DE938549C

DE938549C - Method and device for rapid start-up and control of steam turbines

Info

Publication number: DE938549C
Application number: DEA13435A
Authority: DE
Inventors: Karl Frey; Bruno Junker
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1951-05-09
Filing date: 1951-05-31
Publication date: 1956-02-02
Also published as: CH289800A; FR1055436A; BE511177A; GB701197A

Description

Bid den meisten neuzeitlichen Dampfturbinen, vor allem bei Hochdruckturbinen, wird <ein Aktionsrad verwendet, in welchem ein Teil des· Daruckgefälles ausgenutzt wird. Die Teilbeaiufschlagung dieses Aktionsirades mit Hilfe von Düsen oder Düsengruppen, deren Dampfeinlaßventile sich gestaffelt öffnen, erlaubt die wiederholte Ausnutzung des vollen Frischdampf druckes. Bei niedriger Belastung arbeitet eine solche Turbine immer nur unter teilweiser Beaufschlagung des Aktionsrades, 'und bei ihrer Inbetriebnahme sowie im Leerlauf öffnet sich jeweilen nur 'das Einlaßventil der ersten Düsengruppe, da dieses bei weitem genügt, um die Leerlaufdampfmenge in die Turbine (einzulassen.Bid most modern steam turbines In the case of high-pressure turbines in particular, an action wheel is used in which part of the pressure gradient is exploited. The partial application of this action wheel with the help of nozzles or nozzle groups, whose steam inlet valves open in stages, allows repeated use of the full steam pressure. When the load is low, such a turbine only works partially Actuation of the action bike, 'and during its commissioning as well as in idle opens only 'the inlet valve of the first nozzle group, since this is by far sufficient to let the idle steam volume into the turbine (.

Die teilweise Beaufschlagung der Tuirbine mit heißem Dampf führt jedoch zu ungleichmäßigeir Erwärmung des Turbinengehäuses und somit zu Verformungen desselben, die besonders bei raschem Anfahren der Tuirbine sehr nachteilig sein können. Steht genügend Zeit zur Verfügung, so kann die Turbine beim Anfahren langsam und sorgfältig durchgewärmt werden, womit sich Schäden infolge Verformung vermeiden lassen; ganz anders aber sind die Verhältnisse, wenn die Anfahrzeit so kurz wie möglich bemessen werden soll. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Turbine mit allen Düsenventilen angefahren werden kann, wobei sich diese alle praktisch gleichmäßig öffnen. Während der Anfahrzeit und, bis eine ,an und für sich beliebige Belastung erreicht ist, fährt eine so eingerichtete Turbine mit allen Düsen und mit gleichmäßig gedrosselten Düsenventilen und erwärmt sich soThe partial loading of the Tuirbine with however, hot steam leads to uneven heating of the turbine casing and thus too Deformations of the same, which can be very disadvantageous, especially when the Tuirbine is approached quickly. If enough time is available, the turbine can start up slowly and carefully are warmed through, so that damage due to deformation can be avoided; quite different, however are the conditions when the start-up time is to be kept as short as possible. In this case it is advantageous if the turbine can be started with all nozzle valves, with these all open practically evenly. During the start-up time and, until one, any in and of itself Load is reached, a turbine set up in this way runs with all nozzles and with evenly throttled nozzle valves and heats up

ringsherum gleichmäßig, was für rasches Anfahren von großer Bedeutung ist. Nachdem die Turbine praktisch !gleichmäßig durchgewärmt ist, kann ihre Regelung eo umgestellt werden, daß. die Düsenventile sich gestaffelt öffnen, wie dies im Lastbetrieb üblich amid wichtig ist.evenly all around, which is of great importance for quick start-up. After the turbine practically! is evenly warmed through, their regulation can be changed over that. the nozzle valves open in stages, as is usually important in load operation.

Die Erfindung· bezieht sich somit auf ein Verfahren zum raschen Anfahren und zur Regelung von Dampfturbinen mit Düsen für deren teilweise ίο Beaufschlagung und besteht darin, daß die Turbine mit sämtlichen, sich praktisch gleichmäßig öffnenden -Düsenventilen angefahren wird und daß nachher zum Lastbetrieb mit gestaffelt sich öffnenden Düsenventilen übergegangen wird.The invention thus relates to a method for rapid start-up and control of steam turbines with nozzles for some of them ίο loading and consists in the fact that the turbine with all, practically evenly opening -Nozzle valves is approached and that afterwards a transition is made to load operation with staggered opening nozzle valves.

