DE3309486A1 - Ueberwachungssystem an elektrohydraulischen kompaktantrieben fuer ventile von turbomaschinen, insbesondere turbinen - Google Patents

Description

KRAi¹TWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Mülheim a. d. Ruhr VPA 83 P 6012

Überwachungssystem an elektrohydraulisehen Kompaktantrieben für Ventile von Turbomaschinen, insbesondere Turbinen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungssystem an elektrohydraulisehen Kompaktantrieben für Ventile von Turbomaschinen, insbesondere Dampfturbinen, wie Regel-, Schnellschluß- oder Umleitventile, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Kompaktantrieb ist durch die DE 30 19 602 A1 im wesentlichen bekannt. Durch den Einsatz solcher Kompaktantriebe ergeben sich neue regelungs- und überwachungstechnische Aufgaben, welche durch den Einsatz elektrischer Gerätetechnik anstelle der bei konventionel len elektrohydraulischen Regelungsejnrichtungen eingebe t ten Hydraulik geprägt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem gemäß Gattungsbegriff zu schaffen, mit; welchem einerseits vor Ort unmittelbar am Kompak t.-mtr'i (¹I' 1 etzterer auf sicherheitsrelevante Funktionen überwacht und auch in sein· Ansteuersystem eingegriffen werden kann, letzteres ist insbesondere dann erwünscht; und notwendig, wenn der Kompaktantrieb an der Turbine montiert ist und der Turbinenhauptregler bzw. die TurbinenregeJ.-einrichtung noch nicht arbeitet.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einem Uberwachungssystem gemäß Gattungsbegriff durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bu 2 Fl/16.3.1983

- - VPA 8? P 6012 DE Im folgenden wird anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, diese noch näher erläutert. Darin zeigt, größtenteils in Blockschaltbild-Darstellung:

Fi. K- I einen als Stellantrieb ausgebildeten Kompakt antrieb mit Kraftrkolben-Zylindei'-System, Versorgungssystem und Aristouer-System, wobei die Lage der Meßstellen für die Tstwerkt-Geber eingezeichnet ist; _t

I)¹Ig. 2 eine mobile D iagn or. ο einrichtung in perspektivischer. Darstellung;

I''ig. J eine mobige Regeleinrichtung, zugeordnet zum Komp a k bantrieb;

FLg. 4 eine im (iberwachungs syst em verwendete Leckageschutzsteuerung,und zwar für Systemdruck-Entspannung (A) und Antriebs-Schnellschluß (B); Fig. 5 die Stellungsüberwachung beim Kompaktantrieb, und zwar die Schaltung (A), die Regelungsabläufe in einem Blockschaltbild (B) und den Soll-Istwertverlauf sowie die Regelabweichung in den Diagrammen C, D; Fig. 6 die Anordnung der Systemkomponenten an einem Haupt- und einem Webenleitstand;

.Fig. 7 eine Ansicht auf die Meldungs- und Bedienungs-Elemente der Warte (Haupt- und Nebenleitstand); die'Melde- und Bedienungseinrichtung der mobilen Regeleinrichtung vor Ort; und

Fig. 9 die Anfahreinrichtung in ihrer steuertechnischen Verknüpfung und Instrumentenanordnung.

Steuerung und überwachung an .flen-.Kom'pakt-gntricben ff_ £n

Im Bereich Steuerung und überwachung ergeben sich durch den Einsatz von Kompaktantrieben neue Aufgaben, die durch den Einsatz elektrischer Gerätetechnik anstelle der in der Vergangenheit eingesetzten Hydraulik geprägt sind.

1. Das Überwachungskonzept der Kompaktantriebe —l·

Betriebsüberwachung CSiektf ^rCfl* "i )

Wichtigste Größe ist die Stellung, die beim Stellantrieb als Regelgröße herangezogen wird und darüberhinaus zur stetigen Anzeige gelangt.

