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Verfahren zum Regeln eines in Kraft-/Wärmekopplung be-
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triebenen Kraftwerkblockes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Regeln eines Kraftwerkblockes mit einem Dampferzeuger, einer eine Anzapfung zur
Entnahme von Heizdampf aufweisenden Turbine und einem an diese gekoppelten elektrischen
Generator und mit einem Sollwertgeber für die Blockleistung, dessen Ausgangssignal
dem Dampferzeuger zugeführt wird.
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Aus dem Entwurf der VDI/VDE-Richtlinien 3508, Blockregelung", Januar
1983 sind in Kraft-/Wärmekopplung arbeitende Kraftwerksblöcke bekannt, deren Turbine,
im allgemeinen am Eingang des Niederdruckteils, Dampf für Heizzwecke entnommen wird.
Zur Regelung der Heizleistung in der Betriebsart "Gleitdruck" kann die Heizleistung
dadurch ermittelt werden, daß die aufgeheizte Wassermenge und deren Vor- und Rücklauftemperatur
gemessen und daraus die Heizleistung errechnet wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres,
aber dennoch genaues und zuverlässiges Verfahren zum Regeln eines Kraftwerkblockes
der eingangs angegebenen Art, insbesondere zum Ermitteln der Heizleistung und zum
Regeln des Dampferzeugers, zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Verhältnis zwischen
dem Dampfdruck am Turbineneingang einer Kondensationsturbine und der elektrischen
Leistung bei konstanter Entnahme von Heizdampf konstant ist. Wird z. B.
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am Eingang des Niederdruckteils der Turbine Heizdampf entnommen, so
verringert sich bei konstantem Dampfdruck am Turbineneingang die elektrische Leistung,
da der entnommene Dampf für die Erzeugung von elektrischer Leistung nicht mehr zur
Verfügung steht. Damit sich die elektrische Leistung bei einer Veränderung der Dampfentnahme
für die Heizung auf den ursprünglichen Wert wieder einstellt, muß die Leistung des
Dampferzeugers um den Betrag geändert werden, um den die Heizleistung geändert wurde.
Damit ändert sich auch der Dampfdruck am Turbineneingang, so daß die durch die Entnahme
von Heizdampf entstandene Differenz zwischen Dampfdruck am Turbineneingang und elektrischer
Leistung bestehen bleibt.
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Damit stets die erforderliche und größtmögliche Heizleistung zur Verfügung
gestellt wird, wird im Falle, daß das als Maß für die Heizleistung dienende Differenzsignal
die Differenz zwischen maximaler Leistung des Dampferzeugers und jeweils abgegebener
Leistung übersteigt, der die maximale Leistung übersteigende Betrag des Differenzsignals
vom Sollwert der elektrischen Leistung subtrahiert. Der Grenzwert wird im allgemeinen
so vorgegeben, daß die maximale Leistung des Kraftwerkblockes erreicht, aber nicht
überschritten wird. Die erforderliche Heizleistung wird somit auf Kosten der elektrischen
Leistung abgegeben.
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Um das Absinken der elektrischen Leistung zu verhindern bzw. den Druck
im Speicher des Dampferzeugers schnell auf die neu geforderte Leistung einzustellen,
kann aus dem als Maß für die Heizleistung dienenden Differenzsignal ein solches
Steuersignal für den Dampferzeuger abgeleitet werden, daß die Dampferzeugung derart
überhöht bzw. erniedrigt wird, daß im Dampfspeicher der für die veränderte Leistungsabgabe
erforderliche Dampfdruck aufgebaut wird.
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Anhand der Zeichnung, in welcher der Funktionsplan eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung dargestellt ist, wer-
den. im folgenden die Erfindung
sowie Weiterbildungen und Vorteile näher beschrieben und erläutert.
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An einen Dampferzeuger DPE ist über ein Turbinenventil TRV der Rochdruckteil
HD einer Dampfturbine TUR angeschlossen.
