DE3723176A1

DE3723176A1 - Verfahren und einrichtung zur elektronischen regelung einer dampfturbine

Info

Publication number: DE3723176A1
Application number: DE19873723176
Authority: DE
Inventors: Frantisek Dipl Ing Pokorny; Zdenek Dipl Ing Bures; Josef Dipl Ing Doblas
Original assignee: Skoda kp
Current assignee: Skoda kp
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1988-01-21
Anticipated expiration: 2007-07-15
Also published as: CH674053A5; DE3723176C2; CS544886A1; GB2194358A; FR2605046A1; CS263629B1; CN87105470A; GB8716839D0; CN1023142C; GB2194358B; FR2605046B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Regelung einer Dampfturbine für den Antrieb der Speise pumpe und eine Einrichtung, welche solche Regelung durch zuführen ermöglicht.

Die Wassermenge, welche mittels der Speisepumpe in das Speisesystem des Dampferzeugers geliefert wird, ist durch die Drehzahländerung der diese Speisepumpe antreibenden Dampfturbine reguliert. Die Drehzahlregelung der Dampf turbine für den Antrieb der Speisepumpe ist durch ihre Regelventile realisiert. Die Turbine weist für den An trieb der Speisepumpe zwei Arten von diesen Ventilen auf: die Grund- oder Niederdruckventile, verkürzt ND-Ventile, und die Schnapp- oder Hochdruckventile, verkürzt HD-Ventile. Jedes von diesen Ventilen arbeitet mit Dampf einer anderen Qualität. Die HD-Ventile arbeiten mit frischem Dampf, der in den Hochdruckteil der Hauptdampfturbine eintritt und die ND-Ventile arbeiten mit solchem Dampf, der schon einen Teil seiner Energie beim Durchgang durch den Hochdruckteil der Hauptdampfturbine verloren hat. Somit werden die HD- Ventile in der Zeit betätigt, wenn die Hauptturbine still steht oder nur eine kleine elektrische Leistung ausbildet. Nach dem Beschleunigen der Hauptturbine treten die ND- Ventile in Funktion in Abhängigkeit von den wachsenden Parametern des Dampfes, welcher schon durch den Hoch druckteil der Hauptdampfturbine durchgegangen ist.

Zur Zeit ist das Maß der Öffnung der HD- und ND-Ventile der Dampfturbine für den Antrieb der Speisepumpe durch den Druck des Einstellöls gegeben, das als ein Signal aus dem hydraulischen Drehzahlregler so heraustritt, daß mit dem wachsenden Druck dieses Öls zuerst die ND-Ventile und nach ihrer vollen Öffnung auch die HD- Ventile der Turbine für den Antrieb der Speisepumpe geöffnet werden. Diese Ankopplung ist im Betriebsverlauf unveränderlich, was eine ganze Reihe von Schwierigkeiten verursacht. Besonders beim Übergang von einer Ventilart auf eine andere und umgekehrt ist eine frühere Öffnung der HD-Ventile nicht möglich, solange die ND-Ventile nicht ganz geöffnet werden. Die Forderung einer präzisen Regelung der Turbinendrehzahlen in einem breiten Umfang ist für den hydraulischen Regler nur schwer lösbar. Die Forderung einer automatischen Durchwärmung sowohl der Turbine als auch der Pumpe nach längeren Stillsetzungen ist praktisch nicht sicherstellbar.

Die Erfindung vermeidet die aufgezeigten Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln eine präzise Drehzahlregelung zu erreichen und dabei die Regelmöglichkeiten der ND- und HD-Ventile voll zu nutzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Turbinenregelung und auch die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nutzen die Abhängigkeit der Öffnung von HD- und ND-Ventilen der Turbine für den Antrieb der Speisepumpe zur Drehzahl regelung. Die Einrichtung zur Durchführung dieses Ver fahrens verwendet die Reglersätze, die Kreissätze der Öffnungseingabewerte von HD- und ND-Ventilen, die Sätze von elektrisch-hydraulischen Umformern, ein Oder-Glied und die Kreise der Hand- und Selbstbetätigung.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß auf die Ventile der Dampfturbine für den Antrieb der Speisepumpe selbstän dig und gerade in Abhängigkeit von der Antriebsart der Hauptdampfturbine eingewirkt wird.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Eine Verbesserung der Präzision der Drehzahlregelung läßt sich mit den im An spruch 3 gekennzeichneten Arbeitsmitteln erreichen.

