DE2923288C2

DE2923288C2 -

Info

Publication number: DE2923288C2
Application number: DE19792923288
Authority: DE
Inventors: Mitsuhisa Yokohama Kanagawa Jp Yokota
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1988-09-15
Also published as: JPS5820363B2; JPS54160902A; AU4775179A; DE2923288A1; CA1138657A; CH630440A5; AU537365B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruches 1.

Neuerdings besteht der Trend, bei Stromversorgungsanlagen Tur binen mit Umgehungsschaltung vorzusehen in Form einer Kombina tion aus einem Kessel mit natürlichem Umlauf bei unterkriti schem Druck und einer Nacherhitzungsturbine oder einer Kombina tion aus einem Kessel mit zwangsweisem Umlauf und einer Nacher hitzungsturbine. Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält das Turbinen "Bypass"-System einer solchen Stromversorgungsanlage eine Hoch druckumgehungsleitung 10 und eine Niederdruckumgehungsleitung 11.

Die Hochdruckumgehungsleitung 10 ist mit der Einlaßseite eines Haupt-Dampfabsperrventils 13 für eine Hochdruckturbine 12 ver bunden und enthält ein Druckreduzierventil 14 und einen Heiß dampfkühler. Das untere Ende der Hochdruckumgehungsleitung 10 ist mit einer kalten Nacherhitzungsleitung 16 verbunden. Der Zweck der Hochdruckumgehungsleitung besteht darin, die hohe Dampftemperatut und den hohen Dampfdruck herabzusetzen, die durch den Überhitzer 18 des Kessels 17 er zeugt werden. Dem Heißluftkühler 15 wird über ein nicht darge stelltes 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. Der durch die Hochdruckumgehungsleitung geleitete Dampf strömt zum Nacherhitzen 26 des Kessels 17 zurück und wird durch den Kessel 17 im Kreislauf geführt.

Die Niederdruckumgehungsleitung 11 verbindet die Einlaßseite eines Nacherhitzungsabsperrventils 22 über ein Druckverminde rungsventil 23 und einen Heißdampfkühler 24 mit einem Konden sator 25 und arbeitet in der Weise, daß durch sie die Tempera tur und der Druck des nacherhitzten Dampfs herabgesetzt werden. Das von einer nicht dargestellten Kondensatpumpe gelieferte Kühlwasser wird dem Heißdampfkühler 24 über ein ebenfalls nicht dargestelltes Temperatursteuerventil zugeführt, um eine thermi sche Verformung der Mitteldruckturbine 21 zu verhindern, die während des Anlaufs durch den hohen Druck und die hohe Tempera tur des vom Nacherhitzer 26 gelieferten Dampfs verursacht wer den. Der erhaltene Dampf niedriger Temperatur und niedrigen Drucks wird zusammen mit dem Kondensat vom Kondensator 25 durch den Kessel 17 in Umlauf gebracht.

Wenn bei einer Stromversorgungsanlage Hochdruck- und Nieder druck-Umgehungsleitungen vorgesehen werden, dann strömt der durch den Kessel 17 erzeugte Dampf während des Anlaufs vom Über hitzer 18 über die Hochdruck-Umgehungsleitung 10, den Nacher hitzer 26, die Niederdruck-Umgehungsleitung 11 und den Konden sator 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 Überhitzer 18 des Kes sels 17 erzeugten Hauptdampfstromes und des Nacherhitzungsdampf stromes 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 Nacher hitzungsdampfstrom über das Hauptdampfabsperrventil 13 bzw. das Nacherhitzungsabsperrventil 22 in die Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckturbinen.

Wenn die Last der Turbinen allmählich ansteigt, wird die den Turbinen zugeführte Dampfmenge erhöht und die durch die Hoch druck- und die Niederdruck-Umgehungsleitungen 10 bzw. 11 zirku lierende Dampfmenge entsprechend herabgesetzt. Danach strömt die gesamte, durch den Kessel erzeugte Dampfmenge durch die Turbinen. Die Druckverminderungsventile 14 und 23 werden vollständig ge schlossen, um den Betrieb der Umgehungsleitungen zu been den.

