DE3133504A1

DE3133504A1 - Regelanordnung fuer eine dampfturbine

Info

Publication number: DE3133504A1
Application number: DE19813133504
Authority: DE
Inventors: Royston John Scotia N.Y. Dickenson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1981-08-25
Publication date: 1982-05-27
Also published as: MX151042A; DE3133504C2; CA1169528A; IT1138491B; ES505232A0; CH661320A5; JPS5776212A; FR2489879A1; IT8123608A0; US4357803A; ES8206740A1; FR2489879B1; JPS6344922B2

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Seheneetady, N.Y./U.S.A.

Regelanordnung für eine Dampfturbine

Die Erfindung bezieht sich auf Regelanordnungen für Dampfturbinen und betrifft insbesondere eine Regelanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art für
Dampfturbinen, die eine Dampfbypassbetriebsart haben.

Große Dampfturbinen, wie sie von Stromversorgungsunternehmen zum Erzeugen von elektrischer Energie benutzt werden, werden vorteilhafterweise mit einem Dampfbypasssystem betrieben, um überschüssigen Dampf unter gewissen Betriebsbedingungen von der Turbine abzuleiten und direkt zu dem
Kondensator zu leiten. Der Bypassbetrieb gestattet, den
Dampferzeuger auf einer hohen Dampferzeugungsgeschwindigkeit und auf einem hohen Dampfdruck zu halten, ungeachtet des Lastbedarfs an der Turbine, weil überschüssiger Dampf während Perioden niedriger Turbinenbelastung um die Turbine herumgeleitet wird. Wenn die Last an der Turbine steigt,

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kann mehr Dampf ihr zugeführt und weniger Dampf um sie herumgeleitet werden, bis ein Punkt erreicht ist, an welchem der gesamte Dampf der Turbine zugeführt und kein Dampf um sie herumgeleitet wird. Nachdem der Bypass vollständig abgeschaltet ist, hält eine koordinierte Kesselregelung eint; gewünschte Druck-Strömungskennlinie aufrecht, und ein erhöhter Turbinenbedarf an Dampf kann beispielsweise erfüllt werden, indem dem Kesseldruck gestattet wird, mit zunehmender Belastung anzusteigen oder nach oben zu gleiten. Wenn die Belastung der Turbine verringert wird, kann dem Kesseldruck gestattet werden, auf einen akzeptablen Mindestwert abzufallen, weil überschüssiger Dampf wieder um die Turbine herumgeleitet wird.

Die Hauptvorteile dieser Betriebsweise sind:

1) kürzere Turbinenhochlaufzeiten;

2) die Verwendung von größeren Turbinen für pendelnde Leistung, damit ein schnelleres Ansprechen auf Laständerungen erfolgt;

3) das Vermeiden der Kesselabschaltung bei plötzlichem Lastverlust;

4) die Verringerung der Erosion durch feste Teilchen;

5) die Möglichkeit, den Kessel unabhängig von der Turbine zu betreiben; und

6) ein stabilerer Kesselbetrieb bei gleichzeitig besserer Anpassung der Dampftemperatur an die Turbinenmetalltemperatur.

Eine allgemeine Erläuterung des Betriebes mit gleitendem Druck oder Bypassbetriebes findet sich in Band 35, Proceedings of the American Power Conference, "Bypass Stations For UuLtec Coordination Between Steam Turbine and Steam Generator Operation", von Peter Martin und Ludwig Holly.

Im Gegensatz zu der herkömmlicheren Art des Turbinenbetriebes (bei dem der Kessel nur genug Dampf für den unmittelbaren Gebrauch erzeugt und keine Bypasswege vorhanden sind) erfordert der Turbinenbypassbetrieb eine einheitliche Steuerung einer komplexeren Ventilanordnung. Die Regelanordnung muß für eine genaue Koordinierung und Steuerung der verschiedenen Ventile in den DampfStrömungswegen sorgen, und das bei sämtlichen Betriebsbedingungen unter Aufrechterhaltung der geeigneten Last- und Drehzahlregelung der Turbine.

Verschiedene Regelanordnungen sind bereits für Dampfturbinen mit Zwischenüberhitzung, die im Bypassbetrieb arbeiten, entwickelt worden. Bei einem bekannten Schema wird der Druck in der ersten Stufe der Turbine als ein Anzeigesignal für die Dampfströmung benutzt, aus welchem Führungsgrößen oder Sollwerte für die Steuerung der Hochdruck- und Niederdruckbypassventile erzeugt werden. Bei diesem Schema sind jedoch keine Vorkehrungen dafür getroffen, den Betrieb der Bypassventile direkt mit dem Betrieb des Hauptsteuerventils zu koordinieren, das auf die Drehzahl- und Lasterfordernisse ansprechen muß, und es sind auch keine Vorkehrungen getroffen für einen koordinierten Betrieb mit anderen Ventilen des Systems. Weiter hat es sich gezeigt, daß der Druck in der ersten Stufe der Turbine kein gültiger Anzeiger für die Dampfströmung unter sämtlichen vorherrschenden Bedingungen ist.

Bei einer weiteren bekannten Regelanordnung für Bypassdampfturbinen liefert eine Strömungsmeßdrosselbohrung in der Hauptdampfleitung ein Signal, das die gesamte Dampfströmung anzeigt und die Basis für ein Druckbezugssignal oder eine Druckführungsgröße zur Steuerung der Hochdruck- und Niederdruckbypassventile bildet. Der Hauptnachteil dieser Regel-

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.-in.·ι iliHiriij litisitiht d^rin, daß die gtrömungsmeesung einen EIngr j f f in den Dampf Strömungsweg erfordert, der einen r.ruckabfall und einen Verlust an Erhitzungsgeschwindigkeit verursacht.

Wh· UÜ-1'S 1 '.Lb i H)B beschreibt eine vielseitige Regelanordnung für ein Dampfturbinen- und Bypasssystem, das gegenüber bekannten Systemen dieser Art sehr verbessert ist und bei dem ein Istlastbedarfssignal erzeugt wird, um unabhängige Druckbezugsfunktionen oder -führungsgrößen zur Steuerung des Kessel- und des Zwischenüberhitzungsdruckes zu erzeugen. Das Istlastbedarfssignal ist ein Maß für die Istdampfströmunq zu der Turbine und wird gewonnen, indem das Produkt au» dem Kesseldruck und einem durch den Drehzahl- und Lastregelkreis erzeugten Einlaßsteuerventilpositioniersignal gebildet wird. Das Istlastbedarfssignal stellt ein genaues Maß der Dampfströmung dar, ohne daß es erforderlich ist, in die Dampfleitung einen Strömungsfühler einzubauen, der einen Druckabfall und einen Verlust an Erhitzungsgeschwindigkeit verursachen würde. Weiter ist im Gegensatz zu den indirekten Methoden der Dampfströmungsmessung, wie beispielsweise dem Abfühlen des Druckes der ersten Turbinenstufe, das Istlastbedarfssignal eine gültige Anzeige der Dampfströmung zu der Turbine unter sämtlichen Betriebsbedingungen. Auf den Inhalt der oben erwähnten US-Patentschrift wird bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen.

