnungszeit Tp erreicht ist. Wenn die Grenzspannung ol von der vorausberechneten Spannung nicht erreicht wird, bis die Vorausberechnung zur genannten Vorausberechnungszeit tp ausgeführt worden ist, wird dieser Wert der Drehzahlsteigerung, wie er von dem Gerät 170 angenommen wird, als maximal zulässiger Wert der Drehzahlerhöhung eingesetzt, d. h. als größte Drehzahlerhöhung, die niemals eine übermäßige interne Spannung erzeugt. Wenn jedoch die Grenzspannung ol durch die vorausberechnete Spannung auf dem Weg der Vorausberechnung bis zur Vorausberechnungszeit tp erreicht wird, kann die Drehzahlerhöhung, wie sie von der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 angenommen wird, nicht eingesetzt werden. In diesem Fall wird die gleiche Vorausberechnung und Abschätzung für den nächsten Drehzahlerhöhungswert ausgeführt. Wenn diese neu angenommene Drehzahlerhöhung nicht dazu führt, daß die vorausberechnete Spannung die Spannungsgrenze Ul überschreitet, wird dieser Wert als maximal zulässige Drehzahlsteigerung verwendet.

Das Berechnungsgerät 164 zur Errechnung der kritischen Drehzahl ist eine Funktion für die Entscheidung, ob die vorhandene Drehzahl in den Bereich der kritischen Drehzahl der Turbine fällt.

Das Gerät 165 zur Bestimmung der optimalen Drehzahlerhöhung hat die Funktion, in der Turbinensteuereinrichtung 10 die maximal zulässige Drehzahlerhöhung, wie sie von der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 ermittelt worden ist, zu setzen. Wenn jedoch die Ist-Turbinendrehzahl N innerhalb des kritischen Drehzahlbereiches liegt, wird die Drehzahlerhöhung nicht geändert und die Turbinendrehzahl wird um einen Wert erhöht, der durch die vorhergehende Berechnung erreicht worden ist. Es wird die Ist-Turbinendrehzahl beibehalten, unabhängig von dem Ergebnis der Ermittlung des maximal zulässigen Drehzahlerhöhungswertes, wenn die berechnete vorhandene Spannung, wie sie durch das Spannungsberechnungsgerät 161 erhalten wird, die Grenzspannung O₁. überschreitet. Jedoch wird auch in letzterem Fall die Turbinendrehzahl mit der vorher erhaltenen Geschwindigkeit erhöht, wenn die Ist-Turbinendrehzahl N innerhalb des Bereichs der kritischen Drehzahl liegt.

•Der Laufmodus wird von der Drehzahlsteuerungsanordnung 160 auf die Laststeuerungsanordnung 140 umgeschaltet, wenn die Last an der Turbine anliegt, indem der Schalter 16 geschlossen wird, nachdem die gewünschte Turbinendrehzahl erreicht worden ist. Die Anordnungen 140 und 160 haben im wesentlichen gleiche Funktionen und Prozeßabläufe.

Die Laststeueranordnung 140 enthält ein Gerät 141 zum Berechnen der Istspannung des Rotors. Das Gerät 141 enthält Subgeräte, nämlich ein Berechnungsgerät 107 zum Berechnen des Dampfzustandes in der ersten Stufe, ein Berechnungsgerät 108 zum Berechnen des Wärmeübergangskoeffizienten der Rotoroberfläche, ein Berechnungsgerät 109 für die Rotortemperaturverteilung, ein Berechnungsgerät UO für die Rotorwärmespannung und ein Berechnungsgerät 111 für die Rotorspannung, die denen des Berechnungsgerätes 161 entsprechen und von der Drehzahlsteueranordnung 160 eingeschlossen sind.

Das Gerät 142 zum Prüfen des Istspannungspegels entscheidet, ob die berechnete Istspannung niedriger als die Grenzspannung ol ist. Der Lastpegel wird gehalten, wenn sich herausstellt, daß wenigstens eine der berechneten Spannungen die Grenzspannung überschreitet. Somit hat das Gerät 142 die gleiche Funktion wie das Gerät 162.

Das Berechnungsgerät 143 zum Beurteilen des Berechnungsmodus stellt fest, ob die vorliegende Berechnungssituation das Ermitteln des maximal zulässigen Laständerungswertes auf der Basis der Vorausberechnung erfordert. Wenn festgelegt wird, daß die maximal zulässige Laständerung ermittelt werden muß, arbeitet das Gerät 143 so, daß der Bearbeitungsfluß an eine Spannungs-Vorausberechnungseinheit 150 für einen maximalen Laständerungswert weitergegeben wird. Wenn im Gegensatz dazu festgestellt wird, daß eine Ermittlung nicht erforderlich ist, wird der Prozeßfluß an ein Berechnungsgerät 144 zur Bestimmung der optimalen Laständerung weitergegeben, wobei die Spannungs-Vorausberechnungseinheit 150 überbrückt wird. Es besteht eine Beziehung Γ2 = n,r\, wobei η, eine ganze Zahl ist. zwischen der Prozeßperiode T\ des Berechnungsgerätes 141 für die vorhandene Spannung und der Prozeßperiode τι der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 150 für die maximale Laständerung. Die Perioden Γ] und F2 und die ganze Zahl n, entsprechen denen des Berechnungsgerätes 163. Das Gerät 143 entspricht dem Gerät 163 der Drehzahlsteueranordnung 160.

Die Spannungs-Vorausberechnungseinrichtung 150 für die maximale Laständerung enthält ein Berechnungsgerät 151 für die Annahme einer Laständerung, ein Berechnungsgerät 152 für die Spannungsvorausbestimmung, ein Gerät 153 zum Prüfen des vorausberechneten Spannungspegels und ein Gerät 154 zur Prüfung, ob die Vorausberechnung bis zu der vorher gegebenen Vorausberechnungszeit fortgeschritten ist Somit entsprechen die Geräte 150,151, 152,153 und 154 jeweils den Geräten 170, 171, 172, 173 und 174 der Drehzahlsteueranordnung.