Während des normalen Betriebs der Stromversorgungsanlage werden die Hochdruck- und die Niederdruck-Umgehungsleitungen nicht be nutzt, wenn aber infolge eines Lastabfalls oder einer Auslösung der Turbine die in die Turbinen strömende Dampfmenge rasch ab nimmt, dann arbeiten die beschriebenen Umgehungsleitungen der Turbine, um einen Dampfdruckanstieg zu verhindern und es zu er möglichen, den Kesselbetrieb ohne Stillegung fortzusetzen und die Turbine schnell zum Anlaufen zu bringen.

Zur Steuerung des Niederdruckumleitungssystems der Turbine sind das Druckverminderungsventil 23, eine Drucksteuereinrichtung 30, die das Druckverminderungsventil 23 steuert, ein zweiter Druck messer 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.

Es besteht seit kurzem die Tendenz, anstelle des beschriebenen Steuersystems zur Steuerung vom Temperatur und Druck ein elektro hydraulisches Steuersystem zum Steuern eines Turbinen steuerventils zu benutzen, da dieses System eine schnelle An sprechcharakteristik aufweist. Der Einbau einer elektro-hydrau lischen Steuerung in die Steuerung für Turbinen mit Umgehungs leitungen bringt außerdem Vorteile wie eine gemeinsame Steuerung der Turbinenanlage, Kostenersparnis infolge gemeinsamer Ausnut zung des Hydrauliksystems, Einfachheit der Wartung und Reparatur sowie eine Verbesserung der Regelkennlinien wegen der zusammen hängenden bzw. verzahnten Steuerung des Turbinensystems und des Systems der Umgehungsleitungen.

Normalerweise ist das System der Umgehungsleitung 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 Dampfturbi nenanlage, die sowohl Hochdruck- als auch Niederdruck-Umgehungs leitungen aufweist, wird der Durchsatz durch das Druckverminde rungsventil 23 für die Niederdruck-Umgehungsleitung 11 entspre chend den obigen Bedingungen bemessen. Die Größe des Nieder druckverminderungsventils 23 hängt vom Druck am Einlaß 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 Turbine 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 ra sche und große Druckänderung hat somit einen nachteiligen Ein fluß auf die Mitteldruckturbine 21 und auf den Nacherhitzer 26. Es ist deshalb erwünscht, das Druckverminderungsventil 23 für die Niederdruckumgehungsleitung 11 klein zu machen, um am Ein laß der Mitteldruckturbine 21 eine rasche und große Druckände rung zu verhindern. Der Einstell- bzw. Ansprechdruck am Einlaß des Druckverminderungsventils 23 wird unter Berücksichtigung des Durchsatzes der Niederdruck-Umgehungsleitung 11 eingestellt. Be trägt der Durchsatz der Niederdruck-Umgehungsleitung 11 z. B. 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 zunächst in die Niederdruck-Umge hungsleitung 11 strömt, durch das Ven til 22 ohne Druckänderung zu übertragen, wenn dieser Dampf bei einem Lastanstieg der Tur bine nunmehr zur Turbine 21 strömen soll. Nachdem der Dampf anstatt in die Umge hungsleitung 11 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 im Normalbetrieb 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 Mit teldruckturbine 21 eingeleiteten Dampfmenge. Der Ansprechdruck der Umgehungsleitung 11 wird nämlich auf 50% des Nenndruckes der Mitteldruckturbine 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.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer bekannten Drucksteuerein richtung 30 im einzelnen. Die Drucksteuereinrichtung 30 ent hält 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 Ausgangssignal des Komparators 38 emp fängt, und eine Steuerschaltung 40 für das Druckverminderungs ventil, die das Ausgangssignal des PI-Reglers 39 emp fängt und an das Druckverminderungsventil 23 ein Signal liefert.

Das Drucksignal a, das von dem den tatsächlichen Druck an der Turbinenstufe 21 erfassenden Druck 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-Prioritäts schaltung 36 zugeführt, von der das Ausgangssignal mit dem höhe ren Wert ausgewählt wird. Somit wird das Signal mit dem höheren Wert verwendet, um die Niederdruck-Umgehungsleitung zu steuern. Das vom Druckmesser 31 gelieferte Drucksignal d wird zu einem Komparator 38 weitergegeben und mit dem Ausgangssignal e ver glichen, das durch die Höchstwert-Prioritätsschaltung 36 er zeugt wird. Das vom Komparator 38 gelieferte Ausgangssignal wird über den PI-Regler 39 zur Steuerschaltung 40 für das Druck verminderungsventil gesandt, um dieses zu steuern bzw. zu stel len. Damit wird der Einlaßdruck des Druckverminderungsventils 23 entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie gesteuert.