Binäre Endstellungen für Schalt- und Regelantriebe werden für Anzeigen und Funktionsgruppensteuerungen zur Verfügung gestellt.

Analoge wie binäre Stellung werden berührungslos (verschleißfrei) erfaßt..

Größen, die die Funktionsfähigkeit des Antriebes signalisieren, sind der Versorgungsflüs sigkeitsdruck)und die Versorgungsflüs sigkei t stemper a tür {Ό* ), IIQ

Der Systemdruck wird analog erfaßt. Unterschreitet er einen eingestellten Grenzwert, erfolgt eine Meldung.

Ausgehend von einer konstanten F lüs sigkei ts temperatur , deutet ein Temperaturanstieg auT eine Erhöhung der Um— laufzahl hin.

übersteigt die Flüssigkeitstempera tür einen eingestellten Grenzwert, wird eine Meldung abgegeben.

Durch diese Überwachung wird gleichzeitig die Flüssigkeit, unabhängig von der Ursache, gegen über temperatur geschützt.

Auftretende Leckagen sammeln sich am tiefsten Punkt und werden dort elektrisch erfaßt, übersteigt das Niveau eine untere Grenzmarke, wird eine Meldung abgegeben.

Örtlich können An mechanischen/optischen Anzeigern die Stellung, das Tankniveau und ein evtl. Leckageniveau abgelesen werden.

Mobile Diagnose- und Regeleinr ich tung CSjg-KjE- ^X^ · 2- )

a) Diagnoseeinrichtung

Im Störfall steht, angezeigt durch entsprechende Meldungen aus der überwachung, eine mobile Diagnoseeinrichtung zur Verfugung, die Störungsursache zu ergründen.

Die Diagnoseeinrichtung wird an einen dafür vorgesehenen Stecker direkt am Antrieb angeschlossen. Folgende Größen können zur Anzeige gebracht werden:

■i , ■

j Systemdruck (analog)

r. Steuerungsraumtemperatur (analog)

'■* Filter-Differenzdrucküberwachung (binär) Flüssigkeitstempera tür (analog).

Eine Auswerteeinrichtung ermöglicht eine Messung der Lade- und Entladezeiten. Hierdurch können Störquellen, wie höhere Umlaufzahlen, hervorgerufen durch Verschleiß oder auch Veränderung der Grenzwerte der Ladezyklussteuerung diagnostiziert werden.

b) Mobile Regeleinrichtung CSlclie, T⁼Cc^ .3j

Mit dieser Einrichtung kann der Antrieb während der Inbetriebsetzung unabhängig von den Führungsregelungen und Steuereinrichtungen verfahren werden, um den AnIieferungszustand aufzunehmen.

Entsprechend dieser Aufgabenstellung beinhaltet diese Einrichtung

- einen Stellungsregler

- die Stellungsistwertaufbereitung für den analogen und die binären Meßumformer

- die Ansteuerung der 2/2-Wege-Ventile

- die Ansteuerung des Steuerventils beim Schaltbetrieb

. Leckage Schutzsteuerung Calcine. rv£J ■ Sf A . B

Beim Auftreten einer Leckage ist der Antrieb in einen τΌλ,λ <L definierten Zustand zu führen, d. h.

Antriebs-SS Entregung der 2/2-Wege-Vorsteuer

ventile

Abstellen der Hilfs- Abschalten des Pumpenmotors energieve rs orgung

Systemdruckentspannung für S cha!tantrieb, Ansteuern

des Steuerventils, so daß eine Verbindung vom Systemdruck über die geöffneten 2/2-Wege*-Ventile zum Tankraum entsteht,

für Stellantrieb, Öffnungsvorgabe eines kleinen Wertes, so wird über SeHfoventil und die 2/2-Wege-Ventile eine Verbindung vom Systemdruck zum Tankraum entstehen.

