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Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der Fùhrungs-
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größe einer zwei Regler aufweisenden Regeleinrichtung Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung der Führungsgröße
einer zwei Regler, die sich über ihre Stellgrößen oder Regelstrecken wirkungsmäßig
beeinflussen, aufweisenden Regeleinrichtung, insbesondere Leistungsregeleinrichtung
an einem Kraftwerksblock.
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Bekannt ist eine Einrichtung zur Leistungsregelung an einem aus Dampferzeuger,
Dampfturbine und Generator bestehenden Kraftwerksblock, bei der die Leistung des
Kraftwerksblocks mit einem Turbinenregler mit Steleingriff auf die Turbineneinlaßventile
und der Frischdampfdruck mit Hilfe eines Dampferzeugerreglers und Stelleingriff
auf die BrennStoffzufuhr des Dampferzeugers geregelt werden. - Wegen des im Vergleich
zur Turbine trägen Dampferzeugers und wegen des Durchgriffs der Leistungsregelung
auf den Frischdampfdruck arbeitet der Dampferzeugerregler (Druckregler) relativ
langsam, wodurch eine optimale Ausregelung von Störungen nicht möglich ist.
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Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Leistungsregelung an einem Kraftwerksblock,
wobei, um schneller auf Störungen bzw. Änderungen in der Regelstrecke reagieren
zu
können, mit Hilfe einer modellmäßigen elektrischen Nachbildung
der Regelstrecke "Dampferzeuger" aus der Stellgröße des Leistungsreglers ein die
Führungsgröße "Druck" einer unterlagerten Turbinenregelung beeinflussendes Korrektursignal
gebildet wird. - Ein solches Verfahren arbeitet nur so genau, wie es gelingt, die
wirklichen Vorgänge in einer modellmäßigen Strecke abzubilden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelabweichungen der
beiden Regler bei fahrplanmäßigen Änderungen einer Regelgröße - z. B. der elektrischen
Leistung eines Kraftwerksblocks - innerhalb vorgegebener, möglichst kleiner Grenzen
zu halten. Dadurch werden im Beispiel der Leistungsregelung von Kraftwerksblöcken
während einer Leistungsrampe, d. h. der vorbestimmen Zeit, die vergeht, um von einer
ersten Leistung auf eine zweite Leistung zu fahren, die Turbinen-Einlaßventilstellung
nicht verändert und es werden damit zusätzliche Dampfein- und Dampfausspeichervorgänge
am Dampferzeuger vermieden.
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Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahrens anspruch dadurch gelöst, daß
die Ausgangsgröße einer Sollwertführungseinrichtung für den ersten Regler ihrer
Eingangsgröße mit variabler Geschwindigkeit folgt, wobei die Änderungsgeschwindigkeit
der Ausgangsgröße mit Hilfe einer von dem zweiten Regler gewonnenen Regelabweichung
so gesteuert wird, daß - je nach dem Vorzeichen der Führungsgrößenänderung des ersten
Reglers - nur positive oder negative Regelabweichungen des zweiten Reglers verarbeitet
werden können. - Durch die Benutzung von im Regelsystem vorhandenen Signalen kann
praktisch eine vollkommene Entkoppelung der beiden Regelkreise erzielt werden. Die
Auschläge der Regelabweichungen der beiden Regler können
sehr klein
gehalten werden, so daß Einschwingvorgänge, welche, aus einer geänderten Ventilstellung
oder dergleichen herrührend, beiden Reglern während der Leistungsrampe überlagert
sind, vermieden werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß dem Einrichtungsanspruch
dadurch gelöst, daß der Sollwert des dem einen Regler zugeordneten Sollwert-Istwert-Vergleichers
über eine Sollwertführungseinrichtung geführt ist, deren Steuereingang mit dem Ausgang
des Sollwert-Istwert-Vergleichers des zweiten Reglers verbunden ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt: Figur 1 Die Schaltung einer Leistungsregelung an einem Kraftwerksblock,
Figur 2 ein Detail aus Figur 1 und Figur 3 die Schaltung einer modifizierten Leistungsregelung
an einem Kraftwerksblock.