Es ist selbstverständlich, daß das Druckverminderungsventil 23 50% der Größe der Nenndampfströmung 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 24 und einem Kon densator ausgestattet sein muß, die der Größe dieses Ventils entsprechen.

Im Gegensatz zu dem beschriebenen Druckverminderungsventil ist es möglich, die Größe des Druckverminderungsventils herabzuset zen, 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 Nieder druck-Umgehungsleitung mit einem Druckverminderungsventil ver sehen, das eine Größe von 50% der Nenndampfströmung aufweist, nimmt bei einem Druck von 100% des Nenndrucks am Einlaß des Ventils 23, wenn die Last der Turbinen und die der Mitteldruckturbine 21 zugeführte Dampfmenge allmählich zunehmen, die durch die Nieder druck-Umgehungsleitung 11 strömende Dampfmenge dementspre chend ab. Danach wird das Nacherhitzungsabsperrventil 22 voll geöffnet, um die gesamte erzeugte Dampfmenge in die Mitteldruck turbine 21 strömen zu lassen, und das Druckverminderungsventil 23 wird vollständig geschlossen, um die Operation der Umgehungs leitungen 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 Nach erhitzerabsperrventils 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.

Ziel dieser Erfindung ist eine verbesserte Regeleinrichtung für eine Dampfturbinenanlage, die es erlaubt, die Größe des Druck verminderungsventils herabzusetzen und die rasche Druckänderung des Nacherhitzers zu beseitigen.

Bei einer Regeleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art wird diesesZiel durch die im Kennzeichen dieses Anspruches angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird in einer Gegenüberstellung zum Stand der Technik anhand von 7 Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bekannten Dampfturbinenanlage nit Turbinenumgehungsleitungen;

Fig. 2 eine Kennlinie zur Veranschaulichung der Art der Ein stellung des Drucks bei dem bekannten Turbinen-"Bypass"-System, wobei auf der Ordinate der Druck in Prozent und auf der Ab szisse die in der Mitteldruckturbine geleitete Dampfmenge bzw. 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 Arbeitscharakte ristik des Nacherhitzerdampfdrucks des bekannten Turbinen- "Bypass"-Systems;

Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer erfindungs gemäßen Regeleinrichtung;

Fig. 6 eine Kennlinie zur Veranschaulichung der Arbeitscharakte ristik des Nacherhitzerdampfdrucks des erfindungsgemäßen Turbi nen-"Bypass"-Systems;

Fig. 7 eine Kennlinie zur Veranschaulichung der Arbeitscharakte ristik des Hauptdampfdrucks, derin die Mitteldruckturbine ein geleiteten Dampfmenge, des Nacherhitzerdampfdrucks bzw. des Öff nungsgrades für die Niederdruck-Umgehungsleitung vorgesehe nen Ventils.

Die Fig. 1 bis 4 sind bereits bei der Beschreibung des Standes der Technik erläutert worden.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Regeleinrichtung für eine Niederdruck-Umgehungsleitung. Die Regeleinrichtung ist in ein bekanntes elektro-hydraulisches Steuer- bzw. Regelsystem zum Steuern eines Turbinenregelventils eingesetzt. Es ist ins besondere ein Blockdiagramm der Drucksteuereinrichtung 30 dar gestellt.

Die Drucksteuereinrichtung 30 enthält einen ersten Wandler 41, dessen Ausgangssignal proportional zu dem vom Druckmesser 32 gelieferten Eingangssignal h 1 ist, einen zweiten Wandler 42, dessen Ausgangssignal umgekehrt proportional zu dem vom Druck messer 32 gelieferten Eingangssignal h 2 ist, eine Zeitverzöge rungsschaltung 43, einen Drucksollwertgeber 37 zum Erzeugen eines Drucksollwertsignals für die Niederdruck-Umgehungsleitung, eine Höchstwert-Prioritätsschaltung 36, die das vom ersten Wand ler 41 ausgesandte Ausgangssignal j 1 mit dem vom zweiten Wandler 42 über die Zeitverzögerungsschaltung 43 ausgesandte Ausgangs signal j 2 sowie das vom Drucksollwertgeber 37 ausgesandte Aus gangssignal j 3 miteinander vergleicht, ferner einen Komparator 38, in dem das von einem zweiten Druckmesser 31 ausgesandte Si gnal k mit dem von der Höchstwert-Prioritätsschaltung 36 gelie ferten Signal l verglichen wird, sowie einen PI-Regler 39 und eine Steuerschaltung 40 für das Druckverminderungsventil.

