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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Neuerdings besteht der Trend, bei Stromversorgungsanlagen Turbinen
mit Umgehungsleitungen vorzusehen in Form einer Kombination aus einem Kessel mit
natürlichem Umlauf bei unterkritischem Druck und einer Nacherhitzungsturbine oder
einer Kombination aus einem Kessel mit zwangsweisem Umlauf und einer Nacherhitzungsturbine.
Wie in Fig.1 dargestellt, enthält das Turbinen-Bypaß-System einer solchen Stromversorgungsanlage
eine Hochdruckumgehungsleitung 10 und eine Niederdruckumgehungs leitung 11.
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Die Hochdruckumgehungsleitung 10 ist mit der Einlaßseite eines Haupt-Dampfabsperrventils
13 für eine Hochdruckturbine 12 verbunden und enthält ein Druckreduzierventil 14
und einen Heißdampfkühler 15. Das untere Ende der Hochdruckumgehungsleitung 10 ist
mit einer kalten Nacherhitzungsleitung 16 verbunden. Der Zweck der Hochdruckumgehungsleitung
besteht darin, die Temperatur und den Druck der hohen Temperatur und des hohen Dampfdrucks
herabzusetzen, die durch den Uberhitzer 18 des Kessels 17 erzeugt werden. Dem Heißdampfkühler
15 wird über ein nicht dargestelltes Temperatursteuerventil Kühlwasser aus einer
ebenfalls nicht dargestellten Speisewasserpumpe zugeführt. Dieses System erlaubt
es, unabhängig von der Turbine den Kessel anzufahren und eine bestimmte Last zu
liefern, so daß Druck und Temperatur
des Kessels vor dem Anlaufen
der Turbine gut stabilisiert sind.
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Der durch die Hochdruckumgehungsleitung geleitete Dampf strömt zum
Nacherhitzer 26 des Kessels 17 zurück und wird durch den Kessel 17 im Kreislauf
geführt.
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Die Niederdruckumgehungsleitung 11 verbindet die Einlaßseite eines
Nacherhitzungsabsperrventils 22 über ein Druckverminderungsventil 23 und einen Heißdampfkühler
24 mit einem Kondensator 25 und arbeitet in der Weise, daß durch sie die Temperatur
und der Druck des nacherhitzten Dampfes herabgesetzt werden.
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Das von einer nicht dargestellten Kondensatpumpe gelieferte Kühlwasser
wird dem Heißdampfkühler 24 über ein ebenfalls nicht dargestelltes Temperatursteuerventil
zugeführt, um eine thermische Verformung der Mitteldruckturbine 21 zu verhindern,
die während des Anlaufs durch den hohen Druck und die hohe Temperatur des vom Nacherhitzer
26 gelieferten Dampfes verursacht werden. Der erhaltene Dampf niedriger Temperatur
und niedrigen Drucks wird zusammen mit dem Kondensat vom Kondensator 25 durch den
Kessel 17 in Umlauf gebracht.
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Wenn bei einer Stromversorgungsanlage Hochdruck- und Niederdruck-Umgehungsleitungen
vorgesehen werden, dann strömt der durch den Kessel 17 erzeugte Dampf während des
Anlaufs vom Uberhitzer 18 über die Hochdruck-Umgehungsleitung 10, den Nacherhitzer
26, die Niederdruck-Umgehungsleitung 11 und den Kondensator 25. Die Dampfmenge,
die durch diesen Kreis strömt, beträgt jedoch etwa 30 % der Nenndurchflußmenge an
Dampf. Während des
Umleitens werden der Druck des durch den Uberhitzer
18 des Kessels 17 erzeugten Hauptdampfstromes und des Nacherhitzungsdampfstromes
26 durch Druckverminderungsventile 14 bzw. 23 gesteuert, die in der Hochdruck-Umgehungsleitung
10 bzw. in der Niederdruck-Umgehungsleitung 11 vorhanden sind. Während des Anlaufens
der Turbine strömen sowohl der Hauptdampfstrom als auch der Nacherhitzungsdampfstrom
über das Hauptdampfabsperrventil 13 bzw. das Nacherhitzungsabsperrventil 22 in die
Hochdruck-, Mitteldruck-und Niederdruckturbinen.