Der Vorteil des Verfahrens zur Turbinenregelung und der Einrichtung, durch welche dieses Verfahren verwirklicht wird, liegt in der selbständigen geraden Betätigung der Stellung sowohl der HD-Ventile als auch der ND-Regelven tile. Das Aktionsmedium von diesen Ventilen ist wieder Hydrauliköl, in diesem Falle weist jedoch jedes von den Ventilen seinen eigenen Kreis auf. Dadurch wird es mög lich, daß praktisch willkürliche Kombinationen von ihrer gemeinsamen Öffnung und dadurch auch die Anpassung an die Turbinenbetriebszustände entstehen können. Der elektronische Drehzahlregler ist als ein Adaptionsregler ausgebildet, welche seine Parameter danach ändert, ob er mit den HD- oder ND-Regelventilen arbeitet. Dadurch stellt dieses Verfahren eine hohe konstante Präzision der Drehzahlregelung in ihrem ganzen Bereich sicher und ermöglicht auch, die Problematik der automatischen Durchwärmung bei dem An lassen nach den verschieden langen Stillsetzungen zu lösen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglichen folgende Turbinenbetriebsarten für den Antrieb der Speisepumpe:

- den Turbinenbetrieb im Regime der Drehzahlregelung durch die Steuerung von HD- und ND-Ventilen durch das Ausgangssignal aus dem Signalverteilungskreis, die gemeinsame Kopplung von HD- und ND-Ventilen ist in dem Verteiler gemäß der Betriebsart einstellbar;
- den Turbinenbetrieb in dem Regime der Drehzahlregelung durch die Steuerung von HD-Ventilen durch das Ausgangs signal aus dem Signalverteilungskreis und ND-Ventilen aus dem Kreis des Öffnungseingabewertes von ND-Ven tilen;
- den Turbinenbetrieb in dem Regime der Drehzahlregelung durch die Steuerung von ND-Ventilen durch das Ausgangs signal aus dem Signalverteilunskreis und HD-Ventilen aus dem Kreis des Öffnungseingabewertes von HD-Ventilen;
- dazu ermöglichen sie die Betätigung der Stellung von den HD-Ventilen aus dem Kreis des Öffnungseingabewertes von HD-Ventilen und den ND-Ventilen aus dem Kreis des Öffnungseingabewertes von ND-Ventilen;
- weiter ermöglichen sie den Betrieb der Drehzahlregelung mit der Handeingabe des Drehzahleingabewertes,
- den Betrieb der Drehzahlregelung mit der Selbststeuerungs eingabe des Drehzahleingabewertes durch das Ausgangs signal von dem übergeordneten Speisungsregulators,
- den Betrieb der Drehzahlregelung mit der Selbststeuerungs eingabe des Drehzahleingabewertes durch das Ausgangs signal von dem Durchwärmungsregulator bei dem Anlassen nach einem verschieden langen Steilstand und
- die Sicherstellung des Maschinensatzes in dem Falle einer Störung, welche als Folgerung die Drehzahlerhöhung oder die Drehzahlentwicklungsrichtung des Überlaufregu lators aufweist.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der Einrichtung zur Turbinenregelung gemäß der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild.