Der erste Wandler 41 liefert an die Höchstwert-Prioritätsschal tung 36 ein Ausgangssignal j 1, das proportional zu seinem vom ersten Durchmesser 32 gelieferten Eingangssignal h 1 ist. Der erste Druckmesser 32 erfaßt den Stufengehäusedruck der Mittel druckturbine 21. Der zweite Wandler 42 liefert über die Zeitver zögerungsschaltung 43 an die Höchstwert-Prioritätsschaltung 36 ein Ausgangssignal j 2, das umgekehrt propotional zu dem vom ersten Druckmesser 32 abgegebenen Eingangssignal h 2 für den zweiten Wandler 42 ist. Soweit es die "umgekehrte Proportionalität" des zweiten Wandlers 42 betrifft, hat dieser die folgenden Eigen schaften: 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 Nenn drucks, das heißt, entspricht der in die Mitteldruckturbine strö mende 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 j 1 vom ersten Wandler 41, das vom zweiten Wandler 42 über die Zeitverzögerungsschaltung 43 gelieferte Aus gangssignal j 2 und das Ausgangssignal j 3 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 l von der Höchstwert-Prioritätsschaltung 36. Sind die Signale k und l nicht gleich, dann wird ein Abweichungs- bzw. Fehlersignal über den PI-Regler 39 zur Steuerschaltung 40 für das Druckverminde rungsventil ausgesandt. Der zweite Druckmesser 31 erfaßt den Druck der Niederdruck-Umgehungsleitung 11. Die Zeitverzögerungs schaltung 43 ist so aufgebaut, daß sie die geänderte Druckein stellung der Niederdruck-Umgehungsleitung verzögert, um eine Be einflussung auszuschalten, falls die Betätigung des Druckver minderungsventils 23 und die Änderung seiner Druckeinstellung gleichzeitig auftreten, wenn die in die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge geändert wird.

Die Drucksteuereinrichtung 30 ist so aufgebaut, daß bei unmittelbarer Lieferung des Ausgangssignales j 2 vom zweiten Wandler 42, das heißt bei Entfallen der Zeitverzögerungsschaltung 43, das zum Komparator 38 ausgesandte Drucksollwertsignal l eine "badewannenförmige" Kennlinie aufweist, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.

Die Druckeinstellung der Niederdruckumgehungsleitung erfolgt auf folgende Weise:

Wenn die in die Mitteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge an steigt, bis sie 25% des Nenndrucks erreicht hat, dann ist das Ausgangssignal j 2 höher als die Ausgangssignale j 1 und j 3. Das Druckeinstellventil der Niederdruck-Umgehungs leitung wird deshalb auf den durch das Ausgangssignal j 2 be stimmten Wert eingestellt. Wenn die in die Mittedruckturbine 21 strömende Dampfmenge von 25% des Nenndrucks auf 50% des Nenndrucks ansteigt bzw. zu dem Punkt, bei dem die in die Mit teldruckturbine strömende Dampfmenge "Null" wird, dann ist das Ausgangssignal j 3 höher als die Ausgangssignale j 1 und j 2. Die Niederdruck-Umgehungsleitung wird deshalb auf den durch das Ausgangssignal j 3 bestimmten Wert eingestellt.

Wenn dann die in die Miteldruckturbine 21 strömende Dampfmenge bis zu 100% des Nenndrucks zunimmt, ist das Ausgangssignal j 1 höher als die Ausgangssignale j 2 und j 3. Deshalb erfolgt die Druckeinstellung der Niederdruck-Umgehungsleitung auf einen Wert, der bestimmt ist durch das Ausgangssignal j 1, oder auf einen etwas höheren Wert als den Dampfdruck in der Mitteldruckturbine, wie er durch den ersten Druckmesser 32 erfaßt wird.

Durch Steuern der Druckeinstellung der Niederdruck-Umgehungs leitung wir oben beschrieben ist es möglich, ein Druckverminde rungsventil einzuführen, das 50% des Leistungsvermögens der Nenndampfströmung hat, wenn der Druck am Ventileinlaß 100% des Nenndrucks beträgt.

