DE3710990C2

DE3710990C2 -

Info

Publication number: DE3710990C2
Application number: DE3710990A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokaimura Ibaraki Jp Matsumoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-02
Filing date: 1987-04-01
Publication date: 1988-10-06
Also published as: DE3710990A1; US4868754A

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebssystem und Verfahren zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2 bzw. 4.

Bei einem bekannten Verfahren zum Anfahren oder Anheizen eines Wärmekraftwerkes wird ein Anfahrplan dadurch entwickelt, daß die anfängliche Brennstoffmenge, mit der ein Heizkessel zu beladen ist, das Ansteigen der Temperatur und des Druckes des Hauptdampfes als Funktion der Zeit sowie das Hochfahren der Last und der Drehzahl der Turbinen als Funktion der Zeit unter Berücksichtigung der Restzeit des Kraftwerkes vor dem Anfahren und des Temperaturzustandes der Instrumente und Maschinen berücksichtigt wird, wobei der in dieser Weise erstellte Anfahrplan dann durch die Steuersysteme ausgeführt wird, die in den verschiedenen Anlagen des Wärmekraftwerkes vorgesehen sind. Eins der typischen Verfahren ist in dem Aufsatz "Thermal Stress Influence Starting, Loading of Boilers, Turbines" in "Electrical World", Bd. 165, Nr. 6 beschrieben.

Das obige bekannte Verfahren besteht darin, daß der Anfahrplan genau in Abhängigkeit vom Anfangszustand einer begrenzten Anzahl von Stellen des Kraftwerkes bestimmt wird. Bei diesem bekannten Verfahren werden insbesondere die Aufwärmzeit der Dampfturbine und die Laständerungsgeschwindigkeit nach Maßgabe der Anfangswerte des Heizkesseldampfdruckes, der Heizkesseldampfaustrittstemperatur und der Temperatur des Dampfturbinengehäuses bestimmt, indem entsprechend die Geschwindigkeit, mit der die Drehzahl der Dampfturbine hochgefahren wird und die Anfangslast bestimmt werden und die Drehzahl und die Last auf jeweils konstanten Werten gehalten werden.

Da die Verteilung der Temperaturanstiegscharakteristik des vom Heizkessel erzeugten Dampfes bei diesem Verfahren im Spielraum des Anfahrplanes aufgenommen ist, besteht die Neigung, daß der erstellte Anfahrplan übermäßig lang ist. Das wiederum bedeutet, daß Anfahrverluste, d. h. Verluste, die das Verfahren beim Anfahren oder Anheizen des Wärmekraftwerkes mit sich bringt, gleichfallls zunehmen. Weitere Verfahren sind aus der US-PS 34 46 224 und der US-PS 42 28 359 bekannt. Diese bekannten Verfahren sind darauf gerichtet, die Dampfturbine schnell zu starten, indem direkt oder on-line die thermische Beanspruchung in der Dampfturbine auf Echtzeitbasis überwacht wird. Bei diesen Verfahren können jedoch Anfahrverluste nicht notwendigerweise auf ein Minimum reduziert werden. Weiterhin wird weder darauf geachtet, die vorgegebene oder befohlene Anfahrzeit einzuhalten, noch das Heizkesselsystem anzuheizen.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist der JP-OS 1 57 402/1984 (JP-A-59-1 57 402) zu entnehmen. Dieses Verfahren ist auf eine schnelle Temperaturerhöhung des vom Heizkessel erzeugten Dampfes gerichtet, in dem direkt oder on-line die thermische Beanspruchung im Heizkessel auf Echtzeitbasis überwacht wird. Auch dieses Verfahren kann jedoch nicht notwendigerweise die Anfahrverluste auf ein Minimum herabsetzen. Darüber hinaus werden keine Hinweise auf die Einhaltung des geplanten Anfahrzeitpunktes und auf das Anfahren der Turbine gegeben.

Es ist ein Anfahrsystem für ein Wärmekraftwerk vorgeschlagen worden, bei dem ein Turbinenbypass-System vorgesehen ist und bei dem das Anfahren des Kraftwerkes dadurch bewirkt wird, daß zunächst die Zwischendruckturbine angefahren wird. Diesbezüglich wird auf die JP-OS JP-A-57-93 611 verwiesen. Bei diesem Verfahren erfolgt der Anfangsdampfzutritt zur Zwischendruckturbine unter der Bedingung, daß bestimmte Metallanpassungsverhältnisse erfüllt sind, um dadurch die Drehzahl der Turbine mit einer bestimmten Geschwindigkeit hochzufahren. Da jedoch die Temperaturanstiegscharakteristik des Heizkessels bei dem einen oder anderen Anfahren verschieden ist, ist die Hochfahrgeschwindigkeit mit einem großen Spielraum bestimmt, um den Unterschied oder die Abweichungen der Temperaturanstiegscharakteristik aufzufangen. Folglich benötigt das Hochfahren des Kraftwerkes mittels der Zwischendruckturbinen übermäßig viel Zeit. Das hat zur Folge, daß der Anfangsdampfeinlaß zur Hochdruckturbine nach dem Abschluß des Hochfahrens mit einer Verzögerung relativ zum Temperaturanstieg des Heizkessels verbunden ist, was Anlaß zu einem Wärmeschock der Hochdruckturbine gibt. Im schlimmsten Fall kann die Gelegenheit zur Metallanpassung versäumt werden oder kann das Anfahren des Kraftwerkes zu einem Versagen führen.

Es ist ersichtlich, daß jedes der bisher bekannten Verfahren sich mit einem Schnellanfahrsystem befaßt, bei dem entweder nur der Heizkessel oder alternativ die Dampfturbine betrachtet wird. Eine Kombination dieser getrennten Verfahren kann nicht immer das Grundproblem bei einem Wärmekraftwerk lösen, das darin besteht, das Kraftwerk innerhalb einer bestimmten oder festen Zeit mit kleinsten Anfahrverlusten oder mit geringeren Anfahrverlusten und Verkürzungen der Lebensdauer der Maschinen oder innerhalb der kürzesten Zeit anzufahren, während verschiedene auferlegte Bedingungen erfüllt werden, wenn das gesamte Wärmekraftwerk umfassend oder vollständig betrachtet wird. Der Grund dafür besteht darin, daß zwischen dem Heizkessel und der Dampfturbine eine extrem starke gegenseitige Beeinflussung besteht, was bedeutet, daß die individuelle Optimierung des Heizkessels und/oder der Dampfturbine nicht immer zu einer Optimierung der gesamten Anlage führt. Die Grundprobleme beim Anfahren eines Wärmekraftwerkes bestehen darin, die folgenden Erfordernisse zu verwirklichen:

(1) Schnellanfahren, d. h. Anfahren innerhalb einer kurzen Zeit

Die Anfahrzeit ist im allgemeinen als die Zeit definiert, die vom Zünden des Heizkessels bis zu einem Zeitpunkt benötigt wird, an dem eine vorgeschriebene Last oder Ziellast, die vom Energieversorgungskontrollzentrum vorgeschrieben wird, erreicht ist.

(2) Abschluß des Anfahrens zu einem festen Zeitpunkt (Festzeitanfahren)

Der Anschluß des Anfahrens bedeutet im allgemeinen, daß die Ziellast erreicht ist. In manchen Fällen ist der Abschluß des Anfahrens als Erreichen des Zeitpunktes definiert, an dem die Last angelegt oder angeschaltet wird.

(3) Abnahme der Anfahrverluste (Anfahren mit niedrigem Verlust)

Die Anfahrverluste sind als der Teil der gesamten dem Wärmekraftwerk beim Anfahren gelieferten Energie definiert, der nicht zur Erzeugung elektrischer Energie beiträgt.

(4) Beibehalten der Betriebsgrenzbedingungen mit hoher Genauigkeit

Dafür, daß die obigen Erfordernisse verwirklicht sein müssen, gibt es die folgenden Gründe:

1. Schnellanfahren
Wenn die Zeit zum Anfahren der einzelnen Kraftwerke verringert werden kann, werden die folgenden Vorteile erzielt:
- i) Die Stabilität der Energieversorgung, d. h. der Lastfolgebetrieb des Versorgungssystems wird verbessert.
- ii) Die meisten Wärmekraftwerke mit der Ausnahme der Kraftwerke mit hoher Kapazität von mehr als 600 MW werden des nachts abgeschaltet und benötigen etwa zwei Stunden zum Anfahren. Gemäß der Erfindung ist zu erwarten, daß die Anfahrzeit um etwa 30 Minuten, d. h. 25%, verringert werden kann, was die Belastung des Bedienungspersonals entsprechend herabsetzt.
- iii) Da eine strenge Korrelation zwischen der Anfahrzeit und den Anfahrverlusten besteht, wird eine Verringerung der Anfahrzeit notwendigerweise auch zu einer Verringerung der Anfahrverluste führen, wie es oben unter Punkt (3) erwähnt wurde.
2. Abschluß des Anfahrens zu einem festen Zeitpunkt
Wenn das Anfahren jedes Kraftwerkes innerhalb einer Zeit abgeschlossen werden kann, die vom Energieversorgungssteuerzentrum vorgegeben oder befohlen wird, werden die folgenden Vorteile erhalten:
- i) Da eine wirtschaftliche Lastverteilung über das elektrische Energieversorgungssystem in geplanter Weise erfolgen kann, läßt sich ein Betrieb mit höchstem Wirkungsgrad und mit geringeren Verlusten im Energiefluß verwirklichen.
- ii) Da der Zeitpunkt für die Inspektion und den Betrieb durch das Bedienungspersonal festliegt, kann die Belastung des Bedienungspersonals verringert werden, während eine höhere Sicherheit gewährleistet ist.
3. Verrringerung der Anfahrverluste
Die in den Heizkessel beim Anfahren des Kraftwerkes geladene Brennstoffmenge, die wirksam zur Erzeugung von Elektrizität beiträgt, beträgt nur 5 bis 10% der Gesamtbrennstoffmenge, da der größere Teil des Brennstoffes in Verluste umgewandelt wird. Bei einem Kraftwerk der 500-MW-Klasse erreicht beispielsweise die beim Anfahren des Kraftwerkes geladene Brennstoffmenge die enorme Höhe von etwa 10 kg/s, d. h. etwa 36 Tonnen pro Stunde. Gemäß der Erfindung können Brennstoffkosten entsprechend 16 bis 17 Tonnen bei jedem Anfahren des Kraftwerkes aus den Gründen ii) und iii) eingespart werden, die im vorhergehenden Abschnitt (1) erwähnt wurden.
4. Beibehaltung der Betriebsgrenzbedingungen, d. h. der Beschränkungen mit hoher Genauigkeit
Zur Verwirklichung der o. e. Erfordernisse (1), (2) und (3) ist es notwendig, die potentiellen Möglichkeiten des Kraftwerkes zu einem Maximum zu führen. Dazu müssen die Betriebsgrenzbedingungen (Beschränkungen) so festgelegt werden, daß sie durch die verschiedenen Prozeßvariablen, wie beispielsweise die thermische Beanspruchung der Turbine, die Metalltemperatur, die Dampftemperatur und andere Parameter im Verlauf des Anfahrens des Kraftwerkes nicht verletzt werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein gattungsgemäßes Betriebssystem und Verfahren zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes derart zu schaffen, daß wenigstens eines der Grunderfordernisse, die oben beschrieben wurden, erfüllt wird, während die oben erwähnten Betriebsgrenzbedingungen eingehalten werden, indem die Wechselwirkung der Anfahrcharakteristiken zwischen dem Heizkessel und der Dampfturbine berücksichtigt wird.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sollen als Grundziel eine Abnahme der Anfahrverluste und eine Festlegung des Zeitpunktes erreicht werden, an dem der Anfahrvorgang abgeschlossen ist.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sollen als Grundziel die Anfahrverluste verringert werden und die Abnahme der Lebensdauer der Maschinen so gering wie möglich gehalten werden.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung soll das Anfahren des Wärmekraftwerkes innerhalb der kürzestmöglichen Zeit insbesondere bei einem derartigen Wärmekraftwerk erreicht werden, bei dem ein System mit bevorzugtem Anfahren der Zwischendruckturbine und ein Metallanpassungssteuersystem verwandt sind.