Das Grundelement der Einrichtung zur Turbinenregelung ist ein Drehzahlregler 1. An den Eingang 101 dieses Drehzahl reglers 1 ist der Ausgang 113 des Oder-Gliedses 11 ange schlossen. In den zweiten Eingang 112 dieses Oder-Gliedes 11 ist das Ausgangssignal aus dem elektronischen Drehzahl fühler angeführt. An den ersten Eingang 111 des Oder-Glie des 11 ist der Ausgang 123 des Kreises 12 des Drehzahlein gabewertes angeschlossen. Auf den ersten Eingang 121 des Kreises 12 des Drehzahleingabewertes ist der Ausgang 143 des Selbststeuerungskreises 14 vom Drehzahleingabewert ange schlossen, an dessen zweiten Eingang 142 das Ausgangssignal von dem übergeordneten Speisungsregulator 8 angeschlossen ist. Auf den ersten Eingang 141 des Selbststeuerungskreises 14 vom Drehzahleingabewert ist der Ausgang 502 des Durch wärmungsregulators 5 angeschlossen, an dessen Eingang 501 der Wärmefühler der kritischen Turbinenstelle angeschlossen ist. An den zweiten Eingang 122 des Kreises 12 des Drehzahl eingabewertes ist der Ausgang 131 des Handbetätigungskrei ses 13 vom Drehzahleingabewert angeschlossen. Der Ausgang 102 des Drehzahlreglers 1 ist an den Eingang 151 des Signal verteilungskreises 15 aus dem Drehzahlregler 1 angeschlossen. Der erste Ausgang 152 des Signalverteilungskreises 15 ist an den zweiten Eingang 232 des ersten Umschalters 23 ange schlossen, an dessen ersten Eingang 231 der Ausgang 203 des Kreises 2 des Öffnungseingabewertes für das HD-Ventil angeschlossen ist. An den ersten Eingang 201 des Kreises 2 des Öffnungseingabewertes für das HD-Ventil ist der Ausgang 211 des Kreises 21 der Stellungshandeingabe für das HD- Ventil angeschlossen.

An den zweiten Eingang 202 des Kreises 2 des Öffnungs eingabewertes für das HD-Ventil ist der Ausgang 221 des Kreises 22 der Stellungsselbsteingabe für das HD- Ventil angeschlossen. Der Ausgang 233 aus dem ersten Umschalter 23 ist an den ersten Eingang 411 der ersten Minimumauswahl 41 angeschlossen, an deren zweiten Eingang 412 der Ausgang 402 des Drehzahlüberschreitungsregulators 4 angeschlossen ist. Der Ausgang 413 der ersten Minimumaus wahl 41 ist an den Eingang 601 des elektro-hydraulischen Umformers 6 für HD-Ventile angeschlossen. Der zweite Aus gang 153 des Signalverteilungskreises 15 ist an den ersten Eingang 331 des zweiten Umschalters 33 angeschlossen, an dessen zweiten Eingang 332 der Ausgang 303 aus dem Kreis 3 des Öffnungseingabewertes der ND-Ventile angeschlossen ist. An den ersten Eingang 301 des Kreises 3 des Öffnungseingabewertes der ND-Ventile ist der Ausgang 311 des Kreises 31 der Stellungshandeingabe der ND-Ventile angeschlossen und an den zweiten Eingang 302 ist der Aus gang 321 des Kreises 32 der Stellungsselbsteingabe der ND-Ventile angeschlossen.

Der Ausgang 333 des zweiten Umschalters 33 ist an den ersten Eingang 421 der zweiten Minimumauswahl 42 angeschlossen, an deren zweiten Eingang 422 der Ausgang 402 des Überlauf reglers 4 angeschlossen ist. An den Eingang 401 des Über laufreglers 4 ist der Ausgang aus dem elektronischen Drehzahl fühler angeschlossen. Der Ausgang 423 der zweiten Minimum auswahl 42 ist an den Eingang 701 des zweiten elektrisch- hydraulischen Umformers 7 für die ND-Ventile angeschlossen.

Das Wesen der Tätigkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Turbinenregelung liegt in der Verteilung der Betätigung der Stellung der HD- und der ND-Ventile in zwei selbständige Teile. Die Stellung der HD-Ventile ist durch das Ausgangssignal aus dem ersten elektrisch- hydraulischen Umformer 6 bestimmt. Die Stellung der ND-Ventile ist durch das Signal aus dem zweiten elektrisch- hydraulischen Umformer 7 bestimmt. Jeder von diesen Um formern 6, 7 ist im wesentlichen durch drei Verfahren betätigt: durch das Ausgangssignal aus den Kreisen 2, 3 des Öffnungseingabewertes für Ventile oder durch das Ausgangssignal aus dem Drehzahlregler 1 oder durch das Ausgangssignal aus dem Überlaufregler 4, und zwar in Abhängigkeit von den Betriebszuständen und den Bedürf nissen des Operators. Die Kreise 2, 3 des Öffnungseingabe wertes der Ventile sind manuell oder automatisch steuer bar, wobei die automatische Steuerung der betreffenden Regelventile bei der Umschaltung von der Stellungsbetäti gung auf den Drehzahlregler für die Sicherstellung dieses stoßfreien Überganges erfolgt.