Falls die in die Niederdruck-Umgehungsleitung strömende Dampf menge abnimmt, wenn die in die Mitteldruckturbine strömende Dampfmenge zunimmt, kann das Druckverminderungsventil eine aus reichende Menge an Dampf durch die Umgehungsleitung strömen las sen, selbst wenn die Druckeinstellung der Umgehungsleitung ab fällt. Wenn der Arbeitsvorgang der Niederdruck-Umgehungsleitung abgeschlossen ist bzw. das Druckverminderungsventil 23 gesperrt wird, tritt darüber hinaus keine rasche Druckänderung am Einlaß der Mitteldruckturbine 21 auf, da sich der Druckeinstellwert des Nacherhitzers 26 auf 50% des Nenndrucks befindet.

Es wird nun anhand von Fig. 7 die Arbeitsweise der Regelein richtung gemäß dieser Erfindung beschrieben.

I. Beginn des Druckanstiegs im Kessel

Wenn der Druck im Kessel anzusteigen beginnt, nimmt die vom Kessel gelieferte Dampfmenge bis auf 50% der Nenn dampfströmung allmählich zu. Der Dampf strömt vom Kessel über die Hochdruck-Umgehungsleitung und die Niederdruck- Umgehungsschaltung in den Kondensator. Der Druck des Nacher hitzers geht auf 100% des Nenndrucks, da die Druckeinstel lung des Einlasses der Niederdruck-Umgehungsleitung auf 50% des Nenndrucks eingestellt ist. Wenn die in die Tur bine strömende Dampfmenge auf 50% der Nenndampfströmung ansteigt, wird die Öffnung des Druckverminderungsventils 23 der Niederdruck-Umgehungsleitung bis auf 100% des Lei stungsvermögens bzw. seiner Kapazität vergrößert.

II. Anlauf der Turbine

Wenn die Turbine anläuft, steuern das Sperrventil 13 für die Hauptdampfleitung und das Sperrventil 22 für die Nach erhitzungsleitung die Dampfmengen der Hauptleitung bzw. der Nacherhitzungsleitung. Die in die Mitteldruckturbine strömende Dampfmenge nimmt allmählich zu.

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 vergrößert. Der Druckein stellwert der Niederdruck-Umgehungsleitung nimmt ab, wie das in Fig. 6 dargestellt ist, da sich der Stufengehäusedruck der Mitteldruckturbine 21 erhöht, wenn die in die Mittel druckturbine strömende Dampfmenge zunimmt. Nimmt die Haupt dampfmenge zu, dann wird die in die Niederdruck-Umgehungs leitung strömende Dampfmenge vermindert. Der Öffnungsgrad des Druckverminderungsventils 23 der Niederdruck-Umgehungs leitung wird jedoch noch in den Zustand von 100% seiner Kapazität gesteuert, da der Druck am Einlaß des Druckver minderungsventils 23 abnimmt. Wenn die in die Mitteldruck turbine 21 strömende Dampfmenge bis zu 25% der Nenndampf strömung ansteigt, wird der Druckeinstellwert der Nieder druck-Umgehungsleitung 11 auf 50% des Nenndrucks einge stellt. Danach wird der Druckeinstellwert konstant gesteu ert. Wenn weiterhin die in die Mitteldruckturbine 21 strö mende Dampfmenge zunimmt, nimmt der Öffnungsgrad des Druck verminderungsventils 23 der Niederdruck-Umgehungsleitung ab.

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 Steu erung des Turbinen-"Bypass"-Systems wird beendet und der normale Lauf der Turbine unter Verwendung von nacherhitz tem Dampf beginnt. Danach nimmt der Nacherhitzerdruck pro portional zur in die Mitteldruckturbine 21 strömenden Dampfmenge zu. Wenn das Druckverminderungsventil 23 voll ständig geschlossen ist, kann keine rasche Druckände rung zustandekommen, da der Druck des Nacherhitzers 50% des Nenndrucks beträgt. Während des normalen Betriebs ist der Druckeinstellpunkt bzw. der Drucksollwert der Nieder druck-Umgehungsleitung 11 stets etwas höher als der tat sächliche Nacherhitzerdruck, so daß das Ventil der Umge hungsleitung geschlossen bleibt und bereit ist, den Nach erhitzerdruck zu steuern.

