EP2984301B1 - Verfahren zum testen eines überdrehzahlschutzes einer gud-einwellenanlage - Google Patents

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EP2984301B1
EP2984301B1 EP14728486.3A EP14728486A EP2984301B1 EP 2984301 B1 EP2984301 B1 EP 2984301B1 EP 14728486 A EP14728486 A EP 14728486A EP 2984301 B1 EP2984301 B1 EP 2984301B1
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EP
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overspeed protection
steam turbine
gas turbine
triggering
speed
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Edwin Gobrecht
Martin Hallekamp
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003Arrangements for testing or measuring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/20Checking operation of shut-down devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/31Application in turbines in steam turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines

Definitions

  • the invention relates to a method for testing an overspeed protection of a combined cycle single-shaft plant, wherein during a test operation, the gas turbine and steam turbine are operated at a test speed, the generator is operated with a connected load and during the test operation, a load shedding takes place.
  • the speeds are determined and monitored.
  • the speed of a combined cycle power plant is at a constant frequency of 50 Hz or 60 Hz. It may happen that this speed is exceeded, which can be referred to as overspeed. If this overspeed exceeds a critical value, a protective mechanism should be provided by taking action and preventing any further increase in speed. In general, this will be done switching off the steam supply to the steam turbine and switching off the fuel supply to the gas turbine. In this case, a trip of the steam turbine to the gas turbine will thus take place.
  • the EP 2 372 482 A2 discloses a method and system for testing an overspeed protection system of a turbomachine.
  • the FR 2 947 300 A1 discloses a method for testing a turbomachine.
  • the object of the invention is to provide a method for testing a GuD single-shaft system, wherein the overspeed protection test of operating speeds from feasible.
  • This object is achieved by a method for testing an overspeed protection of a combined cycle gas turbine plant, wherein during a test operation, the gas turbine and steam turbine are operated at a test speed, wherein the generator is operated with a connected load, wherein during the test operation, a load shedding takes place The speed of the steam turbine increases and a DT overspeed protection is triggered when a DT tripping limit value is reached.
  • An essential idea of the invention is therefore that the steam and gas turbine is driven to a test speed corresponding to the operating speed of 50 Hz or 60 Hz, an electric generator, wherein an electric load is arranged on the electric generator.
  • This electrical load leads to increased torque on the rotors the gas and steam turbine.
  • a load shedding ie the electric load is abruptly switched off, the counteracting of the torque to the gas and steam turbine rotors, with the result that the speed increases more or less abruptly, since the control of steam supply and fuel supply to the gas turbine in Consequence of the inertia of the system does not comply.
  • the steam turbine initially reaches the DT triggering limit value, the DT overspeed protection being triggered, and subsequently the gas turbine reaches a GT limit value, the GT overspeed protection being triggered after reaching the GT limit value.
  • two triggering conditions must be achieved in succession in order first to trigger the overspeed protection of the steam turbine and then of the gas turbine.
  • the DT trip limit must be reached and then the GT limit.
  • the steam turbine is in test operation in a fully warmed condition. This means that the operating parameters of the steam turbine in the test mode are ideally achieved and no temporary effects are to be considered in the sharp operation.
  • the gas turbine is operated in test mode with lower power.
  • the gas turbine is operated in test mode with a constant exhaust gas temperature.
  • a time t tripping elapses between the triggering of the DT overspeed protection and the load shedding, and the triggering ⁇ t max applies, with a steam turbine trip taking place, if t triggering is > t max and triggering of the DT Overspeed protection has not yet occurred.
  • the FIG. 1 shows a GuD single-shaft system 1.
  • This GuD single-shaft system 1 comprises a steam turbine 2, a gas turbine 3 and an electric generator 4, which are connected to each other via a common shaft 5 to transmit torque.
  • a clutch 6 is arranged, with which the torque transmission can be interrupted.
  • an electrical load 9 or an electrical load 9 is connected via a switch 8.
  • the switch 8 is shown in the closed state.
  • the FIG. 2 shows a speed curve of the gas turbine (n GT ) and the steam turbine (n DT ).
  • speed curves show the speed curve of the gas turbine 3 and the steam turbine 2 with the clutch closed 6.
  • the gas turbine 3 and steam turbine 2 is operated at a constant speed of 3000 revolutions per minute.
  • the electrical load 9 is disconnected from the generator 4 via the switch 8.