Gemäß der Erfindung wird ein dynamisches Modell der Kraftwerkcharakteristik erstellt, um vor dem tatsächlichen Anfahren des Kraftwerkes zu entscheiden, ob die Prozeßzustandswerte den Betriebsgrenzbedingungen oder Beschränkungen während des gesamten Anfahrzustandes genügen, um dadurch einen optimalen Anfahrplan festzulegen und über ein sog. Hill-Climbing-Verfahren mit Hilfe des dynamischen Modells der Kraftwerkcharakteristik auszuführen.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau der Grundfunktionen, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes ausgeführt werden,

Fig. 2A, 2B und 2C die Arbeitsvorgänge zum Ausführen der Anfahrplanoptimierungsalgorithmen bei einem ersten, einem zweiten und einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 Tabellen, in denen Konstanten und Anfangswerte sowie Symbole aufgelistet sind,

Fig. 4 den Arbeitsablauf zum Ausführen eines Anfangssimplex,

Fig. 5 eine Ansicht zur Darstellung der Grenz- oder Beschränkungsbedingungen,

Fig. 6 eine Ansicht zur Darstellung des Arbeitsablaufes beim Bestimmen einer Pseudo-Zufallsnummer,

Fig. 7 eine Ansicht zur Darstellung des Arbeitsablaufes für den Fall, daß die impliziten Beschränkungen von X _J nicht erfüllt sind,

Fig. 8 bis 10 die Betriebsbegrenzungsfaktoren und die Überwachungsalgorithmen,

Fig. 11A und 11B die Charakteristik-Bewertungsfunktion,

Fig. 12 in einem Flußdiagramm den Arbeitsablauf zum Bestimmen des Schwerpunktes,

Fig. 13 den Arbeitsablauf zum Bestimmen der Versuchs- oder Probepunkte,

Fig. 14 in einem Flußdiagramm den Arbeitsablauf zum Entscheiden, ob ein Zurückziehen des Versuchs- oder Probepunktes möglich ist oder nicht,

Fig. 15 in einem Flußdiagramm den Arbeitsablauf zum Korrigieren eines Verlängerungsfaktors,

Fig. 16 in einem Flußdiagramm den Arbeitsablauf zum Entscheiden, ob ein neuer Versuchs- oder Probepunkt verlängert werden kann,

Fig. 17 in einem Flußdiagramm den Arbeitsablauf zum Zurückziehen eines Versuchs- oder Probepunktes,

Fig. 18 und 19 die Darstellung der Abnahme (Degeneration) des Simplex,

Fig. 20A und 20B den Ausschluß der schlechtesten Punkte in den Flußdiagrammen jeweils,

Fig. 21 und 22 das Grundverfahren der Simulation,

Fig. 23 in einer grafischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Druck und der Sättigungstemperatur,

Fig. 24 in einer grafischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Druck und der Druckänderungsgeschwindigkeit (Maß an Änderung des Druckes),

Fig. 25 die Druckzunahmesteuerung in einem schematischen Blockschaltbild,

Fig. 26 einen Grundarbeitsablauf,

Fig. 27 den Arbeitsablauf zum arithmetischen Bestimmen einer unteren Metallanpassungsgrenztemperatur (T _RMCHN) des nacherwärmten Dampfes,

Fig. 28 den Arbeitsvorgang zum arithmetischen Bestimmen einer oberen Metallanpassungstemperatur (T _MMCHP) des Hauptdampfes,

Fig. 29 den Arbeitsvorgang zum arithmetischen Bestimmen einer unteren Metallanpassungsgrenztemperatur (T _MMCHN) des Hauptdampfes,

Fig. 30 den Arbeitsvorgang für die Drehzahlzunahmesteuerung,

Fig. 31 den Arbeitsvorgang zum Entscheiden der Bedingungen, die ein Anschalten der Last zulassen und

Fig. 32 den Arbeitsvorgang beim Steuern des Hochfahrens der Last.

Fig. 1 zeigt in einem Funktionsblockschaltbild den allgemeinen Aufbau eines Systems der Durchführung eines Verfahrens zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes gemäß der Erfindung, wobei dieses System bei einem ersten, zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwandt werden kann. Die Systemfunktion kann im großen Ganzen in eine einen Anfahrplan erstellende Funktion 1000 und eine den Plan ausführende Funktion 2000 unterteilt werden. Die den Anfahrplan erstellende Funktion besteht darin, einen optimalen Anfahrplan 101 zu erstellen, der die beim Anfahren des Kraftwerkes entstehenden Anfahrverluste so gering wie möglich hält, während die den Plan ausführende Funktion 2000 dazu dient, von Zeit zu Zeit diejenigen Steuerwerte zu ändern, die zum tatsächlichen Anfahren eines Wärmekraftwerkes 3000 nach Maßgabe des optimalen Anfahrplanes benötigt werden.

Die den Anfahrplan erstellende Funktion 1000 schließt eine Planoptimierungsfunktion 1100 und eine die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagende Funktion 1200 ein. Weiterhin ist die Planoptimierungsfunktion aus einer indirekten Optimierungsfunktion 1110 und einer direkten Optimierungsfunktion 1120 zusammengesetzt, während die die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagende Funktion 1200 aus einem dynamischen Modell 1210 für die Kraftwerkcharakteristik, einer die Heizkesselbeanspruchung berechnenden Funktion 1220 und einer die Turbinenbeanspruchung berechnenden Funktion 1230 zusammengesetzt ist. Bei der indirekten Optimierungsfunktion 1110 wird ein Anfahrplan 111 angenommen und auf das dynamische Modell 1210 für die Kraftwerkcharakteristik reflektiert, um dadurch die Anfahrcharakteristik zu simulieren, wie es bei 211, 212 und 213 dargestellt ist. Die die Heizkesselbeanspruchung berechnende Funktion 1220 dient andererseits dazu, arithmetisch die Heizkesselbeanspruchung zu berechnen, wie es mit 221 angegeben ist, während die die Turbinenbeanspruchung berechnende Funktion 1230 dazu dient, die Turbinenbeanspruchung zu berechnen, wie es mit 231 angegeben ist. Die direkte Optimierungsfunktion 1120 dient andererseits dazu, nacheinander den gewünschten Turbinenbetriebszustand unter Berücksichtigung der berechneten Turbinenbeanspruchung 231 zu optimieren, wie es mit 121 bezeichnet ist, wenn das dynamische Modell 1210 für die Kraftwerkcharakteristik zu arbeiten beginnt. Dann wird die indirekte Optimierungsfunktion 1110 dazu benutzt, die Anfahrverluste beim Anfahren sowie das Verhalten der Prozeßvariablen zu bewerten, die arithmetisch von der Ausführung der oben erwähnten Funktion abgeleitet werden, wobei diese Variablen mit den Betriebsgrenzbedingungen in Beziehung stehen. Auf der Grundlage der Ergebnisse der Bewertung wird ein weiterer Anfahrplan 111 neu erstellt, der mutmaßlich in das dynamische Modell 1210 für die Kernkraftcharakteristik einzubauen ist. Unter dem Begriff der Anfahrverluste ist ein Differenzwert zu verstehen, der dadurch erhalten wird, daß die abgegebene elektrische Energie von der Wärmemenge abgezogen wird, die durch die Verbrennung des beim gesamten Anfahrvorgang verbrauchten Brennstoffes erzeugt wird. Durch eine Wiederholung des oben beschriebenen Arbeitsvorganges kann ein optimaler Anfahrplan 101 bestimmt werden, der sicherstellt, daß der Anfahrbetrieb bei geringsten Verlusten ohne Verletzung der Betriebsgrenzbedingungen abgeschlossen wird. Der in dieser Weise bestimmte optimale Anfahrplan 101 wird der Planausführungsfunktion 2000 vorgegeben und als Ziel beim tatsächlichen Anfahren des Wärmekraftwerkes benutzt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das dynamische Modell 1210 für die Kraftwerkcharakteristik, die Funktion 1220 zum Berechnen der Heizkesselbeanspruchung und die Funktion 1230 zum Berechnen der Turbinenbeanspruchung jeweils Anfangswerte 321, 322 und 333 benötigen, die den Prozeß- oder Arbeitszustand wiedergeben, der vor dem Anfahrbetrieb gemessen wird.

