DE680105C

DE680105C - Shock control for turbo-generators working together with other units

Info

Publication number: DE680105C
Application number: DES97554D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Halle
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-03-21
Filing date: 1931-03-21
Publication date: 1939-08-23

Description

Stoßregelung für mit anderen Einheiten zusammenarbeitendeTurbogeneratoren Die Erfahrungen, die man aus den Parallelarbeiten einzelner Turbosätze und ganzer Kraftwerke gewonnen hat, haben dazu geführt, daß man die verschiedenen Maschinen nicht gleichmäßig behandelt, sondern ihnen verschiedene Aufgaben zuweist. F-in Teil der Maschinen übernimmt eine im wesentlichen gleichbleibende Grundlast, ein anderer Teil deckt die zu erwartenden, über die Grundlast hinausgehenden Spitzen nach einem Fahrplan, während eine dritte Gruppe von Maschinen dazu dient, die Frequenz des Werkes oder der zusammengeschlossenen Kraftwerke zu halten. Die Fahrplanr.egelung kann nur die Belastungsänderungen ausgleichen, die sich vorher auf Grund statistischer Untersuchungen mit hinreichender Genauigkeit bestimmen lassen. Der tatsächliche Bedarf des Werkes oder Netzes wird mit der Fahrplankurve niemals ganz zusammenfallen, so daß man die Spitzen, die über die Fahrplankurve hinausgehen, durch eine besondere Regelung abfangen muß. Diese Aufgabe weist man zweckmäßig den Frequenzturbinen und besonderen Stoßturbinp zu.Surge control for turbo-generators working together with other units The experiences that one has gained from the parallel work of individual turbo sets and whole Power plants have won the different machines not treated equally, but assigns them different tasks. F-in part of the machines takes on an essentially constant base load, another Part covers the expected peaks over and above the base load after a Schedule, while a third group of machines is used to control the frequency of the Plant or the combined power plants. The timetable regulation can only compensate for the changes in load that were previously due to statistical Have examinations determined with sufficient accuracy. The real one The needs of the plant or network will never completely coincide with the timetable curve, so that the peaks, which go beyond the timetable curve, through a special Regulation must intercept. This task is appropriately assigned to the frequency turbines and special shock turbine too.

Wie weit es möglich ist, einer Laständerung durch die Regelung der Treibmitte1-zufuhr zur Kraftmaschine nachzukommen, hängt von zwei Größen ab, nämlich einmal von der Ansprechzeit und der Regelgeschwindigkeit der Regelung, andererseits von der Geschwindigkeit, mit der die Laständerung vor sich geht. Da die Ansprechzeit und die Regelgeschwindigkeit durch den konstruktiven Aufbau der Regelvorrichtung des Maschinensatzes gegeben sind, so besteht zunächst keine Möglichkeit, eine Laständerung, die mit größerer Geschwindigkeit eintritt, auszugleichen.How far it is possible to change the load by regulating the To comply with propellant supply to the engine depends on two variables, namely on the one hand on the response time and the control speed of the regulation, on the other hand the speed at which the load change takes place. Because the response time and the control speed due to the structural design of the control device of the machine set are given, there is initially no possibility of changing the load, which occurs with greater speed to compensate.