Das Spannungsvorausberechnungsgerät 152 hat Untergeräte, nämlich ein Vorausberechnungsgerät 106 für den Dampfzustand, ein Vorausberechnungsgerät 107 für den Dampfzustand hinter der ersten Stufe, ein Berechnungsgerät 108 für den Wärmeübergangskoeffizienten an der Rotoroberfläche, ein Berechnungsgerät 109 für die Rotortemperaturverteilung, ein Berechnungsgerät 110 für die Rotorwärmespannung und ein Berechnungsgerät 111 für die Rotorspannung, wobei alle Geräte gemeinsam vom Gerät 152 und vom Gerät 172 der Drehzahlsteueranordnung 160 benutzt werden. Die Spannungs-Vorausberechnungseinrichtung 150 ermittelt die maximale Laständerung durch aufeinanderfolgende Annahmen einer Vielzahl von Laständerungswerten ±L\, ±L2 ±Lx ±Lp(%/min)

von dem größten Wert bis zum nächsten Wert durch das Berechnungsgerät 151 für die Annahme des Laständerungswertes bis zur Beendigung der Vorausberechnungszeit tp, die bereits vorher durch das Gerät 103 zum Bestimmen der Vorausberechnungszeit erhalten worden ist. Die Einrichtung 150 führt so die Ermittlung der maximal zulässigen Laständerung nach dem gleichen Verfahren aus, wie der maximal zulässige Drehzahlerhöhungswert bestimmt wird.

Das Berechnungsgerät 144 zum Bestimmen der optimalen Laständerung hat die Funktion, in dem ALR 7 die maximal zulässige Laständerung zu setzen, wie sie von der Spannungs-Vorausberechnungseinrichtung 150 für die maximale Laständerung ermittelt worden ist. Das Berechnungsgerät 144 gibt jedoch eine Instruktion zum Aufrechterhalten des vorhandenen Lastpegels, d. h. ein die Laständerung darstellendes Signal an den ALR 7, die Null ist, wenn die Hauptdampftemperatur oder die Zwischenerhitzungsdampftemperatur niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist. Außerdem funktioniert das Berechnungsgerät 144 so, daß der vorhandene Laslpegel gehalten wird, unabhängig von dem Ergebnis der maximalen Laständerungsermittlung, wenn die berechnete vorhandene Spannung die Grenzspannung zu überschreiten beginnt.

Das Gerät 145 zum Erzeugen des Ermittlungssignals führt die Lernfunktion des Erfassungsgerätes 104 für die Dampfzustandsänderung im Verlauf der Erhöhung der Last nach dem Anlauf aus, wodurch die Lasterhöhung geglättet wird.

Wie erwähnt, kann ein glatter und sehr schneller Anlauf der Turbine und eine sofortige Lastlaufsteuerung der Turbine durch das Gerät 102 zum Bestimmen der Spannungsgrenze und das Gerät 103 zum Bestimmen der Vorausberechnungszeit sowie durch die wiederholte Funktion der Geräte der Drehzahlsteueranordnung 160 und der Laststeueranordnung 140 mit einer Wiederholungsperiode Γι erreicht werden. Dieses wiederholte Arbeiten der Geräte wird fortgesetzt, bis ein Befehl zum Anhalten des Programms an einem Gerät 112 zur Verfügung steht.

Im folgenden werden die beschriebenen Geräte der Reihe nach im einzelnen näher erläutert.

Die anhand der F i g. 2 bereits kurz beschriebenen Geräte 101 und 102 haben zum Gegenstand der Erfindung keine direkte Beziehung; eine genauere Beschreibung erübrigt sich daher.
Das Gerät 103 für die Bestimmung der Vorausbcrechnungszeit hat die Funktion, die Länge der Zeit beginnend vom gegenwärtigen Moment festzulegen, während der die Vorausbestimmung der zukünftigen Wärmespannung durch die Einrichtungen 170 und 150 von F i g. 2 erfolgen soll.

Einer der wesentlichsten Faktoren zum Bestimmen der Vorausberechnungszeit tp ist das Verhalten der Temperatur Trhdes zwischenerhitzten Dampfes unmittelbar nach dem Schließen des Schalters 16. Wenn der Schalter 16 geschlossen wird, wird die Brennstoffzufuhr zum Kessel stufenweise erhöht, da an die Turbine die Anfangslast angelegt wird. Demzufolge wird, wie in F i g. 3 gezeigt, die Temperatur Trh des zwischenerhitzten Dampfes plötzlich erhöht und folgt mit einer primä-

ten Nacheilung der Hauptdampftemperatur. Somit nimmt möglicherweise die Spannung im Rotor der Zwisehendruckturbine 300 zu, auch wenn der Wert der Anfangslast beibehalten wird. In diesem Fall ändert sich die Zeitdauer tp, d. h. die Zeit, bis die größte Wärmespannung erreicht ist, abhängig von der Hauptdampftemperalur Tm.? und der Temperatur Trh für den zwischenerhitzten Dampf. Diese Situation ist in Fig.4 gezeigt. In F i g. 4 stellt ATmr die Temperaturdifferenz dar, d. h. den Wert, der durch die Gleichung

Tm κ

= b ■ T_MSA —

gegeben ist, wobei Tmsa und Trha die Werte der Temperaluren Tm? und Trh zu dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Schließen des Schalters 16 sind. Aus Fig.4 ist zu ersehen, daß die Vorausberechnungszeit /> kurzer werden kann, wenn die Differenz ATmr kleiner und wenn die Hauptdampftemperatur Tmsa höher gemacht wird.

Da die Länge der Vorausberechnungszeit zum Zeitpunkt des Schließens des Schalters 16, wie vorstehend beschrieben, stark geändert wird, wird diese Erscheinung quantitativ vor dem Schließen des Schalters 16 vorausberechnet. Der Befehl 15, der das Schließen des Schalters 16 erlaubt, wird der Steuereinrichtung 14 zum Schließen des Schalters 16 nur dann zugeführt, wenn bestätigt ist, daß die dann auftretende Spannung die Grenzspannung nicht überschreitet. Zu diesem Zweck wird die Zeit ti; zu der die Spannung α ihren Spitzenwert annimmt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, wenn die Anfangslast konstant gehalten wird, als die minimal erforderliche Vorausberechnungszeit berechnet.

