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Verfahren zur selbsttätigen Verteilung der von mehreren Maschinen
eines Kraftwerkes oder von mehreren Kraftwerken einer Kraftwerksgruppe erzeugten
Gesamtenergie Wenn mehrere Kraftmaschinen eines einzigen oder mehrerer Kraftwerke
auf ein gemeinsames Netz arbeiten, so werden in der Regel für die die Grundlast
deckenden Maschinen von der Betriebsleitung sogenannte Leistungsfahrpläne vorgezeichnet,
die für jede Maschine oder für jedes Kraftwerk genau bestimmen, welche Leistung
sie in jedem Zeitpunkt zu erzeugen haben, während die restlichen Maschinen die Periodenzahl
zu halten, d. h. jeweils so viel Leistung zu erzeugen haben, daß die Periodenzahl
weder steigt noch sinkt. Die Schalttafelwärter haben durch entsprechende Bedienung
der Servomotoren für die genaueste Einhaltung der für die einzelnen Maschinen vorgezeichneten
Fahrpläne und für die Konstanthaltung der Periodenzahl zu sorgen. Die Fahrpläne
sind meist unabhängig von der Gesamtleistung, die die zusammengeschalteten Werke
zu erzeugen haben; sie richten sich nach der Art der einzelnen Maschinen (ältere
oder moderne Dampfmaschinen, Dieselmotoren), nach ihrem Brennstoffverbrauch, nach
dem von den einzelnen Werken aufgestellten Tarifen u. dgl. Es sind bereits Einrichtungen
zur selbsttätigen Regelung der Dampferzeugung bei ständig in gleicher Weise schwankender,
also gleichmäßig um einen Mittelwert pendelnder Belastung bekannt. Im folgenden
wird jedoch zunächst ein Ausführungsbeispiel für eine bereits früher vorgeschlagene
Einrichtung beschrieben, die die Einhaltung der vorerwähnten Fahrpläne, d. h. Belastungsschaubilder
beliebiger unregelmäßiger Gestalt, selbsttätig besorgt.
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Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus einer Uhr und einem Leistungszeiger.
Durch die Uhr wird eine mit Stundeneinteilung versehene Trommel angetrieben, die
innerhalb 2q. Stunden eine Umdrehung macht. Auf der Zylinderfläche dieser Trommel
wird der etwa in Karton, Blech o. dgl. ausgeschnittene Leistungsfahrplan so befestigt,
daß über jedem Stundenteilstrich die für diesen Zeitpunkt vorgeschriebene Leistungsabgabe
der zu steuernden Maschine erscheint. Die Grundlinie des Fahrplanes, auf der die
Zeiten von o bis 24 Uhr aufgetragen sind, muß also gerade so lang sein wie der Umfang
der Trommel. Die aufgeschnittene und in einer Ebene abgerollte Zylinderfläche der
Trommel ist in der Abb. z mit T, der auf ihr angebrachte Leistungsfahrplan mit P
bezeichnet.
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Durch die Feder F wird ein in einem Längsschlitz oder mittels Lenker
geführter Stift S gegen die von der Trommel etwas abstehende Kontur des Fahrplanes
gedrückt, so daß er beim Ablaufen der Trommel immer an dieser Kontur anliegt.
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Die Bewegung des Stiftes S wird auf einen Hebel H, der um die Drehachse
des Zeigers Z des Wattmeters der zu steuernden Maschine
drehbar
ist, so übertragen, daß sich die Mittellinie 'b=b'- des , -Drehhebels
H auf die Leistungsanzeige - der. Wattmeterskala ein-.: stellt, die der Fahrpfanleistung
entspricht, atf. der gerade der Stift S steht.
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Befindet sich der Wattmeterzeiger Z in der gleichen Stellung wie die
Mittellinie b-b' des Hebels H, also in der Lage, wie in der Abbildung gezeichnet,
so bedeutet das, daß die Leistung, die die zu steuernde Maschine abgibt, in diesem
Augenblick gerade mit der Leistung übereinstimmt, die sie nach dem vorgezeichneten
Fahrplan P abgeben soll. Steht der Wattmeterzeiger weiter links, so ist die Leistung
der Maschine kleiner als die fahrplanmäßig von ihr abzugebende. In diesem Falle
schließt der Zeiger nach Oberwindung eines kleinen freigegebenen Spielraumes über
den Kontakt a den Ankerstromkreis des Servomotors 11,I in dem Sinn, daß der Servomotor
eine höhere Leistungsabgabe der Maschine bewirkt. Steht der Wattmeterzeiger Z zu
weit rechts, ist also die Leistungsabgabe der Maschine größer als die fahrplanmäßig
von ihr abzugebende, so schließt der Zeiger über den Kontakt ci den Ankerstromkreis
des Servomotors im umgekehrten Sinn und bewirkt dadurch eine geringere Leistungsabgabe
der Maschine.