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Wenn die Last der Turbinen allmählich ansteigt, wird die den Turbinen
zugeführte Dampfmenge erhöht und die durch die Hochdruck- und die Niederdruck-Umgehungsleitungen
10 bzw. 11 zirkulierende Dampfmenge entsprechend herabgesetzt. Danach strömt die
gesamte, durch den Kessel erzeugte Dampfmenge durch die Turbinen.
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Die Druckverminderungsventile 14 und 21 werden vollständig geschlossen,
um den Betrieb der Umgehungsleitungen zu beenden.
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Während des normalen Betriebs der Stromversorgungsanlage werden die
Hochdruck- und die Niederdruck-Umgehungsleitungen nicht benutzt, wenn aber infolge
eines Lastabfalls oder einer Auslösung der Turbine die in die Turbinen strömende
Dampfmenge rasch abnimmt, dann arbeiten die beschriebenen Umgehungsleitungen der
Turbine, um einen Dampfdruckanstieg zu verhindern und es zu ermöglichen, den Kesselbetrieb
ohne Stil7ecrunq- fortzusetzen und die Turbine schnell zum Anlaufen zu bringen.
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Zur Steuerung des Niederdruckumleitungssystems der Turbine sind das
Druckverminderungsventil 23, eine Drucksteuereinrichtung 30, die das Druckverminderungsventil
23 steuert, ein zweiter Druckmesser 31, der den Druck der Umgehungsleitung 11 erfaßt
und die ses Drucksignal an die Drucksteuereinrichtung 30 sendet, sowie ein erster
Druckmesser 32 vorgesehen, der den Stufendruck im Gehäuse der Mitteldruckturbine
21 an deren Turbinenstufe erfaßt und dieses Drucksignal an die Drucksteuereinrichtung
30 liefert.
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Es besteht seit kurzem die Tendenz, anstelle des beschriebenen Steuersystems
zur Steuerung von Temperatur und Druck ein elektrohydraulisches Steuersystem (EHC)
zum Steuern eines Turbinensteuerventils za benutzen, da dieses System eine schnelle
Ansprechcharakteristik aufweist. Der Einbau einer elektro-hydraulischen Steuerung
in die Steuerung für Turbinen mit Umgehungsleitungen bringt außerdem Vorteile wie
eine gemeinsame Steuerung der Turbinenanlage, Kostenersparnis infolge gemeinsamer
Ausnutzung des Hydrauliksystems, Einfachheit der Wartung und Reparatur sowie eine
Verbesserung der Regelkennlinien wegen der zusammenhängenden bzw. verzahnten Steuerung
des Turbinensystems und des Systems der Umgehungsleitungen.
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Normalerweise ist das System der Umgehungsleitungen so ausgelegt,
daß 30 bis 50 % oder 100 % des Nenndurchsatzes der Dampfströmung verarbeitet werden
je nach Eigenschaften des Kessels 17 oder des Brennstoffs, z.B. von Kohle oder Petroleum,
bzw. je nach den verschiedenen Faktoren der Turbinenanlage. Bei einer Dampfturbinenanlage,
die
sowohl Hochdruck- als auch Niederdruck-Umgehungsleitungen aufweist, wird der Durchsatz
durch das Druckverminderungsventil 23 für die Niederdruck-Umgehungsleitung 11 entsprechend
den obigen Bedingungen bemessen. Die Größe des Niederdruckverminderungsventils 23
hängt vom Druck am EinlaB dieses Ventils 23 ab. Ist der Druck am Einlaß des Ventils
23 hoch, dann genügt ein Druckverminderungsventil 23 kleiner Größe. Wenn aber die
Last der Turbinen zunimmt, erhöht sich auch die den Turbinen zugeführte Dampfmenge,
und wenn die dem Kondensator 25 über die Niederdruck-Umgehungsleitung 11 zuströmende
Dampfmenge durch das Ventil 23 unterbrochen wird, wird die Druckänderung am Einlaß
der Mitteldruckturbine 21 groß und tritt schnell auf. Diese rasche und große Druckänderung
hat somit einen nachteiligen Einfluß auf die Mitteldruckturbine 21 und auf den Nacherhitzer
26.