F i g. 5 zeigt, wie die Vorausberechnungszeit tp sich während der Drehzahlerhöhung und der Lasterhöhung ändert. Die Vorausberechnungszeit tp kann einen konstanten Wert tps annehmen, während die Turbinendrehzahl erhöht wird. Wenn die Turbinendrehzahl die Nenndrehzahl zu einem Zeitpunkt fi erreicht, geht das Berechnungsgerät 103 auf die Berechnung der Vorausberechnungszeit ir mit der Annahme über, daß der Schalter 16 zum Zeitpunkt fi geschlossen ist, wobei folgende Gleichung gilt:

'/· ' ο log,

MSt - TKIl 1 + C

übereinstimmen. Somit gibt die Schalter-Steuereinrichtung 14 zum Schließen des Schalters 16 nur dann das Signal, wenn sowohl die Koinzidenz als auch der Erlaubnisbefehl 15 zum Schließen des Schalters 16 erhalten werden. Wenn jedoch erwartet wird, daß die zukünftige Wärmespannung α die Grenzspannung öl überschreitet, wird die Vorausberechnungszeit tp nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit vom Zeitpunkt f| aus erneut bestimmt. F i g. 5 zeigt, daß die Bedingung o< öl

ίο während des Zeitpunkts (2 erhalten wird. Demzufolge wird der Erlaubnisbefehl 15 zum Schließen des Schalters der Steuereinrichtung 14 zum Schließen des Schalters 16 zum Zeitpunkt ti weitergegeben. Der Schalter 16 wird zu einem darauffolgenden Zeitpunkt t) tatsächlich geschlossen, wodurch die Anfangslast L 0 an die Turbine angelegt wird.

Die Vorausberechnungszeit tp beim Lastlaufmodus wird grundsätzlich bei einem konstanten Wert tpi festgelegt. Wie jedoch unter Bezugnahme aus F i g. 3 erläutert wurde, liegt eine Erhöhung der Temperaturen 7ms und Trh unmittelbar nach dem Schließen des Schalters 16 vor, so daß die Vorausberechnungszeit tp nicht sofort auf tpi. reduziert ist, sondern allmählich auf tpi. gesenkt wird.

Bei dem Gerät 104 zum Erfassen des Dampfänderungszustandes sind die zu erfassenden Werte die Änderung der drei thermodynamischen Funktionen, nämlich der Hauptdampftemperatur 7\«, des Hauptdampfdrucks Pms und der Temperatur T/wdeszwischenerhitz-

ten Dampfes in Beziehung zu den Änderungsbeträgen der Drehzahl N oder der Last L. Insbesondere gibt es sechs Größen, nämlich dT_MSldN, dT_RH/dN, dP_MS/dN, dT_MS/dL, d T_RHldL und d/WdL

Die ersteren drei Größen werden im Drehzahlsteuerbetrieb verwendet, während die letzteren drei Größen für den Laststeuerbetrieb benutzt werden. Die Größen werden von der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 benutzt; wie sie benutzt werden, wird anhand der Beschreibung der Berechnungsgeräte 172 und 152 näher erläutert.

Das Erfassen erfolgt nach den folgenden Gleichungen:

Gleichung (1) simuliert die in Fig.4 gezeigten Kennlinien. Die Symbole a, b, c und d sind Konstanten, die durch die dynamischen Kennlinien des Kessels und der Turbine bestimmt sind, während die Symbole Tmsa und Trua die Werte von Tms und Trh zum Zeitpunkt fi sind. Die auf diese Weise zum Zeitpunkt ii erhaltene Vorausberechnungszeit tp wird von der Einrichtung 170 zum Vorausberechnen der Wärmespannung σ verwendet, da der Schalter 16 zu diesem Zeitpunkt t\ noch nicht tatsächlich geschlossen ist. Die Einrichtung 170 bestimmt die Wärmespannung σ über der Vorausberechnungszeit tp unter der Annahme im voraus, daß eine Anfangslast von beispielsweise 3% der Vollast an die Turbine angelegt wird. Wenn bestätigt wird, daß die Grenzspannung <■//. von der Spannung in diesem Zeitraum nicht überschritten wird, gibt das Gerät den Erlaubnisbefehl 15 zum Schließen des Schalters 16 zur Schalter-Steuereinrichtung 14. Diese gibt einen Befehl zum Schließen des Schalters 16 nach der Bestätigung, daß Amplitude, Frequenz und Phase der abgegebenen elektrischen Spannung des Synchrongenerators 500, der von der Turbine angetrieben wird, mit denen des nicht gezeigten Netzes

d Λ/s	NU) - Nit - Tn₁₁U)-T₁₁₁₁U	*-IU;)*
d,V d T₁.,,	NU)-NU-	/U₁) *- in )*
dN	NU)-NU-	«Γ,)
dN	LU)-Ui-	*HT₁)* - «7,)
dL	LU)-LU- PmsU) - Pu.-U	- η τ,)
dL aP„s _	/U₁)

Die Gleichungen (2), (3) und (4) werden verwendet, wenn dN/dt ungleich Null ist, während die Gleichungen (5), (6) und (7) verwendet werden, wenn dL/df ungleich Null ist.

F i g. 6 zeigt das Konzept d Tus/dL. Dieser Ausdruck ist die Differenz zwischen Tus(') zum Zeitpunkt t und TMs(t—n T\) zum Zeitpunkt t—n r\. In gleicher Weise ist AL die Differenz zwischen L(t) und L(t—n n) zu diesen Zeitpunkten.

Die Gleichungen (2) bis (7) können nicht verwendet werden, wenn dN/dt und dZ/dr Null sind, d. h. wenn die Drehzahl oder die Last konstant ist, da die Nenner dieser Brüche Null sind, so daß die Werte dieser Brüche unendlich sind. Aus diesem Grund werden erfindungsgemäß die durch die Gleichungen (2) bis (7) erhaltenen Werte schrittweise nach folgender. Gleichungen verringert:

d7",

VS _

' v/s _

UL

In diesen Gleichungen ist Tf eine Konstante, für die η < TFgilt. Auf diese Weise wird eine sogenannte Speicherablaufcharakteristik verwirklicht, wenn die Last oder die Drehzahl konstant gehalten werden, wobei die durch das Erfassen erhaltenen Werte allmählich bzw. schrittweise verringert werden.

Im folgenden werden verschiedene Geräte erläutert, die benutzt werden, wenn der Schalter 16 nicht geschlossen ist, d. h. die Geräte gehören zur Drehzahlsteueranordnung.

Das Berechnungsgerät 161 für die vorhandene Spannung enthält Untergeräte, nämlich ein Berechnungsgerät 107 für den Dampfzustand hinter der ersten Stufe, ein Berechnungsgerät 108 für den Wärmeübergangskoeffizienten an der Rotoroberfläche, ein Berechnungsgerät 109 für die Rotortemperaturverteilung, ein Berechnungsgerät 110 für die Rotorwärmespannung und ein Berechnungsgerät 111 für die Rotorspannung, wobei alle Geräte gemeinsam von dem Gerät 161 und der Laststeueranordnung 141 benutzt werden.