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Der Kraftwerksblock besteht im wesentlichen aus dem Dampferzeuger
1, der Dampfturbine 2 und dem elektrischen Generator 3. Die vom Generator 3 abgegebene
elektrische Leistung wird in einem Sollwert-Istwert-Vergleicher 4 mit einem Sollwert
verglichen. Die Differenz aus Sollwert und Istwert wird einem Turbinenregler 5 zugeführt,
dessen Ausgangsgröße als Stellsignal YT auf die die Frischdampfmenge regelnden Stellglieder
der Turbineneinlaßventile 6 wirkt.
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Ehe der Leistungssollwert aus dem Sollwertgeber (Sollwertsteller)
7 zur Bildung der Leistung-Regeldifferenz dem Eingang des Sollwert-Istwert-Vergleichers
4 zugeführt wird, durchläuft er eine Sollwertführungseinrichtung 8. Der Istwert
der Stellung der Turbineneinlaßventile 6 wird in einem Sollwert-Istwert-Vergleicher
9 mit einem (konstanten) Sollwert,
der von einem Sollwertgeber (Sollwertsteller)
10 geliefert wird, verglichen. Die Differenz zwischen Ventilstellungsollwert und
-Istwert wird einmal als Eingangssignal einem Kessel-Lastregler 11 and zum anderen
dem Steuereingang 13 der Sollwertführungseinrichtung B zugeführt. Das Ausgangssignal
des Kessel-Lastreglers 11 ist dem Positiveingang eines Summiergliedes 14 zugeführt,
das auch noch mit dem Leistungssollwert aus dem Sollwertgeber 7 als positives Eingangssignal
(Störgröße) beaufschlagt ist. Das Ausgangssignal des Summiergliedes 14 dient als
Stellsignal yD auf das die Brennstoff zufuhr zum Dampferzeuger 1 steuernde Element
15.
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Dabei.ist unter einer Sbilwertführungseinrichtung 8 ein Gerät oder
eine Schaltungsanordnung zu verstehen, welche aus einem Integrator besteht, dessen
Ausgangsgröße mit der Eingangsgrdße verglichen wird. Die Differenz aus Ausgangsgröße
.udd £mngangsgröße bestimmt die Integrationsrichtungwährend eine weitere von außen
zugeführte Steuergröße die Integrationsgeschwindigkeit bestimmt.
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Ein einfaches Beispiel für eine Sollwertführungseinrichtung 8 ist
in Figur 2 dargestellt. Die Steuergröße x wird dem w Negativeingang eines P-Gliedes
i6 (= Glied mit proportionalem Ziterhalten) zugeführt, dessen Ausgangsgröße dem
einen Eingang eines MIN-Gliedes 17 (Kleinstwertglied, dessen Ausgangssignal gleich
demkieinsten (negativsten) aller Eingangssignale ist) zugeführt ist. Der Sollwert
des Sollwertgebers 7 wird dem Positiveingang eines Vergleichsgliedes 18 zugeführt,
*der Sollwertführungseinrichtung 8
dessen Negativeingang von der
Ausgangsgröße eines Nachlaufintegrators 22 beaufschlagt ist. Die Differenz aus diesem
Eingangssignal und Ausgangssignal ist dem Eingang eines P-Glieds 19 zugeführt. Das
Ausgangssignal des P-Glieds 19 wird in Parallelschaltung an die beiden Eingänge
zweier Übertragungsglieder 20a, 20b mit nicht linearem Übertragungsverhalten entsprechend
der eingezeichneten Charakteristik weitergeleitet. Mit dem Ausgangssignal des einen
Übertragungsgliedes 20b wird der zweite Eingang des MIN-Glieds 17 und mit dem Ausgangssignal
des anderen Übertragungsgliedes 20a wird der eine Eingang eines MAX-Glieds 21 (Größtwertglied,
wobei das Ausgangssignal gleich dem größten (positivsten) aller Eingangssignale
ist) beaufschlagt. Der andere Eingang des MAX-Glieds 21 ist mit dem Ausgang des
MIN-Glieds 17 verbunden. Das Ausgangssignal des MAX-Glieds 21 wird dem Eingang eines
1-Glieds 22 (= Glied mit integrierendem Zeitverhalten) zugeführt, dessen Ausgangssignal
- wie erwähnt - dem Negativeingang des Vergleichsglieds 18 zugeführt ist. Das Ausgangssignal
des I-Glieds 22 entspricht dem Ausgangssignal am Ausgang A der Sollwertführungseinrichtung
8.