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Es ist deshalb erwünscht, das Druckverminderungsventil 23 für die
Niederdruckumgehungsleitung 11 klein zu machen, um am Einlaß der Mitteldruckturbine
21 eine rasche und große Druckänderung zu verhindern. Der Einstell- bzw. Ansprechdruck
am EinlaB des Druckverminderungsventils 23 wird unter Berücksichtigung des Durchsatzes
der Niederdruck-Umgehungsleitung 11 eingestellt. Beträgt der Durchsatz der Niederdruck-Umgehungsleitung
11 50 % des Nenndurchsatzes der Dampfströmung des Kessels, dann ist es üblich, den
Ansprechdruck am Einlaß des Druckverminderungsventils 23 auf den Druck am Auslaß
des Nacherhitzers 26 einzustellen, bei dem der Turbinengenerator mit 50 %iger Last
arbeitet. Dies hat zum Ziel, den Einlaßdruck gleich dem Auslaßdruck des Nacherhitzers
26 sein zu lassen und den Dampf, der in der Niederdruck-Umgehungsleitung
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zur Mitteldruckturbine 21-strömt, durch das Ventil 22 ohne Druckänderung zu übertragen,
wenn der Dampf der in der Umgehungsleitung 11 strömt, bei einem Lastanstieg der
Turbine zur Turbine 21 übertragen wird. Nachdem der in der Umgehungsleitung 11 strömende
Dampf auf die Turbine 21 übertragen ist, ist der Einstell- bzw. Ansprechdruck der
Umgehungsleitung 11 stets etwas höher als der Druck des Nacherhitzers 26, so daß
das Druckverminderungsventil 23 anspricht, sobald die Turbine schnell stillgesetzt
wird oder ein rascher Lastausfall auftritt, denn der Druck des Nacherhitzers 26
steigt proportional zu der in den Einlaß der Mitteldruckturbine 21 strömenden Dampfmenge
an. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Einstell- bzw. Ansprechdruck der Umgehungsleitung
11 proportional zu der in den Einlaß der Mitteldruckturbine 21 eingeleiteten Dampfmenge.
Der Ansprechdruck der Umgehungsleitung 11 wird nämlich auf 50 % des Nenndruckes
21 eingestellt, wenn der Druck der Mitteldruckturbine unter 50 % des Nenndrucks
liegt, und er wird auf einen etwas höheren Druck als der Druck des Nacherhitzers
26 eingestellt, wenn der Druck der Mitteldruckturbine 21 oberhalb 50 % des Nenndrucks
liegt.
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Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer bekannten Drucksteuereinrichtung
30 im einzelnen. Die Drucksteuereinrichtung 30 enthält einen Wandler 35, dessen
Ausgangssignal proportional zu dem mittels des Druckmessers 32 an der Turbinenstufe
21 erfaßten Druck ist, eine Höchstwert-Prioritätsschaltung 36, die das Ausgangssignal
des Wandlers 35 und das Ausgangssignal eines
Drucksollwertgebers
37 empfängt, einen Komparator 38, in dem das Ausgangssignal der Höchstwert-Prioritätsschaltung
36 mit dem Ausgangssignal des zweiten Druckmessers 31 verglichen wird, einen PI-Regler,
der das Ausgangs signal des Komparators 38 empfängt, und eine Steuerschaltung 40
für das Druckverminderungsventil, die das Ausgangssignal des PI-Reglers 39 empfängt
und an das Druckverminderungsventil 23 ein Signal liefert.
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Das Drucksignal a, das von dem, den tatsächlichen Druck an der Turbinenstufe
21 erfassenden Druckmesser 32 abgegeben wird, wird dem Wandler 35 zugeführt. Das
vom Wandler 35 gelieferte Ausgangssignal b und das vom Drucksollwertgeber 37 gelieferte
Einstell- bzw. Sollwertsignal c werden der Höchstwert-Prioritätsschaltung 36 zugeführt,
von der das Ausgangssignaliit dem höheren Wert ausgewählt wird. Somit wird das Signal
mit dem höheren Wert verwendet, um die Niederdruck-Umgehungsleitung zu steuern.
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Das vom Druckmesser 31 gelieferte Drucksignal d wird zu einem Komparator
38 weitergegeben und mit dem Ausgangssignal e verglichen, das durch die Höchstwert-Prioritätsschaltung
36 erzeugt wird. Das vom Komparator 38 gelieferte Ausgangs signal wird über den
PI-Regler 39 zur Steuerschaltung 40 für das Druckverminderungsventil gesandt, um
dieses zu steuern bzw. zu stellen. Damit wird der Einlaßdruck des Druckverminderungsventils
23 entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie gesteuert.