Diese Geräte werden lediglich als Beispiel für die Vorausberechnung der gegenwärtigen Spannungen erläutert; diese können jedoch auf andere herkömmliche Weise geschätzt oder berechnet werden.

Diese Geräte werden im folgenden erläutert.

Das Berechnungsgerät 107 berechnet den Dampfzustand (Temperatur Th i, Druck Ph \) hinter der ersten Stufe aus der gegenwärtigen Last L, der gegenwärtigen Turbinendrehzahl N, der Drehzahländerungsgeschwin-(Jigkeit N, der Hauptdampftemperatur Tms, dem Hauptdampfdruck Pms usw. Das Berechnungsgerät 108 berechnet den Wärmeübergangskoeffizienten der Rotoroberfläche aus den berechneten Werten für Th ι und Ph ι sowie der tatsächlichen Drehzahl N. Das Berechnungsgerät 109 berechnet die Rotortcmperaturverteilung unter der Annahme, daß der Rotor aus mehreren koaxialen ringförmigen Abschnitten besteht und der Dampf mit der Temperatur Th ι und dem Druck Ph ι dem Rotor zugeführt wird. Das Berechnungsgerät 110 berechnet die Wärmespannung osrder Rotoroberfläche und die Wärmespannung Herder Rotorbohrung aus der Rotoroberflächentemperatur T₄, der Rotorbohrungstemperatur Ti, und der mittleren Volumentemperatur Tm des Rotors. Das Berechnungsgerät 111 berechnet die Bohrungsspannung an aus der Bohrungs-Wärmespannung (Jbt unter Berücksichtigung der auf die Rotorbohrung wirkenden Zentrifugalspannung und ermittelt die Rotoroberflachenspannung as. die gleicn der Oberflächenwärmespannung r>s-rist Das Berechnungsgerät 161 zur Berechnung der gegenwärtigen Spannung berechnet nur die gegenwärtigen Spannungen nach dem oben beschriebenen Vorgang.

Im folgenden wird das Gerät 162 zum Prüfen des vorhandenen Spannungswertes erläutert Dieses Prüfgerät soll beurteilen, ob die vorstehend erläuterten Spannungen as und ob die Grenzspannungen osl und am.

ίο nicht überschreiten, wie sie durch das Gerät 102 zum Bestimmen der Grenzspannung gesetzt worden sind.

Das Berechnungsgerät 163 stellt fest, ob die vorliegende Berechnung innerhalb des zeitlichen Rahmens für die Durchführung der Ermittlung der maximal zulässigen Drehzahlerhöhung auf der Basis der Vorausberechnung liegt. Wenn die Vorausberechnung nach jedem n-ten Steuerzyklus einmal auszuführen ist, liefert das Gerät 163 das Ergebnis der Spannungsberechnung unter Überbrückung der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 für n— 1 Berechnungen von π Berechnungen.

Im folgenden wird die Funktion der Spannungs-Vor-

ausberechnungseinheit 170 erläutert. Sie berechnet die Spannungen voraus, die in der Rotoroberfläche und in der Rotorbohrung zu jedem Zeitpunkt T\ verursacht werden, wobei ^r'ie Zeitperiode vom gegenwärtigen Zeitpunkt f während der Vorausberechnungszeit i/· ausgeht, wie sie von dem Gerät 103 für die Bestimmung der Vorausberechnungszeit bemessen wird. Die Einheit 170 vergleicht weiterhin die Spannung mit der Grenzspannung zu jedem Zeitpunkt der Vorausbesiimmung, so daß die maximale Drehzahlerhöhung ermittelt wird, die nicht dazu führt, daß die zukünftige Spannung der Grenzspannung ol während der gesamten Länge der Vorausberechnungszeit tp überschreitet. Die erwähnte Drehzahlerhöhung ist der Wert, ausgewählt aus der

Vielzahl von Drehzahlerhöhungswerten NX, N2

Nx,..., Np in U/min², wie sie von dem Gerät 171 für die Vorgabe der Drehzahlerhöhung vorgegeben wird. Die aufeinanderfolgenden Drehzahlerhöhungswerte werden dem Spannungsvorausberechnungsgerät 172 einzeln vom größten bis zum kleineren zugeführt. Es sei hier angenommen, daß die folgende Beziehung besteht: N X > N2 > > Nx > > N/>. Zunächst werden die Spannungen in der Rotoroberfläche und in der Bohrung zum Zeitpunkt f + n, also T\ nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt t, durch das Berechnungsgerät 111 vorausberechnet. Wie bezüglich des Spannungsberechnungsgerätes 161 ausgeführt wurde, ist es erforderlich, Gebrauch von L, Pms, N, N und Trh als Eingaben zu machen, um die Operation des Berechnungsgerätes !07 auszuführen. Die Last L ist Null, da beim vorliegenden Beschleunigungsstadium keine Last an der Turbine anliegt. Der Wert N wird durch das Drehzahlsteigerungs-Vorgabegerät 171 bestimmt. Für die Vorausbestimmungsberechnung müssen Pms, Tms. N. Tun. Pwsfi + η Γι), TMs(t+n Γι), N(t+ η τ\) und Tauft + η τ\) nach dem Ablauf der Zeit η η sein. Von diesen Faktoren erhält man den Faktor N(t+nr\) durch Verwendung der Istdrehzahl N(t) und der Drehzahlsteigerung N aus der Gleichung

N(t + n Γ,) = N(t)+nr\N

Die anderen Faktoren werden nach den folgenden h5 Gleichungen (8), (9) und (10) berechnet, wobei die Ergebnisse des Gerätes 104 zur Festlegung der Dampf/.ustandsänderung benutzt werden, die in den Gleichungen (2), (3) und (4) ausgedrückt sind.

«ι,) = P_mit)

Im einzelnen bedeuten in Gleichung (8) (df^s/dN^die Änderung des Drucks APmsentsprechend der Änderung der Drehzahl dN, wie dies durch Gleichung (4) bekannt ist Somit ist (dPins/dN}dN die Änderung des Drucks entsprechend der Drehzahlerhöhung N. In gleicher Weise ist {dPus/dN)N π τ\ die Änderung des Drucks, die herbeigeführt wird, wenn die Turbine für die Zeit η γι mit dem Wert N beschleunigt worden ist Der zukünftige Druck P\is(t+ π γι) wird durch Addieren dieses Änderungsbetrags des Drucks zum gegenwärtigen Druck PmS(O erhalten. Zunächst nimmt das Vorgabegerät 171 an, daß N=N]. Das Dampfzustands-Vorausbercchnungsgerät 106 beginnt die Berechnung mit η = 1, so daß Pms, Tms. N Trh abgeleitet werden. Die Wärmespannung zu dem Zeitpunkt η = 1 wird durch die Geräte 107 bis 111 berechnet. Der von den Blöcken 107 bis 111 ausgeführte Berechnungsgang ist dem anhand des Spannungsberechnungsgerätes 161 beschriebenen identisch.