Strikt als eine Regelanordnung für ein Dampfturbinen- und Bypasssystem betrachtet, das in einem schmalen Bereich von KesseidampfStrömungsbedingungen arbeitet, stellt die aus der oben erwähnten US-Patentschrift bekannte Regelanordnung einen beträchtlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Turbinenbypassrege!anordnungen dar. Wenn jedoch der Bypassbetrieb auf immer größere Turbinen ausgedehnt wird, die in einem breiten Bereich von Strömungsbedingungen arbeiten, und wenn

gefordert wird, daß das Bypass-System in der Lage sein muß, die gesamte Dampfzufuhr aufzunehmen, so wird es unerläßlich, daß das Turbinen- und Bypass-System so geregelt wird, daß der Kessel keinen sich in weitem Maße ändernden Dampfströmungsgeschwindigkeiten, die große Schwankungen im Kesseldruck erzeugen, ausgesetzt ist. Es ist besonders wichtig, daß der Kessel vor den Auswirkungen von Turbinenübergangszuständen, wie beispielsweise einer plötzlichen Turbinenabschaltung, geschützt wird. Bekannte Regelanordnungen sind nicht in der Lage, diese Probleme ohne eine Einbuße an Erhitzungsgeschwindigkeit angemessen zu überwinden.

Darüber hinaus, und insbesondere bei größeren Turbinen, sind der Kondensator und die letzten Stufen des Hochdruckabschnitts der Turbine unter gewissen Betriebsbedingungen, die im Bypassbetrieb auftreten, den Einwirkungen hoher Temperaturen ausgesetzt. Ein Aspekt des Problems der hohen Temperaturen in den letzten Stufen des Hochdruckabschnitts (bekannt als "Ventilationsverlusterhitzung") wird durch ein Gegendampfstromsystem überwunden^ Zum vollen Schutz sowohl des Kondensators als auch der letzten Stufen des Hochdruckabschnitts müssen jedoch der Dampfströmung, die über das Bypasssystem die Niederdruckabschnitte der Turbine umgeht, rationale Beschränkungen trotzdem auferlegt werden. Obgleich solche Beschränkungen erforderlich sind, sollten f sie die Turbinenregelung nicht stören, sondern vor einer möglichen überhitzung in dem Kondensator und in den letzten Stufen des Hochdruckabschnitts der Turbine schützen, zu der es beispielsweise kommen kann, wenn eine Dampfströmung mit übermäßig hohen Geschwindigkeiten die Niederdruckabschriitte der Turbine umgeht.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine Regelanordnung für eine Dampfturbine mit Zwischenüberhitzung und für deren

zugeordnetes Bypass-System zu schaffen, die die oben dargelegten Probleme löst. Insbesondere soll eine Anordnung zur genauen und vielseitigen Regelung der Bypassdampfturbine geschaffen werden, aufgrund der der Kesseldruck und die Dampfströmung von den Auswirkungen von Turbinenübergangsbetriebszuständen im wesentlichen verschont bleiben.

Weiter soll eine Regelanordnung für eine Bypassdampfturbine, die Einrichtungen aufweist für einen Gegendampfstrom durch den Hochdruckturbinenabschnitt, um eine Ventilationsverlusterhitzung zu verhindern, geschaffen werden.

Ferner soll eine Turbinenregelanordnung geschaffen werden, die Einrichtungen hat zum Steuern der die Niederdruckabschnitte der Turbine umgehenden Dampfströmung, so daß die Überhitzung des Kondensators und der letzten Stufen des Hochdruckturbinenabschnitts aufgrund übermäßiger Dampfströmungsgeschwindigkeiten verhindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung in einer Regelanordnung für eine Dampfturbine durch Erzeugen eines Gesamtströmungsbezugs- oder CFR(combined flow reference)-Signals, aus dem eine erste und eine zweite unabhängige Druckbezugsfunktion erzeugt werden, die als Sollwerte dienen, gemäß denen der Kesseldruck und der Zwischenüberhitzerdruck geregelt werden, indem ein Strömungssteuerventil oder Strömungssteuerventile in einem Hochdruck(HD)-Bypassuntersystem und ein Strömungsatöuurventil odex" Strömunyasteuerventile in einem Niederdruck (ND)-Bypassuntersystem verstellt werden. Das CFR-Signal wird aus der Summe der Produkte (1) des Kesseldrucks und eines den Grad der Öffnung der Dampfeinlaßsteuerventile darstellenden Signals und (2) des Kesseldrucks und eines den Grad der Öffnung des Strömungssteuerventils in dem Hochdruckbypassuntersystem darstellenden Signals gebildet. Das CFR-Signal stellt deshalb die gesamte augenblickliche Dampf-

strömung aus dem Kessel dar.

Ein Istlastbedarfs- oder ALD(actual load demand)-Signal, das den Turbinendampfbedarf angibt, wird aus dem Produkt eines Turbinenbedarfssignals und des Kesseldrucks erzeugt. Das Turbinenbedarf ssignal wird einem Last- und Drehzahlregelkreis entnommen. Ein Sperr- bzw. Abfangventil, das die Dampfströmung zu den Niederdruckabschnitten der Turbine steuert, wird gemäß der Größe des ALD-Signals und umgekehrt zu der Größe des Zwischenüberhitzungsdrucks positioniert.

Die Gesamtregelanordnung enthält daher einen Regelkreis für die Turbinendrehzahl und -last; einen Regelkreis für ein Hochdruckbypassuntersystem; einen Regelkreis für ein Niederdruckbypassuntersystem; und einen Regelkreis für die Sperrventile. Einrichtungen sind vorgesehen zum übersteuern des Niederdruckbypassregelkreises, der normalerweise den Zwischenüberhitzerdampfdruck regelt, um eine übermäßige Dampfströmung in dem Niederdruck- oder ND-Bypassuntersystem zu verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wUrd im folgenden unter Bezugsnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch als Blockschaltbild eine

bevorzugte Ausführungsform der Turbinenrege lanordnung nach der Erfindung ,

Fig. 2 ein Beispiel des Hochdruckbezugssig

nals Ρ_ηπτ, „_, das in Abhängigkeit

Kür HL)

von dem Gesamtströmungsbezugssignal erzeugt wird,

° Fig. 3 ein Beispiel des Niederdruckbezugs-

signals P_{REp ND}, das in Abhä gigkeit von dem r ?mtströmungsbezugssignal erzeugt rd,

Fig. 4 in einem Diagrair-m die Beziehung zwischen der Einlaßsteuerventildampfströmung, dem Einlaßsteuerventilpositionssignal, der Sperrventildampfströmung und dem Sperrventilpositionssignal bei Laständerungen und jeweils in Abhängigkeit von dem Tur- - ..„ binenbedarfssignal und bei einem