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Es ist selbstverständlich, daß das Druckverminderungsventil 23 50
% der Größe der Nenndampf strömung aufweist, wenn der Druck
am
Einlaß des Ventils 23 50 % des Nenndrucks beträgt, bzw. eine Größe von 100 % der
Nenndampfströmung, wenn der Druck am Einlaß des Ventils 23 100 % des Nenndrucks
beträgt. Es ist unangenehm, daß das Druckverminderungsventil bei einer Größe von
100 % der Nenndampfströmung mit einem Heißdampfkühler 15 und einem Kondensator ausgestattet
sein muß, die der Größe dieses Ventils entsprechen.
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Im Gegensatz zu dem beschriebenen Druckverminderungsventil ist es
möglich, die Größe des Druckverminderungsventils herabzusetzen, wenn die Niederdruck-Umgehungsleitung
11 mit einem Ventil versehen wird, das eine Größe bzw. ein Fassungsvermögen von
50 % der Nenndampfströmung aufweist, wenn der Druck am Einlaß des Ventils 23 100
% des Nenndrucks beträgt. Ist aber die Niederdruck-Umgehungsleitung mit einem Druckverminderungsventil
versehen, das eine Größe von 50 % der Nendampfströmung aufweist, nimmt bei einem
Druck von 100 % des Nenndrucks am Einlaß des Ventils 23, wenn die Last der Turbinen
und die der Mittelturkine 21 zugeführte Dampfmenge allmählich zunehmen, die durch
die Niederdruck-rsmqehungsleituna 11 strömende Dampfmenge dementsnrechend ab. Danach
wird das Nacherhitzungsabsperrventil 22 voll geöffnet, um die gesamte erzeugte Dampfmenge
in die Mitteldruckturbine 21 strömen zu lassen, und das Druckverminderungsventil
23 wird vollständig geschlossen, um die Operation der Umgehungsleitungen zu beenden.
Wenn daraufhin das Ventil 23 geschlossen wird, ändert sich der Druck des Nacherhitzers
26 von 100 % des Nenndrucks in 50 % des Nenndrucks, da infolge öffnens des Nacherhitzerabsperrventils
22
der Druck des Nacherhitzers 26 gleich dem Druck am Turbineneinlaß oder 50 % des
Nenndrucks wird. Diese Erscheinung ist in Fig. 4 dargestellt. Die rasche Druckänderung
ist weder für den Kessel 17 noch für die Turbine 21 gut.
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Ziel dieser Erfindung ist eine verbesserte Regeleinrichtung für eine
Dampfturbinenanlage, die es erlaubt, die Größe des Druckverminderungsventils herabzusetzen
und die rasche Druckänderung des Nacherhitzers zu beseitigen.
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Bei einer Regeleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten
Art wird dieses Ziel durch die im Kennzeichen dieses Anspruches angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Die Erfindung wird in einer Gegenüberstellung zum Stand der Technik
anhand von 7 Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bekannten
Dampfturbinenanlage mit Turbinenumgehungsleitungen; Fig. 2 eine Kennlinie zur Veranschaulichung
der Art der Einstellung des Drucks bei dem bekannten Turbinen-"Bypaß"-System, wobei
auf der Ordinate der Druck in Prozent und auf der Abszisse die in die Mitteldruckturbine
geleitete Dampfmenge bzw.
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der Stufengehäusedruck in Prozent aufgetragen sind; Fig. 3 ein Blockdiagramm
einer bekannten Regeleinrichtung für eine Niederdruckturbine mit Umgehungsleitung;
Fig.
4 eine Kennlinie zur Veranschaulichung der Arbeitscharakteristik des Nacherhitzerdampfdrucks
des bekannten Turbinen-Bypaß-Systems; Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung
einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung; Fig. 6 eine Kennlinie zur Veranschaulichung
der Arbeitscharakteristik des Nacherhitzerdampfdrucks des erfindungsgemäßen Turbinen-"Bypaß"
-Systems; Fig. 7 eine Kennlinie zur Veranschaulichung der Arbeitscharakteristik
des Hauptdampfdrucks, der in die Mitteldruckturbine eingeleiteten Dampfmenge, des
Nacherhitzerdaripf.drucks bzw. des offnungsgrades des für die Niederdruck-Umgehungsleitung
vorgesehenen Ventils.
