DE3500482C2

DE3500482C2 -

Info

Publication number: DE3500482C2
Application number: DE19853500482
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. 8501 Heroldsberg De Schmitz-Josten; Rainer Dipl.-Ing. 8500 Nuernberg De Nuernberger
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: Alstom Energie GmbH
Priority date: 1985-01-09
Filing date: 1985-01-09
Publication date: 1987-07-23
Also published as: DE3500482A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen bekannten Regeleinrichtung (Regelungst. Praxis u. Prozeß-Rechentechnik 1984, H. 1, S. 9-16) ist die Sollwert führungseinrichtung gleichzeitig Turbinenventil-Stellungsregler mit Proportional-Integral-Verhalten, wobei sich die Ausgangsgröße um einen der Regelabweichung proportionalen und integralen Betrag im gesamten Reglerbereich verändert. - Ein koordiniertes Steigern der Feuerleistung ist nicht möglich, da der Turbinen-Ventil stellungsregler, je nach Verzugszeit des Dampferzeugers und je nach Größe und Richtung einwirkender Störgrößen, entsprechend weit integriert und damit die Feuerleistung nicht annähernd der geforderten Leistung entspricht. Bei scharfer Einstellung der Regler neigt das Regelsystem zum Schwingen, während bei träger Einstellung die Ventilstellungsausschläge entsprechend größer werden. - Schließlich werden dem Dampferzeuger auch zusätzliche Störungen aufgeprägt.

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 modell mäßigen elektrischen Nachbildung der Regelstrecke "Dampferzeuger" aus der Stellgröße des Leistungsreglers ein die Führungsgröße "Druck" einer unterlagerten Turbinenregelung beeinflussendes Korrektursignal gebildet wird (EP-PS 1 00 532). - Ein solches Verfahren arbeitet nur so genau, wie es gelingt, die wirklichen Vorgänge in einer modellmäßigen Strecke abzubilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regeleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Regel abweichungen der beiden Regler bei fahrplanmäßigen Änderungen einer Regelgröße - beispielsweise der elektrischen Leistung eines Kraftwerkblocks - innerhalb vorgegebener, möglichst kleiner Grenzen gehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an geführten Merkmale gelöst. - Durch die Benutzung von im Regel system vorhandenen Signalen kann praktisch eine vollkommene Entkoppelung der beiden Regelkreise erzielt werden. Die Ausschläge der Regelabweichungen der beiden Regler können relativ klein ge halten werden, so daß Einschwingvorgänge, welche, aus einer ge änderten Ventilstellung oder dergleichen herrührend, beiden Reglern während einer Leistungsrampe - das ist die vorbestimmte Zeit, die vergeht, um von einer ersten Leistung auf eine zweite Leistung zu fahren - überlagert sind, vermieden werden. - Im Falle der Anwendung als Leistungsregelung eines Kraftwerksblocks werden während der Leistungsrampe zusätzliche Dampfein- und Dampfausspeichervorgänge am Dampferzeuger vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran sprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltung einer Leistungsregelung an einem Kraftwerksblock,

Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1 und

Fig. 3 die Schaltung einer modifizierten Leistungsrege lung an einem Kraftwerksblock.

Der Kraftwerksblock besteht im wesentlichen aus dem Dampf erzeuger 1, der Dampfturbine 2 und dem elektrischen Ge nerator 3. Die vom Generator 3 abgegebene elektrische Lei stung wird in einem Sollwert-Istwert-Vergleicher 4 mit einem Sollwert verglichen. Die Differenz aus Sollwert und Istwert wird einem Turbinenregler 5 zugeführt, dessen Aus gangsgröße als Stellsignal y _T auf die die Frischdampfmenge regelnden Stellglieder der Turbineneinlaßventile 6 wirkt. Ehe der Leistungssollwert aus dem Sollwertgeber (Sollwert steller) 7 zur Bildung der Leistung-Regeldifferenz dem Ein gang des Sollwert-Istwert-Vergleichers 4 zugeführt wird, durchläuft er eine Sollwertführungseinrichtung 8. Der Ist wert der Stellung der Turbineneinlaßventile 6 wird in einem Sollwert-Istwert-Vergleicher 9 mit einem (konstanten) Soll wert, der von einem Sollwertgeber (Sollwertsteller) 10 geliefert wird, verglichen. Die Differenz zwischen Ventil stellungssollwert und -Istwert wird einmal als Eingangs signal einem Kessel-Lastregler 11 und zum anderen dem Steuereingang 13 der Sollwertführungseinrichtung 8 zuge führt. Das Ausgangssignal des Kessel-Lastreglers 11 ist dem Positiveingang eines Summiergliedes 14 zugeführt, das auch noch mit dem Leistungssollwert aus dem Sollwert geber 7 als positives Eingangssignal (Störgröße) be aufschlagt ist. Das Ausgangssignal des Summiergliedes 14 dient als Stellsignal y _D auf das die Brennstoffzufuhr zum Dampferzeuger 1 steuernde Element 15.