* konstanten Kesseldruck und

Fig. 5 in einem ähnlichen Diagramm wie in

Fig. 4 die Koordinierung der Steuerung zwischen dem Sperrventil und dem Einlaßsteuerventil zum Aufrechterhalten e^nes Mindestzwischenüberhitzerdruckes bei niedrigeren Lasten, wobei in Verbindung mit Fig. 4 zu erkennen ist, daß die Ventilkoordinierung vom Kesseldruck unabhängig ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie dient ein Kessel 10 als Hochdruckdampfquelle, der Dampf zum Antreiben einer mit Zwischenüberhitzung arbeitenden Dampfturbine 12 liefert, die einen Hochdruck(HD)-Abschnitt 14, einen Mitteldruck (MD)-Abschnitt 16 und einen Niederdruck (ND)-Abschnitt 18 aufweist. Das ist zwar die herkömmliche Bezeichnungsweise, bisweilen werden im folgenden und in den Ansprüchen der MD-Abschnitt 16 und der ND-Abschnitt 18

aber zusammengefaßt und einfach als Niederdruck (ND)-Abschnitte der Turbine bezeichnet. Auf gleiche Weise kann das Bypassuntersystem, das im folgenden beschrieben ist und Dampf um diese Abschnitte herumleitet, als Niederdruck- oder ND-Bypassuntersystem bezeichnet werden. Die Turbinenabschnitte 14, 16 und 18 sind zwar in Tandemanordnung mit dem Generator 20 durch eine Welle 22 gekuppelt dargestellt, es können jedoch andere Anordnungen benutzt werden.

Der Dampfströmungsweg ab dem Kessel 10 umfaßt eine Dampfleitung 24, aus der Dampf über ein Hauptabstellventil 26 und ein Einlaßsteuerventil 28 zur HD-Turbine 14 geleitet werden kann. Ein Hochdruckbypassuntersystem, das ein HD-Bypassventil 30 und eine Heißdampfkühlstation 32 enthält, bildet einen alternativen oder zusätzlichen Dampfweg um den HD-Abschnitt 14 herum. Es ist klar, daß zwar ein HD-Bypassuntersystem dargestellt ist, daß jedoch parallele Bypasswege, von denen jeder ein Strömungssteuerventil enthält, ebenfalls benutzt werden können. In jedem Fall geht die Dampfströmung, die die HD-Turbine 14 verläßt, durch ein Rückschlagventil 34 hindurch,um sich wieder mit jedwedem um die Turbine herumgeleiteten Dampf zu vereinigen, und die Gesamtströmung geht dann durch den Zwischenüberhitzer 36 hindurch. Dem Zwischenüberhitzer 36 kann Dampf über das Sperrventil 38 und ein Zwischenüberhitzerabstellventil 40 entnommen werden, um zu der MD-Turbine 16 und zu der ND-Turbine 18 geleitet zu werden, die in dem Dampfweg durch eine Leitung 42 in Reihe geschaltet sind. Aus der ND-Turbine 18 ausgetretener Dampf strömt zu dem Kondensator 44. Ein Niederdruck (ND)-Bypassuntersystem, das ein ND-Bypassventil 46, ein ND-Bypassabstellventil 48 und eine Heißdampfkühlstation 50 enthält, bildet einen alternativen oder zusätzlichen Dampfweg um die MD-Turbine 16 und die ND-Turbine 18 herum zu dem Kondensator 44.

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Dem HD-Abschnitt 14 sind ein Gegenstromventil 52 und ein Ventilator- oder Abblasventil 54 zugeordnet, die hauptsächlich für Betriebszustände ohne Belastung und niedriger Belastung benutzt werden. Die Ventile 52 und 54 werden benutzt, um einen Dampfgegenstrom durch die HD-Turbine zu erzeugen. Die Gegendampfströmung eliminiert eine Erhitzung aufgrund von DrehungsVerlusten (Ventilationsverlusten), zu der es unter gewissen Bedingungen niedriger Belastung des dem Bypassbetrieb zugeordneten Typs kommt. Der Gegendampfstrom wird deshalb meistens beim Turbinenhochlauf benutzt, während welchem die Vorwärtsdampfströmung durch den MD-Abschnitt und den ND-Abschnitt 18 benutzt wird, um die Turbine anzutreiben, während das Dampfeinlaßsteuerventil 28 geschlossen gehalten wird. Das Einlaßsteuerventil 28 ist zwar hier zu Erläuterungszwecken als ein einzelnes Ventil dargestellt, in der Praxis werden jedoch bekanntlich mehrere Steuerventile in einer Umfangsanordnung an Düsenbögen benutzt, um entweder einen Voll- oder einen Teilbogendampfeinlaß in die Turbine 12 zu erzielen.

Ein Drehzahl- und Lastregelkreis, der die Dampfströmung zu den Turbinenabschnitten 14, 16 und 18 steuert, um voreingestellte Werte der Turbinendrehzahl und -belastung aufrechtzuerhalten, enthält einen Drehzahlgeber 56, der ein Signal liefert, das die Istturbinendrehzahl darstellt; einen Drehzahlführungsgrößengeber 58, durch den die Solldrehzahl ausgewählt wird; einen Drehzahlsummierpunkt 60, der die Turbinenistdrehzahl mit der Turbinensolldrehzahl vergleicht und ein Fehlersignal liefert, das die Differenz angibt; einen Verstärker 62, dessen Verstärkung umgekehrt proportional zu dem gewünschten Grad an Drehzahlverstellung (REG) ist; einen Lastsummierpunkt 64, der das verstärkte Drehzahlfehlersignal und die durch einen Sollastführungsgrößengeber 66 gelieferte Sollasteinstellung addiert; und eine Strömungssteuereinheit 68. Der Drehzahl- und Lastregelkreis wirkt mit einem

Strömungsbetriebsartwähler 70 zusammen, der gestattet, wahlweise die HD- und ND-Bypassuntersysteme abzuschalten und das HD-Bypassventil 30 sowie das ND-Bypassventil 46 geschlossen zu halten, was ermöglicht, die Turbine 12 herkömmlich zu betreiben. Der Drehzahl- und Lastregelkreis der Regelanordnung gleicht im wesentlichen dem aus der US-PS 3 097 488 bekannten, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.

Die Strömungssteuereinheit 68 liefert ein Signal zum Positionieren des Steuerventils 28, um mehr oder weniger Dampf in die HD-Turbine 14 einzulassen, und kann außerdem Einrichtungen enthalten, zum Linearisieren der Strömungskennlinien des Steuerventils 28. In Abhängigkeit von der Betriebsphase der Turbine 12, d.h. je nachdem, ob die Turbine hochläuft, unter geringer Belastung steht oder voll belastet ist, usw., liefert die Strömungssteuereinheit 68 außerdem Signale zum öffnen oder Schließen des Gegenstromventils 52 und des Abblasventils 54. Obgleich die Kriterien, gemäß denen die Ventile 52 und 54 betätigt werden, für die hier beschriebene Erfindung nicht wesentlich sind, sind diese Ventile dargestellt worden und ihre Betriebsfunktionen werden beschrieben, um die Brauchbarkeit der Erfindung in Verbindung mit einer Dampfturbine zu veranschaulichen, die entweder Gegendampfstromventile haben kann oder nicht haben kann.