Das Gerät 173 zur Prüfung der vorausberechneten Spannung vergleicht die Wärmespannung zum Zeitpunkt, zu dem N=N] und /7=1 ist mit der Grenzspannung σι, Wenn die Wärmespannung niedriger als die Grenzspannung ist, beurteilt das Gerät 104 zum Feststellen des Ablaufs der Vorausbestimmungszeit, ob η Γι t, Ip oder nicht. Wenn bestätigt wird, daß η Τ\ kleiner als die Vorausberechnungszeit tp ist, wird die Berechnung zum Gerät 172 zurückgeführt. Das Gerät 172 führt dann die Vorausberechnung der Wärmesp.innung aus, wobei für η = 2 verwendet wird, d. h. die erwartete Wärmespannung stellt sich zum Zeitpunkt f = 2ri ein. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Grenzspannung von der vorausberechneten Spannung überschritten wird.

Nimmt man an, daß die Wärmespannung, die für N = N] vorausberechnet worden ist und daß vom Prüfgerät 173 ermittelt wird, daß diese für η = 3 die Grenzspannung überschritten wird, wird die Berechnung Z¹Jm Drehzahlsteigerungs-Vorgabegerät 171 zurückgeführt. Das Gerät 171 nimmt dann die Drehzahlerhöhung N 2 an, die der größten N 1 am nächsten ist. Das Dampfzustands-Vorausberechnungsgerät 106 setzt wieder η = 1. Die Wärniespannung für die Drehzahlerhöhung yV2 und den Zeitpunkt i+ri wird in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben berechnet. Die Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 führt den vorstehenden Berechnungszyklus wiederholt aus. Wenn bestätigt wird, daß für eine bestimmte Drehzahländerungsgeschwindigkeit, beispielsweise Nx, die Grenzspannung von der vorausberechneten Spannung nicht überschritten wird, bis die Zeit η τ\ gleich oder länger als tr wird, wird die wiederholte Berechnung durch das Prüfgerät 174 unterbrochen und der weitere Prozeß zum Berechnungsgerät 164 zur Berechnung der kritischen Drehzahl weitergeleitet. Das heißt, daß der Drehzahlerhöhungswert, wie er von der Einheit 170 erhalten wird, als maximal zulässige Drehzahlerhöhung verwendet wird. Die Drehzahländerungsgeschwindigkeit der Turbine wird auf Null gehalten, wenn alle Drehzahländerungsgeschwindigkeiter. die Wärmespannungen, ergeben die die Grenzspannung im Lauf der Vorausberechnungszeit überschreiten.

Die beschriebene Funktion der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 170 wird anhand von F i g. 5 näher erläutert Diese Funktion wird während der Drehzahlerhöhung /Ίο— ii) ausgeführt Nimmt man an, daß πτ = Γ2/Γ1 = 3 und daß die Zeitlänge Γι 1 min ist wird die Operatioii der Einheit 170 einmal alle 3 min ausgeführt. Wie jedoch anhand der Fig.3 und 4 erläutert wurde, ist es erforderlich, die Vorausberechnungszeit tp zu ändern, wenn die Turbinendrehzahl Λ/auf eine Drehzahl NO zu einem Zeitpunkt 11 erhöht worden ist. In diesem Fall wirkt die Einheit 170 wie folgt: Die Operation wird auch in diesem Fall einmal alle 3 min ausgeführt Zunächst setzt das Drehzahl-Vorgabegerät 171 die Drehzahlerhöhung N auf Null U/min² und setzt die Last L auf einen Wert, der dem der Anfangslast entspricht Das Berechnungsgerät 106 berechnet dann die Werte von T_MS(t + π η), T_RH(t + π η) und P_MS(t + η η), wobei π und N auf Eins bzw. TVO gesetzt werden. Die Blöcke 107 bis 111 führen die gleichen Funktionen wie vorher beschrieben aus. Das Prüfgerät 173 vergleicht die vorausberechnete Wärmespannung für η = 1 mit der Grenzspannung σι. und gibt den weiteren Prozeß zum Prüfgerät 174, wenn die Wärmespannung akleiner als die Grenzspannung öl ist. Gleichzeitig wird der Prozeß zur Spannungs-Vorausberechnungseinheit 172 zurückgegeben, wennyj T\ nichtgrößerals ipist

Die Spannungs-Vorausberechnungseinheit 172 wiederholt die gleiche Operation, wobei die Zahl η auf η + 1 gesetzt wird. Während dieser wiederholten Operation wird der Prozeß zum Berechnungsgerät 164 gegeben, wenn die vorausberechnete Spannung ο größer als die Grenzspn.nnung ol im Prüfgerät 173 wird. Nach dem Erreichen der Turbinennenndrehzahl unterscheidet sich der Prozeß in diesem Punkt von dem des Drehzahlerhöhungsmodus. Wenn die Grenzspannung ol von der vorausberechneten Spannung σ überschritten wird, ehe die Vorausberechnungszeit erreicht ist, wird die Funktion der Einheit 170 zu einem Zeitpunkt nach ητ ausgehend von einem Zeitpunkt erneut gestartet, zu welchem die vorausberechnete Spannung die Grenzspannung überschreitet.

Somit gibt das Prüfgerät 174 einen Erlaubnisbefehl für das Schließen des Schalters 16 an die Steuereinrichtung 14 zum Schließen des Schalters 16, wenn bestätigt ist, daß die Grenzspannung ol durch die zukünftige Spannung σ während des Vorausberechnungszeitraums tp, ausgehend vom vorliegenden Zeitpunkt, nicht überschritten wird.
Das Gerät 164 zur Berechnung der kritischen Drehzahl stellt fest, ob die gegenwärtige Turbinendrehzahl innerhalb des Bereichs der kritischen Drehzahl liegt oder nicht. Das Ergebnis dieser Entscheidung hat eine wesentliche Bedeutung in der darauffolgenden Bestimmung der optimalen Drehzahlerhöhung.