Andererseits soll aber auch gar nicht jede Maschine, die an der Energieerzeugung beteiligt ist, ohne weiteres zum Lastausgleich herangezogen werden, wenn eine Laständerung eintritt. Die Grundlast- und Fahrplanmaschinen sollen nicht jede Lastspitze ausfahren, und umgekehrt sollen die für die Aufnahme der Stöße bestimmten ',Maschinen nicht an Laständerungen teilnehmen, die mit kleiner Geschwindigkeit vor sich gehen und von den übrigen Maschinen aufgenommen werden können. Die Verhältnisse seien an Hand des Diagramms der Fig. i a erläutert, in dem über der Zeit t die Netzleistung L aufgetragen ist. Die Geschwindigkeit, mit der die Laständerung vor sich geht, ist bestimmt durch den Winkel, den ein Stück der Lastlinie jeweils mit dem vorangehenden Stück einschließt. Derartige Winkel sind in der Fig. i a mit a, P usw. eingetragen. Von a nach b, von b nach c und von c nach d treten Laständerungen ein, aber diese verlaufen mit geringer Geschwindigkeit. Die Winkel a und ß sind- infolgedessen klein. Im Punkt d setzt aber eine sehr.starke Netzbelastung ein, die bis zum Punkt e ansteigt. Der Winkel y ist infolgedessen groß. Zwischen e und f ist die Belastung dann konstant, sie fällt plötzlich bis zum Punkt g ab, steigt plötzlich bis zum Punkt h an und verläuft dann nach dem Linienzug lt, i, k zwar mit großen Absolutänderungen der Belastung, aber mit kleinen Laständerungsgeschwindigkeiten, bis im Punkt k wieder eine starke Spitze auftritt, die bis zum Punkt l verläuft, zum Punkt m abklingt und dann mit sanfter Neigung abnimmt. An diesem Diagramm soll die Stoßmaschine nur insoweit teilnehmen als die übrigen, insbesondere die frequenzregelnden Maschinen infolge der ihnen zugewiesenen Aufgaben nicht in der Lage sind, die sich ändernde Belastung auszugleichen. Die Belastung der Stoßturbine soll nur in den Punkten d, e, f, g, lt, k, L, wit zum Spitzenausgleich herangezogen werden, und zwar aus folgenden Erwägungen heraus: Bis zum Punkt d sind die Regeleinrichtungen der übrigen Maschinen in der Lage, den Laständerungen zu folgen. Im Punkt d setzt aber dann ein Belastungszustand ein, der von den übrigen Maschinen nicht gedeckt werden kann. Jetzt übernimmt die Stoßmaschine die Spitzenlast d, e (Fig. i b). Nach einer gewissen Zeit können aber die anderen Maschinen dem neuen Belastungszustand nachfolgen, so daß die Stoßmaschine nach und nach entlastet werden und ihre Last an die anderen Maschinen abgeben kann. Ihre Belastung nimmt also nach der Linie e, f' ab. Der jetzt folgenden plötzlichen` Entlastung nach der Linie f', g kommt die Stoßmaschine durch schnelle Verringerung ihrer Treibmittelzufuhr nach. In gleichem Maße wird ihre Lastaufnahme gesteigert, wenn,die Spitzenbelastung nach der Linie g, lt einsetzt. jetzt folgt eine Laständerungsperiode längs der Linie h, e, innerhalb der die anderen Maschinen in der Lage sind, den Lastschwankungen nachzukommen und außerdem der Stoßmaschine die übertragene Last langsam abzunehmen, so daß diese schließlich im Punkt n wieder vollkommen entlastet ist. Erst im Punkt k erhält sie wieder Last bis zum Punkt L und wird dann wieder vollkommen entlastet (Punkt m). Man kann selbstverständlich der Stoßmaschine auch eine konstante Grundbelastung Lo zuweisen, so daß sich -die Spitzen ihrer Belastung dieser Grundlast überlagern bzw. auch dieser Grundlast unterlagern.On the other hand, not every machine that is involved in the generation of energy should be used for load balancing without further ado when a load change occurs. The base load and schedule machines should not run out every peak load, and conversely, the 'machines intended to absorb the shocks' should not take part in load changes that take place at low speed and can be absorbed by the other machines. The relationships are explained on the basis of the diagram in FIG. 1, in which the network power L is plotted over time t. The speed at which the load change takes place is determined by the angle that a section of the load line includes with the preceding section. Such angles are shown in Fig. Ia with a, P, and so on. Load changes occur from a to b, from b to c and from c to d , but these are slow. The angles α and β are as a result small. In point d, however, a very strong network load sets in, which increases up to point e . As a result, the angle y is large. The load is then constant between e and f , it suddenly drops to point g, suddenly increases to point h and then follows the line lt, i, k with large absolute changes in the load, but with small load change speeds, to a strong peak occurs again at point k, which runs up to point l, subsides towards point m and then decreases with a gentle slope. The impact machine should only participate in this diagram to the extent that the other machines, in particular the frequency-regulating machines, are not able to compensate for the changing load due to the tasks assigned to them. The load on the shock turbine should only be used in points d, e, f, g, lt, k, L, wit to compensate for peaks, based on the following considerations: Up to point d, the control devices of the other machines are able to to follow the load changes. At point d, however, a load condition sets in that cannot be covered by the other machines. Now the shaping machine takes over the peak load d, e (Fig. Ib). After a certain time, however, the other machines can follow the new load condition so that the load on the shaping machine can gradually be relieved and its load can be transferred to the other machines. Your load therefore decreases along the line e, f '. The impact machine complies with the sudden 'relief' following the line f ', g by rapidly reducing its propellant supply. Their load-bearing capacity is increased to the same extent when the peak load begins according to the line g, lt. now follows a load change period along the line h, e, within which the other machines are able to cope with the load fluctuations and also slowly remove the transferred load from the impact machine, so that it is finally completely relieved again at point n. Only at point k does it receive load again up to point L and is then completely relieved again (point m). Of course, the impact machine can also be assigned a constant basic load Lo, so that the peaks of their load are superimposed on this basic load or are also subordinate to this basic load.