Der Drehzahl- und Lastregelkreis ist die Quelle von Signalen E , E_L, die in den anderen Regelkreisen benutzt werden, nämlich in den HD- und ND-Bypassregelkreisen und in dem Sperrventilregelkreis. Die Signale E₁. und E₁. stellen hier das Turbinenbedarfssignal bzw. das Einlaßsteuerventilpoöitionicrsignal dar. Das Turbinenbedarfssignal E_ gibt den Turbi.nendampfbedarf aufgrund der Lasterfordernisse und des Drehzahl ffi]i| urn fin,»] nil ^war ijnqn.-irhtet d«nsen, °k ^t* Turbine 12 unter Last ist und eine Vorwärtsdampfströmung durch den

HD-Abschnitt 14 hindurchgeht oder ob ein Gegendampfstrom durch den HD-Abschnitt 14 bei geschlossenem Steuerventil 28 hindurchgeht und die Turbine 12 allein durch den Dampf angetrieben wird, der durch den MD-Abschnitt 16 und den ND-Abschnitt 18 hindurch geht. Andererseits gibt das Einlaßsteuerventilpositioniersignal E_L den Grad an, bis zu dem das Steuerventil 28 geöffnet oder geschlossen ist. Es ist deshalb zu erkennen, daß die SignaleE₁. und E₁. gleiche Informationen enthalten, wenn die Turbine 12 im Vorwärtsdampf Strömungsbetrieb ist, d.h. wenn das Steuerventil 28 bis zu einem gewissen Grad geöffnet ist und das Gegenstromventil 52 sowie das Abblasventil 54 geschlossen sind. Unter Gegenstrombedingungen, bei denen das Steuerventil 28 geschlossen ist und die Ventile 52 und 54 geöffnet sind, sind jedoch die Signale E_r und E nicht gleich, und tatsächlieh ist das Signal E₁. gleich null, um zu bewirken, daß das Ventil 28 geschlossen wird. Die Signale E₁- und E werden in den HD- und ND-Bypassregelkreisen sowie in dem Sperrventilregelkreis benutzt, die jeweils im folgenden ausführlicher beschrieben sind.

Die Steuerung des HD-Bypassventils 30 und des ND-Bypassventils 46 wird durch ein Gesamtströmungsbezugs- oder CFR-Signal festgelegt, welches die Gesamtdampfströmung aus dem Kessel 10 angibt. Das CFR-Signal wird gebildet, indem die Produkte aus (1) dem Kesseldruck (bezeichnet mit P ) und E

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sowie (2) dem Kesseldruck P^. und einem Signal, das den Grad der öffnung des HD-Bypassventils angibt, addiert werden. Ein Multiplizierer 72 liefert das erste Produkt, ein Multiplizierer 74 liefert das zweite Produkt, und am Ausgang eines CFR-Summierpunktes 76 wird die Summe dieser Produkte abgegeben .

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Das CFR-Signal wird an einen HD-Bypassregelkreis angelegt, der einen HD-Funktionsgenerator 78, einen HD-Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzer 80, einen HD-Summierpunkt 82, einen HD-Regelverstärker 84, einen PID-Regler 86, eine HD-Nichtlinearitätskorrekturschaltung 88, einen HD-Schließvorspannungssuramierpunkt 90 und einen HD-Ventilpositionierer 92 enthält. Der Funktionsgenerator 78 liefert eine Führungsgröße oder einen Sollwert P_Drir, _ur,, dessen Wert eine Funktion des CFR-Signals ist und mit dem der Kesseldruck in dem HD-Summierpunkt 82 verglichen wird, um ein HD-Ausgangsfehlersignal zu erzeugen (unter der Annahme, daß der Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzer 80, der im folgenden noch näher beschrieben ist, keine Auswirkung hat). Das Kesseldrucksignal P_ wird von einem Kesseldruckgeber 94 geliefert. Das Fehlersignal aus dem Summierer 82, das die Differenz zwischen dem Sollwert des Kesseldruckes und dem Istwert des Kesseldruckes darstellt, wird durch die Wirkung des PID-Reglers 86 minimiert, der auf das HD-Bypassventil 30 drosselnd einwirkt. Das Ausgangssignal des PID-Reglers 86 gibt den Grad der Öffnung des HD-Bypassventils 30 an und wird demgemäß als ein Eingangssignal für den Multiplizierer 74 benutzt, wie oben erwähnt, um das CFR-Signal zu bilden. Das Ausgangssignal des PID-Reglers 86 kann hier auch als HD-Bypassventilpositionssignal bezeichnet werden.

Ein Beispiel der Funktion, die durch den P_{REF HD}~Funktionsgenerator 78 erzeugt wird, ist in Fig. 2 gezeigt, in der P_{REF HD} eine Funktion des CFR-Signals ist. In dem gezeigten Beispiel ist P_{REF HD} bei niedrigen Werten von CFR eine Konstante, die gleich einem minimalen gewählten Kesseldruck Pg _MIN ist und linear auf einen zweiten konstanten Wert ^pn mav welcher so gewählt ist, daß er gerade größer als der Nennkesseldruck ist, bei höheren Werten von CFR ansteigt. Der Funktionsgenerator 78 hat Einstellvorrichtungen 200 und

201 {in Fig. 2 gezeigt) zum Auswählen von P_{n MT}„ bzw. P_n ,.„..

ü MJ-In rJ WAX.

Die Steigung des linear ansteigenden Teils der Funktion Ρ_{ππ>Γ1 ΟΤΛ} wird in Abhängigkeit von den Kesselkenndaten vorge-

Kür HD

wählt. Funktionsgeneratoren, die in der beschriebenen Weise arbeiten und im folgenden in Verbindung mit dem ND-Bypassregelkreis beschrieben werden, sind bekannt und können beispielsweise von dem in der US-PS 3 097 488 beschriebenen Typ sein.

Der Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzer 80 verhindert, daß Ρ-,^ρ „_ bei einer plötzlichen Änderung von CFR mit einer

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übermäßigen Geschwindigkeit ansteigt oder abfällt. Beispielsweise kann ein plötzlicher Abfall in dem CFR-Signal vorübergehend bei einem plötzlichen Lastverlust auftreten. In einem solchen Fall verhindert der Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzer 80 das Auftreten eines großen Fehlersignals, das bestrebt sein würde, das Bypassventil 30 schnell vom geschlossenen in den geöffneten Zustand umzuschalten, was für den Kessel 10 aufgrund des schnellen Freisetzens des Dampfdruckes einen Stoß bedeuten würde. Der PID-Regler 86 und der HD-Regelverstärker 84 empfangen das Fehlersignal· aus dem HD-Summierpunkt 82 und erzeugen ein Signal·, das zu dem Fehler, dessen Zeitintervall· und der Änderungsgeschwindigkeit proportional· ist, so daß das HD-Bypassventii 30 entsprechend positioniert wird. Die Nichtiinearitätskorrekturschaitung 88, bei der es sich um eine bekannte Schaitung handed kann, erzeugt eine Mneare Beziehung zwischen dem Betriebssteuersignal für das Bypassventil 30 und der durch dieses hindurchgehenden Dampfströmung. Der Summierpunkt 90 empfängt ein Ventilschließvorspannungssignal aus dem DampfströmungebetriebsartWal^er 70, wodurch bei einer Anweisung durch eine Bedienungsperson oder im Falle eines Bypassventilausiosezustands das Ventil· 30 und das Hochdruckbypassunter sy stein gegenüber der Dampf strömung geschossen werden können. Im Bypassbe-

trieb liegt keine Ventilschließvorspannung an dem Summierpunkt 90 an,und das Signal aus der Nichtlinearitätskorrekturschaltung 88 legt die Position des HD-Bypassventils 30 fest. Der Ventilpositionierer 92 kann ein elektrohydrau]ischer Ventilstellantrieb sein, wie er in den US-PS 3 4OJ beschrieben ist, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.

