Beschreibung description
Kraftwerksanlage und Verfahren zum Betreiben einer Power plant and method for operating a
Kraftwerksanläge Kraftwerksanläge
Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage umfassend eine Turbine und einen von der Turbine angetriebenen Generator, der elektrische Energie erzeugt und an ein Netz abgibt sowie einem Schalter, der den Generator mit einem elektrischenThe invention relates to a power plant comprising a turbine and a generator driven by the turbine, which generates and delivers electrical energy to a network and a switch, which supplies the generator with an electric
Verbraucher anschließt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Abfahren einer Kraftwerksanlage umfassend eine Turbine und einen Generator, der an ein Netz angeschlossen ist. Kraftwerksanlagen werden üblicherweise in Grund- last-, Mittellast- und Spitzenlast-Anlagen unterteilt. Je nach Zuordnung zu den vorgenannten Anlagentypen werden die Komponenten der Anlage unterschiedlich beansprucht. So werden die Komponenten in einer Grundlast-Anlage dauerhaft beansprucht. Im Gegensatz zu den Komponenten in einer Spitzen- last-Anlage, die vielmehr sporadisch eingesetzt werden. DieConsumer connects. The invention further relates to a method for running a power plant comprising a turbine and a generator connected to a grid. Power plants are usually subdivided into base load, medium load and peak load systems. Depending on the assignment to the aforementioned plant types, the components of the plant are claimed differently. This means that the components are permanently stressed in a base load system. In contrast to the components in a peak load system, which are used rather sporadically. The
Grundlastanlagen umfassen üblicherweise eine als Dampfturbine ausgebildete Turbine und einen von der Turbine angetriebenen Generator, der als elektrischer Generator ausgebildet ist und eine elektrische Energie an ein Netz, insbesondere einem elektrischen Verbrauchernetz abgibt. Dieses elektrische Base load systems usually comprise a turbine designed as a steam turbine and a generator driven by the turbine, which is designed as an electric generator and emits an electrical energy to a network, in particular an electrical consumer network. This electrical
Verbrauchernetz wird von mehreren Kraftwerksanlagen mit elektrischer Energie versorgt, wobei die Frequenz der elektrischen Energie streng eingehalten werden muss und bei 50 Hz bzw. 60 Hz liegt. Consumer network is supplied by several power plants with electrical energy, the frequency of the electrical energy must be strictly adhered to and is 50 Hz or 60 Hz.
Obwohl die Dampfturbinen häufig im Dauerbetrieb verwendet werden, müssen sie für Revisionszwecke oder Wartungsarbeiten abgestellt werden. Dazu muss zunächst der elektrische Generator vom Netz entkoppelt werden. Der Generator läuft anschlie- ßend im Leerlauf mit der Dampfturbine mit. Die dabei gespeicherte kinetische Rotationsenergie der Welle wird in Lagerreibung und Ventilationsverluste umgewandelt, wodurch sich die Drehzahl der Welle vermindert. Da die Lagerreibung und
andere für die Verminderung der Drehzahl verantwortliche Verluste klein sind gegenüber der in der Welle gespeicherten Rotationsenergie ergeben sich lange Auslaufzeiten der Turbine, die bis zu einer Stunde betragen können. Although the steam turbines are often used in continuous operation, they must be shut down for inspection or maintenance. For this purpose, the electric generator must first be decoupled from the grid. The generator then runs idle with the steam turbine. The stored kinetic rotational energy of the shaft is converted into bearing friction and ventilation losses, which reduces the speed of the shaft. Since the bearing friction and Other responsible for the reduction of speed losses are small compared to the rotational energy stored in the shaft resulting in long flow times of the turbine, which can be up to one hour.
Ein Problem beim Runterfahren von der hohen Drehzahl zum nahezu Stillstand, stellen die so genannten Schaufelresonanzen dar, die zu Schaufelschwingungen der Turbinenlaufschaufeln führen. Jedes Durchfahren dieser Schaufelresonanzen führt zu einem erhöhten Lebensdauerverbrauch. Daher sollte der Abfahrvorgang der Turbine vom betriebsmäßigen Zustand der bei einer Frequenz von 50 bzw. 60 Hz liegt in den nahezu Stillstand schnell erfolgen. Es ist demnach eine schnelle Abfahrt von Nöten, um die Dampfturbine vor größeren Schäden zu bewahren. A problem when moving down from high speed to almost stationary, are the so-called blade resonances, which lead to blade vibrations of the turbine blades. Every passing through these blade resonances leads to an increased lifetime consumption. Therefore, the shutdown of the turbine from the operational state of a frequency of 50 or 60 Hz should take place in the almost standstill quickly. It is therefore a quick descent necessary to protect the steam turbine from major damage.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren und eine Kraftwerksanlage anzugeben, die es ermöglicht, das Abfahren der Turbine zu beschleunigen. At this point, the invention begins, whose object is to provide a method and a power plant, which makes it possible to accelerate the shutdown of the turbine.