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Das dem Integrierer 22 zugeleitete Signal nimmt positive Werte an,
wenn die Differenz aus Eingangssignal (E) und Ausgangssignal (A) am Vergleichsglied
18 positiv ist und die zugeführte Steuergröße 13 negativ wird. Es findet eine Integration
des Steuersignals 13 statt, d. h. der Ausgang des Integrators 22 erhöht sich pro
Zeiteinheit um einen von der Steuergröße 13 bestimmten Wert. Das dem Integrator
22 zugeführte Abweichungssignal ist Null, wenn-die Differenz aus Eingangssignal
(E) und Ausgangssignal (A) am Vergleichsglied 18 positiv ist und die zugeführte
Steuergröße 13 Null oder positiv ist, oder wenn die Differenz aus Eingangssignal
(E) und Ausgangssignal (A) Null ist. In diesen Fällen ver-.
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ändert-- sich die Ausgangsgröße nicht, sondern sie bleibt konstant.
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Entsprechend nimmt das dem Integrator 22 zugeleitete Signal negative
Werte an, wenn die Differenz aus Eingangssignal (E) und Ausgangssignal (A) negativ
ist und die zugeführte Steuergröße 13 positiv wird. Es findet eine Integration des
Steuersignals 13 statt, d. h. die Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals in
negativer Richtung wird von der am Steuereingang 13 anliegenden Größe bestimmt.
Das dem Integrator 22 zugeleitete Abweichungssignal wird Null, wenn die Differenz
aus Eingangssignal (E) und Ausgangssignal (A) negativ ist und die zugeführte Steuergröße
13 Null oder negativ wird oder wenn die Differenz aus Eingangssignal (E) und Ausgangssignal
(A) Null wird. Die Ausgangsgröße verändert sich dann nicht.
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Ist das Regelsystem in Ruhe, so hat der Kessel-Lastregler 11 die Feuerleistung
gerade so eingestellt, daß die gewünschte Ventilstellung der Turbineneinlaßventile
6 erreicht ist.
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Die der Sollwertführungseinrichtung 8 zugeführte Regeldifferenz 13iist
Null. Wird nun bei einer programmgemäßenrLaständerung der Leistungsollwert erhöht,
steigert der neue Sollwert die Kesselfeuerleistung, während der Sollwert am Ausgang
der Sollwertführungseinrichtung 8 zunächst konstant bleibt, da am Steuereingang
13 Null herrscht.
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Es verstellen sich die Turbineneinlaßventile 6 daher so lange nicht,
bis nach der dem Dampferzeuger eigenen Verzugszeit eine Steigerung der Dampfproduktion
einsetzt.
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Steigende Dampfmenge bewirkt am Turbosatz eine Leistungserhöhung,
wobei die Turbineneinlaßventile 6 aufgrund einer negativen Regeldifferenz am Turbinenregler
5 Schließtendenz zeigen, was wiederum eine negative Regelabweichung am Kessel-Lastregler
11 zur Folge hätte. Da jedoch die Regelabweichung am Kessel-Lastregler 11 über den
Steuereingang 13 die Integration in der Sollwertführungseinrichtung 8 freigibt,
erhöht sich gleichzeitig der Leistungs
-Sollwert des Turbinenreglers
5, so daß die Regelabweichungen von Turbinenregler 5 und Kessel-Lastregler 11 auf
sehr kleine Ausschläge begrenzt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebene Regeleinrichtung,
bei der ein erster Regler 5 die Leistung der Turbine durch Stellbefehle auf die
Turbineneinlaßtentile 6 und ein zweiter Regler 11 die Stellgröße des ersten Reglers
durch Stellbefehle auf die Brennstoffzufuhr für den Dampferzeuger regelt, beschränkt.
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So kann ein erster Regler die Leistung der Turbine durch Stellbefehle
auf die Turbineneinlaßventile 6 und ein zweiter Regler den Druck eines Dampferzeugers
durch Stellbefehle auf die Brennstoffzufuhr regeln. Das entsprechende Schaltungsbild
ist in Figur 3 dargestellt.
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