Zur Durchführung der eben erläuterten Stoßregelung für Turbogeneratoren, diese Überlegungen gelten sinngemäß auch für andere einer Stoßbelastung ausgesetzte Kraftmaschinen, wird von einer bekannten Anordnung ausgegangen, -bei der die Kraftmittelzufuhr außer einem Grundregelgesetz, das von einer Betriebsgröße, welche ein Maß für die Laständerung ist, wie Leistung, Strom, Frequenz, Drehzahl, Winkelgeschwindigkeit, abgeleitet, noch einem fremden Regelgesetz, welches Vergleichsgrößen in die Regelung einführt, unterstellt ist. Die Erfindung `besteht in einer derartigen Ausbildung der Stoßregelung, daß ein Regelvorgang nur dann zustande kommt, wenn von den von den beiden Regelgesetzen ausgehenden, in Geschwindigkeiten umgesetzten sowie gegengeschalteten Impulsen der Grundregelimpuls überwiegt, also die Laständerungsgeschwindigkeit einen bestimmten Grenzwert überschreitet.To carry out the surge control just explained for turbo generators, These considerations apply mutatis mutandis to others exposed to shock loads Power machines, it is assumed that a known arrangement, -in the power supply except for a basic rule of law, which is of an enterprise size, which is a measure of the Load change is, such as power, current, frequency, speed, angular velocity, derived, still from a foreign rule law, which comparative values in the regulation introduces, is subordinated. The invention `consists in such a training the shock control that a control process only comes about when of the the two regulatory laws, implemented in speeds and counteracted Pulses the basic control pulse predominates, so the load change speed one exceeds a certain limit.