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Der aus dem Hochdruckteil HD austretende Dampf wird über einen im
Dampferzeuger DPE enthaltenen Zwischenübeililt zer dem Mitteldruckteil MD der Turbine
zugeführt. Hri den Mitteldruckteil MD sind zwei Niederdruckteile ND angeschlossen,
auf die ein Kondensator KDS folgt. Am Ausgang des Mitteldruckteils MD ist eine Anzapfung
vorgesehen, über die aus der Turbine Dampf für Heizzwecke entnommen werden kann,
der über ein Ventil WV einem Wärmeaustauscher WAT zugeführt wird. An die Turbine
TUR ist ein Generator GEN angekoppelt. Ein Leistungsmesser LU erzeugt ein dem Istwert
der elektrischen Leistung entsprechendes Signal.
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Der Grundsollwert für die Blockleistung wird in einer Sollwertführungseinheit
SWF eingestellt. Deren Ausgangssignal gelangt über ein Verzögerungsglied VZ1, dessen
Zeitverhalten gleich dem des Dampferzeugers DPE ist, als Grundsollwert für die elektrische
Leistung auf einen Subtrahierer SUB1, dem ferner vom Umformer LU der Istwert der
elektrischen Leistung zugeführt ist. Aufgrund der Regelabweichung betätigt ein Regler
ELR das Turbinenventil TRV im Sinne einer Verminderung der Regelabweichung.
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Der von der Sollwertführungseinheit SWF abgegebene Grundsollwert für
die Blockleistung wird ferner dem Dampferzeuger DPE zugeführt, wobei aus dem Sollwert
leistungsabhängige Sollwerte für die Zufuhr von Brennstoff, Luft und Speisewasser
abgeleitet werden. Zur Regelung des Dampferzeugers dient ein Dampfdruckregler DPR,
der u. a. ein von einem Druckumformer PU1 abgegebenes, dem Dampfdruck am Austritt
des Dampferzeugers DPE entsprechendes Signal mit einem Drucksollwert vergleicht,
der vom Ausgangssignal
der Sollwertführungseinheit SWF abgenommen
und der in einem Verzögerungsglied VZ4 mit der Zeitkonstante des Dampferzeugers
DPE verzögert wird. Das Ausgangssignal des Dampfdruckreglers wird in einem Addierer
ADD3 zum Grundsollwert für den Dampferzeuger addiert.
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Eine mit einer strichpunktierten Linie umrandete Einheit I dient dazu,
bei Entnahme von Heizdampf aus der Turbine den Dampferzeuger DPE so zu steuern,
daß die Heizleistung und die elektrische Leistung aufgebracht werden.
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Ein Maß für die Heizleistung ist die Differenz zwischen dem vor der
ersten Turbinenstufe HD herrschenden Dampfdruck, der mit einem Druckumformer PU2
gemessen wird, und der im Generator GEN erzeugten elektrischen Leistung, die mit
dem Leistungsmesser LU gemessen wird. Das Ausgangssignal des Druckumformers PU2
wird zur Anpassung der beiden Größen Dampfdruck und elektrische Leistung in einem
Multiplizierer M1 mit einer Konstanten K1 multipliziert.
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Die Differenz der beiden Größen wird in einem Subtrahierer SUB5 gebildet.
Die Verzögerung der elektrischen Leistung durch den Zwischenüberhitzer wird in einer
Schaltung mit einem Multiplizierer M2, der das Ausgangssignal des Multiplizierers
M1 mit einer Konstanten K2 von etwa 0,6 multipliziert, mit einem Verzögerungsglied
VZ2, dessen Zeitkonstante gleich der des Zwischenüberhitzers ist, und mit einem
Subtrahierer SUB6, dessen Ausgangssignal dem Subtrahierer SUB5 zugeführt ist, wo
es vom Ausgangssignal des Multiplizierers M1 subtrahiert wird, nachgebildet. An
den Subtrahierer SUB5 ist eine Minimal auswahl MIN angeschlossen, die das Ausgangssignal
des Subtrahierers SUB5, sofern dieses kleiner als das eines Subtrahierers SUB3 ist,
zu einem Addierer ADD4 durchschaltet. In diesem wird es zum Grundsollwert für den
Dampferzeuger DPE addiert, so daß die Dampferzeugung entsprechend der entnommenen
Heizleistung geregelt wird.
