DE3301895A1

DE3301895A1 - Verfahren zum betrieb von dampferzeugern

Info

Publication number: DE3301895A1
Application number: DE19833301895
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. Dr. 7303 Neuhausen Leithner; Günter Dipl.-Ing. 7052 Schwaikheim Trautmann
Original assignee: EVT Energie und Verfahrenstechnick GmbH
Current assignee: GE Power Systems GmbH
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1983-01-21
Publication date: 1983-06-09

Description

VERFAHREN ZUM BETRIEB VON DAMPFERZEUGERN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Dampferzeugern beim An- und Abfahren sowie bei schnellen Laständerungen.
Das Bestreben, die im thermischen Kraftwerken eingesetzte Brennstoffwärme mit möglichst hohem Wirkungsgrad auszunutzen, führt zur Anwendung sehr hoher Dampfdrücke und Heißdampftemperaturen.
Die Lebensdauer der druckführenden Bauteile erschöpft sich somit als Folge der Wechselbeanspruchung oder als Folge der Kriechschädigung. Bei heißdampführenden Bauteilen treten beide Einflüsse gleichzeitig auf.
Der Lebensdauerverbrauch der einzelnen Druckteile einer Dampferzeugeranlage ist sehr unterschiedlich. So muß den Bauteilen mit großen Wanddicken und kompliziertem Aufbau mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden als zum Beispiel den Heizflächenrohren im Dampferzeuger. Es wird daher empfohlen, An- und Abfahren sowie schnelle Laständerungen so durchzuführen, daß vorgegebene Spannungsgrenzen an Trommeln, Trenngefäßen, Dampfzyklonen und Niveaugefäßen, Wärmetauschern, Heißdampf- und Zwischenüberhitzersammlern, Heißdampfleitungen, Abzweigstücken, Armaturen, Umwälzpumpen, Speisewassereintrittsammlern und andere nicht überschritten werden und deren vorausberechnete Lebensdauer nicht vorzeitig verbraucht wird.
Hierzu wurde mit Hilfe von Überwachungs- und Regeleinrichtungen der Gesamtspannungszustand an ausgewählten Bauteilen ermittelt und die Differenz zu den vorgegebenen Spannungsgrenzen gebildet. Solange an allen Bauteilen der Gesamtspannungszustand die zugehörigen Spannungsunter- und -obergrenzen nicht über- oder unterschreitet, kann die Dampf- oder Brennstoff leistung gesteigert oder verringert werden. Bei Erreichen der Spannungsgrenzen an einem Bauteil muß die Änderung der Dampf- bzw. Brennstoffleistung begrenzt werden. Da bei den bisherigen Leitgeräten nur grobe Vereinfachungen verwendet werden, um die Spannungsdifferenzen an Bauteilen in Änderungsgeschwindigkeiten umzurechnen, können überschreitungen der Spannungsgrenzen stattfinden und damit Einbußen an Lebensdauer oder es werden nur sehr langsame Laständerungen zugelassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Laständerungen eines Dampferzeugers mit n,>=image- Änderungsgeschwindigkeit unter Einhaltung der Spannungsgrenzen durchzuführen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst, wie bereits bekannt, an ausgewählten dickwandigen Bauteilen des Druckkörpers kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich der Gesamtspannungszustand gemessen, errechnet und mit vorgegebenen Gesamtspannungsgrenzen verglichen und daraus eine zulässige Spannungsdifferenz ermittelt wird.
Aus dieser Spannungsdifferenz werden mit Hilfe einer inversen Übertragungsfunktion die Sollwerte der Mediumst-emperaturen an den verschiedenen, dickwandigen Bauteilen errechnet und daraus Sollwerte für die Einspritzwasser-, Speisewasser- und Brennstoff ströme und den Druck.