Man kann z. B. dem vom gestörten Gleichgewichtszustand herrührenden Impuls des Grundregelgesetzes einen Impuls gegenschalten, der darauf hinwirkt, den Grundregelimpuls unwirksam zu machen. Erst wenn dessen Größe die Größe des Gegenimpulses überwiegt, kommt eine Einwirkung auf die Regelung der Maschine zustande. Man kann zu diesem Zweck den Taktgeber für die Durchführung des Grundregelgesetzes in der Mittelstellung innerhalb eines toten Bereiches spielen lassen, der gegen den Gegenimpuls nach der einen oder anderen Seite überschritten werden muß, wenn die Regelung der Maschine beeinflußt werden soll.You can z. B. the one resulting from the disturbed state of equilibrium The impulse of the basic rule of law counteracts an impulse that works towards the To make the basic control impulse ineffective. Only when its size is the size of the counter pulse predominates, there is an effect on the control of the machine. One can for this purpose the clock for the implementation of the Basic Law in the Let the middle position play within a dead area that goes against the counter impulse must be exceeded on one side or the other if the regulation of the Machine is to be influenced.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem zur Verwirklichung des fremden Regelgesetzes ein umsteuerbares Triebwerk dient, 'das mit dem Taktgeber gekuppelt ist, bei einer Gleichgewichtsstörung und der dadurch hervorgerufenen Taktgeberbewegung eingeschaltet wird und dabei eine Geschwindigkeit annimmt, die gleich oder größer ist als die Taktgebergeschwindigkeit für die größte Laständerungsgeschwindigkeit, die noch nicht zu einem Ansprechen des Reglers führen soll. Die dargestellte Anordnung ist ein Taktgeber für einen elektrischen Regler. Der vom Grundregelgesetz ausgehende Impuls wird auf einen Zeiger i übertragen. Der Impuls kann z. B. von der Leistung der Maschine abgenommen werden oder vom elektrischen Strom, von der Frequenz, von der Drehzahl, von der Änderung der Winkelgeschwindigkeit oder irgendeiner anderen Betriebsgröße, die ein Maß für die Laständerung ist. Mit dem Zeiger i ist über das Gestänge z, 3, 17 der Kontakthebel 4 eines elektrischen Taktgebers gekuppelt. Der Punkt 5 sei zunächst als fest angenommen. Die Gegenkontakte für den Kontakt 6 des Kontakthebels 4 sind mit 7 und 8 bezeichnet. Sie werden von einer Scheibe getragen, an welcher über eine Stange io ein Zeiger ii angelenkt ist, dessen Stellung von der Kraftmittelzufuhr zur Maschine abhängig ist. Betrachtet man zunächst nur diese Teile, so arbeitet der Regler folgendermaßen: Steigt die Last an, so wird ein Laständerungsimpuls, der im übrigen nicht unmittelbar an -der Maschine abgenommen zu werden braucht, sondern an einer beliebigen Stelle des Netzes abgenommen werden kann, zu einer Verstellung des Zeigers i führen. Der Zeiger i wird nach rechts ausschlagen und dadurch den Kontakthebel 4 ebenfalls nach rechts verstellen, so daß durch Auftreffen des Kontaktes 6 auf den Kontakt 8 ein Steuerstromkreis für einen Verstellmotor geschlossen wird, der z. B. das Einlaßv entil einer Dampfturbine öffnet. Die Turbine erhält mehr Dampf und ist infolgedessen in der Lage, den erhöhten Bedarf, der zur Einleitung des Regelvorganges geführt hat, zu decken. Gleichzeitig mit der Vergrößerung der Dampfzufuhr zur Maschine ist aber der Zeiger i i nach links ausgeschwenkt, so daß die Scheibe 9 im Uhrzeigersinne verdreht wird. Das führt zu einer Trennung der Kontakte'6 und 8, also einer Rückführung des Kontakthebels 4. in die Mittellage und damit zu einer Unterbrechung des Regelvorganges. Mit den eben beschriebenen Teilen ist der Regler in an sich bekannter Weise sowohl dem Grundregelgesetz als auch - einem zweiten Regelgesetz unterstellt, das von der zugeführten Energiemenge abgeleitet ist. Noch nicht berücksichtigt ist das Wesentliche an der Erfindung, nämlich die Geschwindigkeit, mit der die Laständerung vor sich geht. Zur Verwirklichung dieses Regelgesetzes ist die Stange 3 im Punkt 5 nicht fest gelagert, sondern mit einem Schieber 12 verbunden, der durch einen Motor 13 von einer Spindel 14 angetrieben wird. Es sei schon hier bemerkt, daß dieses Getriebe von jeder anderen Bauart sein kann, daß es insbesondere auch nach Art einer doppelt wirkenden, federbelasteten Ölbremse ausgebildet sein kann. Die Steuerleitungen des Motors 13 können unmittelbar vom Kontakthebel q. oder der Stange 17 aus geschlossen werden, während zum Abschalten ein Kontakt 15 dient, dem ein Gegenkontakt 16 an, der Stange 17 entspricht. Die Kontakte 7 und 8 an der Scheibe 9 sind so weit auseinandergezogen, daß der Kontakthebel. zunächst einen toten Bereich durchlaufen muß, ehe der Steuerstromkreis für das Regelorgan, das verstellt werden soll, geschlossen wird. Nimmt man an, daß es sich um die Laständerung im Punkt a des Diagramms nach der Fig. i a handelt, so ergibt sich folgendes: Die in der Zeiteinheit auftretende Laständerung ist klein, infolgedessen wird der Kontakthebel 4 zunächst um einen bestimmten, nicht sehr grollen Betrag ausschlagen. In dem Augenblick aber, wo er ausschlägt, wird auch der Motor 13 eingeschaltet, und zwar so, daß die Stange 17 im entgegengesetzten Sinn bewegt wird, als sie vorher durch den Zeiger i bewegt worden war. Der Motor 13 wirkt also dem vom Grundregelgesetz ausgehenden Impuls entgegen und zieht den Kontakthebel 4 wieder in seine Mittellage zurück, so daß der Steuerstromkreis über die Kontakte 7 bzw. 8 nicht geschlossen werden kann. Längs der Linie b, c tritt überhaupt kein Impuls auf, da die Belastung konstant ist, und längs der Linie c, d kommt bei dem entgegengesetzten Ausschlag des Zeigers i ebenfalls kein Steuerstromkreis zustande, da durch den Motor 13 der Kontakthebel 4 immer wieder zurückgeholt wird. Anders gestalten sich jetzt die Verhältnisse, wenn die Belastungskurve im Punkt d angelangt ist. Jetzt tritt eine Laständerung mit sehr großer Geschwindigkeit ein, und zwar eine Lastaufnahme. Der Kontakthebel q. überfährt also den Kontakt 8 entgegen der durch den Motor 13 eingeleiteten Bewegung, und es wird jetzt ein Steuerstromkreis für den Verstellmotor des Regelorgans geschlossen. Da jedoch der Motor 13 weiterläuft, wird die Stoßturbine langsam wieder entlastet und die entsprechende Last langsam den anderen Turbinen, insbesondere den freduenzsteuernden Turbinen, zugeschoben. Im Punkt f tritt eine sehr starke Entlastung ein, im Punkt g eine sehr starke Belastung usf. Wenn jeweils der Kontakthebel q. wieder seine Mittelstellung err-bicht bat; wird der Motor 13 durch die Kontaktgabe zwischen 15 und 16 abgeschaltet.In Fig. 2 an embodiment of an arrangement according to the invention is shown in which a reversible engine is used to implement the foreign control law, 'which is coupled to the clock, is switched on in the event of a balance disruption and the resulting clock movement and thereby assumes a speed that is equal to or greater than the clock speed for the greatest load change speed that should not yet lead to the controller responding. The arrangement shown is a clock generator for an electrical controller. The impulse emanating from the basic rule of law is transferred to a pointer i. The pulse can e.g. B. from the power of the machine or from the electrical current, from the frequency, from the speed, from the change in the angular velocity or any other operating variable that is a measure of the load change. The contact lever 4 of an electrical clock generator is coupled to the pointer i via the linkage z, 3, 17. Point 5 is initially assumed to be fixed. The mating contacts for contact 6 of contact lever 4 are denoted by 7 and 8. They are carried by a disk to which a pointer ii is articulated via a rod io, the position of which depends on the power supply to the machine. If you only look at these parts at first, the controller works as follows: If the load increases, a load change impulse, which incidentally does not need to be taken directly from the machine, but can be taken from any point in the network, becomes a Adjustment of the pointer i lead. The pointer i will deflect to the right and thereby also adjust the contact lever 4 to the right, so that when the contact 6 meets the contact 8, a control circuit for an adjusting motor is closed, which z. B. opens the Einlaßv valve of a steam turbine. The turbine receives more steam and is consequently able to meet the increased demand that led to the initiation of the control process. Simultaneously with the increase in the steam supply to the machine, however, the pointer ii is swiveled to the left, so that the disk 9 is rotated clockwise. This leads to a separation of the contacts 6 and 8, that is, a return of the contact lever 4 to the central position and thus to an interruption of the control process. With the parts just described, the controller is subject in a manner known per se to both the basic rule law and a second rule law which is derived from the amount of energy supplied. The essential aspect of the invention, namely the speed at which the load change occurs, has not yet been taken into account. In order to implement this control law, the rod 3 is not fixedly mounted at point 5, but rather connected to a slide 12 which is driven by a motor 13 from a spindle 14. It should already be noted here that this transmission can be of any other type, in particular that it can also be designed in the manner of a double-acting, spring-loaded oil brake. The control lines of the motor 13 can be directly from the contact lever q. or the rod 17 can be closed, while a contact 15 is used to switch off, to which a mating contact 16 corresponds to the rod 17. The contacts 7 and 8 on the disk 9 are pulled apart so far that the contact lever. must first pass through a dead area before the control circuit for the control element that is to be adjusted is closed. Assuming that it is the load change in point a of the diagram according to Fig. Ia, the following results: The load change occurring in the unit of time is small, as a result of which the contact lever 4 is initially by a certain, not very large amount turn down. At the moment when it deflects, however, the motor 13 is also switched on, in such a way that the rod 17 is moved in the opposite direction to that which it was previously moved by the pointer i. The motor 13 thus counteracts the impulse emanating from the basic rule and pulls the contact lever 4 back into its central position so that the control circuit via the contacts 7 and 8 cannot be closed. Along the line b, c there is no pulse at all, since the load is constant, and along the line c, d with the opposite deflection of the pointer i there is likewise no control circuit, since the contact lever 4 is repeatedly brought back by the motor 13 . The situation is different now when the load curve has reached point d. Now a load change occurs at a very high speed, namely a load pick-up. The contact lever q. So moves over the contact 8 against the movement initiated by the motor 13, and a control circuit for the adjusting motor of the regulating element is now closed. However, since the motor 13 continues to run, the impact turbine is slowly relieved again and the corresponding load is slowly shifted to the other turbines, in particular the turbines controlling the frequency. At point f there is a very strong relief, at point g a very strong load and so on. If the contact lever q. again his middle position err-bicht asked; the motor 13 is switched off by the contact between 15 and 16.