Dabei ist unter einer Sollwertführungseinrichtung 8 ein Gerät oder eine Schaltungsanordnung zu verstehen, welche aus einem Integrator besteht, dessen Ausgangsgröße mit der Eingangsgröße der Sollwertführungseinrichtung 8 verglichen wird. Die Differenz aus Ausgangsgröße und Eingangsgröße bestimmt die Integra tionsrichtung, während eine von außen zugeführte Steuergröße die Integrationsgeschwindigkeit bestimmt.

Ein einfaches Beispiel für eine Sollwertführungseinrichtung 8 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Steuergröße x _W wird dem Negativeingang eines P-Gliedes 16 (= Glied mit proportionalem Zeitverhalten) zugeführt, dessen Ausgangsgröße dem einen Ein gang eines MIN-Glieds 17 (Kleinstwertglied, dessen Aus gangssignal gleich dem kleinsten (negativsten) aller Eingangs signale ist) zugeführt ist. Der Sollwert des Sollwertgebers 7 wird dem Positiveingang eines Vergleichsgliedes 18 zugeführt, dessen Negativeingang von der Ausgangsgröße eines Nach laufintegrators 22 beaufschlagt ist. Die Differenz aus diesem Eingangssignal und Ausgangssignal ist dem Ein gang eines P-Glieds 19 zugeführt. Das Ausgangssignal des P-Glieds 19 wird in Parallelschaltung an die beiden Ein gänge zweier Übertragungsglieder 20 a, 20 b mit nicht linearem Übertragungsverhalten entsprechend der einge zeichneten Charakteristik weitergeleitet. Mit dem Aus gangssignal des einen Übertragungsgliedes 20 b wird der zweite Eingang des MIN-Glieds 17 und mit dem Ausgangs signal des anderen Übertragungsgliedes 20 a wird der eine Eingang eines MAX-Glieds 21 (Größtwertglied, wobei das Ausgangssignal gleich dem größten (positivsten) aller Eingangssignale ist) beaufschlagt. Der andere Ein gang des MAX-Glieds 21 ist mit dem Ausgang des MIN-Glieds 17 verbunden. Das Ausgangssignal des MAX-Glieds 21 wird dem Eingang eines I-Glieds 22 (= Glied mit integrierendem Zeitverhalten) zugeführt, dessen Ausgangssignal - wie erwähnt - dem Negativeingang des Vergleichsglieds 18 zugeführt ist. Das Ausgangssignal des I-Glieds 22 ent spricht dem Ausgangssignal am Ausgang A der Sollwert führungseinrichtung 8.

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 Vergleichs glied 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 ändert sich die Ausgangsgröße nicht, sondern sie bleibt konstant.

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 Steuer größe 13 positiv wird. Es findet eine Integration des Steuer signals 13 statt, d. h. die Änderungsgeschwindigkeit des Aus gangssignals in negativer Richtung wird von der am Steuer eingang 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.