Eine !Einrichtung zur Ausübung des 'erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch Mittel, .die die gleichmäßige Öffnung der Düsenventile beim Anfahren der Turbine bewirken, und durch weitere Mittel, die durch Ausschalten der erstao genannten Mittel den Übergang zum Lastbetrieb mit gestaffelt sich öffnenden Düsenventilen erlaub en. Die Umschaltung der Regelungseinirichtungen von Anfahrbetrieb auf Lastbetrieb kann, durch mechanische, hydraulische oder pneumatische Mittel verwirklicht werden. Bei mechanischer Umschaltung kann z. B. eine Nockenwelle oder ein Übertragungshebel oder ein anderes Verbindungsglied zwischen dem Regler und den Düsenventilen besonders ausgestattet wenden. Biei hydraulischer Betätigung der Ventile kann z. B. die Vorspannung der Ventilfedern, welche den Öffnungsbeginn des betreffenden Ventils bestimmt, so verstellt werden, daß vorerst bei gleichem Öldruck alle Ventile mit ungefähr gleichem Hub öffnen und nachher, also nach erfolgter Umschaltung auf gestaffelte Öffnung der Ventile bei Lastbetrieb, diese sich je nach Belastung der Turbine ganz oder teilweise schließen.A! Device for exercising the 'according to the invention The method is characterized by means, .the even opening of the nozzle valves cause when starting the turbine, and by other means, which by switching off the erstao mentioned means allow the transition to load operation with staggered opening nozzle valves. The switching of the control devices from start-up operation to load operation can, by mechanical, hydraulic or pneumatic means can be realized. With mechanical switching can e.g. B. a camshaft or a transmission lever or another link between the regulator and the nozzle valves specially equipped turn around. With hydraulic actuation of the Valves can e.g. B. the bias of the valve springs, which the beginning of the opening of the relevant Valve determined, adjusted so that initially all valves with the same oil pressure with approximately open the same stroke and afterwards, i.e. after it has been completed Switching to staggered opening of the valves during load operation, this depends on the load close the turbine completely or partially.

An Hand der Zeichnung, die eine betrieblich vorteilhafte Einrichtung gemäß der Erfindung schema tisch als Beispiel zeigt, sei das erfindungsgemäße Verfahren näher 'erlättfert, wobei angenommen wird, daß die Regelung der Turbine in bekannter Weise durch Drucköl erfolgt und das gleichmäßige Öffnen aller Ventile durch sogenannte, ~ an sich ebenfalls bekannte »Druckwandieir« bewirkt wird.With reference to the drawing, which is an operationally advantageous device according to the invention schematically shows as an example, is the invention Procedure in more detail ', it being assumed that the control of the turbine in known way is done by pressurized oil and the uniform opening of all valves by so-called, ~ "Druckwandieir", which is also known per se, causes will.

Eine Ölpumpe 1 fördert das für den Betrieb der Regelungseinrichtung benötigte Drucköl sowohl in eine Leitung 2 wie auch in eine andere Leitung 3. Das Öl in Leitung 2 kann über eine Dirosselstelle 17, etwa 'eine Blende oder ein einstellbares Drosselventil, sowohl in die Leitung 4 wie auch in die Leitung 10 eintreten; überdies kann 'ein Teil dieses Öls dem Öldruickregler 5 zufließen, der sich unter der Einwirkung des Drehzahlreglers 6 der Turbine öffnet und schließt und damit mehr oder weniger Öl aus idem System der Druckleitungen und Regelapparate abfließen läßt. Die Leitung 4 steht über Zweigleitungen 4„, 4/,, - 4_C, 4d mit Umschalt-Organen j_a, 7b, j_c, 7 ^ in Verbindung. Die Anzahl dieser Umschaltorgane richtet sich nach der Anzahl der verwendeten Düsen ventile, die im Rahmen der praktiseben Gegebenheiten beliebig groß sein kann; hier wird beispielsweise angenommen, daß vier Düsenventile verwendet werden. Bei den Umschaltorganen 7_a, 7 b, "]_c, 7d kann es sich z.B. tun Dreiwegehähne handeln, die entweder in der Stellung I oder in der Stellung II stehen können. An die Leitung 10 sind über Zweigleitungen io_a, io^, io_c, ioa· Druckwandler il_a, iii, n_c, H^, die nachstehend noch näher beschrieben werden, angeschlossen. Das -Öl in Leitung3 kann über Zweigleitungen 3«, 3b, Zc 3d mit Drosselstellen i8_a, i8_fi, i8_e, i8^ einerseits über die Umschalt organe 7_a, 7 b, 7c, 7a und die Leitungen i6_a, 164, i6_c, i6d den Kraftkolben 8_a, 8δ, 8_C, S_d der Düsenventile 9a, 9b, 9o 9d zufließen, anderseits kann es den Druckwandlern zugeleitet und von .diesen in mehr oder weniger starkem Maß ins Freie abgelassen werden.An oil pump 1 conveys the pressure oil required for the operation of the control device both into a line 2 and into another line 3. The oil in line 2 can be fed into line 4 via a directional point 17, for example an orifice or an adjustable throttle valve as well as entering line 10; Moreover, part of this oil can flow to the oil pressure regulator 5, which opens and closes under the action of the speed regulator 6 of the turbine and thus allows more or less oil to flow out of the system of pressure lines and regulating apparatus. The line 4 is connected via branch lines 4 ", 4 /" - 4 _C , 4d with switching organs j _a , 7b, j _c , 7 ^. The number of these switching elements depends on the number of nozzle valves used, which can be as large as desired within the framework of the practical conditions; here it is assumed, for example, that four nozzle valves are used. In the Umschaltorganen 7 _a, b 7 "] _c, 7d, it may, for example, do act three-way valves, which can either be in position I or in position II. On the line 10, branch lines io _a, io ^ io _c, ioa · pressure transducer il _a, iii, n _c, H ^, which will be described in more detail below, is connected. the oil as in line 3 can branch lines 3 ', 3b, Zc 3d with orifices i8 _a, i8 _fi, i8 _e , i8 ^ on the one hand via the switching organs 7 _a , 7 b, 7c, 7a and the lines i6 _a , 164, i6 _c , i6d flow to the power piston 8 _a , 8δ, 8 _C , S _{d of} the nozzle valves 9a, 9b, 9o 9d On the other hand, it can be fed to the pressure transducers and discharged from them to a greater or lesser extent into the open air.