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Die Fig. 1 bis 4 sind bereits bei der Beschreibung des Standes der
Technik erläutert worden.
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Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Regeleinrichtung für eine Niederdruck-Umgehungsleitung.
Die Regeleinrichtung ist in ein bekanntes elektro-hydraulisches Steuer- bzw. Regelsystem
(EHC) zum Steuern eines Turbinenregelventils eingesetzt. Es ist insbesondere ein
Blockdiagramm der Drucksteuereinrichtung 30 dargestellt.
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Die Drucksteuereinrichtung 30 enthält einen ersten Wandler 41, dessen
Ausgangs signal proportional zu dem vom Druckmesser 32 gelieferten Eingangssignal
h1 ist, einen zweiten Wandler 42,
dessen Ausgangssignal umgekehrt
proportional zu dem vom Druckmesser 32 gelieferten Eingangssignal h2 ist, eine Zeitverzögerungsschaltung
43, einen Drucksollwertgeber 37 zum Erzeugen eines Drucksollwertsignals für die
Niederdruck-Umgehungsleitung, eine Höchstwert-Prioritätsschaltung 36, die das vom
ersten Wandler 41 ausgesandte Ausgangssignal j1 mit dem vom zweiten Wandler 42 über
die Zeitverzögerungsschaltung 43 ausgesandte Ausgangssignal j2 sowie das vom Drucksollwertcreber
37 ausgesandte Ausgangssignal j3 miteinander vergleicht, ferner einen Komparator
38, in dem das von einem zweiten Druckmesser 31 ausgesandte Signal k mit dem von
der Höchstwert-Prioritätsschaltung 36 gelieferten Signal 1 verglichen wird, sowie
einen PI-Regler 39 und eine Steuerschaltung 40 für das Druckverminderungsventil.
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Der erste Wandler 41 liefert an die Höchstwert-Prioritätsschaltung
36 ein Ausgangssignal j1, das proportional zu seinem vom ersten Druckmesser 32 gelieferten
Eingangssignal hl ist. Der erste Druckmesser 32 erfaßt den Stufengehäusedruck der
Mitteldruckturbine 21. Der zweite Wandler 42 liefert über die Zeitverzögerungsschaltung
43 an die Höchstwert-Prioritätsschaltung 36 ein Ausgangssignal j2, das umgekehrt
proportional zu dem vom ersten Druckmesser 32 abgegebenen Eingangssignal h2 für
den zweiten Wandler 42 ist. Soweit es "umgekehrt proportional" des zweiten Wandlers
42 betrifft, hat dieser die folgenden Eigenschaften. Ist der Stufengehäusedruck
der Mitteldruckturbine "Null", das heißt, ist die in die Mitteldruckturbine strömende
Dampfmenge "Null", dann ist das Ausgangssignal "100", und ist
der
Stufengehäusedruck der Mitteldruckturbine 50 % des Nenndrucks, das heißt, entspricht
der in die Mitteldruckturbine strömende Dampf dem vollen Ausmaß des Leistungsvermögens
bzw. der Kapazität, dann ist das Ausgangssignal "Null". Die Höchstwert-Prioritätsschaltung
36 vergleicht die Ausgangssignale, das heißt, das Ausgangssignal j1 vom ersten Wandler
41, das vom zweiten Wandler 42 über die Zeitverzögerungsschaltung 43 gelieferte
Ausgangssignal j2 und das Ausgangssignal j3 vom Drucksollwertgeber 37, wählt das
Signal mit dem höchsten Wert aus und gibt dieses an den Komparator 38 weiter. Der
Komparator 38 vergleicht das Signal k vom zweiten Druckmesser 31 mit dem Signal
1 von der Höchstwert-Prioritätsschaltung 36. Sind die Signale k und 1 nicht gleich,
dann wird ein Abweichungs- bzw. Fehlersignal über den PI-Regler 39 zur Steuerschaltung
40 für das Druckverminderungsventil ausgesandt. Der zweite Druckmesser 31 erfaßt
den Druck der Niederdruck-Umgehungsleitung 11. Die Zeitverzögerungsschaltung 43
ist so aufgebaut, daß sie die geänderte Druckeinstellung der Niederdruck-Umgehungsleitung
verzögert, um eine Beeinflussung auszuschalten, falls die Betätigung des Druckverminderungsventils
23 und die Änderung seiner Druckeinstellung gleichzeitig auftreten, wenn die in
die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge geändert wird.