Das Gerät 165 zum Bestimmen der optimalen Drehzahlerhöhung hat die Funktion, die maximal zulässige Drehzahlerhöhung, wie sie von der Einheit 170 ermittelt worden ist, in der Turbinen-Steuereinrichtung 10 zu setzen. Wenn jedoch vom Berechnungsgerät 164 entschieden wird, daß die Ist-Turbinendrehzahl innerhalb des Bereichs der kritischen Drehzahl liegt, ändert das Bestimmungsgerät 165 die Drehzahlerhöhung nicht, sondern instruiert statt dessen die Turbinen-Steuereinrichtung 10,

die vorhandene Drehzahlerhöhung beizubehalten. Weiterhin ist dieses Gerät geeignet, die ist-Turbinendrehzahl beizubehalten, unabhängig vom Ergebnis der Ermittlung der maximal zulässigen Drehzahlerhöhung, wenn vom Berechnungsgerät 163 entschieden wird, daß die vorhandene Spannung größer als die Grenzspannung wird. Auch im letzteren Fall gibt jedoch das Gerät 165 den Befehl, die vorliegende Drehzahlerhöhung beizubehalten, wenn die Ist-Turbinendrehzahl innerhalb des Bereiches der kritischen Drehzahl liegt Die Drehzahlerhöhung N wird nach dem Zeitpunkt fi auf Null gesetzt, in welchem die Turbinennenndrehzahl erreicht ist

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt wird die Einstellung bzw. das Setzen der optimalen Drehzahlerhöhung im Turbinen-Steuergerät 10 einmal alle η τ\ ausgeführt während die gegenwärtige Spannung einmal in jedem Zeitraum τ\ ermittelt wird. Da die Turbinendrehzahl beibehalten wird, wenn sich herausstellt, daß die Spannung die Grenzspannung überschreitet, kann die Turbine ziemlich sicher auch dann beschleunigt werden, wenn der Dampfzustand am Turbineneinlaß infolge einer Störung oder aus einem ähnlichen Grund verändert werden sollte, der zum Zeitpunkt der Vorausberechnung nicht erwartet werden konnte.

Wenn der Schalter 16 geschlossen ist, um nach der Beschleunigung eine Anfangslast an die Turbine anzulegen, wird der Operationsmodus von der Drehzahlsteueranordnung 160 auf die Laststeueranordnung 140 umgeschaltet.

Die Arbeitsweise der Steueranordnung bei geschlossenem Schalter 16, d. h. die Funktionen der Geräte, die zu der Laststeueranordnung 140 gehören, werden im folgenden erläutert.

Die Funktionen des Gerätes 141 zum Berechnen der Ist-Spannung, des Gerätes 142 zum Prüfen des vorliegenden Spannungswertes, des Gerätes 143 zum Berechnen oder Beurteilen des Berechnungsmodus und der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 150 sind im wesentlichen identisch zu denen der Geräte 161,162, 163 und 170 der Drehzahlsteueranordnung 160.

Das Gerät 151 zur Berechnung einer Laständerung in der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 150 für die Ermittlung der maximalen Laständerung ist so ausgelegt, daß es eine Vielzahl von im voraus erzeugten positiven Laständerungen einzeln von der größten zu kleineren Änderungen annimmt, wenn der Lastbefehl Lr die Erhöhung der Abgabeleistung erfordert. Wenn im Gegensatz dazu der Lastbefehl die Reduzierung der Abgabeleistung fordert, wählt das Gerät 151 nacheinander negative Laständerungen, ausgehend von der mit dem größten Absolutwert zu denen mit kleineren Absolutwerten.

Dann wird der Dampfzustand zu einem Zeitpunkt η T\ nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt durch das Vorausberechnungsgerät 106 berechnet. Die Berechnung erfolgt nach den folgenden Gleichungen im Gegensatz zur Berechnung in der Drehzahlsteueranordnung 160:

= P_m(t) +

/ir,) = T_XfSU) +

(11)

LlU,

(12)

(13) In diesen Gleichungen sind die Faktoren
dTWdZ. und oTrh/oL die Werte, die in dem Erfassungsgerät 104 für die Dampfzustandsänderung erfaßt worden sind. L bezeichnet die Laständerung, wie sie von dem Berechnungsgerät 151 angenommen ist Die Werte von Tms, Pms und Trh zum Zeitpunkt η τ\ nach de.oi gegenwärtigen Zeitpunkt werden entsprechend den vorstehenden Gleichungen berechnet. Dann wird mit dem Berechnungsgerät 107 der Dampfzustand hinter

ίο der ersten Stufe berechnet, wobei die vorstehend berechneten Werte benutzt werden.

Die maximale Laständerung wird also von der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 150 berechnet. Die Geräte 152,153 werden nicht näher erläutert, da sie zu denen der Drehzahlsteueranordnung genau identisch sind.

Das Berechnungsgeräv 144 zur Bestimmung der optimalen Laständerung hat zwei Funktionen. Eine dieser Funktionen besteht darin, in dem auch mit ALR bezeichneten automatischen Lastregler 7 die maximale Laständerung einzustellen, wie sie von der Spannungs-Vorausberechnungseinheit 150 ermittelt worden ist, und diese Änderung zu korrigieren. Wenn festgestellt wird, daß die Ist-Spannung die Grenzspannung in der Mitte von Γ2 überschreitet, befiehlt dies gleichzeitig dem ALR, die Last beizubehalten. Somit ist die erste Funktion die gleiche Funktion wie bei der Drehzahlsteueranordnung. Die zweiie Funktion ist eine lastbegrenzende Funktion, die eine obere Lastgrenze entsprechend dem Dampfzustand zieht Diese Funktion dient zum Schutz der Endstufenblätter der Niederdruckturbine 400 gegen Erosion, die auftreten würde, wenn eine große Last an der Turbine anliegt, wenn die Hauptdampftemperatur und die Zwischenerhitzungsdampftemperatur niedrig ist.

Diese zweite Funktion besteht darin, die Last beizubehalten, wenn nicht die Hauptdampftemperatur und die Temperatur des zwischenüberhitzten Dampfes nicht höher liegen als die unteren Grenzen für diese Temperaturen, die entsprechend der Grenze des Wassergehaltes in der Endstufe der Niederdruckturbine festgelegt werden, wie dies in den F i g. 7 und 8 gezeigt ist.

So zeigt insbesondere F i g. 7 die Lastbegrenzungsfunktion durch die Hauptdampftemperatur Tms, wobei die gegenwärtige Last beibehalten wird, wenn die Hauptdampftemperatur nicht höher als die untere Grenze Tmsl ist, die sich abhängig von dem Druck Pms ändert. In gleicher Weise zeigt F i g. 8 die Lastbegrenzungsfunktion durch die Temperatur Trh des zwischenüberhitzten Dampfes, wobei die Last beibehalten wird, wenn nicht die Temperatur des zwischenüberhitzten Dampfes höher als die untere Grenze Trhl ist, die sich abhängig von dem Lastwert L ändert.