Im folgenden werden die Parameter definiert, die an der Bestimmung des Anfahrplanes gemäß des dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung teilhaben. Da die Anfahrverluste des Wärmekraftwerkes grundsätzlich von der Temperaturcharakteristik des Kraftwerkes abhängen, sollten diejenigen Parameter gewählt werden, die in einer engen Abhängigkeit zur Temperaturzunahmecharakteristik des Kraftwerkes stehen. Auf der Basis dieses Grundkonzeptes werden vier Parameter, d. h. das Zündintervall (T _IG) des Zünders, das Mühlenanfahrintervall (T _PLV), die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit (Maß des Temperaturanstiegs) des Hauptdampfes (L _TMS) und die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des nacherwärmten oder wiedererwärmten Dampfes (T _RHH) gewählt.

Unter dem Begriff des Zündintervalls des Zünders ist das Intervall zu verstehen, über das die in Verbindung mit den einzelnen Brennerstufen des Heizkessels vorgesehenen Zünder der Reihe nach in diesem Zeitintervall (T _IG) auf einen Heizkesselzündbefehl hin erregt werden, um dadurch die zugehörigen Leichtölbrenner zu zünden.

Unter dem Begriff des Mühlenanfahrintervalls (T _PLV) ist das Zeitintervall zu verstehen, in dem die Pulverisierungsmühlen der Reihe nach angefahren werden, nachdem alle Leichtölbrenner gezündet haben. In diesem Fall liefern die erste und die zweite Mühle 50% der Nenn- oder Sollabgabe an pulverisierter Kohle in Abhängigkeit von den Betriebsnormen, die so gewählt sind, daß der Gesamtstrom an pulverisierter Kohle, die in den Heizkessel geladen wird, 40% des Nennwertes ausmacht, wenn die dritte Mühle in Betrieb gesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Abgabe jeder Mühle 67% des jeweiligen Nennwertes. Die Turbine wird dann angelassen. Wenn die Ausgangsleistung des elektrischen Generators 40% des Nennwertes erreicht hat, wird der Betrieb auf den normalen Lastbetrieb umgeschaltet. In diesem Zustand werden die übrigen Mühlen in Abhängigkeit vom Lastbedarf in Betrieb gesetzt, wobei maximal fünf Mühlen schließlich arbeiten können. Während die Mühlen der Reihe nach in dieser Weise in Betrieb gesetzt werden, werden die obenerwähnten Leichtölbrenner dementsprechend außer Betrieb gesetzt.

Die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit des Hauptdampfes (L _TMS) ist ein Parameter, der die Geschwindigkeit oder das Maß wiedergibt, mit der oder mit dem die Temperatur des Hauptdampfes im normalen Lastbereich zunimmt, in dem das Lastverhälntis 40% bis 100% beträgt, und hat eine Beziehung zum Zieltemperaturwert des Hauptdampfes T _MSSET, der arithmetisch durch die Planausführungsfunktion 2000 bestimmt wird, wobei diese Beziehung gegeben ist durch:

wobei

T _{MS 40}:Temperatur (°C) des Hauptdampfes zu einem Zeitpunkt, an dem 40% der Last erreicht sind,T _MSR:Nenntemperaturwert (°C) des Hauptdampfes,L:Lastverhältnis (%),MIN. in MIN. [A, B ]:der jeweils kleinere Wert von A und B.

Wenn die Last den Wert L _TRH (%) erreicht hat, bedeutet das mit anderen Worten, daß die Temperatur des Hauptdampfes auf den Nennwert gebracht werden sollte.

Die Temperaturzunahmegeschwindigkeit des nacherwärmten Dampfes (L _TRH) ist ein Parameter, der die Geschwindigkeit angibt, mit der die Temperatur des nacherwärmten Dampfes zunimmt, wie es beim Temperaturzunahmegeschwindigkeitsparameter des Hauptdampfes der Fall ist. Dieser Parameter hat eine Beziehung zum Zieltemperaturwert T _RHSET des nacherwärmten Dampfes, der arithmetisch durch die Planausführungsfunktion 2000 bestimmt wird, wobei diese Beziehung gegeben ist durch:

wobei

T _{RH 40}:Temperatur (°C) des nacherwärmten Dampfes zu dem Zeitpunkt, an dem eine Höhe der Last von 40% erreicht ist,T _RHR:Nenntemperaturwert (°C) des nacherwärmten Dampfes, undL:Last (%).

Der obige Ausdruck bedeutet mit anderen Worten, daß die Temperatur des nacherwärmten Dampfes den Nennwert erreichen sollte, wenn die Last den Wert L _TRH (%) erreicht hat.

Im folgenden wird im einzelnen der Optimierungsalgorithmus beschrieben, der bei der indirekten Optimierungsfunktion 1110 verwandt wird.

Die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen jeweils die Grundarbeitsvorgänge für den Algorithmus zum Optimieren des Anfahrplanes bei einem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei denen ein Simplexverfahren d. h. eines der nicht-linearen Optimierungsverfahren benutzt wird. Es sei angenommen, daß die betreffenden Planparameter in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

X = [X (1), X (2), X (3), X (4)]^t = [T _IG, T _PLV, L _TMS, L _TRH]^t (3)

Es sei darauf hingewiesen, daß die Arbeitsabfolge, die in den Fig. 2A, 2B und 2C dargestellt ist, auf im wesentlichen dem gleichen Prinzip beruht, jedoch mit der Ausnahme der Schritte 1700 und der folgenden Schritte, obwohl ein Unterschied darin besteht, daß die Arbeitsvorgänge in Fig. 2A und 2B auf die Anfahrverluste (Q _X) als Ziel der Berechnung oder Bewertung gerichtet sind, während der in Fig. 2C gezeigte Arbeitsablauf auf die Anfahrzeit (T _X), d. h. die Zeit gerichtet ist, die für das Anfahren benötigt wird. Es versteht sich somit, daß die folgende Beschreibung für die in den Fig. 2A, 2B und 2C dargestellten Arbeitsvorgänge gemeinsam gültig ist, es sei denn, daß es in anderer Weise angegeben ist.

Im folgenden werden die einzelnen Verarbeitungsfunktionen erläutert.

1. Initialisierung 100

Die beim Optimierungsalgorithmus benutzten Konstanten und Anfangswerte sind in Fig. 3 zusammen mit Symbolen, Werten, Einheiten und Bedeutungen dargestellt.

2. Erzeugung des Anfangssimplex 200

Die Arbeitsabfolge ist in Fig. 4 dargestellt. Ein Auslegungswert X _D wird am Anfangsprobepunkt X₁ zum Ausführen einer Simulation gesetzt, die dazu dient, die Anfahrcharakteristik des Kraftwerkes beim Anfahren des Wärmekraftwerkes nach Maßgabe des Anfahrplanes X _D durch Aktivieren der Funktion 1200 zum Vorhersagen der dynamischen Kraftwerkcharakteristik vorherzusagen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Anfangssimplex in der Nähe des Probepunktes X₁ nach der Gleichung

gebildet, wobei B _J eine Pseudozufälligkeitsnummer wiedergibt, die die Bedingung erfüllt, daß -1 B _N 1, wobei die Zufälligkeitsnummer über den in Fig. 6 dargestellten Arbeitsablauf bestimmt wird, es sei denn, daß ein Betriebsgrenzfaktor Y (N, M, V) für den Anfangsprobepunkt X₁ die implizite Beschränkung Y _L (N, M, V) verletzt (s. Fig. 5). Wenn der Anfangssimplex die implizite Beschränkung verletzt, wird der Probepunkt über die in Fig. 7 dargestellte Arbeitsabfolge korrigiert.

a) Erzeugung der Zufälligkeitsnummer 220 (Fig. 6)
Fig. 6 zeigt einen Arbeitsvorgang zum arithmetischen Bestimmen der Pseudozufallsnummer, wobei eine Variable M benutzt wird. In diesem Algorithmus wird ein Zahlenwert benutzt, der an der fünften Stelle einer Quadratwurzel, gezählt von der höchsten Stelle aus, auftritt.
b) Korrektur des Anfangssimplex 240 (Fig. 7)
Auf der Grundlage eines Verlängerungsfaktorkorrekturkoeffizienten D (I) wird der Probepunkt X [I, J) in der folgenden Weise korrigiert: X (I, J) = X (I, J) + (1-D (I))
(X _MAX (I)-X _MIN (I)) (5)
c) Bestimmung des den Verlängerungsfaktor korrigierenden Koeffizienten 260
In dem Fall, in dem die Betriebsparameter geändert wurden, ändert sich auch die Empfindlichkeit für die Betriebsbegrenzungsfaktoren, wobei diese Empfindlichkeit einen hohen, einen mittleren, einen niedrigen oder einen Wert 0 annehmen kann, wie es in Fig. 8 dargestellt ist.
Es wird daher davon ausgegangen, daß die Korrektur des Verlängerungsfaktors des Probepunktes in Abhängigkeit davon, welcher Betriebsbegrenzungsfaktor die implizite Beschränkung (s. Fig. 5) verletzt, das Aufsuchen des optimalen Wertes wirksamer als die standardisierte Korrektur gestaltet. Fig. 9 zeigt einen Algorithmus zum Bestimmen des Koeffizienten für die Korrektur des Verlängerungsfaktors auf der Grundlage eines Überwachungsalgorithmus für die implizite Beschränkung (s. Fig. 10) nach Maßgabe des oben beschriebenen Konzeptes.