Der Öffnungseingabewert ist ebenfalls manuell oder automatisch veränderbar. Die Einrichtung zur Turbinen regelung ermöglicht es, beide Ventile in Serie durch die Signale aus dem Drehzahlregler 1 zu betreiben oder ein beliebiges der Ventile auf Handbetätigung umzuschalten und das übrige in der Kompetenz des Drehzahlreglers 1 zu belassen. Solange sich der Drehzahleingabewert in dem Stand "automatisch" befindet, ist er entweder durch das Ausgangssignal aus dem Speiseregulator 8 oder durch das Ausgangssignal aus dem Durchwärmungsregulator 5 geändert. Der Durchwärmungsregulator 5 stellt die Nichtüberschrei tung der zulässigen Wärmebeanspruchung beim Anlassen sicher.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Regelung einer Dampfturbine für den Antrieb der Speise pumpe und eine Einrichtung, welche solche Regelung durchzuführen ermöglicht.

Das Verfahren zur Turbinenregelung nutzt die Abhängigkeit der Öffnungsgröße von Ventilen der Turbine für den Antrieb der Speisepumpe zur Drehzahlregelung. Der Vorteil des Ver fahrens zur Turbinenregelung und der Einrichtung, durch welches dieses Verfahren verwirklicht wird, liegt in der selbständigen geraden Betätigung der Stellung sowohl der HD-Ventile als auch der ND-Regelventile. Die Einrichtung zur Turbinenregelung verwendet einen Drehzahlregler 1, einen Überlaufregler 4, einen Durchwärmungsregulator 5, einen Speisungsregulator 8, einen Kreis 2 des Öffnungs eingabewertes von Hochdruckventilen, einen Kreis 3 des Öffnungseingabewertes von Niederdruckventilen, einen Kreis 12 des Drehzahleingabewertes, den Handbetätigungskreis 13 und den Selbststeuerungskreis 14 vom Drehzahleingabewert, den Signalverteilungskreis 15, die Kreise 21, 22, 31, 32 der Stellungshandeingabe und der Stellungsselbsteingabe von Hochdruck- und Niederdruckventilen, die Umschalter 22, 33, die Minimumauswahlen 41, 42, die Umformer 6, 7 und das Oder Glied 11. Das Wesen der Erfindung liegt in der Verteilung der Hochdruck- und Niederdruckventileinstellung in zwei selbständige Teile. Die Stellung von Hochdruckventilen ist durch das Ausgangssignal aus dem ersten elktrisch-hydrau lischen Umformer 6 bestimmt. Die Stellung der Niederdruck ventile ist durch das Signal aus dem zweiten elektrisch- hydraulischen Umformer 7 bestimmt. Jeder von diesen Umformern 6, 7 ist entweder durch das Ausgangsignal aus dem betreffenden Kreis 2, 3 des Ventilöffnungseingabewertes oder durch das Ausgangssignal aus dem Drehzahlregler 1 oder durch das Ausgangssignal aus dem Überlaufregler 4 betätigt. Die Kreise 2, 3 des Öffnungseingabewertes sowie auch des Drehzahleingabewertes der Ventile sind manuell oder auto matisch steuerbar.

Claims

1. Verfahren zur Turbinenregelung, das zum Antrieb der Speisepumpe die Abhängigkeit der Öffnungsgröße von Hochdruckventilen und Niederdruckventilen der Dampf turbine auf deren Drehzahl ausnutzt, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ventile der Dampfturbine für den Antrieb der Speisepumpe selbständig und gerade in Abhängigkeit von der Antriebsart der Hauptdampfturbine eingewirkt wird.