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Dieser selbsttätige Regelvorgang wird sich jeweils so lange fortsetzen,
bis der Wattmeterzeiger Z frei zwischen den Anschlägen a und a' schwingt, bis also
die Leistungsabgabe der Maschine der fahrplanmäßig von ihr abzugebenden entspricht.
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Bringt man den Leistungszeiger an der Zusammenschlußstelle zwischen
zwei Leitungsnetzen an und überträgt man die Angaben dieses Leistungszeigers auf
einen im Spitzenkraftwerk befindlichen Leistungszeiger (Fernleistungszeiger), so
kann man die Leistungserzeugung der zur Frequenzhaltung bestimmten Maschinen mit
den beschriebenen Vorrichtungen derart steuern, daß zwischen den beiden Netzen die
nach dem Fahrplan vorgeschriebene Leistung verschoben wird. Die Last, die die so
gesteuerten Maschinen selbst erzeugen, wird in diesem Falle nicht der Last entsprechen,
die der Fahrplan für die Verschiebung zwischen den beiden Netzen vorschreibt. Die
Maschinen werden vielmehr einen Teil der Belastung des primären Netzes decken und
dazu noch so viel Last erzeugen, daß von dem einen in das andere Netz die im gegebenen
Zeitpunkt vorgeschriebene Leistung gedrückt wird.
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Durch Ausrüstung jeder Maschine eines Kraftwerkes oder einer Kraftwerksgruppe
mit der vorbeschriebenen Steuereinrichtung kann die Gesamtlast eines jeden Kraftwerkes
oder einer jeden Kraftwerksgruppe in zeitlich und quantitativ voraus bestimmter
Weise und unabhängig von der Gesamtlast auf die einzelnen Maschinensätze eines jeden
Kraft-."-`ierkes oder auf die Kraftwerke einer Kraft-::@ erksgruppe verteilt werden.
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Zur Verteilung der von mehteren parallel geschalteten Generatoren
erzeugten Wirk-und Blindleistung auf die einzelnen Generatoren nach einem festgesetzten
Verteilungsschlüssel sind" Anordnungen bekannt, bei denen in gesonderten Relais
für jeden Generator entweder die Wirkleistung bzw. der Ankerstrom jedes Generators
mit der Gesamtwirkleistung bzw. dem Gesamtstrom verglichen und der entsprechende
Regelvorgang eingeleitet wird, wenn zwischen den verglichenen Größen nicht das gewünschte
Verhältnis besteht. Bekannt sind auch Einrichtungen zur proportionalen Verteilung
der Gesamtblindleistung auf parallel geschaltete Generatoren, bei denen in gesonderten
Relais für jeden Generator beobachtet wird, ob zwischen dem Gesamtstrom und den
Einzelströmen der Generatoren eine Phasenverschiebung besteht, und die Regelung
der Generatoren beim Vorhandensein einer solchen Phasenverschiebung durch die Relais
entsprechend geändert wird. Die Lastverteilung wird bei allen diesen Anordnungen
durch elektrischen Vergleich zwischen Summenwert und Einzelwert erzielt. Sie eignen
sich jedoch nicht zur Fernregelung, also auch nicht zur selbsttätigen Verteilung
der Gesamtenergie auf die Kraftwerke einer Kraft= Werksgruppe, weil die Summenwerte
für die Kraftwerksgruppen an keiner Stelle sichtbar sing d, sopdern erst wieder
durch komplizierte Fernmeßeinrichtungen und Additionsvorrichtungen meßbar gemacht
werden müssen.
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Demgegenüber wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel ein Verfahren
beschrieben, nach dem die gewünschte Energieverteilung auf die Maschinen eines Kraftwerkes
ohne Messung der Gesamtenergie in einem einzigen System von Meßgeräten mit Grenzanschlägen
erreicht wird, welch letztere miteinander zwangsläufig mechanisch-oder elektrisch
gekuppelt sind, und bei dem nur die Fernübertragung der Wirk- bzw. Blindleistung
einer Maschine in die parallel geschalteten Kraftwerke erforderlich ist, um beim
Parallelbetrieb mehrerer Kraftwerke die gewünschte Energieverteilung zu erreichen..
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Die Drehhebel Hl, H_, H3 der Meßgeräte, beispielsweise Wattmeter,
der einzelnen Maschinensätze 11I1, J1 2, 11.I3 eines Kraftwerkes werden,
wie in Abb. :2 dargestellt, gekuppelt. Dadurch kann man bei entsprechender Skalenteilung
der Meßgeräte erreichen, daß die Lastanteile, die jede Maschine übernimmt,
stets
im gleichen Verhältnis zueinander stehen. In Abb. 2 verhalten sich z. B. die Lastanteile
der Maschinen I, II, III zueinander wie 4. :2 :2. Es werden also durch ein einziges
Meßsystem alle drei Maschinen des Kraftwerkes nach dein vorbezeichneten Verteilungsschlüssel
zur Energieabgabe herangezogen.