Das CFR-Signal, das die Gesamtdampfströmunq aus dem Kessel 10 angibt, wird ebenfalls an einen ND-Bypassregelkreis angelegt, der einen P_REF ^-Funktionsgenerator 96, einen ND-Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzer 98, einen ND-Summierpunkt 100, einen ND-Regelverstärker 102, einen PID-Regler 104, ein Niedrigstwertgatter 106, eine ND-Nichtlinearitätskorrekturschaltung 108, einen SchließvorspannungsSummierpunkt 110 und einen ND-Ventilpositionierer 112 enthält. In dem ND-Bypassregelkreis liefert der ND-Funktionsgenerator 96 eine Druckführungsgröße oder einen Drucksollwert Ρ_πτ™ _Mr. auf der Basis des Wertes des CFR-Signals,

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beispielsweise wie in Fig. 3 angegeben. Die Funktion P_{REF ND} ist bei niedrigeren Werten von CFR eine Konstante, die den minimal zulässigen Zwischenüberhitzungsdruck P_zy _MIN darstellt, und die dann linear ansteigt, wenn der CFR-Wert zunimmt. Der P_REF ^-Funktionsgenerator 96 ist mit einer Einstellvorrichtung 203 (in Fig. 3 dargestellt) versehen, mit der der gewünschte Wert von P„^ _ΜτΝ ausgewählt werden kann, welcher durch die Betriebsparameter des Zwischenüberhitzerkessels 36 und des HD-Abschnitts 14 festgelegt wird. Die zeitliche Änderung der Funktion P_RE«_{F ND} wird durch den Änderungsgesohwindigkeitsbegrenzer 98 begrenzt, so daß bei schnellen Änderungen in dem CFR-Signal dem P_{REF MD}-Wert nicht gestattet wird, sich schneller als mit einer vorgewählten Geschwindigkeit zu ändern. Der ND-Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzer 98' verhindert somit eine übermäßig schnelle Betätigung des ND-Bypassventils 46 und dämpft Drucksprünge in dem Zwischenüberhitzer 36.

In dem ND-Bypassregelkreis wird der P_{REF ND}~Wert mit dem Istzwischenüberhitzerdruck P„„ verglichen, der durch den Druckgeber 114 gemessen wird. Der Summierpunkt 100 führt den Vergleich aus und erzeugt ein ND-Pehlersignal, dessen Größe und Polarität von der Differenz zwischen dem Sollwert des Zwischenüberhitzerdruckes Ρ_η1?ΐ-, .,„ und dem Istzwi-

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schenüberhitzerdruck P„y abhängig sind. Das Fehlersignal wird an den ND-Regelverstärker 102 und an den PID-Regler 104 angelegt, die, ebenso wie der Regelverstärker 84 und der PID-Regler 86 des HD-Bypassregelkreises bekannte Schaltungselemente von Regelanordnungen sind, die in einem Regelkreis korrigierend wirksam werden. In dem ND-Bypassregelkreis von Fig. 1 übt das Ausgangssignal des PID-Reglers 104 eine Korrekturwirkung auf das ND-Bypassventil 46 über das Niedrigstwertgatter 106, das im folgenden noch näher beschrieben ist, die Nichtlinearitätskorrekturschaltung 108, den Summierpunkt 110 und den Ventilpositionierer 112 aus. Die Nichtlinearitätskorrekturschaltung 108 kompensiert jede nichtlineare Beziehung zwischen dem Stellsignal für das ND-Bypassventil 46 und die durch dieses hindurchgehende Dampfströmung. Der Ventilpositionierer 112 ist vorzugsweise ein elektrohydraulischer Stellantrieb, wie er oben für die Verwendung in dem HD-Bypassregelkreis beschrieben worden ist. Eine Ventilschließvorspannung, die das ND-Bypassventil unter gewissen Betriebsbedingungen geschlossen hält, wird über den Summierpunkt 110 angelegt.

Ein Signal, das den Turbinenistlastbedarf ALD (actual load demand) angibt, wird durch das Produkt aus dem Turbinenbedarf E

und dem Kesseldruck P_ß in einem ALD-Multiplizierer 116 gebildet. Das ALD-Signal ist ein Steuersignal für den Sperrventilregelkrois, der einen Verstärker 118 und einen SperrvunLilpositionierer 120 enthält. Der Sperrventilregelkreis drosselt das Sperrventil bei verringerter Belastung, um

den minimal zulässigen Zwischenüberhitzerdruck P„_{{} MTW} aufrechtzuerhalten, und während des Betriebes mit einem Gegendampfstrom in dem HD-Abschnitt 14 bewirkt er die Last- und Drehzahlregelung durch Einlassen von mehr oder weniger Dampf in den MD-Abschnitt 16 und den ND-Abschnitt 18 zum Antreiben der Turbine 12. Das ALD-Signal wird durch den Verstärker 118 (dessen Verstärkung automatisch und ständig so eingestellt wird, daß sie umgekehrt proportional zu P„f« ist) und dann zu dem Sperrventilposxtionxerer 120 geleitet, der ein proportionales Stellsignal zum Betätigen des Sperrventils 38 liefert. Dadurch, daß die Verstärkung des Verstärkers 118 umgekehrt proportional zu dem Zwischenüberhitzerdruck gehalten wird, wird gewährleistet, daß das Sperrventil 38 über einem geeigneten Bereich der Größe des ALD-Signals gedrosselt wird, d.h. bei höheren Werten des ALD-Signals voll geöffnet wird und besser anspricht, wenn die Turbine Last abwirft.

Der koordinierte Betrieb des Steuerventils 28 und des Sperrventils 38 ist in den Fig. 4 und 5 graphisch dargestellt, die das Ergebnis zeigen, das bei unterschiedlichen Kesseldrücken erhalten wird. Die Durchströmung des Steuerventils 28 ist in den Fig. 4 und 5 aufgetragen, um die Tatsache wiederzugeben, daß das Steuerventil durch E₁. geschlossen gehalten wird, wenn der Gegendampfstrombetrieb für den Hochlauf oder für einen Betrieb bei niedriger Last benutzt wird. Bei niedrigen Werten von E₁ sind die Steuerventil strömung und -position daher als null dargestellt, sie können aber schnell auf einen kontrollierten Wert ansteigen, wenn eine Vorwärtsdurchströmung der HD-Turbine 14 gestattet wird. Beispielsweise erfolgt in Fig. 4 die Vorwärtsdurchströmung bei E_L gleich 0,2, während in Fig. 5 die Vorwärtsdurchströmung bei E. gleich 0,4 auftritt. Die Diagramme in den Fig. 4 und 5 sind in normierten Einheiten angegeben, die einen Bereich 0 bis 1,0 überdecken, was insgesamt 0 bis 100% der möglichen

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Meßspanne einer besonderen Variablen darstellt. Beispielsweise kann ein mit 0,5 Einheiten angegebener Kesseldruck P_n als ein Kesseldruck von 50% des Nenndruckes aufgefaßt werden. Bei der Kurve der Sperrventilöffnung, wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, bedeutet daher ein normierter Wert von 1,0, daß das Ventil vollständig offen ist, ein Wert von 0,5, daß das Ventil halb geöffnet ist,usw. Das gestattet eine Beschreibung der Regelanordnung unabhängig von den begrenzenden Parametern von irgendeinem bestimmten Systembauteil, z.B. der Kesselkapazität oder dem Kesseldruck. Die Diagramme zeigen, daß das Sperrventil über den Bereich E_T drosselt, der notwendig ist, um den Mindestzwischenüberhitzerdrück gemäß dem ALD-Signal und gemäß dem Zwischenüberhitzungsdruck aufrechtzuerhalten.