2. Einrichtung zur Turbinenregelung, bestehend aus einem Reglersatz, einem Satz von Kreisen der Öffnungseingabewerte von Hochdruck- und Niederdruckventilen, einem Satz elektrisch-hydraulischer Umformer, einem Oder-Glied und einem Satz zur Hand- und Selbststeuerung, dadurch gekennzeichnet,
daß an die Betätigungselemente der Niederdruckventile ein zweiter elektro-hydraulischer Umformer (7) und an die Betätigungselemente der Hochdruckventile ein erster elektro-hydraulischer Umformer (6) des Betätigungskreises (01) angeschlossen ist, dessen einer Eingang an dem Kreis (2) des Öffnungseingabewertes der Hochdruckventile angeschlossen ist, von dem ein zweiter Eingang an den Kreis (3) des Öffnungseingabewertes der Niederdruckventile, von dem ein weiterer Eingang an den Drehzahlfühler und von dem die zwei letztgenannten Eingänge an den ersten Ausgang (152 ) und an den zweiten Ausgang (153) des Signalverteilungskreises (15) angeschlossen sind, dessen Eingang (151) dabei an den Ausgang (102) des Drehzahl reglers (1) angeschlossen ist,
daß der Eingang (101) dieses Drehzahlreglers (1) mit dem Ausgang (113) des Oder-Gliedes (11) verbunden ist, dessen erster Eingang (111) an den Ausgang (123) des Kreises (12) des Drehzahleingabewertes angeschlossen ist, während sein zweiter Eingang (112) noch mit dem Drehzahlfühler verbunden ist,
daß dabei an die Eingänge (121, 122) des Kreises (12) des Drehzahleingabewertes der Handbetätigungskreis (13) des Drehzahleingabewertes und der Selbststeuerungs kreis (14) des Drehzahleingabewertes angeschlossen sind, welcher mit dem Speisungsregulator (8) und dem Durch wärmungsregulator (5) verbunden ist, dessen Ausgang (502) mit dem Turbinenmetallwärmefühler verbunden ist,
daß der erste Eingang (331) des ersten Umschalters (23) des Betätigungskreises (01) an den Ausgang (203 ) des Kreises (2) des Öffnungseingabewertes der Hochdruck ventile angeschlossen ist, dessen Eingänge (301), (302) einerseits an den Kreis (21) der Stellungshand eingabe der Hochdruckventile angeschlossen sind, während der zweite Eingang (332) des zweiten Umschalters (33) des Betätigungskreises (01) an den Kreis (3) des Öffnungseingabewertes der Niederdruckventile angeschlos sen sind, dessen Eingänge (301, 302) einerseits an den Kreis (31) der Stellungshandeingabe der Niederdruckven tile und andererseits an den Kreis (32) der Stellungs selbsteingabe der Niederdruckventile angeschlossen sind und daß der zweite Eingang (142) des Selbststeuerungs kreises (14) vom Drehzahleingabewert mit dem Ausgang (801) des Speisungsregulators (8) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (601, 701) der elektro-hydraulischen Umformer (6, 7) an die Ausgänge (413, 423) von Minimumaus wählern (41, 42) angeschlossen sind,
daß immer einer von den ersten Eingängen (41, 42) dieser Minimumauswähler (41, 42) mit einem Ausgang (233, 333) der Umschalter (23, 33) verbunden ist,
daß ihr zweiter Eingang (412, 422) an den Ausgang (402) des Drehzahlüberschreitungsregulators (4) angeschlossen ist, der mit dem Eingang (111, 112) des Oder-Gliedes (11) verbunden ist
und daß der erste Eingang (231) des ersten Umschalters (23) an den Ausgang (203) des Kreises (2) des Öffnungs eingabewertes der Hochdruckventile angeschlossen ist, wogegen der erste Eingang (331) des zweiten Umschalters (33) an den Ausgang (303) des Kreises (3) des Öffnungs eingabewertes der Niederdruckventile angeschlossen ist,
während der zweite Eingang (232) des ersten Umschalters (23) mit dem ersten Ausgang (152) des Signalverteilungs kreises (15) verbunden ist und der zweite Eingang (332) des zweiten Umschalters (33) mit dem zweiten Ausgang (153) dieses Signalverteilungskreises (15) verbunden ist.