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Stehen die drei Maschinen in getrennten, evtl. weit voneinander entfernten
Kraftwerken, so kann man die gleiche Energieverteilung dadurch erreichen, daß man
die Leistungsabgabe einer Maschine, beispielsweise der Maschine I, in die beiden
anderen Kraftwerke durch eine Fernmeßeinrichtung überträgt und in jedem der anderen
Kraftwerke ein entsprechendes Meß- und Regelsystem einbaut. Im Kraftwerk II baut
man z. B. das Meß- und Regelsystem I, II ein. Die Grenzanschläge der Meßgeräte I
und II (wobei I den ferngemessenen Meßwert darstellt) bewirken dann im Zusammenhang
mit den zugehörigen Steuerleitungen, ' daß die Leistungsabgaben der Maschinen I
und II sich verhalten wie 4:2. In gleicher Weise verfährt man im Kraftwerk III und
erreicht dadurch, daß die Leistungsabgaben der Maschinen I und III sich verhalten
wie .I :.2. Dadurch wird auch bewirkt, daß sich die Leistungsabgaben der Maschinen
I, II und III verhalten wie .I : 2 :2.
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Wird der Drehhebel Hl des Wattmeters der Maschine I noch nach dem
in Abb. T vorgezeichneten Fahrplan gesteuert, so wird durch die in Abb. 2 dargestellte
Kupplung der Drehhebel der Wattmeter erreicht, daß von der fahrplanmäßig vorgezeichneten
Leistung die Maschine I jeweils die Hälfte, die Maschinen II und III jeweils ein
Viertel übernehmen.
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Kuppelt man die Drehhebel H1, H@, H3 der Wattmeter TV" W#. der Maschinen
1, I1 und III, wie in Abb. 3 dargestellt, sowohl unter sich als auch mit dem Drehhebel
Ho eines vierten Wattmeters Wo, so kann man an dem Wattmeter Wo die Gesamtbelastung
ablesen. Ebenso kann man bei getrennten Kraftwerken, beispielsweise im Kraftwerk
II, durch Kupplung eines weiteren Wattmeters mit den Wattmetern I und II an diesem
weiteren Wattmeter auch im Kraftwerk II die Gesamtbelastung ablesen.
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Die Kupplung der Drehhebel unter sich und mit dem Fahrplanapparat
kann auf mechanische oder auch auf elektrische Weise vorgenommen werden. Die Einrichtung
ohne Kupplung mit dem Fahrplanapparat kann insbesondere auch dazu verwendet werden,
daß man die Spitzenleistung, welche die die Periodenzahl haltenden Maschinen zu
übernehmen haben, nach einem gewissen Aufteilungsschlüssel auf diese Maschinen verteilt.
Sind z. B. zwei gleich große Maschinen zur Spitzendeckung vorhanden,' so kann man
lediglich durch die Kupplung der Drehhebel der Wattmeter dieser Maschinen erreichen,
daß jede Maschine stets die Hälfte der zu deckenden Gesamtleistungsspitze übernimmt.
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Die vorstehende Beschreibung ist auf die Steuerung von Leistungsfahrplänen
und von Leistungsverteilungsschlüsseln abgestellt. In gleicher Weise sind die beschriebenen
Einrichtungen auch zur Steuerung anderer, z. B. von Drehzahl-, Perioden-, Blindstrom-,
Dampfdruck-, Wasserzuführungsfahrplänen u. dgl. oder zur Steuerung derartiger Verteilungsschlüssel
zu gebrauchen. Es kann beispielsweise auch die Feuerung eines Kessels durch Verstärkung
des Zuges und Beschleunigung der Brennstoffzufuhr oder die Wasserzufuhr in einem
Kanal durch Öffnen und Schließen der Schützen u. dgl. gesteuert werden.
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Die Steuerung beispielsweise eines Dampfkessels oder der Wasserzuleitung
in einem Kanal kann auch mit derartiger Voreilung gegenüber dem Leistungsfahrplan
erfolgen, daß die für die fahrplanmäßig vorgezeichnete Leistung erforderliche Dampf-
oder Wassermenge in dem Zeitpunkt des Bedarfes schon bereitsteht, so daß bei steigender
Last kein Rückgang und bei sinkender Last kein Anstieg des Dampfdruckes bzw. kein
Sinken und Steigen des Wasserspiegels erfolgt.