EP0376914A2 - Testing method of individual valves of steam turbines and testing device for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Testverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a test method according to the preamble of patent claim 1.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Testeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.Another object of the invention relates to a test device according to the preamble of
Bei Dampfturbinen mit Einzel- oder Gruppenventilregelung, wobei die Ventile jeweils mit einem hydraulischen Stellantrieb versehen sind, der von einer unter dem Einfluß einer automatischen Regeleinrichtung stehenden Druckölleitung entgegen der Wirkung einer das Ventil in Schließrichtung beaufschlagenden Feder betätigbar ist, erfolgt die Zuführung zum ersten Schaufelkranz des Läufers so, daß mehrere Sektoren über den Umfang verteilt vorgesehen sind, die getrennt mit Dampf über jeweils ein oder mehrere Ventile entsprechend dem Kraftbedarf automatisch gesteuert werden. Hiebei kommt es immer wieder vor, daß einzelne Ventile, z.B. infolge Verunreinigungen im Dampf oder durch Ablagerungen ihre volle Funktionsfähigkeit verlieren, was insbesondere bei längerem Betrieb mit konstanter Last leicht eintreten kann. Meist fällt das Vorhandensein eines z.B. schwergängigen oder klemmenden Ventils vorerst gar nicht auf, da ja die übrigen Ventile die Minder- oder Nichtleistung dieses Ventils bei automatischer Regelung ausgleichen. Der Fehler wird meist erst dann erkannt, wenn ein Gängigmachen des Ventils ohne Ausbau desselben nicht mehr möglich ist.In steam turbines with individual or group valve control, the valves being each provided with a hydraulic actuator which can be actuated by a pressure oil line under the influence of an automatic control device against the action of a spring acting on the valve in the closing direction, the supply to the first blade ring of the Runner so that several sectors are provided distributed over the circumference, which are automatically controlled separately with steam via one or more valves according to the power requirement. It happens again and again that individual valves, e.g. lose their full functionality due to impurities in the steam or through deposits, which can easily occur, especially during long operation with constant load. The presence of a e.g. stiff or stuck valve for the time being, since the other valves compensate for the under or underperformance of this valve with automatic control. The error is usually only recognized when it is no longer possible to operate the valve without removing it.
Bisher war es nur bekannt, durch Abschließen eines in der jeweiligen Regelölleitung für das oder die Ventile vorhandenen handbetätigten Ventils eine Prüfung für die Funktionsweise des oder der über diese Regelleitung gesteuerten Ventile vorzunehmen. Da das Schließen und insbesondere das Öffnen dieser Handventile nicht feinfühlig genug erfolgen kann, traten dabei immer Störungen der Regelung der Turbine ein. Weiters ist es bekannt, das Kraftöl zu den einzelnen Kolben-Zylindereinheiten zu drosseln oder ganz abzusperren, was ebenfalls zu weitgehend unkontrollierten Ventilbewegungen führt.Until now, it was only known to carry out a test for the functioning of the valve or valves controlled via this control line by closing a manual valve present in the respective control oil line for the valve or valves. Since the closing and, in particular, the opening of these manual valves cannot be carried out with sufficient sensitivity, there were always malfunctions in the regulation of the turbine. It is also known, the power oil to throttle or shut off the individual piston-cylinder units, which also leads to largely uncontrolled valve movements.
So beschreibt die US-PS 4 059 960 eine Teilhub-Testeinrichtung für Ventile einer Dampfturbine mit Zwischenüberhitzung. Die Ventilbewegungen beim Test müssen sehr gering bleiben, damit keine merklichen Veränderungen der Dampfmenge und damit auch der Turbinenleistung auftreten. Überdies ist während der Dauer des Ventiltests das Stellsignal des Steuersystems vorzugsweise ausgeschaltet, sodaß kein geschlossener Regelkreis vorliegt. Bei einer Variante, bei welcher das Regelsignal ein eventuelles Testsignal überstimmt, würde bei Turbinen, die mit schwankenden Leistungen gefahren werden, ein Ventiltest aufgrund des immer wieder notwendigen Regelsignals meist unterbrochen und bis auf wenige Ausnahmen unmöglich gemacht. Hierbei verschweigt die US-PS 4 059 960, mit welchen Mitteln die Ventilsteuerung durchgeführt wird.For example, US Pat. No. 4,059,960 describes a partial stroke test device for valves of a steam turbine with reheating. The valve movements during the test must remain very small so that there are no noticeable changes in the amount of steam and thus also in the turbine output. In addition, the control signal of the control system is preferably switched off during the duration of the valve test, so that there is no closed control loop. In a variant in which the control signal overrides any test signal, in the case of turbines which are operated with fluctuating outputs, a valve test would usually be interrupted due to the control signal which is always necessary and, with a few exceptions, made impossible. US Pat. No. 4,059,960 does not mention the means by which valve control is carried out.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die oben angeführten Unzulänglichkeiten zu beheben. Diese Aufgabe wird durch die Maßnahme nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Hiebei ist das genaue Abgleichen des Öldruckes zwischen der Zuführleitung und der Test-Regelleitung in Kombination mit dem Öffnen der Verbindung erst nach Rückmeldung des erfolgten Abgleichers zu sehen.The object of the invention is to remedy the shortcomings mentioned above. This object is achieved by the measure according to the characterizing part of patent claim 1. The exact adjustment of the oil pressure between the supply line and the test control line in combination with the opening of the connection can only be seen after the adjustment has been confirmed.