Im folgenden wird das Gerät 145 zur Erzeugung des Ermittlungssignals erläutert. Dieses Gerät verwendet ein Verfahren zur Vorausberechnung der Dampfzustandsänderung, bei welchem der zukünftige Wert durch das Berechnungsgerät 106 auf der Basis der Dampfzustandsänderung vorausberechnet wird, die vom Gerät 104 in der anhand Fig. 6 beschriebenen Weise erfaßt wird. Wie aus den Gleichungen (5), (6) und (7) zu ersehen ist, wird jedoch eine größere Dampfzustandsänderung als die normale erfaßt und gespeichert, wenn der Dampfzustand infolge einer Störung an der Kesselsteuerung sich im Verlauf des Erfassens durch das Gerät 104 abrupt ändert. In diesem Fall wird eine Spannung vorausberechnet, die viel größer ist als die tatsächliche zukünftige Spannung, so daß der Ist-Wert

der Last unverändert gehalten wird, obwohl die tatsächliche Spannung viel kleiner ist als die Grenzspannung. Dies kann zu einer Störung eines glatten Lastanstiegs führen.

Diese Situation wird im einzelnen anhand von F i g. 9 beschrieben. F i g. 9a zeigt die Steuerzyklen der Turbinensteueranordnung. Die Bestimmung der Änderung wird einmal alle π Steuerzyklen ausgeführt, wobei π beispielsweise 3 sein kann. Die Zeitabstimmung, bei welcher die vorausberechnende Steuerung erfolgt, ist mit einem oberen Punkt markiert. Bei den Steuerzyklen, die nicht mit dem Punkt oben markiert sind, wird nur die Überwachung der vorliegenden Wärmespannung durchgeführt Fig.9b zeigt die Änderung der Hauptdampftemperatur Tms als Faktor des Dampfzustands. Es sei angenommen, daß die Hauptdampftemperatur Tms sich im Verlauf der Steuerung, wie dargestellt, abrupt steigert

Zu einem Zeitpunkt t wird die Vorausberechnung der Wärmespannung auf der Basis des zukünftigen Dampfzustands ausgeführt, wie er durch die Gleichungen (11) bis (13) erhalten wird. Die Werte aT_MSldL, dT_RH/dL und d/WdZ* wie sie entsprechend den Gleichungen (5), (6) und (7) erfaßt sind, werden bei dieser Spannungsvorausberechnung verwendet. Wie aus F i g. 9b jedoch zu ersehen ist, nimmt die Änderung

T_Ms(t) - T_MS(t-n n)

übergangsweise einen großen Wert an. Insbesondere, wenn die Zahl η auf 4 gesetzt wird, stellt man einen Gradienten, der inhärent θ\ ist, als Θ2 fest. Somit wird die Wärmespannung, die mittels der Dampfzustandsinformation vorausberechnet wird, welche zum Zeitpunkt der abrupten Erhöhung des Dampfzustandes erhalten wird, unvermeidbar unpraktisch groß.

In diesem Fall kann, wie in Fi g. 9c gezeigt ist, keiner der Drehzahlerhöhungswerte N eine vorausberechnete Spannung ergeben, die kleiner als die Grenzspannung ist. Demzufolge muß die Turbine zu einem Zeitpunkt ζ + 3 η mittels des Befehls betrieben werden, die Drehzahlsteigerung auf Null zu halten. Dies ist im Gegensatz zur Forderung nach einem Turbinenanlauf in einer minimal zulässigen Zeit.

Das Gerät 145 zum Erzeugen des Ermittlungssignals erzeugt ein Signal Lexr. um eine Nacheilung des Anlaufs zu vermeiden. Das Erfassungsgerät 104 zum Erfassen der Dampfzustandsänderung wird durch das Ergebnis dieser Ermittlung korrigiert.

Die Beschreibung dieser Korrekturfunktion wurde zur Vereinfachung in der Beschreibung der Funktion des Erfassungsgerätes 104 vernachlässigt. Diese Korrckiurfunktion wird im folgenden erläutert.

Wie aus F i g. 9cl zu ersehen ist, bezeichnet ein Symbol Lt die maximale Laständerung, wie sie durch die Vorausbcrechnung der zukünftigen Wärmespannung erhallen wird. Das Signal Lexr wird dem Signal Lt überlagert. Dies erfolgt nur für einen kurzen Zeitraum von Fi vom Zeitpunkt der Vorausberechnung an, da die Oberlagerung während einer langen Zeit eine Störung verursachen würde. Der Wert des Signals Lexr wird folgendermaßen bestimmt:

Von den Werten, die durch Normalisieren der vorliegenden Spannungen an den Rotoroberflächen und Bohrungen der Hochdruck- und Zwischendruckturbine durch die jeweiligen Grenzspannungen erhalten werden, ist diejenige mit größtem Absolutwert als Omn definicri.

Somit wird der Wert ot.w durch die folgende Gleichunggegeben:

_ w / Ons Ois

ι/ν - M_ay

ons	Ois	*"ill:*	*"IH*
Ols	ols		*VlM*

. (14)

Darin sind ols, olb, aus, o/s ohb, oib die Grenzspannur.g für die Rotoroberfläche, die Grenzspannung für die Rotorbohrung, die Spannung in der Hochdi uckturbinenrotoroberfläche, die Spannung in der Zwischendruckturbinenrotoroberfläche, die Spannung in der Hochdruckturbinenrotorbohrung und die Spannung in der Zwischendruckturbinenrotorbohrung.

Die Gleichung (14) dient zur Auswahl der gegenwärtigen Spannung aus vier Spannungen, welche den kleinsten Spielraum bezüglich der Grenzspannung hat. Die Größe des Signals Lexr wird entsprechend dem Wert Omn in der in F i g. 10 gezeigten Weise bestimmt. Je kleiner der Spielraum der Spannung wird, d. h. je näher an Eins omn liegt, desto kleiner wird die Größe des Sondierungssignals Lexr gemacht.