3. Sequentialisieren der Charakteristikbewertungen 300

Diese Funktion besteht in einem Algorithmus zum Bestimmen von drei im folgenden beschriebenen charakterisierenden Punkten aus K Scheitelpunkten des Simplex (wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel K = 8), wie es in Fig. 11A für das erste und zweite Ausführungsbeispiel und in Fig. 11B für das dritte Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

i) Bester Scheitelpunkt (X _Q, Q _{X, Q}

Der Betriebsparameter (X _Q) und die Anfahrverluste (Q _{X, Q}) in Fig. 11A oder die Anfahrzeit (T _{X, Q}) in Fig. 11B, die dem Scheitelpunkt mit den kleinsten Verlusten unter den K Scheitelpunkten entspricht.

ii) Schlechtester Scheitelpunkt (X _s, Q _{X, S})

Betriebsparameter (X _S) und Anfahrverluste (Q _{X, S}) in Fig. 11A oder Anfahrzeit (T _{X, S}) in Fig. 11B, die dem Scheitelpunkt mit den größten Verlusten unter den K Scheitelpunkten entspricht.

iii) Zweitschlechtester Scheitelpunkt (X _{S 2}, Q _{X,
S 2})

Betriebsparameter (X _S 2) und Anfahrverluste (Q _{X, S 2}) in Fig. 11A oder Anfahrzeit (T _{X, S 2}) in Fig. 11B, die dem Scheitelpunkt mit den zweitgrößten Anfahrverlusten unter den K Scheitelpunkten entspricht.

4. Berechnung des Schwerpunktes 400

Koordinate X _G des geometrischen Schwerpunktes des Simplex einschließlich (K -1) Scheitelpunkten ausschließlich des schlechtesten Scheitelpunktes X _S, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.

5. Bestimmung des neuen Probepunktes 500

Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, wird die Koordinate, die den unten angegebenen Ausdruck (6) erfüllt, unter der Annahme bestimmt, daß der neue Probepunkt durch X _{K + 1} gegeben ist. Dieser Punkt liegt auf einer geraden Linie, die den schlechtesten Scheitelpunkt und den Schwerpunkt X _G verbindet und hat einen Abstand R (X _G-X _S) vom Schwerpunkt, wobei R den Verlängerungsfaktor wiedergibt, der im Absatz (7) beschrieben wurde.

X _{K +1} = X _G + R (X _G-X _S) (6)

wobei

X _MIN X _{K +1} X _MAX.

6. Entscheidung für die Unmöglichkeiten des Zurückziehens des Probepunktes 600

Wenn der Verlängerungsfaktor korrigiert wird, besteht die Neigung, daß der folgende Probepunkt zum Schwerpunkt hin zurückgezogen wird. Ein derartiges Zurückziehen ist jedoch nicht unbegrenzt erlaubt, sondern dann gesperrt, wenn R -0,1 R _O ist und der Simplex wird als Ganzes reduziert oder degeneriert, um eine neue Suchrichtung zu finden. Dieses Reduktions- oder Degenerationsverfahren wird im Abschnitt 9 beschrieben.

7. Korrektur des Verlängerungsfaktors 700

Wenn die impliziten Beschränkungen verletzt sind, wird der Verlängerungsfaktor R nach Maßgabe des in Fig. 15 dargestellten Verfahrens korrigiert.

8. Verlängerung des neuen Probepunktes 800

Wenn die Anfahrverluste Q _{X, K +1} oder die Anfahrzeit T _{X, K +1} am neuen Probepunkt X _{K +1} kleiner als die kleinsten Verluste Q _{X, Q} oder die kleinste Zeit T _{X, Q} sind, die bis dahin erhalten wurden, erfolgt eine weitere Verlängerung in die gleiche Richtung im Hinblick auf das Erreichen des optimalen Punktes. Der durch diese Verlängerung erreichte Punkt ist mit X _E wiedergegeben.

9. Zurückziehen des Probepunktes 900

Wenn die Anfahrverluste Q _{X, K +1} oder die Anfahrzeit T _{X, K +1} am neuen Probepunkt X _{K +1} größer als die zweitgrößten Verluste Q _{X, S 2} oder die zweitgrößte Zeit T _{X, S 2} sind, die bis dahin angetroffen wurden, dann besteht die Möglichkeit, daß der neue Probepunkt X _{K +1} den optimalen Punkt überspringt. Wenn daher Q _{X, K +1} Q _{X, S} oder wenn T _{X, K +1} T _{X, S} ist, dann wird der Probepunkt zu einem Zwischenpunkt in Richtung auf den Schwerpunkt zurückgezogen, so daß R = 0,5 R ist, während in dem Fall, in dem Q _{X, k +1} < Q _{X, S} oder T _{X, K +1} < T _{X, S} ist, ein stärkeres Zurückziehen erfolgt, so daß R = 0,5 wird, wie es in Fig. 17 dargestellt ist. Der in dieser Weise erreichte Probepunkt ist mit X _C wiedergegeben.

10. Reduktion des Simplex 1300

Wenn kein die Charakteristik verbessernder Punkt auf einer geraden Linie gefunden werden kann, die den schlechtesten Punkt X _S und den Schwerpunkt X _G verbindet, d. h. wenn Q _{X, C} < Q _{X, S} oder wenn T _{X, C} < T _{X, S} ist, dann wird die Größe des Simplex in eine Richtung zum besten Punkt X _Q reduziert, um wieder die Möglichkeit zu bekommen, sich dem optimalen Punkt zu nähern. In diesem Fall wird der Reduktionsfaktor zuerst gleich ½ gewählt, wie es in Fig. 18 dargestellt ist. Wenn jedoch jeder Scheitelpunkt explizite Beschränkungen verletzt, wird der Reduktionsfaktor auf ¾ gesetzt. Die Scheitelpunkte, die dennoch die expliziten Beschränkungen verletzen, werden in die ursprüngliche Position zurückgeführt. Die expliziten Beschränkungen, die hier verwandt werden, sind als der obere und untere Grenzwert der Optimierungsparameter selbst definiert und werden jeweils von X _MAX und X _MIN wiedergegeben. Wie es in Fig. 19 dargestellt ist, wird eine Simulation ausgeführt, nachdem bestätigt wurde, daß alle Parameter den expliziten Beschränkungen genügen.

11. Ausschluß des schlechtesten Punktes 1420, 1440 und 1460

Wie es in Fig. 20 dargestellt ist, wird dann, wenn der Punkt X _E, X _{K +1} oder X _C verglichen mit dem Punkt X _S verbessert ist, letzterer ausgeschlossen, während der Punkt X _E, X _{K +1} oder X _C zugeführt wird, um dadurch einen neuen Simplex zu erzeugen.

12. Entscheidung, ob eine Grenzanzahl an Suchvorgängen erreicht ist

Die Anzahl der Suchvorgänge entspricht der Anzahl der ausgeführten Simulationen. Durch eine Begrenzung der Anzahl der Suchvorgänge ist der momentane Algorithmus vor der Bildung einer Endlosschleife geschützt. Der zu diesem Zweck vorgesehene Arbeitsablauf ist in Fig. 21 dargestellt, wobei die dort benutzten Symbole die folgende Bedeutung haben:

N _T:Gesamtanzahl von ausgeführten Simulationen.N _AD:Anzahl, die angibt, wie oft das Ergebnis der Simulation als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _NG:Anzahl, die angibt, wie oft das Ergebnis der Simulation nicht als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _KAD:Anzahl, die angibt, wie oft der Punkt X _{K +1} als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _EAD:Anzahl, die angibt, wie oft der Punkt X _E als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _CAD:Anzahl, die angibt, wie oft der Punkt X _C als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _SAD:Anzahl, die angibt, wie oft das Ergebnis der Simulation für die Reduktion des Simplex als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _KNG:Anzahl, die angibt, wie oft der Punkt X _{K +1} nicht als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _ENG:Anzahl, die angibt, wie oft der Punkt X _E nicht als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.N _CNG:Anzahl, die angibt, wie oft der Punkt X _C nicht als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde, undN _SNG:Anzahl, die angibt, wie oft das Ergebnis der Simulation zur Reduktion des Simplex nicht als Scheitelpunkt des Simplex benutzt wurde.

13. Simulation 1600

Das Grundverfahren zur Simulation ist in Fig. 22 dargestellt. Bei der Simulation wird das Anfahren des Kraftwerkes in drei Phasen, nämlich in die Phase des Anfahrens oder Anheizens des Heizkessels, in die Phase des Hochfahrens der Drehzahl und in die Phase des Hochfahrens der Last unterteilt. In der Phase des Anheizens des Heizkessels wird ein Arbeitsprogramm vom Zünden der Zünder bis zur Druckanstiegssteuerung (diese Funktion ist im dynamischen Kraftwerkmodell enthalten) ausgeführt, bis die Druckwerte, die für das Anfahren festgelegt sind, d. h. ein Druck des Hauptdampfes von 94,9 at und des nacherwärmten Dampfes von 8,16 at erreicht sind. In der Phase des Hochfahrens der Drehzahl wird die Drehzahl auf den Nennwert über eine Metallanpassungsfunktion erhöht, die eine Drehzahlerhöhungssteuerfunktion einschließt. Diese Phase wird fortgesetzt, bis die Metallanpassungsbedingung für die Hochdruckturbine (HPT) erfüllt ist. In der Phase, in der die Last hochgefahren wird, werden zusätzliche Lasten angeschaltet, bis der Nennlastwert (Ziellast im praktischen Betrieb) über die Lasthochfahrsteuerfunktion erreicht ist.

14. Entscheidung bezüglich der Annäherung an den optimalen Punkt 1700

Der optimale Punkt, d. h. der Abfahrplan, der mit den kleinsten Verlusten verbunden ist, ist durch einen Punkt X _C bestimmt, der dem folgenden Ausdruck genügt:

Der Punkt X _Q, der die obige Bedingung erfüllt, ist mit X _OPT wiedergegeben.

Im vorhergehenden wurde die indirekte Optimierungsfunktion 1110 im einzelnen beschrieben. Im folgenden wird die Beschreibung auf die direkte Optimierungsfunktion gerichtet.

Um ein Schnellverfahren über eine direkte Optimierung zu verwirklichen, sollte auf Folgendes geachtet werden.

1) Schnelles Hochfahren des Druckes unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Änderung der Temperatur des Kesseltrommeldampfes

Ein Anstieg im Druck (Hochfahren des Druckes) des Hauptdampfes bedeutet einen Anstieg des Trommeldruckes, der als ein entsprechender Anstieg in der Sättigungstemperatur auftritt, die durch den Trommeldruck bestimmt ist. Wenn darüber hinaus sich die Temperatur des Trommeldampfes ändert, werden thermische Spannungen in der Trommel erzeugt. Um die thermischen Spannungen in der Trommel auf einen Wert unter dem Zulässigkeitswert zu begrenzen, ist es erforderlich, daß die Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Dampfes unter einen Zulässigkeitswert gesenkt wird. Gemäß der Erfindung wird eine derartige Anordnung verwandt, bei der der Zieldruckwert im Hinblick auf die Tatsache, daß die Beziehung zwischen dem Druck und der Sättigungstemperatur nicht linear ist, so bestimmt wird, daß das maximal mögliche Maß an Änderung in der Temperatur konstant sichergestellt werden kann. Mit dieser Anordnung kann die zum Hochfahren des Druckes benötigte Zeit so gering wie möglich gehalten werden.