Der dem ersten Düsenventil zugeordnete Druckwandler ist in einer einfachen Form im Schnitt durch seine Längsachse gezeichnet. In dieser Darstellung bezeichnet n_a ein unterteiltes Gehäuse, in welchem sich ein abgestufter Kolben I2_a unter Einwirkung der verschiedenen Öldrücke im oberen und im unteren Gehäuseteil sowie unter der Einwirkung einer Feder 13a frei bewegen kann. Je nach der Stellung des beweglichen Kolbens i2_a kann bei I4_a mehr oder weniger Drucköl aus dem oberen Gehäuseteil abfließen. Bei ι ζ_α kann Lecköl aus dem mittleren Gehäuseteil frei abfließen. Von den den weiteren Düsenventilen zugeordneten Druckwandlern sind in der Zeichnung nur die Gehäuse iij, n_c, ι iß- in Ansicht schematisch gezeigt.The pressure transducer assigned to the first nozzle valve is drawn in a simple form in section through its longitudinal axis. In this illustration, n _a denotes a subdivided housing in which a stepped piston I2 _a can move freely under the action of the various oil pressures in the upper and lower housing parts and under the action of a spring 13a. Depending on the position of the movable piston i2 _a _, more or less pressure oil can flow out of the upper housing part at I4 a. At ι ζ _α , leakage oil can flow freely from the middle housing part. Of the pressure transducers assigned to the other nozzle valves, only the housings iij, n _c , ι iß- are shown schematically in a view in the drawing.

Zum Anfahren der Turbine werden die Umschaltorgane 7_a, 7b, 7c, 7d in die Stellung I gebracht, in welcher Stellung sie in der Zeichnung gezeigt sind. Die Zuleitungen 4_a, 4i, 4_C, 4<? sind dabei geschlossen; dagegen steht die Leitung 3 über die Leitungen 3a, 3b, 3c, 3d -und i6_Oj i6_b, i6_c, i6_rf mit den Kraftkolben 8_a, 8₆, 8_C, 8a· der Düsenventile in Verbindung, und ferner sind die letztgenannten Leitungen an den oberen Gehäuseteil der Druckwandler angeschlossen. Auch wirkt der vom Regler 5, 6 wechselnd beeinflußte Öldruck über die Leitung 10 und die Zweigleitungen io_a, ioj,,. io_c, iOa- auf die "Stufenkolben der Druckwandler. Das Verhältnis der KolbenfLäehen der einzelnen Druckwandler ist so gewählt, daß es den gemeinsamen Regelöldruck in der Leitung 10 so in die in den Leitungen i6_a, 164, no 16c, i6d herrschenden Drücke umwandelt, daß trotz der verschieden starken Federn in den Kraftkolben 8₀, 8fi, 8_C, 8d der Düsenventile die Hübe dieser Ventile praktisch gleich groß werden. Damit wird leine gleichmäßige Beaufschlagung aller Düsen ¹¹S und leine ebensolche Durchwärmiung der Turbine erreicht.For starting up the turbine, the switching members _7a, 7b, 7c, 7d brought into the position I, in which position they are shown in the drawing. The leads 4 _a , 4i, 4 _C , 4 <? are closed; In contrast, the line 3 via the lines 3a, 3b, 3c, 3d -and- i6 _Oj i6 _b, i6 _c, i6 _rf with the power piston 8 _a, 8 _6, 8 _C, 8 · of the nozzle valves in combination, and further, the The latter lines are connected to the upper housing part of the pressure transducer. The oil pressure alternately influenced by the regulator 5, 6 also acts via the line 10 and the branch lines io _a , ioj ,,. io _c, IOA to the "stepped piston, the pressure transducer. The ratio of the KolbenfLäehen the single pressure transducer is selected so that it converts the common control oil pressure in the line 10 as in the in the lines i6 _a, 164, No 16c i6d pressures prevailing that despite the different strong springs in the power piston 8 _0, 8FI, 8 _C, 8d of the nozzle valves the strokes of these valves are the same size practical. this leash uniform admission is all of the nozzles ¹¹ reaches S and linen just such Durchwärmiung the turbine.