  • the result is that the speed of the gas turbine (n GT ) and the steam turbine (n DT ) goes high for a short time and if a tripping limit has been reached, a trip of the steam turbine 2 3 takes place, resulting in a sharp decrease in the speed, as in FIG. 2 recognizable leads.
  • the sharp overspeed protection must be carried out with a, compared to normal operation, unaltered trip limit value of the overspeed protection.
  • the gas turbine 3 and steam turbine 2 are defined accelerated to the trigger limit of the associated overspeed protection.
  • the overspeed protection must ab juryn when exceeding the tripping limits, the corresponding actuators of gas turbine 3 and steam turbine 2 and thus prevent critical overspeed.
  • the sharp overspeed protection test is not a real safety requirement for functional safety, as the controllers approach the appropriate trip limits with a defined dynamic range and do not reach a critical overspeed.
  • both the gas turbine 3 and the steam turbine 2 are each equipped with a separate overspeed protection. Due to the mechanical coupling 6 between the gas turbine 3 and the steam turbine 2 in single-shaft systems, the speed of the steam turbine 2 can not be higher than the speed of the gas turbine 3. Furthermore, the gas turbine 3 must provide a sufficient boiler output for the sharp overspeed test of the steam turbine 2. Thus, the over-speed test of the steam turbine 2 can not be performed independently of the gas turbine 3.
  • the method for testing the overspeed protection of the CCGT 1 takes place as follows: during a test operation, the gas turbine 3 and the steam turbine 2 are operated at a test speed equal to the operating speed of 3000 revolutions per minute.
  • the generator 4 is operated with a connected load 9, wherein during the test operation for Time t load shedding takes place, whereby the speed of the steam turbine 2 and the gas turbine 3 increases and on reaching a DT tripping limit DT overspeed protection and GT overshoot protection is triggered when the GT tripping limit value is reached. The result is that the speed of the steam turbine 2 and the gas turbine 3 is reduced.
  • the mass moment of inertia or the start-up time constant influences the dynamic behavior of gas turbine 3 and steam turbine 2 after load shedding.
  • the ratio of the start-up time constant has an influence on the selection of the trip limit value.
  • the triggering limit value of the steam turbine overspeed protection can be set just above the maximum mains frequency (eg 61.5 Hz) without reducing the system availability (eg at 104 %).
  • the distance between the maximum permissible mains frequency and the triggering limit value of the steam turbine overspeed protection is selected such that no undesired trip occurs during operation.
  • Another constraint is that the triggering limit of the steam turbine overspeed protection is not greater than the gas turbine overspeed protection trip limit.
  • the gas turbine overspeed protection trip limit must be set to a value above the maximum speed after a load dump and below the critical overspeed.
  • the choice of the tripping limit value must be such that the steam turbine 2 reaches the tripping limit value before the gas turbine 3.
  • the control technology of the gas turbine 3 and steam turbines 2 of a CCGT 1 is extended so that a switch is installed, with the sharp overspeed test is activated.
  • This function is automatically deactivated after a maximum period of time to be set in order to protect the steam turbine 2 from contact with cold steam.
  • the maximum period must be selected according to the duration of the sharp overspeed test with the condition that the steam temperatures remain within the allowable range during the test.
  • the method is characterized as follows: depending on the switch, the load dump detection is first blocked in the gas turbine 3 and an automated, for example, a time-delayed opening of the switch 8 of the generator 4 is generated.
  • the speed controller set point is initially set to a value just above the triggering limit value of the steam turbine overspeed protection, which may be 105%, for example, with the controller to approach the limit value with a defined acceleration.
  • the amount of acceleration affects the duration of the test.
  • the limit frequency influence is deactivated, and then the influence of the gas turbine fire power on the steam turbine controller is suppressed.
  • the total quick-closing in the case of coupling failures must be regulated for the duration of the overspeed test, which is only necessary if the gas turbine 3 is tripped by the total quick-closing before the triggering limit value is reached.
  • the method for testing the overspeed protection of the CCGT 1 occurs as long as the steam turbine 2 is completely warmed up and is in operation for more than 5 hours.
  • the gas turbine 3 is operated with the lowest possible power and constant exhaust gas temperature, which is reflected by the IGV point. Pressing the switch in the control system activates the overspeed test. When the overspeed test is activated, the necessary switching operations will be automated, and the automated opening of the switch 8 will take place somewhat later. Then the gas turbine 3 and steam turbine 2 will drive the trip limit value in a defined manner.