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Die Drucksteuereinrichtung 30 ist so aufgebaut, daß wenn das Ausgangssignal
j2 vom zweiten Wandler 42 unmittelbar geliefert wird, das heißt, falls die Zeitverzögerungsschaltung.43
entfällt, das zum Komparator 38 ausgesandte Drucksollwertsignal 1
eine
"badewannenförmige" Kennlinie aufweist, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
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Die Druckeinstellung der Niederdruckumgehungsleitung erfolgt auf folgende
Weise.
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Wenn die in die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge ansteigt,
bis sie 25 % des Nenndrucks erreicht hat, dann ist das Ausgangssignal j2 das höchste
sämtlicher Ausgangssignale j1, j2 und j3. Das Druckeinstellventil der Niederdruck-Umgehungsleitung
wird deshalb auf den durch das Ausgangssignal j2 bestimmten Wert eingestellt. Wenn
die in die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge von 25 % des Nenndrucks auf
50 % des Nenndrucks ansteigt bzw. zu dem Punkt, bei dem die in die Mitteldruckturbine
strömende Dampfmenge "Null" wird, dann ist das Ausgangssignal j3 das höchste sämtlicher
Ausgangssignale jl, j2 bzw. j3. Die Niederdruck-Umgehungsleitung wird deshalb auf
den durch das Ausgangssignal j3 bestimmten Wert eingestellt.
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Wenn dann die in die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge bis
zu 100 % des Nenndrucks zunimmt, ist das Ausgangssignal j1 das höchste sämtlicher
Ausgangssignale j1, j2 bzw. j3. Deshalb erfolgt die Druckeinstellung der Niederdruck-Umgehungsleitung
auf einen Wert, der bestimmt ist durch das Ausgangssignal jl, oder auf einen etwas
höheren Wert als dem tatsächlichen Nacherhitzerdampfdruck, der durch den ersten
Druckmesser 32 erfaßt wird.
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Durch Steuern der Druckeinstellung der Niederdruck-Umgehungsleitung
wie oben beschrieben ist es möglich, ein Druckverminderungsventil einzuführen, das
50 % des Leistungsvermögens der Nenndampf strömung hat, wenn der Druck am Ventileinlaß
100 % des Nenndrucks beträgt.
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Falls die in die Niederdruck-Umgehungsleitung strömende Dampfmenge
abnimmt, wenn die in die Mitteldruckturbine strömende Dampfmenge zunimmt, kann das
Druckverminderungsventil eine ausreichende Menge an Dampf durch die Umgehungsleitung
strömen lassen, selbst wenn die Druckeinstellung der Umgehungsleitung abfällt. Wenn
der Arbeitsvorgang der Niederdruck-Umgehungs leitung abgeschlossen ist bzw. das
Druckverminderungsventil 23 gesperrt wird, tritt darüber hinaus keine rasche Druckänderung
am Einlaß der Mitteldruckturbine 12 auf, da sich der Druckeinstellwert des Nacherhitzers
26 auf 50 % des Nenndrucks befindet.
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Es wird nun anhand von Fig. 7 die Arbeitsweise der Regeleinrichtung
gemäß dieser Erfindung beschrieben.
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I. Beginn des Druckanstiegs im Kessel Wenn der Druck im Kessel anzusteigen
beginnt, nimmt die vom Kessel gelieferte Dampfmenge bis auf 50 % des Nenndampfströmung
allmählich zu. Der Dampf strömt vom Kessel über die Hochdruck-Umgehungsleitung und
die Niederdruck-Umgehungsleitung in den Kondensator. Der Druck des Nacherhitzers
geht äuf 100 % des Nenndrucks, da die Druckeinstellung
des Einlasses
der Niederdruck-Umgehungsleitung auf 50 % des Nenndrucks eingestellt ist. Wenn die
in die Turbine strömende Dampfmenge auf 50 % der Nenndampfströmung ansteigt, wird
die öffnung des Druckverminderungsventils 23 der Niederdruck-Umgehungsleitung bis
auf 100 % des Leistungsvermögens bzw. seiner Kapazität vergrößert.
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II. Anlauf der Turbine Wenn die Turbine anläuft, steuern das Sperrventil
13 für die Hauptdampfleitung und das Sperrventil 22 für die Nacherhitzungsleitung
die Dampfmengen der Hauptleitung bzw.