2) Dampfeinlaß zum Hochfahren der Drehzahl auf der Grundlage der berechneten optimalen Metallanpassungsbedingung

Das der Steuerung unterliegende Kraftwerk ist von einem Typ, der mit Zwischendruck anfährt, bei dem mit anderen Worten das Hochfahren der Drehzahl über eine Zwischendruckturbine erfolgt. Es müssen die Metallanpassungsbedingungen sowohl für die Hochdruckturbine (HPT) als auch die Zwischendruckturbine (IPT) berücksichtigt werden. Gemäß der Erfindung wird der Dampf der Zwischendruckturbine zum Hochfahren der Drehzahl zugeführt, sobald die Temperatur des nacherwärmten Dampfes den Dampfeinlaßwert erreicht hat, der auf der Grundlage der Metalltemperatur der Zwischendruckturbine bestimmt wird. Nach Abschluß der Phase des Hochfahrens der Drehzahl beginnt die Steuerung der Phase des Hochfahrens der Last unmittelbar dann, wenn die Temperatur des Hauptdampfes einen Dampfeinlaßwert erreicht hat, der auf der Grundlage der Metalltemperatur der Hochdruckturbine bestimmt wird. Während dieses Vorganges kann die Bereitschaftszeit zum Warten auf den Dampfeintritt auf einen notwendigen minimalen Wert verringert werden.

3) Schnelles Hochfahren der Drehzahl unter Berücksichtigung der Belastung der Zwischendruckturbine

Dadurch, daß nacheinander die maximale Geschwindigkeit der Drehzahlerhöhung bestimmt wird, während die Spannungen einschließlich der Wärmespannungen und Zentrifugalspannungen im Rotoroberflächenteil und der Bohrung der Zwischendruckturbine auf einen Wert unter einem zulässigen Grenzwert gedrückt werden, kann das Hochfahren der Drehzahl innerhalb kurzer Zeit abgeschlossen werden.

4) Frühes Anschalten der Last über eine Beurteilung der zulässigen Bedingungen und Verhältnisse

Die Temperatur des vom Heizkessel erzeugten Dampfes steigt unmittelbar nach dem Anschalten der Last schnell an. Wenn das Anschalten der Last nur zum Zweck der Erfüllung der Metallanpassungsbedingung für die Hochdruckturbine erfolgt, ohne daß die o. e. Wirkungen berücksichtigt werden, werden übermäßig große thermische Spannungen im Rotor der Hochdruckturbine selbst dann erzeugt, wenn die Last konstant gehalten wird. Unter diesen Umständen wird im Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels die erzeugte Spannung mit Hilfe eines Kraftwerkmodelles vorhergesagt. Wenn die vorhergesagte Last unter einem Zulässigkeitswert liegt, ist das Anlegen der Last erlaubt, während die Erfüllung der Lastanschaltbedingung abgewartet wird, wenn die vorhergesagte Last über dem Zulässigkeitswert liegt. Während dieses Vorganges kann die Bereitschaftszeit zum Anschalten der Last auf einen kleinsten Wert herabgesetzt werden, was wiederum bedeutet, daß letztlich die Anfahrzeit verringert werden kann.

5) Schnelles Hochfahren der Last unter Berücksichtigung der Belastung der Hochdruck- und Zwischendruckturbinen

Das Anschalten der Last erfolgt in der kürzest möglichen Zeit dadurch, daß nacheinander die maximale Lastzunahmegeschwindigkeit bestimmt wird, während die Spannungen einschließlich der Wärmespannungen und Zentrifugalspannungen im Rotoroberflächenteil und in der Bohrung der Hoch- und Zwischendruckturbinen auf ein möglichst kleines Maß gedrückt werden.

Im Folgenden wird im einzelnen die direkte Optimierungsfunktion 1120 auf der Grundlage des oben beschriebenen Grundkonzeptes beschrieben.

1) Druckzunahmesteuerung

Beim Anfahren des Kraftwerkes werden Wärmespannungen in der Heizkesseltrommel aufgrund einer Änderung in der Temperatur des internen Fluides erzeugt. Um zu verhindern, daß zu diesem Zeitpunkt übermäßig große Wärmespannungen auftreten, ist es notwendig, das Maß an Änderung in der Temperatur des internen Fluides auf einen Wert zu drücken, der den zulässigen Wert nicht überschreitet. Da die Temperatur des internen Fluides als die Sättigungstemperatur angesehen werden kann, die genau durch den Druck bestimmt ist, der zu diesem Zeitpunkt herrscht, kann das erlaubte Maß an Temperaturänderung in Form des erlaubten Maßes an Druckänderung ausgedrückt werden. Wie es in Fig. 23 dargestellt ist, ist die Beziehung 1123 zwischen dem Druck P und der Sättigungstemperatur T _SAT nicht linear. Wenn angenommen wird, daß eine Gruppe α (P) von Geschwindigkeiten der Änderung in der Sättigungstemperatur bei einem Druck P in der folgenden Weise ausgedrückt wird:

und angenommen wird, daß der zulässige Wert der Änderungsgeschwindigkeit der Sättigungstemperatur durch a _L wiedergegeben ist, dann kann die zulässige Geschwindigkeit oder das zulässige Maß β (P) 1124 der Druckänderung beim Druck P ausgedrückt werden als:

In dieser Weise kann die in Fig. 24 dargestellte Kennkurve erhalten werden. Diese Kennkurve zeigt, daß das zulässige Maß an Druckänderung einen größeren Wert mit steigendem Druck annimmt. Das Druckzunahmesteuersystem, das unter Ausnutzung des Vorteils dieser Kennkurve ausgeführt ist, ist in Fig. 25 in einem Blockschaltbild dargestellt.

2) Metallanpassungssteuerung 1610

Die Grundarbeitsabfolge für die Metallanpassungssteuerung ist in Fig. 26 dargestellt. Da von dem fraglichen Kraftwerk angenommen wird, daß es von einem Typ ist, bei dem das Anfahren von der Zwischendruckturbine aus begonnen wird, wird die Metallanpassungsbedingung als erfüllt angesehen, so daß das Anfahren der Zwischendruckturbine erlaubt ist, wenn die Temperatur des nacherwärmten Dampfes T _RH einen Wert T _RMCHN, d. h. den Wert überschreitet, der die untere Grenztemperatur wiedergibt, bei der die Metallanpassungsbedingung der Zwischendruckturbine in Form der Temperatur des nacherwärmten Dampfes erfüllt ist und der im Folgenden als die negative maximale Temperatur für die Zwischendruckturbine bezeichnet wird. Wenn andererseits die Temperatur T _RH des nacherwärmten Dampfes unter dem Wert T _RMCHN liegt, wird der Temperaturanstieg in dem vorliegenden Zustand abgewartet. Wenn jedoch die Temperatur des Hauptdampfes T _MS zu dem Zeitpunkt, an dem die Metallanpassungsbedingung erfüllt ist, über dem Wert T _MMCHP, d. h. einem Wert liegt, der die obere Grenztemperatur wiedergibt, die die Metallanpassungsbedingung der Hochtemperaturturbine in Form der Hauptdampftemperatur erfüllt und im Folgenden als positive maximale Temperatur für die Hochdruckturbine bezeichnet wird, dann bedeutet das, daß der Temperaturanstieg des Hauptdampfes zu schnell erfolgt ist. Es ist folglich ein Hochfahren der Last über den Dampfeinlaß zur Hochdruckturbine unmöglich, was wiederum bedeutet, daß das Hochfahren der Drehzahl der Zwischendruckturbine nicht mehr sinnvoll ist. Das heißt mit anderen Worten, daß die Metallanpassung versagt. Weiterhin wird die Metallanpassung als nicht erfüllt angesehen, wenn T _MS < T _MMCHP im Verlauf des Hochfahrens der Drehzahl ist. Wenn die Hauptdampftemperatur T _MS nach Abschluß des Hochfahrens der Drehzahl unter einem Temperaturwert T _MMCHN, d. h. einem Wert liegt, der die untere Grenztemperatur wiedergibt, die die Metallanpassung der Hochdruckturbine in Form der Hauptdampftemperatur erfüllt und im Folgenden als negativer maximaler Wert oder negative maximale Temperatur für die Hochdruckturbine bezeichnet wird, dann wird ein Hochfahren der Temperatur des Hauptdampfes bewirkt. Wenn anschließend die Metallanpassungsbedingung mit T _MS < T _MMCHN erfüllt ist, dann geht der Arbeitsvorgang auf die Funktion der Prüfung der Bedingung der Zulässigkeit der Parallelaktivierung der Lasterhöhungsphase über. Es kann eine Situation entstehen, in der der Zustand des Abwartens, daß die Metallanpassungsbedingung erfüllt wird, unbegrenzt andauert, nachdem der Vorgang der Drehzahlerhöhung abgeschlossen ist. Um eine derartige Situation zu vermeiden, wird der zur Simulation benötigten Zeit eine Grenze (T _LIMIT) auferlegt, so daß das Anfahren als fehlgeschlagen betrachtet wird, wenn die oben erwähnte Zeitgrenze erreicht ist. Dadurch kann Rechenzeit in der Simulation eingespart werden.