-■'■-' ■■ - - '

4. Antriebs-SS bei Stellungsfehler des Regelantriebe

Α,

Die Einrichtung hat die Aufgabe, bei zu großen Antriebs Stellungen}- größer als der Sollwert - den Antrieb mittels des e§ektrohydr. Schnellganges zu schließen. Dadurch soll,, eine unzulässige Drehzahl- oder Leistungserhöhung d'*r Turbine herbeigeführt durch fehlerhaftes öffnen eines Antriebes vermieden werden.

Die Regelabweichung wird stetig mit einem Ansprechwert verglichen, überschreitet die Regelabweichung den eingestellten Wert, so spricht ein Grenzsignalgeber an und leitet einen Schnellschließvorgang.

Damit es bei Stellungssollwertänderungen nicht zu einem Fehlansprechen kommt, wird der Ansprechwert entsprechend der Stellungssollwertänderungsgeschwindigkeit adaptiert. Die Adaption berücksichtigt das Ubergangsverhalten der Regelabweichung. Die Antriebs-Schnellschlußauslösung bei Stellungsfehlern ist als eine die Verfügbarkeit erhöhende Einrichtung anzusehen. Sie kann als Zusatz bezogen werden.

5. Das Bedienungs- und Meldekonzept beim Einsatz (Bild 6) von Kompaktantrieben

Bild 6 gibt eine Übersicht über die räumliche Anordnung der elektrischen Komponenten sowie der Bedienungselemente.

- Zentralwarte mit Haupt- und Nebenleitstand

- Elektronikraum mit den Schränken

a) für die Führungsregelungen

- el. Turbinenregelung

- u. Redundantregler

- Stellungssollwertbildung incl. Ventilkennlinienbildung

b) für die el. Anfahrsteuerung

c) für el. Türbinenschutzkriterien

d) für die Turbinenprüfautomatik

Schaltanlage mit den Abzweigen
für die Pumpenmotore

u. die Lüfter

Prozeßperipherie mit den Vor-Ort-Stationen

a) Vor-Ort-Station für Antrieb

mit Stellungsregler

Netzgerät für den Stellungsgeber

Netzgerät für den Niveauwächter

b) Vor-Ort-Sta tion für den Schutz

mit überdrehzahlschutz .; und zentraler SS-Einrichtung -

Den Vor-Orl-Stationen zugeordnet ist,eine Steuertafel.

Bedienungen und Meldungen in der Warte L&t d^C- +V^ ' ' J ■ ' ϊ '<'.·'. ff '

Auf dem Hauptlei tstand befinden sich wie bisher neben den S ο 11wertver8tellungen für die Führungsregelungen wie z. B. Leistungsregelung und deren Anzeigen ausschließlich analoge und binäre Stellungsanzeigen.

Auf em Nebenleitstand befindet sich ein Meldetableau zur Anzeige, welcher Antrieb ggf. gestört ist. über ein Mutterfeld läßt sich der jeweilige Antrieb anwählen. Im Ereignisfall erscheinen dann in einem Meldefeld die die Störmeldung auslösenden Einzelmeldungen

"Systemdruck kleiner" "Öl temperatur hoch"

"Leckage"

"Stellungsüberwachung" (Option) "Geräte störung"

über ein Bedienungsfeld (EIN/AUS) können die Pumpensysteme aller Antriebe gemeinsam angesteuert werden.

Die Vor-Ort-S teuer ta fei beinhaltet alle Funktionen zu (¹ einer E inzel be tat igung der Vent i lantriebeC^lfrke, FH/£. β ) *

Führungsregeleinrichtungen und Anfahreinrichtung - beide wirken auf den elektrischen Drehzahlredundantregler können zwecks Bereitstellung eines Öffnungssignals von der Vor-Ort-Steuer tafel ebenfalls verändert werden, über ein Mutterfeld anwählbar, lassen sich die gleichen Meldungen wie vom Nebenleitstand abrufen. Darüber.hinaus ist jedes Pumpensystem einzeln steuerbar.