Das Erfassungsgerät 104 berechnet, wie die Werte von Tms, Pms und Trh als Ergebnis der Überlagerung des Signals Lexr geändert werden, und korrigiert die Gleichungen (5), (6) und (7) entsprechend dem Ergebnis der Berechnung. Während der Berechnungen werden die Änderungen der Dampfzustände, die dem Signal Lexr zuzurechnen sind, durch d 7WdZ-E*, ATrHIuLeX und df/ws/dLfA· gegeben. Die Änderung d Lex des Signals Lexr entspricht dem Produkt von Lexr und n. Um nur die von Lexr verursachte Änderung, beispielsweise dT/ws/dZ-Ex zu extrahieren, wird die folgende Maßnahme ergriffen. Die Änderung des Dampfzustandes d Tms wird als Differenz dr/ws(ri) — 6Τμ&2) zwischen dem Änderungsbetrag dTM&i) der Temperatur Tms im Zeitraum Γι beginnend von einem Zeitpunkt t — 3ri und dem gleichen dTM&2) in dem nächsten Zeitraum τ\ erhalten.

Die Korrektur erfolgt nach folgender Gleichung:

In dieser Gleichung ist β ein Korrekturfaktor, der durch 1 ijiao festgelegt ist. Ähnliche Korrekturen werden für dTRH/dL und dPMsdL gemacht.

In Gleichung (15) wird der Term, der das Ergebnis des Erfassens durch die Gleichungen (5), (6) und (7) aufweist, mit (1— ß) multipliziert. Auch wenn das Ergebnis des Erfassens durch die Gleichungen (5), (6) und (7) die Komponente einschließt, die der abrupten Steigerung des Dampfzustandes entspricht, wird diese Komponente zweckmäßigerweise infolge des Vorhandenseins des Faktors (1 —ß) reduziert, so daß die Wärmespannungsvorausrechnung für den Zeitpunkt f + 3ri gemacht werden kann, ohne daß eine Störung der erforderlichen Lasterhöhung verursacht wird. Gemäß F i g. 9c ändert sich die Wärmespannung, wie sie durch den korrigierten Wert dTMsldL erhalten wird, den gestrichelten Linien folgend, so daß die Laständerung niemals Null wird. Demzufolge wird ein unerwünschtes Überziehen oder Nacheilen der Laständerung während eines langen Zeitraums vollständig verhindert.

Nach dem Schließen des Schalters 16, während die Las' an der Turbine noch niedrig ist, wird das Ansprechen des Dampfzustandes am Turbineneinlaß für eine Steigerung der Last, insbesondere das Ansteigen der Kennlinie der Temperatur des zwischenerhitzten Dampfes stark variiert. Vor allem ändert sich die Zeit-

21 22

konstante für den Temperaturanstieg stark.

Um einen wirksamen Gebrauch von dem Ergebnis des Erfassens der Dampfzustandsänderung auch in einem solchen Zustand machen zu können, ist es erforderlich, die Periode des Setzens des Signals im ALR 7 entsprechend der Änderung der Zeitkonstante zu korrigieren.

Für diesen Zweck wird das ßerechnungsgerät 143 für die Beurteilung des Berechnungsmodus der Laststeueranordnung 140 so ausgelegt, daß sie die in F i g. 11 ge- ίο zeigte Funktion hat. Das Gerät zum Ermitteln der maximalen Laständerung wird gestartet, nachdem es das Ansprechverhalten des Dampfzustandes, welches eine große Zeitkonstante hat, durch Setzen der Periode der Ermittlung der maximalen Laständerung auf größer als η τ-, genau erfaßt, insbesondere auf den leichten Lastbereich des Turbinenbetriebs.

Durch die Turbinensteueranordnung werden also folgende Vorteile erhalten:

1) Die Werte für die Turbinendrehzahlerhöhung und Lasterhöhung werden durch eine Vorausberechnung der zukünftigen Rotorbeanspruchung, basierend auf der Vorausberechnung des Dampfzustandes am Turbineneinlaß optimiert. Dies erlaubt einen sicheren Anlauf und einen sicheren Lastlauf der Turbine, der wirksam und zuverlässig der maximal zulässigen Spannung folgt, d. h. der Grenzspannung. Außerdem trägt dies zur Reduzierung der Anlaufzeit auf ein Minimum und zum Verbessern der Lastnachlaufeigenschaften der Turbine bei.

2) Die am Steuerkomputer anliegende Last wird merklich reduziert, da Arten und Beträge der durch On-line-Betrieb zu behandelnden Informationen reduziert sind. Da die Ist-Spannung berücksichtigt wird, kann die Spannungssteuerung zusätzlich in stabiler Weise ausgeführt werden. Dementsprechend kann die Turbine mit verbesserter Betriebssicherheit gesteuert werden.

40

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steueranordnung für eine einen Generator antreibende Dampfturbine eines Dampfkraftwerkes, mit Turbineneinlaßventilen zur Steuerung der der Turbine zuzuführenden Dampfmenge, mit

— einer Einrichtung zur Feststellung, ob die Turbine im Drehzahlbetrieb oder im Lastbetrieb betrieben wird,

— einer Einrichtung zur Errechnung von bei Drehzahländerungen oder bei Laständerungen auftretenden und zu erwartenden Spannungen im Rotor der Dampfturbine, wobei zur Berechnung der Rotor-Spannungen die jeweilige Dampftemperatur und Turbinendrehzahl herangezogen werden,

— einer Einrichtung zum Vergleich der errechneten Spannungen mit vorbestimmten zulässigen Rotor-Grenzspannungen,

— einer Einrichtung zur Erzeugung eines Drehzahländerungs- bzw. Laständerungssignals, wenn die zu erwartenden Spannungen unter den jeweils zulässigen Grenzspannungen liegen, und

— einer Einrichtung zur Weitergabe des Drehzahländerungs- oder Laständerungs-Signals an die Turbineneinlaßventile,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung (150; 170), welche

— für jede von mehreren vorgegebenen Drehzahländerungs- bzw. Laständerungsgeschwindigkeiten N bzw. L jeweils die über eine vorherbestimmte Vorausberechnungszeit tpzu erwartenden Rotorspannungen os bzw. ob errechnet,

— diese vorausberechneten Rotorspannungen as bzw. ob mit den jeweils zulässigen Grenzspannungen osl bzw. obl vergleicht und

— unter den vorgegebenen Drehzahländerungsbzw. Laständerungs-Geschwindigkeiten Sl bzw. L diejenige auswählt und an die Einrichtung (144; 165) zur Erzeugung eines Drehzahländerungs- bzw. Laständerungs-Signals weitergibt, bei welcher die vorausberechneten Rotorspannungen <7s bzw. ob den jeweils zulässigen Grenzspannungen osl bzw. obl am nächsten kommen, ohne sie zu überschreiten.