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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 in Form von Heizdampf entnommenen 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. 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, werden im folgenden die Erfindung sowie Weiterbildungen und Vorteile näher beschrieben und erläutert.
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An einem Dampferzeuger DPE ist über ein Turbinenventil TRV der Hochdruckteil HD einer Dampfturbine TUR angeschlossen. Der aus dem Hochdruckteil HD austretende Dampf wird über einen im Dampferzeuger DPE enthaltenen Zwischenüberhitzer dem Mitteldruckteil MD der Turbine zugeführt. An 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 G 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 VZ 1, dessen Zeitverhalten gleich dem des Dampferzeugers DPE ist, als Grundsollwert für die elektrische Leistung auf einen Subtrahierer SUB 1, 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 Sollwertführungeinheit SWF abgegebene Grundsollwert für die Bockleistung 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 PU 1 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 VZ 4 mit der Zeitkonstante des Dampferzeugers DPE verzögert wird. Das Ausgangssignal des Dampfdruckreglers wird in einem Addierer ADD 3 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. Ein Maß für die Heizleistung ist die Differenz zwischen dem vor der ersten Turbinenstufe HD herrschenden Dampfdruck, der mit einem Druckumformer PU 2 gemessen wird, und der im Generator G erzeugten elektrischen Leistung, die mit dem Leistungsmesser LU gemessen wird. Das Ausgangssignal des Druckumformers PU 2 wird zur Anpassung der beiden Größen Dampfdruck und elektrische Leistung in einem Multiplizierer M 1 mit einer Konstanten K 1 multipliziert. Die Differenz der beiden Größen wird in einem Subtrahierer SUB 5 gebildet. Die Verzögerung der elektrischen Leistung durch den Zwischenüberhitzer wird in einer Schaltung mit einem Multiplizierer M 2, der das Ausgangssignal des Multiplizierers M 1 mit einer Konstanten K 2 von etwa 0,6 multipliziert, mit einem Verzögerungsglied VZ 2, dessen Zeitkonstante gleich der des Zwischenüberhitzers ist, und mit einem Subtrahierer SUB 6, dessen Ausgangssignal dem Subtrahierer SUB 5 zugeführt ist, wo es vom Ausgangssignal des Multiplizierers M 1 subtrahiert wird, nachgebildet. An den Subtrahierer SUB 5 ist eine Minimalauswahl MIN angeschlossen, die das Ausgangssignal des Subtrahierers SUB 5, sofern dieses kleiner als das Ausgangssignal eines Subtrahierers SUB 3 ist, zu einem Addierer ADD 4 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 SUB 3 bildet die Differenz zwischen der höchstzulässigen Leistung p max , die als Konstante K 3 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 ADD 4 kann daher auch bei Entnahme einer großen Heizleistung einen Grenzwert nicht überschreiten und der Dampferzeuger nicht überbelastet werden. Die Ausgangssignale des Subtrahierers SUB 5 und der Minimalauswahl MIN werden in einem Subtrahierer SUB 7 miteinander verglichen, dessen Ausgangssignal über ein Verzögerungsglied VZ 3 vom Sollwert der elektrischen Leistung in einem Subtrahierer SUB 2 abgezogen wird. Solange die maximale Leistung des Dampferzeugers DPE nicht erreicht ist, ist das Ausgangssignal des Subtrahierers SUB 7 gleich 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 SUB 7 ein Differenzsignal, um das nach Verzögerung im Verzögerungsglied VZ 3 der Sollwert der elektrischen Leistung bei konstanter Dampferzeugung vermindert wird. Die elektrische Leistung wird somit auf Kosten der Heizleistung verringert. Das Verzögerungsglied VZ 3 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 Verzugszeit des Dampferzeugers überbrückt wird. Da der während der Verzugszeit 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 ADD 1 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 VZ 4 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 ADD 2 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 programmierbaren Rechner ausgeführt werden.