Durch die Einführung des fremden Regelgesetzes in den Regelvorgang wird also erreicht, daß die Geschwindigkeit der Laständerung berücksichtigt wird und daß die Stoßmaschine nur dann beeinflußt wird, wenn die Geschwindigkeit der Laständerung einen bestimmten Wert erreicht, ferner daß die Stoßturbine langsam wieder entlastet wird unter Abgabe der Last an die anderen Turbinen. Durch Änderung der Verstellgeschwindigkeit des Punktes 5 kann erreicht werden, daß die Charakteristik der Stoßmaschine verlagert wird. Als Ausgangsstellung für die Stoßturbine, auf welche diese immer wieder zurückstrebt, kann naturgemäß statt Leerlauf auch eine gewisse Teillast als Grundlast, z. B. Halblast, gewählt werden.By introducing the foreign rule law into the control process it is thus achieved that the speed of the load change is taken into account and that the impact machine is only influenced if the speed of the Load change reaches a certain value, furthermore that the impact turbine is slow The load is relieved again and the load is transferred to the other turbines. By change the adjustment speed of the point 5 can be achieved that the characteristic the slotting machine is relocated. As a starting position for the impact turbine, on which this striving back again and again can naturally instead of idling a certain Partial load as base load, e.g. B. half load can be selected.