Die auf die Kraftwerksanlage hin gerichtete Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftwerksanlage, umfassend eine Turbine und eine von der Turbine angetriebenen Generator, der elektrische Energie erzeugt und an ein Netz abgibt sowie einem Schalter, der den Generator mit einem elektrischen Verbraucher verbindet, wobei der elektrische Verbraucher als ein Widerstandselement zum Erhitzen von Wasser ausgebildet ist. The task directed towards the power plant is solved by a power plant comprising a turbine and a generator driven by the turbine which generates and delivers electrical energy to a network and a switch which connects the generator to an electrical consumer, the electrical consumer as a resistance element for heating water is formed.
Der als Widerstandelement zum Erhitzen von Wasser ausgebil- dete elektrische Verbraucher wird sobald der Generator vom Netz entkoppelt wird, an den Generator angeschlossen. Die Frequenz des Generators ist nach dem Entkoppeln vom elektrischen Netz in der Regel nicht mehr netzsynchron und dürfte aus diesem Grunde nicht mehr am elektrischen Netz angeschlos- sen sein. Die nicht mehr netzsynchrone elektrische Leistung wird zweckmäßig über das Widerstandselement abgefahren. Durch den Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an den Generator bleibt ein rückwirkendes Drehmoment auf den Generator und
somit auf die Turbine übrig, was zu einer abbremsenden Wirkung führt und schließlich das Abfahren der Turbine beschleunigt . Die auf das Verfahren hin gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Abfahren einer Kraftwerksanlage umfassend eine Turbine und einen Generator, der an ein Netz angeschlossen ist, wobei der Generator nach dem Entkoppeln des Netzes an einen elektrischen Verbraucher angeschlossen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben . The electrical load designed as a resistance element for heating water is connected to the generator as soon as the generator is decoupled from the mains. As a rule, the frequency of the generator is no longer synchronized with the network after decoupling from the electrical network and, for this reason, should no longer be connected to the electrical network. The no longer grid-synchronous electrical power is expediently driven off via the resistance element. By connecting an electrical load to the generator, a retroactive torque remains on the generator and thus left on the turbine, which leads to a deceleration effect and finally accelerates the shutdown of the turbine. The object directed to the method is achieved by a method for shutting down a power plant comprising a turbine and a generator which is connected to a network, wherein the generator is connected after decoupling of the network to an electrical load. Advantageous developments are specified in the subclaims.
So wird in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung das Thus, in a first advantageous embodiment of the
Widerstandselement eines Tauchsieders ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft wird der Tauchsieder zum Erhitzen von Wasser angeordnet. Somit wird quasi rückwirkend die elektrische Energie die über den Tauchsieder abgegeben wird, nicht an die Umwelt abgegeben, sondern zum Erhitzen von Wasser umgewandelt. Weiterhin vorteilhaft ist es den Tauchsieder zum Erhitzen von Kühlwasser anzuordnen. Resistance element of a submerged low trained. Further advantageously, the immersion heater is arranged for heating water. Thus, the electrical energy that is released via the immersion heater, quasi retroactive, not released to the environment, but converted to heat water. It is also advantageous to arrange the immersion heater for heating cooling water.
Besonders vorteilhaft ist es den elektrischen Verbraucher in einem Kondensator anzuordnen und dort den zu Wasser umgewan- delten Dampf zu erhitzen. It is particularly advantageous to arrange the electrical load in a condenser and to heat there the steam converted to water.
Dazu wird der elektrische Verbraucher im so genannten Hotwell im Kondensator angeordnet. Beim Hotwell handelt es sich um den Kondensatsammelbehälter. For this purpose, the electrical load is arranged in the so-called hotwell in the capacitor. Hotwell is the condensate collector.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die in den Figuren aufgeführten Bezugszeichen beschreiben in ähnlicher Weise funktionierende Komponenten. FIG 1 zeigt in schematischer Weise einen Ausschnitt einer The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The reference numerals in the figures similarly describe functioning components. 1 shows schematically a section of a
Kraftwerksanläge ; Power plant installations;
FIG 2 zeigt eine Übersicht einer Kraftwerksanlage.