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der Nacherhitzungsleitung. Die in die Mitteldruckturbine strömende
Dampfmenge nimmt allmählich zu.
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III. Belasten der Turbine Wenn die Last der Turbine zunimmt, wird
die Hauptdampfmenge durch das Sperrventil 13 der Hauptdampfleitung und das Sperrventil
22 des Nacherhitzers vergröBert. Der Druckeinstellwert der Niederdruck-Umgehungsleitung
nimmt ab, wie das in Fig. 6 dargestellt ist, da sich der Stufengehäusedruck der
Mitteldruckturbine 21 erhöht, wenn die in die Mitteldruckturbine strömende Dampfmenge
zunimmt. Nimmt die Hauptdampfmenge zu, dann wird die in die Niederdruck-Umgehungsleitung
strömende Dampfmenge vermindert. Der öffnungsgrad des Druckverminderungsventils
23 der Niederdruck-Umgehungsleitung wird jedoch noch in den Zustand von 100 % seiner
Kapazität gesteuert, da der Druck am Einlaß des Druckverminderungsventils
23
abnimmt. Wenn die in die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge bis zu 25 %
der Nenndampfströmung ansteigt, wird der Druckeinstellwert der Niederdruck-Umgehungsleitung
11 auf 50 % des Nenndrucks eingestellt. Danach wird der Druckeinstellwert konstant
gesteuert. Wenn weiterhin die in die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge
zunimmt, nimmt der öffnungsgrad des Druckverminderungsventils 21 der Niederdruck-Umgehungsleitung
ab.
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IV. Beendigung des Betriebs der Turbinenumgehungsleitung Wenn die
Last unter diesen Bedingungen ansteigt, wird mit zunehmender Vergrößerung der öffnung
des Sperrventils für den Nacherhitzer die öffnung des Druckverminderungsventils
23 der Niederdruck-Umgehungsleitung verkleinert. Die Steuerung des Turbinen-"Bypaß"-Systems
wird beendet und der normale Lauf der Turbine unter Verwendung von nacherhitztem
Dampf beginnt. Danach nimmt der Nacherhitzerdruck proportional zur in die Mitteldruckturbine
21 strömenden Dampfmenge zu. Wenn das Druckverminderungsventil 23 vollständig geschlossen
ist, kann keine rasche Druckanderung zustandekommen, da der Druck des Nacherhitzers
50 8 des Nenndrucks beträgt. Während des normalen Betriebs ist der Druckeinstellpunkt
bzw. der Drucksollwert der Niederdruck-Umgehungsleitung 11 stets etwas höher als
der tatsächliche Nacherhitzerdruck, so daß das Ventil der-Umgehungsleitung geschlossen
bleibt und bereit ist, den Nacherhitzerdruck
zu steuern.
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V. Unterbrechen der Turbinenbelastung Bei einem raschen Schließen
des Sperrventils 13 für die Dampfhauptleitung und des Sperrventils 22 für den Nacherhitzer,
steigen die Drücke des durch den Kessel 17 erzeugten Dampfes in der Hauptleitung
und im Nacherhitzer an, so daß das Druckvermindererventil 14 der Hochdruck-Umgehungsleitung
und das Druckverminderungsventil 23 der Niederdruck-Umgehungsleitung schnell geöffnet
werden.
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Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein 50 % Bypaß-System, das
heißt,bei dem die Umgehungsleitung bis zu 50 % der Kapazität der Hauptleitung hat.
Je nach Kapazität der Umgehungsleitung ändert sich dieser Wert von 50 %. Die Kennlinie
des zweiten Wandlers 42 ist nicht stets auf die in Fig. 5 dargestellte Kurve begrenzt,
es genügt eine inverse Proportion zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal.
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Da die erfindungsgemäße Turbinenregeleinrichtung zum Steuern der Umgehungsleitungen
in ein übliches Hauptregelsystem eingegliedert wird, das ein Sperrventil für die
Hauptleitung und ein Sperrventil für den Nacherhitzer steuert, ist es möglich, eine
Gesamtregelung bzw. Steuerung der Turbinenanlage vorzusehen. Demzufolge können die
Regelkennlinien verbessert und die Kapazität des Druckverminderungsventils der Niederdruck-Umgehungsleitung,
die Druckänderung bei Beendigung der Operation der Umgehungsleitung und die Kosten
des Ventils verringert werden.
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