In Fig. 1 werden an das Niedrigstwertgatter 106 in dem ND-Bypassregelkreis zwei Eingangssignale angelegt, von welchen dasjenige, dessen Größe am kleinsten ist, automatisch als Ausgangssignal ausgewählt wird. Das Signal, mittels welchem das ND-Bypassventil 46 gesteuert wird, wird somit von dem Niedrigstwertgatter 106 auf das Eingangssignal mit dem niedrigsten Wert beschränkt. Das Niedrigstwertgatter 106 bewirkt, daß der Strömungsbedarf des ND-Bypassventils 46 begrenzt wird. Dadurch wiederum wird die Dampfströmung zu dem Kondensator 44 begrenzt, weil die Gesamtdurchströmung des Sperrventils 38 und des ND-Bypassventils 46 begrenzt wird.

Der Strömungsbedarf des ND-Bypassventils 46 wird begrenzt auf das Minimum:

a) der normalen Druckregelung, d.h. des Signals aus dem PID-Regler 104, oder

b) eines vorgewählten Strömungsgrenzwerts L_r verringert in einem Ausmaß, das zu dem Verhältnis des Turbinenistlastbedarfs ALD und einer Konstanten K proportional ist, deren Wert den relativen llitzelaststoß in dem Kondensa-

sator und dem Heißdampfkühler der Dampfströmung durch die Turbine im Vergleich zu demselben Ausmaß an Dampfströmung durch das ND-Bypassuntersystem darstellt.

Das normale Druckregelsignal, das im Absatz a) erwähnt ist, ist oben beschrieben worden. Der Absatz b) gibt eine maximal zulässige Dampfströmung durch das ND-Bypassuntersystem und durch Nxederdruckabschnitte der Turbine an, was zum Begrenzen der Dampfströmung zu dem Kondensator und den letzten Stufen des HD-Abschnitts 14 und zum Minimieren des auf den Kondensator und die letzten Stufen ausgeübten Temperaturstoßes dient. Zum Erzeugen dieser zweiten Strömungsgrenze liefert eine Bypassströmungsbegrenzungsschaltung 122 einen vorgewählten Bezugswert L, der geeignet skaliert ist und von dem das Verhältnis von ALD zu K in dem BypassströmungsSummierpunkt 124 subtrahiert wird. Das Verhältnis von ALD zu K wird durch einen Verstärker 130 geliefert, dessen Verstärkung umgekehrt proportional zu K ist. Der Wert von K wird vorzugsweise so gewählt, daß er den relativen Hitzelaststoß an dem Kondensator 44 und dem Zwischenüberhitzer 50 einer festgelegten Menge Dampfes, die durch das Bypasssystem hindurchgeht, im Vergleich zu derselben Menge darstellt, die durch die ND-Abschnitte 16 und 18 der Turbine hindurchgeht. K kann beispielsweise in der Größenordnung von 1,0 bis 3,0 liegen. Der Wert von L, skaliert in normierten Einheiten, die auf die maximal zulässige Kondensatordurchströmung bezogen sind, liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,4 bis 1,5.

Das tiefere Verständnis der Erfindung wird durch die Beschreibung ihrer Betriebsweise erleichtert, wenn die Turbine in ihren Betriebsphasen Änderungen erfährt, beispielsweise einen Hochlauf oder eine Turbinenabschaltung. Bei den folgenden Darlegungen ist jedoch zu beachten, daß ein Turbogeneratorsatz und dessen zugeordnete Ausrüstung und Steuereinrichtungen ein sehr komplexes und kompliziertes

System bilden, so daß bei der Erläuterung gewisser Operationen einige Merkmale, die gewöhnlich vorhanden sind, nicht dargestellt oder erläutert werden. Es wird davon ausgegangen, daß diese Vereinfachung beim Verständnis der Prinzipien und der Funktionsweise der Erfindung hilfreich ist..

Unmittelbar vor dem Hochlauf der Turbine wird der Kessel auf einem gewissen Wert der Dampfströmung und des Druckes betrieben, wobei sämtlicher Dampf über die Bypassuntersystenie um die Turbine 12 herum zu dem Kondensator 44 geleitet wird. An diesem Punkt wird die Bedienungsperson den minimal zulässigen Hauptdampfdruck und den minimal zulässigen Zwischenüberhitzerdampfdruck auswählen. Wenn angenommen wird, daß die Turbine 12 ausreichend vorgewärmt und auf den Betrieb voreingestellt worden ist, wird die Turbine 12 gestartet, indem der Drehzahlführungsgrößengeber 58 und der Lastführungsgrößengeber 66 so eingestellt werden, daß sie ein geeignetes Turbinenbedarfssignal erzeugen. Da die Turbine in ihrer Hochlaufphase ist, hält, um eine Ventilationsverlusterhitzung in dem Turbinenabschnitt 14 zu verhindern, die Strömungssteuereinheit 68 das Einlaßsteuerventil 28 geschlossen, da die Turbine durch Dampf angetrieben wird, der über das Sperrventil 38 zu dem MD-Abschnitt 16 und dem ND-Abschnitt 18 gelangt. Die Strömungssteuereinheit 68 bewirkt außerdem unter gewissen vorgewählten Bedingungen, die für die Erfindung unwesentlich sind, daß das Abblasventil 54 und das Gegenstromventil 52 geöffnet werden, damit Dampf gestattet wird, in Gegenstromrichtung durch den HD-Abschnitt 14 hindurchzugehen und durch Ventilationsverluste hervorgerufene Wärme abzuführen, wie es in der DE-OS 30 47 008 angegeben is L.

Nachdem die Turbine 12 mit dem an den Generator 20 angeschlossenen Netz synchronisiert worden ist, wird der Dampf-

gegenstrom in dem HD-Abschnitt 14 beendet und ein Dampfvorwärtsstrom in diesem Abschnitt eingeleitet. Die Umschaltung des DampfStrömungsbetriebes erfolgt durch die Strömungssteuereinheit 68, die innerhalb von Sekunden bewirkt, daß das Gegenstromventil 52 und das Abblasventil 54 geschlossen werden und das Einlaßsteuerventil 28 geöffnet wird. Vor dem Herstellen einer Vorwärtsdampfströmung in dem HD-Abschnitt 14, wird das Turbinenbedarfssignal E_T dem Sperrventilregelkreis zugeführt, damit das Sperrventil auf die Drehzahl- und Lasterfordernisse der Turbine anspricht. Außerdem wird

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zu dieser Zeit das Signal E_T auf null gehalten, um sicher-

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zustellen, daß das Einlaßsteuerventil 28 geschlossen gehalten wird. Bei der Vorwärtsdampfströmung in dem HD-Abschnitt 14 sind jedoch die Signale E_T und E_T gleich.