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. Die der Sollwertführungseinrichtung 8 zugeführte Regel differenz 13 ist Null. Wird nun bei einer programmge mäßen Laständerung der Leistungssollwert erhöht, steigert der neue Sollwert die Kesselfeuerleistung, während der Sollwert am Ausgang der Sollwertführungseinrichtung 8 zu nächst konstant bleibt, da am Steuereingang 13 Null herrscht. Es verstellen sich die Turbineneinlaßventile 6 daher so lange nicht, bis nach der dem Dampferzeuger eigenen Ver zugszeit eine Steigerung der Dampfproduktion einsetzt. Steigende Dampfmenge bewirkt am Turbosatz eine Leistungser höhung, wobei die Turbineneinlaßventile 6 aufgrund einer negativen Regeldifferenz am Turbinenregler 5 Schließten denz zeigen, was wiederum eine negative Regelabweichung am Kessel-Lastregler 11 zur Folge hätte. Da jedoch die Regelabweichung am Kessel-Lastregler 11 über den Steuer eingang 13 die Integration in der Sollwertführungsein richtung 8 freigibt, erhöht sich gleichzeitig der Lei stungs-Sollwert des Turbinenreglers 5, so daß die Regel abweichungen von Turbinenregler 5 und Kessel-Lastregler 11 auf sehr kleine Ausschläge begrenzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebene Regelein richtung, bei der ein erster Regler 5 die Leistung der Turbine durch Stellbefehle auf die Turbineneinlaßventile 6 und ein zweiter Regler 11 die Stellgröße des ersten Reglers durch Stellbefehle auf die Brennstoffzufuhr für den Dampferzeuger regelt, beschränkt.

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 Schal tungsbild ist in Fig. 3 dargestellt.

Claims

1. Regeleinrichtung, insbesondere Leistungsregeleinrichtung an einem Kraftwerksblock, mit einem ersten Regler und einem Sollwertgeber mit zwischengeschalteter Sollwertführungsein richtung, und mit einem zweiten Regler, wobei die beiden Regler sich über ihre Stellgrößen oder Regelstrecken wirkungsmäßig beeinflussen und die Ausgangsgröße der Soll wertführungseinrichtung ihrer Eingangsgröße mit veränder licher Geschwindigkeit folgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Sollwertführungseinrichtung (8) als Ver gleichsglied (18) ausgebildet ist, dessen Negativeingang die Ausgangsgröße (A) der Sollwertführungseinrichtung und dessem Positiveingang die Eingangsgröße zugeführt sind, und daß die Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangsgröße (A) mit Hilfe der Regelabweichung (x _W) des zweiten Reglers (11) so gesteuert wird, daß bei positiver Differenz zwischen Eingangs- (E) und Ausgangsgröße (A) der Sollwertführungseinrichtung (8) der Ausgang dem Eingang nur bei negativen Regelabweichungen (x _W) des zweiten Reglers und bei negativen Differenzen zwischen Eingangs- (E) und Ausgangsgröße (A) nur bei positiven Regel abweichungen (x _W) folgt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangsgröße (A) proportional der Regelabweichung (x _W) des zweiten Reglers (11) erfolgt.

3 Regeleinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Sollwertführungs einrichtung ein die Ausgangsgröße lieferndes I-Glied aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein erstes mit der Regelabweichung (x _W) als Eingangssignal beaufschlagtes P-Glied (16),
b) ein zweites mit der Differenz der Eingangsgröße (E) und der Ausgangsgröße (A) der Sollwertführungseinrichtung (8) beaufschlagtes P-Glied (19),
c) zwei dem zweiten P-Glied (19) nachgeordnete Übertragungs glieder (20 a, 20 b) mit nicht linearem Übertragungsverhalten,
d) ein MIN-Glied (17), dessen beide Eingänge mit dem Ausgang des P-Glieds (16) bzw. dem Ausgang des zweiten Übertragungs glieds (20 b) verbunden sind, und
e) ein dem I-Glied (22) vorgeschaltetes MAX-Glied (21), dessen beide Eingänge mit dem Ausgang des MIN-Glieds (17) bzw. dem Ausgang des ersten Übertragungsglieds (20 a) verbunden sind.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal des ersten Reglers (5) als Istwert für den zweiten Regler (11) verwendet ist.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung als Leitungsregeleinrichtung an einem Kraftwerksblock der Druck des Dampferzeugers (1) als Istwert für den zweiten Regler (11) verwendet ist.