Im Folgenden wird das Verfahren zum Berechnen der Metallanpassungsbedingung im einzelnen beschrieben.

i) Negativer maximaler Wert (T _RMCHN) für die Zwischendruckturbine 1611

Fig. 27 zeigt den Arbeitsablauf zum arithmetischen Bestimmen des Wertes (T _RMCHN) der negativen maximalen Temperatur des nacherwärmten Dampfes für die Zwischendruckturbine. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen liegt der untere Grenzwert T _RMSIN für die Metallanpassung der Temperatur des Dampfes im Mantel oder der Schale der Zwischendruckturbine, die mit Dampf versorgt wird, auf einem Wert um 50°C unter der Mantel- oder Schalentemperatur T _IBO. Die in Fig. 27 dargestellte Arbeitsabfolge dient dazu, die Temperatur T _RH des nacherwärmten Dampfes so zu berechnen, daß die Dampftemperatur in der Schale gleich dem Temperaturwert T _RSMIN sein kann. Bei der Ausführung der vorliegenden Arbeitsabfolge wird ein Rechenprogramm zum Bestimmen der Innenschalendampftemperatur aus der Temperatur des nacherwärmten Dampfes auch dazu benutzt, umgekehrt die Temperatur T _RMCHN aus der Temperatur T _RSMIN durch Rückgriff auf ein Konvergenzverfahren zu bestimmen.

ii) Positiver maximaler Wert (T _MMCHP) für die Hochdruckturbine 1612

Fig. 28 zeigt die Arbeitsfolge zum Berechnen des positiven maximalen Temperaturwertes T _MMCHP des Hauptdampfes für die Hochdruckturbine. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die obere Metallanpassungsgrenztemperatur T _MSMAX des Dampfes, der durch die erste Stufe der Hochdruckturbine gegangen ist, die mit Dampf versorgt wird, auf einen Wert gesetzt, der um 50°C über der Rotoroberflächentemperatur liegt, die gleich der Temperatur der Innenwand des Gehäuses angesehen werden kann. Die in Fig. 28 dargestellte Arbeitsabfolge dient dazu, arithmetisch die Hauptdampftemperatur T _MMCHP zu berechnen, bei der die Temperatur hinter der ersten Stufe des Dampfes, der durch die erste Stufe hindurchgegangen ist, gleich der Temperatur T _MSMAX wird. Bei der Ausführung der vorliegenden Arbeitsabfolge wird ein Rechenprogramm zum Bestimmen der Temperatur hinter der ersten Stufe aus der Hauptdampftemperatur, das in der Funktion 1230 zum Berechnen der Turbinenbelastung enthalten ist, auch dazu benutzt, umgekehrt die Temperatur T _MMCHP aus der oberen Metallanpassungstemperatur T _MSMAX ähnlich wie bei dem im obigen Abschnitt i) beschriebenen Fall zu bestimmen.

iii) Negativer maximaler Wert (T _MMCHN) für die Hochdruckturbine 1613

Fig. 29 zeigt die Arbeitsabfolge zum arithmetischen Bestimmen des negativen maximalen Wertes (T _MMCHN) des Hauptdampfes für die Hochdruckturbine. Das vollständig gleiche Verfahren, wie es im obigen Abschnitt ii) beschrieben wurde, wird dazu verwandt, die Hauptdampftemperatur T _MMCHN zu bestimmen, die der unteren Metallanpassungsgrenztemperatur T _MSMIN entspricht.

3) Steuerung der Drehzahlerhöhung 1640

Fig. 30 zeigt die Arbeitsabfolge zum Ausführen der Steuerung der Drehzahlerhöhung. Diese Arbeitsabfolge zeichnet sich dadurch aus, daß

i) die Spannungen oder Beanspruchungen in der Zwischendruckturbine vorhergesagt werden, wobei durch ein schrittweise erfolgendes Bestimmen der maximalen Geschwindigkeit der Drehzahlerhöhung, bei der der vorausgesagte Wert unter dem zulässigen Wert liegt, die Turbine nach Maßgabe eines Musters für die Drehzahlerhöhung angefahren wird, das die Anfahrzeit so kurz wie möglich halten läßt, und
ii) das Kraftwerkmodell unverändert für die Voraussage verwandt werden kann, um die Genauigkeit der Spannungs- oder Belastungsvoraussage zu erhöhen.

Wenn bei dem vorliegenden Verfahren angenommen wird, daß die Drehzahlerhöhung mit maximaler Geschwindigkeit DN (1) während eines Zeitintervalls T _NVARY erfolgt, das von einem Bezugszeitpunkt T _IMEO beginnt und daran anschließend die Drehzahl auf dem erreichten Wert konstant gehalten wird, dann erfolgt eine Voraussage für die Spannungen oder Belastungen, die während eines Zeitintervalls T _IMEO + T _NVP erzeugt werden. Wenn das Ergebnis der Voraussage zeigt, daß der vorausgesagte Wert der Spannungen oder Belastungen kleiner als der zulässige Wert zu jedem Zeitpunkt ist, dann wird tatsächlich die Drehzahl als Teil der Anfahrsimulation mit der Erhöhungsgeschwindigkeit DN (1) vom Zeitpunkt T _IMEO bis zum Zeitpunkt T _VARY hochgefahren. Wenn im Gegensatz dazu der vorhergesagte Wert den zulässigen Wert überschreitet, wird die Hochfahrgeschwindigkeit DN (2) der nächsttieferen Stufe dem Modell gegeben und erfolgt eine Voraussage der Spannungen oder Belastungen, die dann möglicherweise erzeugt werden. Wenn der vorausgesagte Wert der Spannungen oder Belastungen den zulässigen Wert selbst mit der Hochfahrgeschwindigkeit der dritten niedrigeren Stufe DN (3) überschreitet, wird die Hochfahrgeschwindigkeit der vierten niedrigeren Stufe DN (4) gewählt und wird die Drehzahl konstant gehalten.

Nach Ablauf des Zeitintervalls T _NVARY vom Bezugszeitpunkt T _IMEO wird der Bezugszeitpunkt T _IMEO erneut gesetzt, um einen ähnlichen Arbeitsvorgang zu wiederholen. Wenn die Nenndrehzahl als Folge der Wiederholung des oben beschriebenen Arbeitsvorganges erreicht ist, kommt die Drehzahlerhöhungssteuerung zu einem Ende, worauf die Steuerung auf den Arbeitsablauf übergeht, der dazu dient, die Verhältnisse zu bestimmen, die ein Anschalten der Last erlauben.

4) Entscheidung bezüglich der Verhältnisse, die ein Anschalten der Last erlauben 1620

Fig. 30 zeigt die Arbeitsabfolge zum Entscheiden, ob die Verhältnisse gegeben sind oder nicht, die den Anschluß der Last zulassen. Wie es durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist, kann dieser Arbeitsvorgang im großen Ganzen in die zwei folgenden Teile unterteilt werden.

i) Voraussage des Zustandes nach dem Anschalten der Last

Nach dem Anschalten der Anfangslast (L = 3%) werden die möglicherweise erzeugten Belastungen und Spannungen mit Hilfe des Kraftwerkmodelles vorhergesagt und wird entschieden, ob die vorhergesagten Spannungen unter einem zulässigen Wert über das gesamte Vorhersageintervall T _IL liegen. Wenn die vorhergesagten Spannungen im zulässigen Bereich liegen, kann eine zusätzliche Last angeschlossen werden.

ii) Bereitschaftszustand, bis die Bedingung zum Anschalten der Last erfüllt ist

Wenn das Ergebnis der oben erwähnten Vorhersage negativ ist, d. h. wenn die vorhergesagten Spannungen den zulässigen Wert überschreiten, erfolgt kein Anschalten der Last, sondern erfolgt ein lastfreier Betrieb, bis die nächste Vorhersage erfolgt. Wenn die Hauptdampftemperatur T _MS in der Zwischenzeit die obere Grenztemperatur T _MMCHP für die Metallanpassungsbedingung der Hochdruckturbine überschreitet, bedeutet das, daß die Metallanpassung fehlt und somit das Anfahren fehlgeschlagen ist. Es wird wieder auf die Arbeitsabfolge, die im obigen Absatz i) beschrieben wurde, übergegangen, um eine Voraussage über den Zustand zu machen, der herrschen wird, wenn die Last angeschaltet wird, es sei denn, daß die Metallanpassung fehlt.

5) Steuerschritt des Hochfahrens der Last 1630

Fig. 32 zeigt die Arbeitsabfolge zum Steuern des Hochfahrens der Last, die im Grunde ähnlich der Steuerung des Hochfahrens der Drehzahl ist. Bei dem Hochfahren der Last wird angenommen, daß die Last mit maximaler Änderungsgeschwindigkeit DL (1) während des Zeitintervalls T _LVARY vom Bezugszeitpunkt T _IMEO aus erhöht wird und daß die Last anschließend auf dem erreichten Wert gehalten wird. Die Spannungen oder Belastungen, die in der Turbine während des Zeitintervalls T _LUP vom Bezugszeitpunkt T _IMEO aus erzeugt werden, werden vorausgesagt. Wenn die Voraussage zeigt, daß der vorausgesagte Wert der Spannungen unter dem zulässigen Wert zu jedem Zeitpunkt während des Intervalls T _LUP liegt, erfolgt die Änderung der Last tatsächlich mit einer Erhöhungsgeschwindigkeit DL (1) als Teil der Anfahrsimulation. Wenn im Gegensatz dazu der vorausgesagte Spannungswert den zulässigen Wert überschreitet, dann wird die Änderungsgeschwindigkeit der Last DL (2) der nächsttieferen Stufe in das Modell eingesetzt, um die Spannungen vorauszusagen, die dann erzeugt werden. Die Änderungsgeschwindigkeit der Last DL (4) der vierten niedrigeren Stufe wird gewählt, um einen Lasthaltezustand einzustellen, es sei denn, daß die vorhergesagten Spannungen unter dem zulässigen Wert bei der Änderungsgeschwindigkeit der Last der dritten niedrigeren Stufe liegen. Zu dem Zeitpunkt, an dem das nächste Steuerintervall T _NVARY erreicht ist, wird dieser Zeitpunkt als Bezugszeitpunkt T _IMEO gesetzt, um einen ähnlichen Vorgang zu wiederholen. Wenn die Ziellast über wiederholte Ausführungen des obenbeschriebenen Arbeitsvorganges erreicht ist, kommt der Anfahrbetrieb zu seinem Ende.

Die Anfahrzeit, die vom Zünden des Heizkessels bis zum Erreichen der Soll-Last vergangen ist, um die obenbeschriebenen Arbeitsvorgänge auszuführen, wird mit T _X bezeichnet.