Dadurch wird erreicht, daß zu keinem Zeitpunkt der errechnete Spannungszustand die vorausberechneten Gesamtspannungsgrenzen in einem Bauteil überschreitet und kein unzulässiger Lebensdauerverbrauch auftritt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, Legende und Beschreibung erläutert: Es zeigen Fig. 1 Mediumszustände und Spannungsverläufe in einem Formstück während eines Anfahrvorganges Fig. 2 Instationäre Spannungs- und Temperaturverläufe in einem Formstück während eines Anfahrvorganges Legende zu Fig. 1 und Fig. 2 A Dampftemperatur ("C) B Dampfdruck (bar) C Thermische Lochrandspannung instat. nach TRD 301/A1 (N/mm2 ) D Mechanische Lochrandspannung nach TRD 301/A1 (N/mm2) E Gesamtspannung an Lochrand nach TRD 301/A1 (N/mmz) F Dampftemperatur für Sollwertführung (OC) G Max. zulässige Dampftemperatur (oC) H Frischdampfstrom (kg/s) S Freibetrag an Lochrandspannung (N/mm2) T Dampftemperatur für Sollwertführung ("C) U Maximal zulässige Dampftemperatur (OC) V Gesamtspannung an Lochrand bei Temp.Sollwertführung (N/mm2) W Thermische Lochrandspannung bei max. zul. Temperatur (N/mm2) X Gesamtspannung bei max. zul. Temperatur (N/mm2) Y Mechanische Lochrandspannung (N/mm2) Z Gesamtspannung bei Frischdampftemperatur (N/mm2) Aufgetragen in Fig. 1 sind vorausberechnete Zeitverläufe des Dampfzustandes Druck (Kurve B), Temperatur (Kurve A) und Dampfstrom (Kurve H), während eines Anfahrvorganges.
Zu diesen vorgegebenen Zeitverläufen wurden mit Hilfe eines Rechenprogrammes die maximalen thermischen (Kurve C), mechanischen (Kurve D) und Gesamtspannungen (Kurve E) für ein dickwandiges Bauteil in der Frischdampfleitung berechnet.
Zeitgleich wurde mit Hilfe der inversen Übertragungsfunktion die Mediumstemperatur (Kurve G) ermittelt, dje eine thermische Spannung erzeugt, die zusammen mit der machanischen Spannung als Jesamtspannung (Kurve X - Fig. 2) einen nahezu konstanten Grenzwert erzeugt. Als Kurve F wurde ein Temperaturverlauf ermittelt, der verhindert, daß die Gesamtspannung (V - Fig. 2) einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Die Kurve F wird durch entsprechende Einspritzung eingehalten und die Einspritzungen durch Druckregelung (Umleitstation, Turbine) und/oder Brennstoffzufuhr im Eingriff gehalten.
Für Bauteile im Naßdampfgebiet gilt bei Gleitdruckbetrieb der einfache Zusammenhang Temperatur, Druck, Leistung, der zur Berechnung der zulässigen Feuer leistung für diese Bauteile verwendet wird.

Claims

PATENTANSPRUCH 0 Verfahren zum Betrieb von Dampferzeugern beim An- und Abfahren sowie bei schnellen Laständerungen, wobei an ausgewählten dickwandigen Bauteilen des Druckkörpers kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich der Gesamtspannungszustand gemessen, errechnet und mit vorausberechneten Gesamtspannungsgrenzen verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorausberechnung des Gesamtspannungszustandes und damit die Vorgabe von Einstellwerten für Einspritzwasser, Brennstoff, Speisewasser und Druck mit Hilfe einer inversen übertragungsfunktion, die aus vorgegebenen Wandtemperaturdifferenzen den Sollwert der Mediums temperatur berechnet, erfolgt und Einspritzwassermenge, Brennstoffzufuhr, Speisewasse. ZUL aor und Druck so geregelt werden, daß zu keinem Zeitpunkt der errechnete Spannungszustand die vorausberechneten Gesamtspannungsgrenzen in keinem, Bauteil überschreitet.