J-J J_l

Obgleich das Signal E₁. null ist, wenn die Turbine 12 im Gegenstrombetrieb ist, bleiben der ND- und HD-Bypassregekreis wirksam, um das ND-Bypassventil 46 bzw. das HD-Bypassventil 30 einzustellen. Während des Gegenstrombetriebes ist das Ausgangssignal des Multiplizierers 72 selbstverständlich null, da einer seiner Eingangswerte null ist. Fehlersignale, die an dem HD-Summierpunkt 82 und an dem ND-Summierpunkt 100 erzeugt werden, bewirken jedoch, daß die Bypassventile 30 bzw. 46 ungeachtet der DampfStrömungsrichtung einen Gleichgewichtszustand erreichen. Somit betätigt selbst dann, wenn die Turbine 12 im Gegendampfstrombetrieb ist, der insbesondere für Turbinenhochläufe und für einen Betrieb bei niedriger Last benutzt wird, der HD-Bypassregelkreis das Bypassventil 30, um den Kesseldruck gemäß dem durch den P_{REF HD}~ Punktionsgenerator 78 erzeugten Drucksollwext aufrechtzuerhalten, und der ND-Bypassregelkreis positioniert das ND-Dy- |)ruii3vt)n< I I 4(), um Men Zwia'-luuiüberhi fcze-rdruak geinHß dem duich den P_nr,„ „-.-Funkt-ionaijonerator 96 erzeugten UruoksoiL-

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Nachdem die Turbine 12 auf den Vorwärtsströmungsbetrieb umgeschaltet worden ist, kann die Last durch geeignetes Einstellen des Lastführungsgrößengebers 66 erhöht werden. Das Erhöhen der Lasteinstellung bewirkt, daß die Signale E_T und E_ erhöht werden und daß das Einlaßsteuerventil 28 weiter geöffnet wird, um zusätzlichen Dampf in die Turbine 12 zur Deckung der erhöhten Belastung einzuleiten. Da der Turbine 12 nun mehr Dampf zugeführt wird, bei einer konstanten Dampfströmung aus dem Kessel 10, müssen die Bypassventile 30 und 46 proportional dazu geschlossen werden. Bei höheren Belastungen der Turbine 12 können die Bypassventile 30 und 46 vollständig geschlossen werden, wenn sämtlicher Dampf aus dem Kessel 10 zur Turbine 12 geleitet wird, um deren Belastung zu decken, und es wird dann kein Dampf um die Turbine herumgeleitet.

In dem Fall eines plötzlichen Ausfalls der elektrischen Belastung, wie er zu erwarten ist, wenn der Generator 20 vom Netz abgeschaltet werden sollte, werden das Steuerventil 28 und das Sperrventil 38 sehr schnell geschlossen, um eine Beschädigung der Turbine durch Überdrehzahl zu verhindern. Es ist erwünscht, den Kessel 10 vor solchen abrupten Änderungen des Turbinenbetriebes sowie vor den Auswirkungen anderer Ubergangszustände zu schützen. Wenn das Einlaßsteuerventil 28 schnell geschlossen wird, wird das Signal Ε_γ null und der Kesseldruck P_ß ist ohne eine weiteren Regelvorgang bestrebt, anzusteigen. Der Hochdruckbypassregelkreis, der jeden nennenswerten Anstieg des Druckes P_ß über den Summierpunkt 82 erkennt, steuert jedoch den Druck gemäß ]?„„„ _tir. durch öffnen des HD-Bypassventils 30, um die Dampfdurchströmung des IID-Iiypassuntersy stems zu steigern. Obgleich sich das CFR-Signal infolge des schnellen Abfalls des Signals E₁. auf null schnell ändern kann, verhindert der Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzer 80 schnelle Änderungen des Wertes

^PREF HD' ^{der dem Summier}P^unkt 82 zugeführt wird. In der kurzen Zeitspanne im Anschluß an einen Übergangszustand wird
daher das HD-Bypassventil 30 schnell geöffnet, um den Druck P_ß im wesentlichen auf seinem Wert vor dem Übergangszustand zu halten. Wenn das Bypassventil 30 geöffnet wird, wird das Ventilbedarfssignal, das den Grad der Ventilöffnung angibt
(und an dem Ausgang des PID-Reglers 86 abgegeben wird), über den Multiplizierer 74 wieder eingegeben, um das CFR-Signal
wieder zu stabilisieren, das seinerseits einen stabilen
Wert von P_n™ „„ erzeugt. Das Gesamtergebnis besteht darin,

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daß dor Kesseldruck P„ und die Dampfströmung aus dem Kessel trotz der abrupten Änderung des Turbinenbetriebs im wesent-.1 ionon konstant: gehalten werden.

Der ND-Bypassregelkreis, der den Zwischenüberhitzerdruck
l· .. cjüiniiß dom Sol.JLwertn Iqn«)] f\_{,_fv _Νυ ro'jtilt, <l,m aua dtsm
CPR-Signal gewonnen wird, wird gleichfalls stabilisiert, da das CFR-Signal stabil bleibt.

so

Leerseite

Claims

Patentansprüche ;

I ., Regelanordnung für eine Dampfturbine (12), die in Verbindung mit einem unter Druck stehenden Dampf liefernden Kessel (10) arbeitet, und einen Hochdruck- oder HD-Abschnitt (14), wenigstens einen Niederdruck- oder ND-Abschnitt (16, 18), eine den HD-Abschnitt (14) mit dem ND-Abschnitt (16, 18) über einen DampfZwischenüberhitzer (36) verbindende Dampfleitung, wenigstens ein Einlaßsteuerventil (28) zum Einstellen der Dampfströmung zu dem HD-Abschnitt (14) und wenigstens ein Sperrventil (38) zum Einstellen der Dampfströmung zu dem ND-Abschnitt (16, 18) hat, gekennzeichnet durch: ein HD-Bypassuntersystem (30, 32) zum Herumleiten von Dampf um den HD-Abschnitt (14), wobei das HD-Bypassuntersystem wenigstens ein HD-Bypassventil (30) zum Einstellen der Dampfströmung in dem HD-Bypassuntersystem aufweist; ein ND-Bypassuntersysteni (46, 48, 50) zum Herumleiten von Dampf um den ND-Abschnitt (16, 18), wobei das ND-Bypassuntersystem wenigstens ein ND-Bypassventil (46) zum Einstellen der Dampfströmung in dem ND-Bypassuntersystem aufweist;

