EP0100532B1 - Verfahren und Einrichtung zur Leistungsregelung an einem Kraftwerksblock - Google Patents

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EP0100532B1
EP0100532B1 EP83107456A EP83107456A EP0100532B1 EP 0100532 B1 EP0100532 B1 EP 0100532B1 EP 83107456 A EP83107456 A EP 83107456A EP 83107456 A EP83107456 A EP 83107456A EP 0100532 B1 EP0100532 B1 EP 0100532B1
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generator
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Günter Dr. Kallina
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • F01K3/20—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by combustion gases of main boiler
    • F01K3/22—Controlling, e.g. starting, stopping

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for power control on a power plant block consisting of a once-through steam generator, steam turbine and generator according to the preambles of claims 1 and 2.
  • DE-C-942 514 describes such a control for steam engines, it has two control loops, namely a power control loop with the generator power output as a control variable and the primary energy supplied to the steam generator as a control variable, and a pressure control loop that measures the steam pressure upstream of the turbine or at the outlet of the steam generator at a predetermined setpoint by engaging in the steam throughput of the turbine via a control valve.
  • a device for power control in particular the model simulation of the controlled system "steam generator” can be accomplished with relatively simple means.
  • the power plant block consists of the once-through steam generator 1, the steam turbine 2 and the electric generator 3.
  • the feed water supplied via line 4 is evaporated with the aid of the fuel or fuel-air mixture supplied via line 5 and supplied to the steam turbine 2 via the inlet valve 6 at pressure p 1 .
  • the electrical power P e , i emitted by the generator 3 is compared in a comparison point 7 with a power set point P ei s set in the set point adjuster 8.
  • the resulting control difference dP el is fed to a power controller 9 with PID behavior, the output variable of which acts as control signal YL on an actuator 10 engaging in the energy supply 5 and possibly on an actuator engaging in the feed water flow.
  • the actuator YL of the power controller 9 is fed to the positive input of a differential element 11 and the input of a higher-order transmission element 12, in which the steam generation behavior of the “steam generator” controlled system is electrically simulated.
  • the output signal of the transmission element 12 is connected to the negative input of the differential element 11, the output of which is connected to the input of a delay element 13 of the first order, which electrically simulates the storage behavior of the steam generator.
  • the output of the delay element 13 carrying the pressure correction signal p k is connected to the negative input of a second differential element 14, to the positive input of which the pressure setpoint p s is connected.
  • the reference variable dynamically corrected in this way is fed to a pressure regulator 15 with PI behavior; its controlled variable is the actual pressure value p, measured at a pressure measuring point 16 in the steam line to the steam turbine 2.
  • the control signal y T of the pressure regulator 15 actuates the turbine inlet valve 6 and thus influences the steam throughput through the turbine.
  • This pressure control loop is fast and uncritical, so that in connection with the power control loop, which is also fast and uncritical, there is a largely instantaneous response of the overall control of the power plant block to changes in the command or control variable "electrical power".