Die dabei Verwendung findende Testeinrichtung ist im Anspruch 6 gekennzeichnet. Ihr Hauptmerkmal ist die Abgleicheinrichtung, welche mit einem an sich bekannten Umschaltventil in der Zuführleitung derart zusammenwirkt, daß das Öffnen des Umschaltventils erst nach Rückmeldung des Abgleiches des Druckes in Zuführ- und Test-Regeleinrichtung möglich ist.The test device used is characterized in
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.Further features of the device according to the invention emerge from the subclaims and from the following description of an exemplary embodiment.
In der Zeichnung ist ein Schaltbild für einen Regelungs-Sektor der Dampfturbine mit den für die Erfindung erforderlichen Einrichtungen dargestellt.The drawing shows a circuit diagram for a control sector of the steam turbine with the devices required for the invention.
Gezeigt ist eine Sektorsteuerung mit vier Ventilen 5, von denen jedes jeweils einen Sektor versorgt und die nacheinander an einer gemeinsamen Dampfzuführung 14 angeordnet sind. Über den Umfang der Dampfturbine sind mehrere derartige Regelungssektoren vorhanden, wobei die automatische Steuerung für die Turbine meist so arbeitet, daß bei kleinen Lastschwankungen von einer Grundeinstellung für alle Ventile aus nur die Ventile 5 eines der Sektoren in ihrer Stellung verändert werden, und die übrigen Sektoren bei der Grundeinstellung verbleiben.Shown is a sector control with four
Der Durchlaß 15 von den einzelnen Ventilen 5 führt zum Leitapparat der Turbine. Die einzelnen Regelungssektoren können selbstverständlich eine andere als die gezeigte Anzahl von Ventilen aufweisen, wobei Regelungen mit getrennt gesteuerter Zufuhrleitung für jedes Ventil 5 durchaus bekannt sind.The
In der Zeichnung führt eine gemeinsame Druckölleitung 4, deren Druck von der automatischen Steuereinrichtung für die Turbine geregelt wird, mit ihren Zweigleitungen 4′ zu den einzelnen Kolben-Zylindereinheiten 10 der Ventile 5. Diese Kolben-Zylindereinheiten arbeiten gegen den Druck von die Ventile in Schließrichtung beaufschlagenden Federn, so daß der in der Druckölleitung 4 bzw. den Zweigleitungen 4′ herrschende Öldruck die Öffnungsstellung der einzelnen Ventile bestimmt.In the drawing, a common
In die einzelnen Zweigleitungen 4′ sind von Magneten 16 betätigbare Umschaltventile 3 vorgesehen, die an eine gemeinsame Testregelleitung 11 zusätzlich angeschlossen sind. Durch wahlweise Betätigung der Magnete 15 über die elektrischen Leitungen vom Testgerät 1 aus können die Kolben-Zylindereinheiten 10 einzeln an die Testregelleitung 11 angeschlossen werden, wobei gleichzeitig eine Abkoppelung von der Zuführ-Zweigleitung 4′ erfolgt.In the individual branch lines 4 '16
Zwischen der Druckleitung 4 und der Testregelleitung 11 ist eine Abgleicheinrichtung 12 bestehend aus einem Differentialdruckmesser eingebaut, der seine Messwerte über eine Leitung 18 an das Testgerät 1 weitergibt.Between the
In die Testregelleitung 11 ist ein vom Testgerät regelbarer Druckwandler 2 eingebaut, dessen Zuleitung 6′ an eine Öldruckleitung 6 angeschlossen ist, in welcher ein höherer Druck herrscht als der maximale Steuerdruck in der Regeldruckleitung 4.In the
Wenn die Steuereinrichtung, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, mit einer hydraulischen Schnellschlußsteuerung versehen ist, die aus in den einzelnen Kolben-Zylindereinheiten 10 angeordneten Sicherheitsventilen besteht, die gegen den Druck, mit welchem die Kolben der Kolben-Zylindereinheit 10 betätigt werden, über eine Druckleitung 6, 6˝ geschlossen gehalten werden, wobei diese Druckleitung 6 im Falle einer Schnellabschaltung der Turbine, durch die Regeleinrichtung vom Öldruckerzeuger abgekoppelt und an eine Rücklaufleitung (nicht gezeigt) zum Ölvorratsbehälter angeschlossen werden kann, wird diese Leitung 6 mit Vorteil bei der erfindungsgemäßen Testeinrichtung verwendet, da hiebei auch sofort die Zuleitung 6′ zur Testregelleitung 11 drucklos wird. Das Testgerät 1 selbst wird in vorteilhafter Weise ebenfalls an eine Stromversorgung 7 angeschlossen, welche im Falle einer vorerwähnten Schnellabschaltung der Turbine automatisch unterbrochen wird.If the control device, as shown in the drawing, is provided with a hydraulic quick-closing control, which consists of safety valves arranged in the individual piston-
Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Das Testgerät 1 wird an einer der vorgesehenen Anschlußstellen für die einzelnen Regelsektoren mit den elektrischen Leitungen 17 für die Magnete 16, die Meldeleitung 18 für den Differenzdruckanzeiger 12 und die Steuerleitung 19 für den Druckwandler 2 angeschlossen. Dann wird der Druckwandler über die Steuerleitung 19 so eingestellt, daß der Druck in der Testregelleitung 11 demjenigen in der Regeldruckleitung 4 bzw. 4′ entspricht, was vom Differenzdruckmesser 12 über die Leitung 18 angezeigt wird. Wenn Druckgleichheit in den beiden Leitungen 4 und 11 herrscht, wird über die entsprechende Leitung 17 einer der Magnete 16 betätigt, wodurch das ihm zugeordnete Umschaltventil 3 die Druckversorgung für die zugehörige Kolben-Zylindereinheit 10 an die Leitung 11 anschließt. In dem Testgerät ist eine Sicherheitsvorrichtung eingebaut, welche eine Betätigung der Magnete 16 nur bei Druckgleichheit in den beiden Leitungen 4 und 11 gestattet. Nunmehr kann durch langsames Ändern des Druckes in der Testregelleitung 11, damit die automatische Regeleinrichtung durch Steuerung der Ventile 5 in den anderen Sektoren bzw. im vorgesehenen Regelsektor ohne Beeinträchtigung des Betriebes den sich ändernden Dampfdurchfluß ausgleichen kann, das zu testende Ventil 5 über seinen Gesamthub ein oder mehrmals verstellt werden. Die Kontrolle dafür, daß das Ventil über seinen ganzen Hubweg verstellt wird, kann auf verschiedene Weise, z.B. durch Messung, Endschalter, oder durch Rückrechnung aus den Daten, welche die automatische Regelung während des Testvorganges liefert, erhalten werden. Dieser Vorgang wird für jedes der Ventile 5 in dem Regelsektor wiederholt.The operation of the described device is as follows: The test device 1 is connected to one of the provided connection points for the individual control sectors with the
Nach Beendigung des Testvorganges für das gerade geprüfte Ventil 5 wird der Druck in der Leitung 11 wieder mit dem in der Regeldruckleitung 4 herrschenden Druck abgeglichen und dann erst durch Betätigung des Magneten 16 das Umschaltventil 3 wieder auf die Versorgung der Kolben-Zylindereinheit über die Regelleitung 4 umgestellt.After the end of the test process for the
Die Überprüfung der einzelnen Ventile 5 auf ihre vollen Hubeigenschaften kann selbstverständlich dann nicht durchgeführt werden, wenn die Turbine entweder mit voller Belastung arbeitet, d.h. mit allen Ventilen voll geöffnet, oder mit minimaler Teillast, so daß nur ein Ventil zum Teil geöffnet ist.Of course, the check of the
Die erfindungsgemäße Testeinrichtung bietet zum einen den Vorteil, daß sämtliche Ventile, die Fehler aufweisen, genau festgestellt werden können und zum anderen den Vorteil, daß Störungen des Ventiles durch regelmäßige Betätigungen (beim Test) gar nicht erst auftreten.The test device according to the invention has the advantage, on the one hand, that all valves which have faults can be determined precisely, and, on the other hand, the advantage that valve malfunctions from regular actuations (during the test) do not even occur.
Das Testgerät kann auch mit einem Maximal- und Minimaldruckbegrenzer ausgerüstet sein, so daß Verstellungen des Testregeldruckes nur in dem Bereich wirksam durchgeführt werden können, in welchem die Regeleinrichtung über die Regelöldruckleitung 4 arbeitet, um Fehlbedienungen bei kleiner oder sehr großer Last zu verhindern.The test device can also be equipped with a maximum and minimum pressure limiter, so that adjustments of the test control pressure can only be carried out effectively in the area in which the control device operates via the control
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