Da die Anfahrverluste das Ziel bei der Bewertung im Fall des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 2A) und des zweiten Ausführungsbeispiels (Fig. 2B) sind, können der Abfahrplan X _Q und die Anfahrzeit T _{X, Q}, die minimale Verluste sicherstellen können, bei beiden Ausführungsbeispielen über die obenbeschriebenen Arbeitsvorgänge bestimmt werden.

Das Anfahren zu einem bestimmten Zeitpunkt bildet weiterhin einen zu steuernden Faktor, wozu der im Folgenden beschriebene Arbeitsvorgang ausgeführt wird. Der vorausgesagte Zeitpunkt, zu dem der Anfahrbetrieb abgeschlossen ist, nachdem der Anfahrvorgang nach Maßgabe des Anfahrplanes X _Q ausgeführt ist, der minimale Verluste sicherstellt, wenn vom Zünden des Heizkessels zum Zeitpunkt T₀ ausgegangen wird, ist gegeben durch:

T _PD = T₀ + T _{X, Q}, (10)

Das Kraftwerk wird dadurch schrittweise mit einem Zeitintervall Δ T₁ in einen Bereitschaftszustand versetzt, bis der Unterschied oder Fehler zwischen dem vorgegebenen Zeitpunkt T _SET, an dem das Anfahren abgeschlossen sein soll, und dem vorausgesagten Zeitpunkt T _PD kleiner als ein zulässiger Wert ε wird. Wenn der Fehler kleiner als der zulässige Wert ε wird, wird der Anfahrplan X _Q mit kleinsten Verlusten in die Planausführungsfunktion 2000 als optimaler Anfahrplan X _OPT gegeben. Wenn jedoch der Fehler zwischen dem ausgelegten Zeitpunkt oder dem Sollzeitpunkt T _SET und dem vorausgesagten Zeitpunkt T _PD einen bestimmten Wert überschreitet, dann wird das Kraftwerk in den Bereitschaftszustand nur für ein Zeitintervall Δ T₂ gebracht, um erneut den optimalen Anfahrplan zu bestimmen, da sonst nicht sichergestellt werden kann, daß der Anfahrplan optimal ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß der Zeitintervall Δ T₂ so festgelegt ist, daß Δ T₂ < T _SET-T _PD.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung es erlaubt, nicht nur die das Anfahren des Kraftwerkes begleitenden Verluste so klein wie möglich zu halten, sondern auch ein Anfahren bis zu einem gegebenen Zeitpunkt zu verwirklichen, so daß ein verbesserter effektiver thermischer Wirkungsgrad des Kraftwerkes sichergestellt werden kann, während gleichzeitig die Genauigkeit erhöht ist, mit der die Last des Energieversorgungssystems reguliert wird. Das Anfahren zu einem vorgegebenen Zeitpunkt erlaubt es in vorteilhafter Weise weiterhin, die Belastungen des Bedienungspersonals zu verringern.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist so ausgebildet, daß es die folgende Arbeitsfolge ausführt, um zusätzlich zu niedrigen Anfahrverlusten die Verkürzung der Lebensdauer so gering wie möglich zu halten.

Wie es in Fig. 2B dargestellt ist, ist der vorausgesagte Zeitpunkt T _PD, an dem das Anfahren abgeschlossen ist, indem der Minimumplan Q _X ausgehend vom Zeitpunkt T₀ ausgeführt wird, an dem der Heizkessel gezündet wird, gegeben durch

T _PD = T₀ + T _{X, Q} (11)

Wenn der Fehler Δ T _X zwischen dem vorgegebenen Zeitpunkt T _SET, an dem das Anfahren abgeschlossen sein soll und dem vorhergesagten Zeitpunkt T _PD, der oben erwähnt wurde, einen zulässigen Wert ε überschreitet, werden die Betriebsgrenzbedingungen in Abhängigkeit vom Fehler Δ T _X korrigiert, wodurch der Anfahrplan, der minimale Verluste sicherstellt, erneut für die korrigierten Grenzbedingungen bestimmt wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die betreffenden Betriebsgrenzbedingungen implizite Beschränkungen Y _L (1) bis Y _L (16) sind, die in Fig. 5 dargestellt ist, und gemeinsam in Vektorform mit Y _L bezeichnet werden. Bei der Durchführung der Korrektur werden Korrekturfunktionen, die den Grenzbedingungen entsprechen, jeweils gebildet und gleichfalls in Vektorform f ( Δ T _X) dargestellt. Wenn der Fehler Δ T _X kleiner als der zulässige Wert ε durch eine Wiederholung des obenbeschriebenen Arbeitsvorganges wird, wird der Anfahrplan X _Q, der minimale Verluste bietet, auf die Planausführungsfunktion 2000 als optimaler Anfahrplan X _OPT übertragen, der eine Verwirklichung des Anfahrens mit so gering wie möglich gehaltener Verkürzung der Lebensdauer und so gering wie möglichen Verlusten sicherstellt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Lebensdauer eines häufig abgeschalteten und erneut angeschalteten Kraftwerkes verlängert werden, da der Verschleiß der verschiedenen Instrumente und Maschinen auf den notwendigen geringsten Wert gedrückt werden kann. Die Anfahrverluste beim Anfahren können darüber hinaus gleichzeitig merklich verringert werden, so daß eine Energieeinsparung des Kraftwerkes erreicht werden kann. Da weiterhin der Zeitpunkt, an dem das Anfahren abgeschlossen ist, gut mit dem Sollzeitpunkt oder dem Auslegungszeitpunkt übereinstimmt, kann die Genauigkeit erhöht werden, mit der die Last des Energieversorgungssystems reguliert wird, was wiederum die Zuverlässigkeit der Energieversorgung erhöht, während gleichzeitig die Belastungen des Kraftwerkbedienungspersonals verringert sind.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Anfahrzeitpunkt T _X gleichfalls Gegenstand der Bewertung. Der Anfahrplan, der nach dem in Fig. 2C dargestellten Verfahren erstellt wird, gibt den optimalen Anfahrplan zum Lösen des Grundproblems der Verwirklichung eines Anfahrens innerhalb möglichst kurzer Zeit wieder.

Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist insbesondere dazu bestimmt, primär bei einem Wärmekraftwerk angewandt zu werden, bei dem das Anfahren vorrangig mit der Zwischendruckturbine erfolgt und eine Metallanpassungssteuerung verwandt wird. Bei dem obenbeschriebenen optimalen Anfahrplan wird die untere Grenztemperatur des nacherwärmten Dampfes, der der Zwischendruckturbine geliefert wird, arithmetisch auf der Grundlage der Metalltemperatur der Zwischendruckturbine bestimmt. Wenn die tatsächlich gemessene Temperatur des nacherwärmten Dampfes über der berechneten unteren Grenztemperatur liegt, wird der Zwischendruckturbine Dampf zugeführt, um die Drehzahl hochzufahren. Nach Abschluß des Hochfahrens der Drehzahl wird die untere Grenztemperatur des Hauptdampfes auf der Grundlage der Metalltemperatur der Hochdruckturbine arithmetisch bestimmt. Wenn die tatsächliche Hauptdampftemperatur über der berechneten unteren Grenztemperatur liegt, wird der Hauptdampf der Hochdruckturbine zugeleitet, worauf anschließend die möglicherweise in der Turbine erzeugten Spannungen mit Hilfe des dynamischen Modells der Vorhersage der Kraftwerkcharakteristik unter der Annahme vorausgesagt werden, daß die Anfangslast angeschaltet ist. Dann wird bestimmt, ob die vorhergesagte Spannung oder Beanspruchung unter dem zulässigen Wert liegt. Wenn die Vorhersage zeigt, daß die Spannungen oder Beanspruchungen unter dem zulässigen Wert liegen, erfolgt das Anschalten einer zusätzlichen Last. Im anderen Fall erfolgt kein Dampfeinlaß zur Hochdruckturbine und wird der lastfreie Betriebszustand beibehalten. Im zuletzt genannten Fall wird die Bedingung, die den Dampfeintritt zuläßt, erneut nach dem obenerwähnten Verfahren nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls geprüft und wird ein erneuter Dampfeinlaß und ein erneutes Anlegen der Last versucht, wenn die vorausgesetzten Spannungen oder Beanspruchungen unter dem zulässigen Wert liegen.

In dieser Weise kann die Metallanpassung in idealer Weise beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt werden, wodurch die Kraftwerkanfahrzeit und insbesondere die Zeit bezeichnend herabgesetzt werden kann, die vom Zeitpunkt, an dem Dampfzutritt zur Zwischendruckturbine erfolgt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Dampfzutritt zur Hochdruckturbine erfolgt und somit bis zu dem Zeitpunkt vergeht, an dem die Last angeschaltet wird. Demzufolge kann die Lasteinstell- oder Regelbarkeit im Energieversorgungssystem verbessert werden, um eine höhere Stabilität der Energieversorgung sicherzustellen. Bei den einzelnen energieerzeugenden Kraftwerksanlagen können weiterhin die Anfahrverluste aufgrund der Verringerung der Anfahrzeit verringert werden, während die Metallanpassung fehlerfrei erfolgen kann, um dadurch ein Anfahren des Kraftwerkes mit hoher Zuverlässigkeit sicherzustellen, während die Belastungen oder Beanspruchungen des Bedienungspersonals merklich verringert sind, was große Vorteile bietet.