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Der Subtrahierer SUB3 bildet die Differenz zwischen der höchstzulässigen
Leistung Pmax' der als Konstante K3 aufgeschaltet ist, und dem jeweiligen Grundsollwert
für den Dampferzeuger DPE. Diese Differenz ist ein Maß für die noch zur Verfügung
stehende Reserve der Dampferzeugung und-wird auf den zweiten Eingang der Minimalauswahl
MIN geschaltet. Das Ausgangssignal des Addierers ADD4 kann daher auch bei Entnahme
einer großen Heizleistung einen Grenzwert nicht überschreiten und der Dampferzeuger
nicht überbelastet werden. Die Ausgangssignale des Subtrahierers SUB5 und der Minimalauswahl
MIN werden in einem Subtrahierer SUB7 miteinander verglichen, dessen Ausgangssignal
über ein Verzögerungsglied VZ3 vom Sollwert der elektrischen Leistung in einem Subtrahierer
SUB2 abgezogen wird. Solange die maximale Leistung des Dampferzeugers DPE nicht
erreicht ist, ist das Ausgangssignal des Subtrahierers SUB7 Null, und eine Änderung
der Heizleistung beeinflußt nicht den Sollwert der elektrischen Leistung. Steigt
bei maximaler Leistung des Dampferzeugers DPE die Heizleistung weiter an, entsteht
am Ausgang des Subtrahierers SUB7 ein Differenzsignal, um das nach Verzögerung im
Verzögerungsglied VZ3 der Sollwert der elektrischen Leistung\ bei konstanter Dampferzeugung
vermindert wird. Die elektrische Leistung wird somit auf Kosten der Heizleistung
verringert. Das Verzögerungsglied VZ3 dient zur Entkopplung der Leistungsregelung.
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Solange der Dampferzeuger DPE die maximale Leistung nicht erreicht
hat, wird bei einer Änderung der Heizleistung über die Regelung der elektrischen
Leistung der Dampfspeicher des Dampferzeugers in Anspruch genommen, damit die Verzugs
zeit des Dampferzeugers überbrückt wird. Da der während der Verzugs zeit des Dampferzeugers
entnommene Dampf zusätzlich erzeugt werden muß, ist eine Einheit II vorgesehen,
der das Ausgangssignal der Minimalauswahl MIN zugeführt ist. Von diesem Signal wird
in der Einheit II ein Vorhalt abgeleitet und über einen Addierer ADD1 zum
Grundsollwert
des Dampferzeugers addiert. Außerdem wird in der Einheit II ein Signal gebildet,
welches der Druckänderung aufgrund der Inanspruchnahme des Speichers entspricht.
Dieses Signal wird auf den Dampfdruckregler DPR gegeben, so daß die Regeldifferenz
des Dampfdrucks kompensiert ist.
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Im Gleitdruckbetrieb muß für die erhöhte Leistung des Dampferzeugers
DPE der Speicher für den höheren erforderlichen Dampfdruck aufgeladen werden. Für
die Ladung des Speichers wird der vor dem Verzögerungsglied VZ4 bestehende Sollwert
für den Druck auch einem Differenzierglied DF zugeführt, dessen Zeitkonstante gleich
der Speicherzeitkonstante des Dampferzeugers DPE ist, und dadurch ein Vorhalt abgeleitet,
der über einen Addierer ADD2 zum Grundsollwert des Dampferzeugers DPE addiert wird.
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Wie erwähnt, handelt es sich bei der Zeichnung um einen Funktionsplan,
nicht etwa um ein Schaltbild. Die einzelnen Funktionsblöcke brauchen daher nicht
als Schaltungen realisiert zu sein, sondern ihre Funktionen können von einem progranunierbaren
Rechner ausgeführt werden.
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4 Patentansprüche 1 Figur