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Leistungsregelung an einem aus Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger, Dampfturbine und Generator bestehenden Kraftswerksblock gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2.
  • In der DE-C-942 514 ist eine derartige Regelung für Dampfkraftmaschinen beschrieben, sie weist zwei Regelkreise auf, und zwar einen Leistungsregelkreis mit der abgegebenen Generatorleistung als Führungsgröße und der dem Dampferzeuger zugeführten Primärenergie als Stellgröße und einen Druckregelkreis, der den Dampfdruck vor der Turbine bzw. am Ausgang des Dampferzeugers auf einem vorgegebenen Sollwert hält, indem er über ein Stellventil in dem Dampfdurchsatz der Turbine eingreift.
  • Da die Regelstrecke insbesondere bei kohlebeheizten Dampferzeugern sehr träge ist, kann bei schnellen Lastwechseln in dem vom Generator gespeisten Netz die Erzeugung elektrischer Energie nichtschnell genug den Anferderungen folgen.
  • Um dem zu begegnen, ist bei der bekannten Regelung eine zusätzliche Aufschaltung einer aus der Stellgröße des Leistungsregelkreises abgeleiteten Korrekturgröße für die Führungsgröße des Druckregelkreises vorgesehen. Diese in allgemeiner Form beschriebene Einrichtung läßt jedoch nur eine Grobanpassung zu.
  • Es besteht demgemäß die Aufgabe, das bekannte Regelungssystem so zu verbessern, daß mit dem Korrektursignal den schwierigen Betriebsbedingungen von Zwangsdurchlauf-Dampferzeugern Rechnung getragen wird.
  • Eine Lösung der gestellten Aufgabe wird in einem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren gesehen. Mit dem elektrischen Modell der Regelstrecke "Dampferzeuger" läßt sich ein Korrektursignal erzeugen, welches das bei Kraftwerkblöcken mit Zwangsdurchlauf Dampferzeuger und deren spezifisch geringer Speicherkapazität besonders kritische Zusammenspiel der Blockkomponenten auch bei sprunghaften Lastwechseln besser beherrschbarmacht.
  • Wie Anspruch 2 lehrt, läßt sich eine Einrichtung zur Leistungsregelung, insbesondere die modellmäßige Nachbildung der Regelstrecke "Dampferzeuger" mit relativ einfachen Mitteln bewerkstelligen.
  • Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt und im folgenden beschrieben.
  • Der Kraftwerksblock besteht aus dem Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger 1, der Dampfturbine 2 und dem elektrischen Generator 3.
  • In dem Dampferzeuger 1 wird das über die Leitung 4 zugeführte Speisewasser mit Hilfe des über die Leitung 5 zugeführten Brennstoff- bzw. Brennstoff-Luftgemischs verdampft und mit Druck pl über das Einlaßventil 6 der Dampfturbine 2 zugeführt.
  • Die vom Generator 3 abgegebene elektrische Leistung Pe,i wird in einer Vergleichsstelle 7 mit einem in dem Sollwertsteller 8 eingestellten Leistungssollwert Peis verglichen.
  • Die resultierende Regeldifferenz dPel wird einem Leistungsregler 9 mit PID-Verhalten zugeführt, dessen Ausgangsgröße als Stellsignal YL auf ein in die Energiezufuhr 5 eingreifendes Stellglied 10 und evtl. auf ein in den Speisewasserstrom eingreifendes Stellglied wirkt.
  • Parallel dazu wird das Stellglied YL des Leistungsreglers 9 dem Positiveingang eines Differenzglieds 11 und dem Eingang eines Übertragungsgliedes 12 höherer Ordnung zugeführt, in welchem das Dampferzeugungsverhalten der Regelstrecke "Dampferzeuger" elektrisch nachgebildet wird. Das Ausgangssignal des Übertragungsgliedes 12 ist dem Negativeingang des Differenzgliedes 11 aufgeschaltet, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Verzögerungsgliedes 13 erster Ordnung verbunden ist, welches das Speicherverhalten des Dampferzeugers elektrisch nachbildet.
  • Der das Druckkorrektursignäi pk führende Ausgang des Verzögerungsgliedes 13 ist mit dem Negativeingang eines zweiten Differenzgliedes 14 verbunden, an dessen Positiveingang der DruckSollwert ps geschaltet ist. Die auf diese Weise dynamisch korrigierte Führungsgröße wird einem Druckregler 15 mit PI-Verhalten zugeführt, seine Regelgröße ist der an einer Druckmeßstelle 16 in der Dampfleitung zur Dampfturbine 2 gemessene Druck-Istwert p,. Das Stellsignal yT des Druckreglers 15 betätigt das Turbineneinlaßventil 6 und beeinflußt somit dem Dampfdurchsatz durch die Turbine.
  • Dieser Druckregelkreis ist schnell und unkritisch, so daß in Verbindung mit dem Leistungsregelkreis, der ebenfalls schnell und unkritisch ist, ein weitgehend verzögerungsfreies Ansprechen der Gesamtregelung des Kraftwerksblocks auf Änderungen der Führungs- bzw. Regelgröße "elektrische Leistung" erfolgt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Leistungsregelung an einem aus Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (1), Dampfturbine (2) und Generator (3) bestehenden Kraftwerksblock, in welchem die elektrische Generatorleistung über einen Stelleingriff (10) in die Energiezufuhr des Dampferzeugers (1) und der Dampfdruck (p,) vor der Turbine (2) über einen Stelleingriff (6) in dem Dampfdurchsatz der Turbine geregelt wird, wobei einer aus der Stellgröße des Leistungsregelkreises abgeleitetes, zeitlich abklingendes Korrektursignal die Führungsgröße (ps) des Druckregelkreises beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal erzeugt wird, indem in einer modellmäßigen elektrischen Nachbildung (12, 13) der Regelstrecke "Dampferzeuger" eine dem "Dampferzeugungsverhalten" des Dampferzeugers entsprechendes Signal in Differenz zu dem Stellsignal des Energiereglers geschaltet und das Differenzsignal dem Speicherverhalten des Dampferzeugers entsprechend verzögert wird.
2. Einrichtung zur Leistungsregelung an einem aus Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (1), Dampfturbine (2) und Generator (3) bestehenden Kraftwerksblock,
-mit einem Leistungsregler (9) mit PID-Verhalten, dessen Stellsignal (yL) in die Energiezufuhr des Dampferzeugers (1) eingreifende Stellglieder (10) betätigt,
-mit einem Druckregler (15), dessen Stellsignal (yT) auf die Turbineneinlaßventile (6) wirkt und dessen Eingängen ein am Ausgang des Dampferzeugers (1) gewonnenes Drucksignal (p;) als Regelgröße und als Führungsgröße ein aus dem Drucksollwert (p2) und einem zeitlich abklingenden, aus dem Stellsignal (yL) des Leistungsreglers (9) abgeleiteten Korrektursignal (Pk) gebildetes Differenzsignal zugeführt sind, gekennzeichnet durch
a) ein das Dampferzeugungsverhalten des Dampferzeugers (1) elektrisch nachbildendes Übertragungsglied (12) höherer Ordnung, dessen Eingang das Stellsignal (yL) aufgeschaltet ist;
b) ein erstes Differenzglied (11), dessen Positiveingang das Stellsignal (yL) aufgeschaltet und dessen Negativeingang mit dem Ausgang des Übertragungsgliedes (12) verbunden ist;
c) ein das Speicherverhalten des Dampferzeugers (1) näherungsweise nachbildendes Verzögerungsglied (13) ersten Ordnung, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Differenzglieds (11) verbunden ist:
d) ein zweites Differenzglied (14) zur Bildung der Führungsgröße für den Druckregler (15), dessen Negativeingang mit dem das Korrektursignal (pk) führenden Ausgang des Verzögerungsgliedes (13) verbunden ist.
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