Claims

1. Betriebssystem zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes (3000) mit einer Funktion (1000) zum Erstellen eines Anfahrplanes, die vor dem Anfahren des Wärmekraftwerkes einen chronologischen Anfahrplan bezüglich der Arbeitsvorgänge und der zu steuernden Zielvorgaben erstellt, die zum Anfahren des Wärmekraftwerkes benötigt werden, und einer Planausführungsfunktion (2000), die das Wärmekraftwerk tatsächlich nach Maßgabe des erstellten Anfahrplanes anfährt, gekennzeichnet durch
ein dynamisches Charakteristikmodell (1210), das eine Simulation der Anfahrcharakteristik in Verbindung mit dem gegebenen Anfahrplan erlaubt,
eine die Anfahrverluste berechnende Funktion (1600), die arithmetisch die möglicherweise beim Anfahren erzeugten Energieverluste vor dem tatsächlichen Anfahren des Wärmekraftwerkes auf der Grundlage von Betriebszustandsvariablen nach Maßgabe des gegebenen Anfahrplanes mit Hilfe des dynamischen Charakteristikmodells (1210) bestimmt,
eine die dynamische Charakteristik vorhersagende Funktion (1600), die das Verhalten der Betriebszustände bezüglich Betriebsgrenzbedingungen vorhersagt,
eine eine Verletzung der Grenzbedingungen prüfende Funktion (160), die bestimmt, ob die Betriebszustände, die durch die Funktion zum Vorhersagen der dynamischen Charakteristik vorhergesagt werden, die Betriebsgrenzbedingungen verletzen und
eine einen optimalen Anfahrplan suchende Funktion (1100), die den optimalen Anfahrplan bestimmt, der es erlaubt, die beim Anfahren erzeugten Verluste so gering wie möglich zu halten, während die Grenzbedingungen über den gesamten Anfahrbetrieb gegenüber einer Verletzung durch die Betriebszustände geschützt sind, die durch die Funktion (1600) zum Vorhersagen der dynamischen Charakteristik vorhergesagt werden,
wobei das Wärmekraftwerk in den betriebsbereiten Zustand versetzt wird, bis der Fehler zwischen einem Zeitpunkt, an dem das Anfahren unter der Annahme abgeschlossen sein wird, daß der optimale Anfahrplan ausgeführt wird, und einem vorgegebenen Zeitpunkt kleiner als ein zulässiger Wert wird,
und wobei der optimale Anfahrplan der Planausführungsfunktion gegeben wird, wenn der Fehler kleiner als der zulässige Wert wird.

2. Verfahren zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes (3000) innerhalb der kürzest möglichen Zeit, wobei das Wärmekraftwerk von einem Typ ist, bei dem der Dampfeinlaß zu einer Hochdruckturbine erfolgt nachdem die Drehzahl einer Zwischendruckturbine und eines elektrischen Generators hochgefahren ist, indem Dampf der Zwischendruckturbine vor der Hochdruckturbine geliefert wird, mit einer Funktion (1000) zum Erstellen eines Anfahrplanes, die einen chronologischen Anfahrplan bezüglich der Arbeitsvorgänge und der Vorgabe der Zielwerte für die Steuerung erstellt, die zum Anfahren des Wärmekraftwerkes (3000) benötigt werden und mit einer Planausführungsfunktion (2000), die das Wärmekraftwerk (3000) nach Maßgabe des erstellten Anfahrplanes tatsächlich anfährt, wobei die Funktion (1000) zum Erstellen des Anfahrplanes eine Planoptimierungsfunktion (1100) und eine die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagende Funktion (1200) einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Anfahrplan mit Hilfe der Planoptimierungsfunktion (1100) gesucht wird, der es erlaubt, das Anfahren des Wärmekraftwerkes innerhalb einer kürzestmöglichen Zeit auszuführen,
Anfahrbetriebszustandswerte (213, 221, 231) durch die die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagende Funktion (1200) auf der Grundlage eines dynamischen Charakteristikmodells (1210), das in der die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagenden Funktion enthalten ist, und dem Ergebnis einer Beanspruchungs- oder Spannungsberechnung vorhergesagt werden, die durch eine Beanspruchungsberechnungsfunktion (1220, 1230) durchgeführt wird, die gleichfalls in der Funktion (1200) zum Vorhersagen der dynamischen Kraftwerkcharakteristik enthalten ist, wobei die vorhergesagten Anfahrbetriebszustandswerte zu der Planoptimierungsfunktion (1100) ausgegeben werden,
eine Simulation durch die Planoptimierungsfunktion (1100) mit Hilfe der die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagenden Funktion (1200) durchgeführt wird, und
Zeitintervalle des Dampfeinlasses zu der Zwischen- und Hochdruckturbine jeweils bestimmt werden, so daß die Zeitspanne vom Dampfzutritt zur Zwischendruckturbine bis zum Dampfzutritt zur Hochdruckturbine auf ein Minimum verkürzt werden kann, woraufhin die bestimmte Zeit für den Dampfzutritt zur Planausführungsfunktion (2000) ausgegeben wird.

3. Verfahren zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes innerhalb einer kürzestmöglichen Zeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn die Temperatur (T _RH) des nacherwärmten Dampfes über einem Wert (T _RHCHN) liegt, der in Form der Temperatur des nacherwärmten Dampfes eine untere Grenztemperatur für die Metallanpassung der Zwischendruckturbine darstellt, wie es durch die Funktion (1200) zum Vorhersagen der dynamischen Kraftwerkcharakteristik vorhergesagt wird, das Hochfahren der Drehzahl der Zwischendruckturbine über die Planausführungsfunktion (2000) erfolgt, während der Temperaturanstieg des nacherwärmten Dampfes abgewartet wird, wenn die Temperatur des nacherwärmten Dampfes unter diesem Wert (T _RHCHN) liegt, und dann, wenn die Hauptdampftemperatur (T _MS), die beim Abschluß dieses Hochfahrens der Drehzahl erreicht ist, über einem Wert (T _MMCHN) liegt, der in Form der Hauptdampftemperatur eine untere Grenztemperatur für die Metallanpassung der Hochdruckturbine wiedergibt, wie es durch die Funktion (1200) zum Vorhersagen der dynamischen Kraftwerkcharakteristik vorhergesagt wird, die möglicherweise in der Hochdruckturbine erzeugten Spannungen oder Beanspruchungen über die Funktion zum Vorhersagen der dynamischen Kraftwerkcharakteristik unter der Annahme vorhergesagt werden, daß der Dampfzutritt zur Hochdruckturbine erfolgt und daß eine Anfangslast angeschaltet wird, und
über die Planoptimierungsfunktion (1100) entschieden wird, ob die vorhergesagten Spannungen oder Beanspruchungen unter einem zulässigen Wert liegen oder nicht, um das Anschalten der Last über die Planausführungsfunktion (2000) auszuführen, wenn die vorhergesagten Spannungen oder Belastungen unter dem zulässigen Wert liegen, während kein Dampfzutritt zur Hochdruckturbine erfolgt und der lastfreie Betriebszustand beibehalten wird, wenn die vorhergesagten Spannungen oder Beanspruchungen den zulässigen Wert überschreiten und wenn die Hauptdampftemperatur (T _MS) unter dem Wert (T _MMCHN) liegt.

4. Betriebssystem zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes (3000) mit einer einen Anfahrplan erstellenden Funktion (1000), die vor dem Anfahren des Wärmekraftwerkes einen chronologischen Anfahrplan bezüglich der Betriebsvorgänge und der vorgegebenen Zielwerte zur Steuerung erstellt, die zum Anfahren des Wärmekraftwerkes benötigt werden und einer Planausführungsfunktion (2000) zum tatsächlichen Anfahren des Wärmekraftwerkes nach Maßgabe des erstellten Anfahrplanes, dadurch gekennzeichnet, daß
die den Anfahrplan erstellende Funktion (1000) eine Planoptimierungsfunktion (1100) und eine die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagende Funktion (1200) enthält, die Planoptimierungsfunktion (1100) dazu dient, einen Anfahrplan, der die beim Anfahren entstehenden Verluste so gering wie möglich halten kann, unter der Bedingung zu suchen, daß ein vorgegebener Zeitpunkt, an dem das Anfahren abgeschlossen ist, eingehalten wird, während eine Verkürzung der Lebensdauer der Maschinen auf ein Minimum verringert wird, und
die die dynamische Kraftwerkcharakteristik vorhersagende Funktion (1200) ein dynamisches Charakteristikmodell (1210) und eine Beanspruchungs- oder Spannungsberechnungsfunktion (1220, 1230) zum Bestimmen der Betriebszustandswerte (213, 221, 321) für das Anfahren enthält, wobei die bestimmten Betriebszustandswerte zu der Planoptimierungsfunktion (1100) ausgegeben werden.

5. Betriebssystem zum Anfahren eines Wärmekraftwerkes nach Anspruch 4, bei dem das dynamische Charakteristikmodell die Anfahrcharakteristik entsprechend dem Anfahrplan simulieren kann, gekennzeichnet durch
eine die dynamische Charakteristik vorhersagende Funktion, die mit Hilfe des dynamischen Charakteristikmodells das Verhalten derjenigen Betriebszustände, die zu Betriebsgrenzbedingungen in Verbindung stehen, unter denjenigen Betriebszuständen vorhersagt, die sich nach Maßgabe des Anfahrplans ändern,
eine über eine Verletzung der Grenzbedingungen entscheidende Funktion (160), die prüft, ob die Betriebsgrenzbedingungen durch die Betriebszustände verletzt werden, die durch die dynamische Vorhersagefunktion (1200) vorhergesagt werden,
eine Planoptimierungsfunktion (1100), die einen optimalen Anfahrplan bestimmt, der eine Verringerung der beim Anfahren auftretenden Verluste auf ein Minimum erlaubt, ohne daß die Grenzbedingungen durch die Betriebszustände verletzt werden, die durch die die dynamische Charakteristik vorhersagende Funktion (1200) vorhergesagt werden,
und eine die Betriebsgrenzbedingungen ändernde Funktion (1750), die korrigierend die Betriebsgrenzbedingungen, die die Maschinenlebensdauer ändern, in Abhängigkeit von einem vorhergesagten Zeitpunkt, an dem das Verfahren unter der Annahme der Ausführung des optimalen Anfahrplanes abgeschlossen sein wird und einem vorgegebenen Zeitpunkt ändert, wobei die Planoptimierungsfunktion (1100), einen optimalen Anfahrplan bestimmt, der die Verluste beim Anfahren unter den geänderten Betriebsgrenzbedingungen so gering wie möglich hält und erneut den vorhergesagten Zeitpunkt, an dem das Anfahren abgeschlossen sein wird, mit dem vorgegebenen Zeitpunkt wiederholt vergleicht, um dadurch einen Anfahrplan zu bestimmen, der es erlaubt, das Anfahren zu dem vorgegebenen Zeitpunkt mit einer so gering wie möglich gehaltenen Verkürzung der Maschinenlebensdauer abzuschließen, woraufhin der bestimmte Anfahrplan der Planausführungsfunktion (2000) gegeben wird.