Anfahrvorgang (siehe "FiQ* 9

Das Anfahren wie auch das Abstellen der Antriebe wird über die el. Anfahreinrichtung gesteuert. Sie übernimmt die Funktion der ehemals hydr. Einrichtung.

Ausgehend von einem Stillstand ergibt sich folgende Reihenfolge der Funktionssehritte:

Schritt 1: Schließen der Steuerventile Schritt Z: Spannen der SS-Einrichtung Schritt 3: Einschalten der Pumpen

Lm Schritt 4 werden durch Öffnen der Steuerventile die 3S-Ventile geöffnet.

Bei weiterer Steigerung des Anfahrventilstellungs sol1-wertes werden die Stellventile, entspr. höher eingestellte Sollweite der Führungsregelungen vorausgesetzt, geöffnet.

■τ.

Die Ansteuerung der KZU- und Anzapfklappen erfolgt über separate el. Steuereinrichtung. Die Antriebe arbeiten entweder mit elektrischer oder pneumatischer Hilfsenergie. Dies gilt ebenfalls für den oder die Antriebe zur elektrischen Einspritzwassermengenregelung der ND-Umleiteinrichtung.

- Leerseite -

Claims (1)

1. VPA 83 P 6012 DE Pat en t ansprüche

   \A .yüberwachungssystem an elektrohydraulischen Kompaktantrieben für Ventile von Turbomaschine, insbesondere Dampfturbinen, wie Regel-, Schnell Schluß- oder¹ Umleitventile, wobei ein einzelner Kompaktantrieb versehen ist:

   mit Mitteln zur elektrischen Energieversorgung und zum Empfang elektrischer Ansteuersignale sowie zur Umformung derselben in entsprechende hydraulische Stell- oder Schaltgrößen,

   mit einem autarken hydraulischen Versorgungssystem, welches mindestens eine aus einem Hydraulikfluidbehälter gespeiste und von einem Elektromotor angetriebene Fluid-.

   pumpe und mindestens einen druckseitig an die Pumpe angeschlossexien hydraulischen Druckspeicher umfaßt, an welchen Druckspeicher eine hydraulische Druck t.ichi line angeschlossen ist.
   mit einem hydraulischen Kraftkol ben-Zyl i nder-oy.v.tem, do;;-sen Kolbenstange mit der Ventilspindel verbunden ist und welches gegen die Kraft einer Ausschaltfoder über elektro-hydraulische Steuerungsorgarie eines elektro-hydraulischen Ansteuersystems zur Erzeugung der Stell- und Schaltgrößen-abhängigen Öffnungs- und Schließbewegungen und - positionen mit einem aus den Druckspeiehern gespeisten Druckfluidstrom beaufschlagbar ist, •ferner mit dem genannten elektro-hydrauliMchen Ansteiu'i'-system mit seinen Steuerungorganen., wobei das elektro-hydraulische Austeuorsystorn, das h,ydraulische Kraftkolben-Zylind er -i '-ystem und das hydraulische Versorgungssystem zu einem um Ventilgehäuse angeordneten, kompakten Antriebsblock integriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Istwert-Gebern für seine sicherheitsrelevanten Meßgrößen ausgerüstete Kompaktantr i r-b ei.n Steckkontaktsystem

   VPA 83 P 6012 DE für die in elektrischer Form vorliegenden Meßgrößen aufweist, mit welchem zum einen eine mobile Regeleinrichtung und zum anderen eine mobile Diagnoseeinrichtung eloktrisch kuppelbar sind.
   5

   ?.. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch ρ; ο k e η η ζ ei chn et, daß Istwert-Geber zumindest für Vontilntellunp; (h),

   \>'l i J i-,r, if ¹Jk elf; r, temp era tür (φ), ♦

   'Ό Müflßigkeitsdruck (ρ) und
   Leckanzeige (L)
   vorgesehen nind. ' ..-■''

   ⁷). Überwachungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Istwert-Geber für den Filterdifferenzdruck im Flüssigkeitskreislauf des Versorgungssystems vorgesehen ist.