  • the steam turbine 2 reaches its triggering limit first, with the gas turbine 3 shortly thereafter Tripping limit reached. This total process must not exceed a certain time to be set, since the steam then becomes inadmissibly cold. Therefore, the function of sharp over-speed tester is automatically deactivated automatically after a few seconds that can be adjusted, thereby generating a steam turbine trip.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen eines Überdrehzahlschutzes einer GuD-Einwellenanlage, wobei während eines Testbetriebs die Gasturbine und Dampfturbine mit einer Test-Drehzahl betrieben werden, wobei der Generator mit einer angeschlossenen Last betrieben wird und während des Testbetriebs ein Lastabwurf erfolgt.
  • Zum sicheren Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage ist es erforderlich, dass die Drehzahlen ermittelt und überwacht werden. In der Regel liegt die Drehzahl eines Gas- und Dampfturbinenkraftwerks bei einer konstanten Frequenz von 50 Hz bzw. 60 Hz. Unter Umständen kann es vorkommen, dass diese Drehzahl überschritten wird, was als Überdrehzahl bezeichnet werden kann. Sofern diese Überdrehzahl einen kritischen Wert übersteigt, sollte ein Schutzmechanismus erfolgen, indem Maßnahmen ergriffen und ein weiteres Ansteigen der Drehzahl verhindert werden. In der Regel wird hierbei ein Abschalten der Dampfzufuhr zur Dampfturbine und ein Abschalten der Brennstoffzufuhr zur Gasturbine erfolgen. In diesem Fall wird somit ein Trip der Dampfturbine nach der Gasturbine erfolgen.
  • Die EP 2 372 482 A2 offenbart eine Methode und ein System zum Testen eines Überdrehzahlschutzsystems einer Turbomaschine.
  • In der DE 299 08 581 U1 wird eine Vorrichtung zur Überprüfung der Betriebssicherheit einer Turbine bei einem Lastabwurf diskutiert.
  • Die FR 2 947 300 A1 offenbart ein Verfahren zum Testen einer Turbomaschine.
  • Bisher konnten die Testmechanismen für den Überdrehzahlschutz von Dampf- und Gasturbinenanlagen überprüft werden, indem der Auslösegrenzwert für den Überdrehzahlschutz auf eine gegenüber der Betriebsdrehzahl geringere Drehzahl gesetzt wird. Im Testbetrieb kann diese geringere Testdrehzahl überschritten werden und überprüft werden, ob der Überdrehzahlschutz funktioniert.
  • Wünschenswert wäre es allerdings, diesen Testbetrieb auch mit Original-Auslösegrenzwerten durchzuführen. Das bedeutet, dass die Prüfung des Überdrehzahlschutzes von den Betriebsdrehzahlen aus erfolgen soll. Dies ist ebenso wünschenswert unter dem Aspekt, dass in bestimmten Ländern ein Gesetz solch einen Überdrehzahlschutz vorschreibt, der mit Original-Auslösegrenzwerten erfolgen soll. Solch eine Prüfung kann bei Einwellenanlagen nur gemeinsam für Gas- und Dampfturbine unter Berücksichtigung der zulässigen Auslegungsparameter durchgeführt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Testen einer GuD-Einwellenanlage anzugeben, wobei der Überdrehzahlschutztest von Betriebsdrehzahlen aus durchführbar ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Testen eines Überdrehzahlschutzes einer GuD-Einwellenanlage, wobei während eines Testbetriebs die Gasturbine und Dampfturbine mit einer Testdrehzahl betrieben werden, wobei der Generator mit einer angeschlossenen Last betrieben wird, wobei während des Testbetriebs ein Lastabwurf erfolgt, wobei die Drehzahl der Dampfturbine sich erhöht und bei Erreichen eines DT-Auslösegrenzwertes ein DT-Überdrehzahlschutz ausgelöst wird.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist somit, dass die Dampf- und Gasturbine auf eine Test-Drehzahl, die der Betriebsdrehzahl von 50 Hz bzw. 60 Hz entspricht, ein elektrischer Generator angetrieben wird, wobei an den elektrischen Generator eine elektrische Last angeordnet ist. Diese elektrische Last führt zu einem erhöhten Drehmoment an den Rotoren der Gas- und Dampfturbine. Durch einen Lastabwurf, d.h. die elektrische Last wird schlagartig abgeschaltet, ändert sich das Entgegenwirken des Drehmoments an den Gas- und Dampfturbinenrotoren, was zur Folge hat, dass die Drehzahl sich mehr oder weniger schlagartig erhöht, da die Regelung der Dampfzufuhr und Brennstoffzufuhr zur Gasturbine in Folge der Trägheit des Systems nicht nachkommt.