ο inen Jxist- und Drehzahlregelkreis (56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) zum Betätigen des Einlaßsteuerventils (28) , um eine voreingestellte Turbinendrehzahl und -last aufrechtzuerhalten; eine Einrichtung (72, 74, 76), die ein Gesamtströmungsbezugs- oder CFR-Signal liefert, welches die Gesamtdampfströmung aus dem Kessel (10) angibt;

einen HD-Bypassregelkreis (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92) zum Betätigen des HD-Bypassventils (30) , um den Kesseldampfdruck gemäß einem ersten Sollwertsignal zu regeln, das aus dem CFR-Signal bestimmt wird; und

einen ND-Bypassregelkreis (96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112) zum Betätigen des ND-Bypassventils (46), um den Zwischenüberhitzerdampfdruck gemäß einem zweiten Sollwertsignal zu regeln, das aus dem CFR-Signal bestimmt wird.
2. Regelanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (116), die ein Istlastbedarfs- oder ALD-Signal liefert, das die Dampfströmung zu der Turbine (12) zum Aufrechterhalten der voreingestellten Drehzahl und Last angibt; und

einen Sperrventilregelkreis (118, 120) zum Betätigen des Sperrventils (38) auf das ALD-Signal hin.
3. Regelanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (86 ), die ein HD-Bypassventilbedarfssignal liefert, das den Grad der Öffnung des Ventils angibt; eine Einrichtung (68), die ein Einlaßsteuerventilpositioniersignal liefert, das den Grad der öffnung des Einlaßsteuerventils (28) angibt; und

wobei das CFR-Signal aus der Summe der Produkte aus 1) dem Keüseldruck (P ) und dem Einlaßsteuerventilpositioniersignal und 2) dem Kesseldruck (P ) und dem HD-Bypassventilbedarfssignal gebildet wird.
4. Regelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Last- und Drehzahlregelkreis (56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) eine Einrichtung enthält, die ein Turbinenbedarfssignal (E ) liefert, das den Turbinenlast- und Drehzahlbe-

L·

darf angibt, und daß das ALD-Signal aus dem Produkt des Kesseldrucks (P„) und dem Turbinenbedarfssignal (E^ ) gebildet wird.
5. Regelanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

ein Gegenstromsteueruntersystern, das ein Turbinengegenstromventil (52) , ein Turbinenabblasventil (54) und eine Umschaltvorrichtung (68 ) enthält, die bewirkt, daß das Einlaßsteuerventil· (28) geschlossen und ein Gegenstrom von Dampf durch den HD-Abschnitt (14) während des Hochlaufs und bei geringer Belastung der Turbine (12j geleitet wird, wobei die Turbine allein durch die Dampfströmung zu dem ND-Abschnitt (16, 18) während dieses Hochlauf- und Belastungszustands angetrieben wird.
6. Regelanordnung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Strömungsbegrenzungseinrichtung (106, 122), die in dem ND-Bypassregelkreis (96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112) zum automatischen Steuern des ND-Bypassventils (46) angeordnet ist, um die Dampfströmung in dem ND-Bypassuntersystem (46, 48, 50) auf einen Maximalwert zu begrenzen.
7. Regelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsbegrenzungseinrichtung (106, 122) ein Niedrigstwertgatter (106) enthält/ welches das niedrigste von mehreren Eingangssignalen zum Steuern des ND-Bypassventils (46) auswählt, wobei die mehreren Eingangssignale ein Signal gemäß dem zweiten Sollwertsignal und ein Signal gemäß einem vorgewählten Strömungsgrenzwert L verringert in einem

-A-

Ausmaß, daß zu dem Verhältnis des ALD-Signals und einer vorgewählten Konstanten K proportional ist, enthalten.
8. Regelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgewählte Konstante K die relative Wärraebelastung der Dampfströmung in dem ND-Abschnitt (16, 18) im Vergleich zu demselben Ausmaß an Dampfströmung durch das ND-Bypassuntersystern (46, 48, 50) darstellt.
9. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrventilregelkreis (118, 120) eine Einrichtung (128) enthält, die ein Sperrventilsignal proportional zu dem Produkt aus dem ALD-Signal und dem Kehrwert eines vorgewählten Wertes des Zwischenüberhitzerdrukkes zum Steuern der Position des Sperrventils (38) liefert.
10. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß der HD-Bypassregelkreis (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94) einen HD-Funktionsgenerator (78) enthält, der das erste Sollwertsignal· al·s eine vorgewähite Funktion des CFR-Signals liefert, einen Geber (94), der ein Kesseldampfdrucksignal liefert, eine Einrichtung (82) zum Vergleichen des ersten Sollwertsignals mit dem Kesseldrucksignal, um ein HD-Fehlersignal zum Steuern der Positionierung des HD-Bypassventils (30) zu erzeugen, damit das Gleichgewicht zwischen dem ersten Sollwertsignal und dem Kesseldrucksignal aufrechterhalten wird; und

daß der ND-Bypassregelkreis (96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114) einen ND-Funktionsgenerator (96) enthält, der das zweite Sollwertsignal als eine vorgewählte Funktion des CFR-Signals liefert, einen Geber (114), der ein Zwischenüberhitzerdampfdrucksignal liefert, und eine Einrichtung (100) zum Vergleichen des zweiten Sollwertsignals

mit dem Zwischenüberhitzerdrucksignal, um ein ND-Fehlersignal zum Steuern der Positionierung des ND-Bypassventils (46) zu liefern, damit das Gleichgewicht zwischen dem zweiten Sollwertsignal und dem Zwischenüberhitzerdrucksignal aufrechterhalten wird.
11. Regelanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der HD-Funktionsgenerator (78) das erste Sollwertsignal mit einem ersten konstanten Wert für niedrigere Werte des CFR-Signals liefert und das Sollwertsignal mit einer vorgewählten Steigung auf einen zweiten konstanten Wert bei höheren Werten des CFR-Signals linear ansteigen läßt, wobei der HD-Funktionsgenerator (78) eine Vorrichtung (200) zum Auswählen des ersten konstanten Wertes und eine Vorrichtung (201) zum Auswählen des zweiten konstanten Wertes aufweist; und daß der ND-Funktionsgenerator (96) das zweite Sollwertsignal mit einem dritten konstanten Wert bei niedrigeren Werten des CFR-Signals liefert und das Sollwertsignal mit einer vorgewählten Steigung bei höheren Werten des CFR-Signals linear ansteigen läßt, wobei der ND-Funktionsgenerator (96) eine Vorrichtung (203) zum Auswählen des dritten konstanten Wertes aufweist.
12. Regelanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der HD-Bypassregelkrexs (78, 80, 82, 84, öc, öö, 90, 92) eine Einrichtung (80) enthält zum Begrenzen der zeitlichen Änderung des ersten Sollwertsignals, so daß die Betätigungsgeschwindigkeit des HD-Bypassventils (30) begrenzt ist.
13. Regelanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der HD-Bypassregelkreis (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92) eine Einrichtung (86) enthält zum Erzeugen eines HD-Bypassventilpositioniersignals gemäß dem HD-Fehlersignal, dem

Zeitintegralwert des HD-Fehlersignals und dem Zeitdifferentialquotienten des HD-Fehlersignals; und
daß der ND-Bypassregelkreis (96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112) eine Einrichtung (104) enthält zum Erzeugen eines ND-Bypassventilpositioniersignals gemäß dem ND-Fehlersignal, dem Zeitintegralwert des ND-Fehlersignals
und dem Zeitdifferentialquotienten des ND-Fehlersignals.