Claims

PATENT CLAIM: i. Shock regulation for those working with other units Turbo generators and other power machines subjected to shock loads, their Fuel supply except for a principle law that of a company size, which is a measure of the change in load, such as power, flow, frequency, speed, Angular velocity, is derived from another foreign control law, which Introduces comparison values into the regulation, is assumed, characterized in that that a regulating process only comes about if one of the two regulating laws outgoing, speed-converted and counter-connected pulses the basic control impulse inclines, so the load change rate a certain Exceeds limit. a. Control according to claim i, characterized in that the clock for the implementation of the basic rule law in the middle position plays within a dead zone that goes against the counter-impulse to the one or other side must be exceeded if the control of the machine affects shall be. 3. Regulation according to claim i and characterized in that for implementation of the foreign control law a reversible engine is used, which with the clock or whose linkage is coupled, in the event of a balance disorder and the resultant caused clock movement is switched on and thereby a speed assumes that is equal to or greater than the clock speed for the largest Load change rate; which do not yet lead to a response to the regulation target. q .. Control according to claim 3 for an electrical control device, in which the clock is designed as a contact lever for an adjusting motor of the control device is, characterized in that a reversible gear on the contact lever, for example in the form of a worm drive driven by an electric motor is that when a contact lever movement begins, it returns to its middle days seeks.