V. Unterbrechen der Turbinenbelastung

Bei einem raschen Schließen des Sperrventils 13 für die Dampfhauptleitung und des Sperrventils 22 für den Nacher hitzer steigen die Drücke des durch den Kessel 17 erzeug ten Dampfes in der Hauptleitung und im Nacherhitzer an, so daß das Druckverminderungsventil 14 der Hochdruck-Umgehungs leitung und das Druckverminderungsventil 23 der Nieder druck-Umgehungsleitung schnell geöffnet werden.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein 50% "Bypass"-System, das heißt auf ein System, bei dem die Umgehungsleitung bis zu 50% der Kapazi tät der Hauptleitung hat. Je nach Kapazität der Umgehungsleitung ändert sich dieser Wert von 50%. Die Kennlinie des zweiten Wand lers 42 ist nicht stets auf die in Fig. 5 dargestellte Kurve be grenzt, es genügt eine inverse Proportion zwischen dem Eingangs signal und dem Ausgangssignal.

Da die erfindungsgemäße Turbinenregeleinrichtung zum Steuern der Umgehungsleitungen in ein übliches Hauptregelsystem eingeglie dert wird, das ein Sperrventil für die Hauptleitung und ein Sperrventil für den Nacherhitzer steuert, ist es möglich, eine Gesamtregelung bzw. Steuerung der Turbinenanlage vorzusehen. Dem zufolge können die Regelkennlinien verbessert und die Kapazität des Druckverminderungsventils der Niederdruck-Umgehungsleitung, die Druckänderung bei Beendigung der Operation der Umgehungslei tung und die Kosten des Ventils verringert werden.

Claims

1. Regeleinrichtung für eine Dampfturbinenanlage mit
einem Kessel (17), der einen Überhitzer (18) und einen Nacherhitzer (26) enthält,
einer Hochdruckturbine (12), der der im Kessel (17) erzeugte Dampf über eine erste Ventileinrichtung (13) zuleitbar ist und deren Abdampf dem Nacherhitzer (26) zuführbar ist,
einer Mitteldruckturbine (21), der der wiedererhitzte Dampf des Nacherhitzers über eine zweite Ventileinrichtung (22) zuleitbar ist,
einer Hochdruckumgehungsleitung (10) zwischen der ersten Ventileinrichtung (13) und dem Nacherhitzer (26),
sowie einer mit einem Druckverminderungsventil (23) versehenen Niederdruckumgehungsleitung (11) zwischen der zweiten Ventileinrichtung (22) und einem Kondensator (25),
dadurch gekennzeichnet, daß
eine elektrische Steuereinrichtung für die Niederdruck umgehungsleitung (11) vorgesehen ist, die aufweist:
einen ersten Druckmesser (32), der auf den Dampfdruck in der Mitteldruckturbine (21) anspricht,
einen ersten Wandler (41), der an eine Höchstwert-Priori tätsschaltung (36) Ausgangssignale (j 1) aussendet, welche proportional zu den vom ersten Druckmesser (32) gelieferten Eingangssignalen (h 1) sind,
einen zweiten Wandler (42), der an die Höchstwert-Priori tätsschaltung (36) Ausgangsignale (j 2) aussendet, welche umgekehrt proportional zu den vom ersten Druckmesser (32) gelieferten Eingangssignalen (h 2) sind, und
einen Drucksollwertgeber (37), der sein Signal (j 3) an die Höchstwert-Prioritätsschaltung (36) liefert, wobei die Höchstwert-Prioritätsschaltung (36) die Ausgangssi gnale des ersten Wandlers (41), des zweiten Wandlers (42) und des Drucksollwertgebers (37) vergleicht und das höchste Ausgangssignal an einem Komparator (38) sendet, der das von einem zweiten Druckmesser (31), der den Druck des durch die Niederdruckumgehungsleitung (11) strömenden Dampfes erfaßt, gelieferte Signal (k) mit dem von der Höchstwert- Prioritätsschaltung (36) gelieferten Signal (l) vergleicht,
ferner einen PI-Regler (39) und ein Stellglied (40) für das Druckverminderungsventil (23).

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Wandler (41, 42) je eine Kenn linie aufweisen, die eine badewannenförmige Kennlinie zwi schen der Druckeinstellung der Niederdruckumgehungsleitung (11) und der Dampfmenge, die in die Mitteldruckturbine (21) strömt, ergeben (Fig. 6).