FIG 1 zeigt eine in schematischer Weise dargestellt Kraftwerksanlage 1. Diese Kraftwerksanlage 1 umfasst eine Turbine 2, die als Dampfturbine ausgebildet ist. Die Dampfturbine 2 wird über einen Dampfeinlass 3 und einer Frischdampfleitung 4 mit Frischdampf versorgt. In der Dampfturbine 2 wird die thermische Energie des Frischdampfes in kinetische Rotationsenergie umgewandelt. Die kinetische Rotationsenergie wird zum Antreiben eines elektrischen Generators 5 verwendet. Der Generator 5 ist im Dauerbetrieb an ein elektrisches Netz gekoppelt, wobei die Frequenz hierbei bei 50 Hz für den europäischen Markt und 60 Hz für den US-amerikanischen Markt liegt. In der FIG 2 sind noch weitere Komponenten dargestellt, die für eine Kraftwerksanlage 1 benötigt werden, wie z.B. einen Kondensator 7, einem Dampferzeuger 8 und einer Pumpe 9. Im Dampferzeuger 8 wird der Frischdampf erzeugt, der über die Frischdampfleitung 4 und den Dampfeinlass 3 in die Dampfturbine 2 strömt. Im Kondensator 7 wird der aus der Dampfturbine ausströmende Dampf wieder zu Wasser kondensiert, wobei über eine externe Kühlleitung 10 der aus der Dampfturbine 2 entweichende Wasserdampf kondensiert. Das zu Wasser umgewandelte Kondensat wird schließlich über eine Pumpe 9 zum Dampferzeuger 8 geführt. 2 shows an overview of a power plant. 1 shows a schematically illustrated power plant 1. This power plant 1 comprises a turbine 2, which is designed as a steam turbine. The steam turbine 2 is supplied with live steam via a steam inlet 3 and a live steam line 4. In the steam turbine 2, the thermal energy of the live steam is converted into kinetic rotational energy. The rotational kinetic energy is used to drive an electric generator 5. The generator 5 is coupled in continuous operation to an electrical network, the frequency here being 50 Hz for the European market and 60 Hz for the US market. In Figure 2, other components are shown, which are needed for a power plant 1, such as a condenser 7, a steam generator 8 and a pump 9. In the steam generator 8, the live steam is generated via the main steam line 4 and the steam inlet 3 in the steam turbine 2 flows. In the condenser 7, the steam flowing out of the steam turbine is again condensed to water, the water vapor escaping from the steam turbine 2 condensing via an external cooling line 10. The condensate converted to water is finally fed via a pump 9 to the steam generator 8.
Für Wartungszwecke oder für Revisionen oder für ähnliche Anlässe wird die Dampfturbine 2 nun folgendermaßen abgefahren. Zunächst wird ein Schalter 11 der den elektrischen Generator 5 mit dem elektrischen Netz 6 verbindet gelöst und auf einen elektrischen Verbraucher 12 geschaltet, was in der FIG 1 in durch die gestrichelte Linie 13 dargestellt wird. Das Abfahren der Turbine 2 erfolgt zunächst durch einfaches Abstellen der Dampfzufuhr. Das bedeutet, dass der im Dampferzeuger 8 erzeugte Dampf über ein Ventil versperrt wird und nicht mehr durch die Dampfturbine 2 geleitet wird. Der an den Generator 5 angeschlossene elektrische Verbraucher 12 übt sozusagen eine Bremswirkung auf den elektrischen Generator 5 aus, was sich als weitere Bremswirkung auf die Dampfturbine 2 aus-
wirkt. Dadurch wird die Abfahrzeit der Dampfturbine verkürzt. Die aus dem elektrischen Generator 5 herauskommende elektrische Energie ist nach dem Umschalten des Schalters 11 zum elektrischen Verbraucher 12 nicht mehr netzsynchron. Da der elektrische Verbraucher im Inselbetrieb betrieben wird und nicht mit anderen elektrischen Verbrauchern energieübertragend verbunden ist, ist eine nicht-netzsynchrone elektrische Leistung unschädlich. Der elektrische Verbraucher 12 ist als ein Widerstandselement ausgebildet und kann als ein quasi überdimensionaler Tauchsieder entsprechend zum Erwärmen von Wasser benutzt werden. Dazu kann wie in FIG 2 dargestellt, der Tauchsieder 12 direkt in das Kondensat im so genannten Hotwell angeordnet werden, um das Kondensat zu verdampfen. Dieser Dampf wird dann an den Kondensatorrohren 14 wieder als Wasser abgeschlagen, wodurch somit die Energie aus der Kraftwerksanlage 1 an die Umwelt abgegeben wird. In einer alternativen Ausführungsform kann der als Tauchsieder ausgebildete elektrische Verbraucher 12 auch in einer Wasserkammer des Kühlwasserkreislaufs, der allerdings in FIG 1 und FIG 2 nicht dargestellt ist, angeordnet werden.
For maintenance purposes or for revisions or for similar occasions, the steam turbine 2 is now traversed as follows. First, a switch 11 of the electric generator 5 is connected to the electrical network 6 and connected to an electrical load 12, which is shown in FIG 1 in the dashed line 13. The shutdown of the turbine 2 is initially done by simply switching off the steam supply. This means that the steam generated in the steam generator 8 is blocked by a valve and is no longer passed through the steam turbine 2. The electrical load 12 connected to the generator 5 exerts, as it were, a braking effect on the electric generator 5, which acts as a further braking effect on the steam turbine 2. acts. This shortens the downtime of the steam turbine. The coming out of the electric generator 5 electrical energy is no longer network synchronous after switching the switch 11 to the electrical load 12. Since the electrical load is operated in stand-alone mode and is not connected to other electrical loads to transmit energy, non-grid-synchronous electrical power is harmless. The electrical load 12 is designed as a resistance element and can be used as a quasi-oversized immersion heater corresponding to the heating of water. For this purpose, as shown in FIG 2, the immersion heater 12 are arranged directly in the condensate in the so-called hot well to evaporate the condensate. This steam is then knocked off again as water at the condenser tubes 14, whereby thus the energy is discharged from the power plant 1 to the environment. In an alternative embodiment, the electrical load 12 designed as immersion heater can also be arranged in a water chamber of the cooling water circuit, which, however, is not shown in FIG. 1 and FIG.