Da 'die Leerlaufdampfmenge neuzeitlicher Turbinen klein ist, wird es vorteilhaft sein, die Kolbenflächen der einzelnen Druckwandler und die Stärke der auf die Kolben wirkenden Federn so zu bemessen, 'daß trotz der geringen notwendigen Hübe der Düsenventile die Regelungseinrichtung die nötige Ungleichförmigkeit besitzt;, um einen pendelfreien Betrieb zu ermöglichen. Es mag dabei auch ¹^S vorteilhaft sein, duirch nur teil weises Öffnen desSince 'the amount of idle steam in modern turbines is small, it will be advantageous to dimension the piston areas of the individual pressure transducers and the strength of the springs acting on the pistons so that the control device has the necessary irregularity in spite of the small strokes required by the nozzle valves to enable pendulum-free operation. It may thereby be ¹ ^ S advantageous, retire only partial opening of the

Frischdampfschiebens oder mit Hilfe eines Umlaufschiebers den Dampfdruck am Einlaß der Turbine zu verringern, wobei der abgesenkte Druck gegebenenfalls von einem Regler auf gleichbleibender Höhe gehalten werden kann.Live steam sliding or with the help of a rotary valve reduce the steam pressure at the inlet of the turbine, the lowered pressure if necessary can be kept at a constant level by a controller.

Für den Lastbetrieb der Turbine werden die Umschaltorgane 7a, 7b, 7c, 7d in die Stellung II gebracht, womit die Druckwandler ausgeschaltet isind. Der vom Regler 5, 6 je nach der Belastung der Turbine wechselnd beeinflußte Öldruck wirkt über die Leitungen 4, 4_a, 4j, \_c, 4^ und i6_a, ΐ6_δ, i6_c, iod direkt auf die Kraftkolben 8_a, 8j, 8_C, 8^ der Düsenventile %, 94, g_c, 9d- Bei zunehmender Belastung der Turbine schließt der Drehzahlregler 6 in bekannter Weise den Ölabflußschlitz des Öldruckreglers 5, und der steigende Öldruck öffnet nacheinander die Düsenventile gegen den verschieden starken Druck der Federn ihrer Kraftkolben.For the load operation of the turbine, the switching elements 7a, 7b, 7c, 7d are brought into position II, whereby the pressure transducers are switched off. The oil pressure, which is influenced by the regulator 5, 6 depending on the load on the turbine, acts directly on the power pistons 8 _a , 8j _{via the lines 4, 4 a} , 4j, \ _c , 4 ^ and i6 _a , ΐ6 _δ , i6 _c , iod , 8 _C , 8 ^ of the nozzle valves %, 94, g _c , 9d- As the load on the turbine increases, the speed regulator 6 closes the oil drainage slot of the oil pressure regulator 5 in a known manner, and the increasing oil pressure opens the nozzle valves one after the other against the different pressure of the springs their power piston.

Claims

Patent claims:

i. Procedure for the rapid commissioning and loading of steam turbines with automatic Nozzle valve control, characterized in that when starting up the turbine and at the beginning of the load operation for the time being all nozzle valves are opened practically evenly and that afterwards at any point in time tmd at any load in a continuous manner and, without the irregularity of the rule environment country the load can change, the regulation to the staggered standard when the turbine is loaded The way in which the nozzle valves are opened is switched.

2. Device for performing the method according to claim 1 on steam turbines with hydraulic fluid s -control devices, characterized by pressure transducers, which are activated when the turbine starts up and when the load operation begins allow uniform opening of all nozzle valves, and by switching devices that go through Switching off the pressure transducers at any time and with any load dear the transition to the staggered opening method that is customary when the turbans are loaded Effect nozzle valves.

Referred publications:
Advertising probe booklet "AEG steam turbines", 1938, p. I ₇ .

For this purpose ι sheet of drawings

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