  • Durch den Lastabwurf erhöht sich somit die Drehzahl der Dampfturbine und zwingend der Gasturbine und soll bei Erreichen eines DT-Auslösegrenzwertes ein DT-Überdrehzahlschutz ausgelöst werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung erreicht die Dampfturbine den DT-Auslösegrenzwert zunächst, wobei der DT-Überdrehzahlschutz ausgelöst wird und anschließend erreicht die Gasturbine einen GT-Grenzwert, wobei der GT-Überdrehzahlschutz nach Erreichen des GT-Grenzwertes ausgelöst wird. Somit werden in dieser vorteilhaften Weiterbildung zwei Auslösebedingungen nacheinander erreicht werden müssen, um zuerst den Überdrehzahlschutz der Dampfturbine und danach der Gasturbine auszulösen. Zunächst müsste der DT-Auslösegrenzwert erreicht werden und anschließend der GT-Grenzwert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung befindet sich die Dampfturbine im Testbetrieb in einem vollständig durchgewärmten Zustand. Das bedeutet, dass die Betriebsparameter der Dampfturbine im Testbetrieb idealerweise erreicht werden und keine temporären Effekte im scharfen Betrieb zu berücksichtigen sind.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Gasturbine im Testbetrieb mit geringerer Leistung betrieben.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die Gasturbine im Testbetrieb mit einer konstanten Abgastemperatur betrieben.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird zwischen dem Auslösen des DT-Überdrehzahlschutzes und dem Lastabwurf eine Zeit tAuslösung vergehen und es gilt tAuslösung < tmax, wobei ein Dampfturbinen-Trip erfolgt, sofern tAuslösung > tmax ist und das Auslösen des DT-Überdrehzahlschutzes noch nicht erfolgt ist.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Die Figuren zeigen in schematischer Weise:
  • Figur 1
    eine schematische Übersicht einer GuD-Einwellenanlage,
    Figur 2
    einen Drehzahlverlauf nach einem Lastabwurf.
  • Die Figur 1 zeigt eine GuD-Einwellenanlage 1. Diese GuD-Einwellenanlage 1 umfasst ein Dampfturbine 2, eine Gasturbine 3 und einen elektrischen Generator 4, die über eine gemeinsame Welle 5 drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Zwischen der Gasturbine 3 und dem elektrischen Generator 4 ist eine Kupplung 6 angeordnet, mit der die Drehmomentübertragung unterbrochen werden kann.
  • An einem Ausgang 7 des elektrischen Generators 4 ist über einen Schalter 8 ein elektrischer Verbraucher 9 bzw. eine elektrische Last 9 angeschlossen. In Figur 1 ist der Schalter 8 im geschlossenen Zustand dargestellt.
  • Die Figur 2 zeigt einen Drehzahlverlauf der Gasturbine (nGT) und der Dampfturbine (nDT). Die in Figur 2 dargestellten Drehzahlverläufe zeigen den Drehzahlverlauf der Gasturbine 3 und der Dampfturbine 2 bei geschlossener Kupplung 6. Zunächst wird die Gasturbine 3 und Dampfturbine 2 mit einer konstanten Drehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Zum Zeitpunkt t = tLastabwurf wird der elektrische Verbraucher 9 über den Schalter 8 vom Generator 4 getrennt. Die Folge ist, dass die Drehzahl der Gasturbine (nGT) und der Dampfturbine (nDT) kurzzeitig hoch geht und sofern ein Auslösegrenzwert erreicht wurde, ein Trip der Dampfturbine 2 3 erfolgt, was zu einem starken Absinken der Drehzahl, wie in Figur 2 erkennbar ist, führt.
  • Der scharfe Überdrehzahlschutz muss mit einem, gegenüber dem normalen Betrieb, unveränderten Auslösegrenzwert des Überdrehzahlschutzes erfolgen. Während des Tests werden die Gasturbine 3 und Dampfturbine 2 bis zum Auslösegrenzwert des zugehörigen Überdrehzahlschutzes definiert beschleunigt. Der Überdrehzahlschutz muss bei Überschreiten der Auslösegrenzwerte die entsprechende Aktuatorik von Gasturbine 3 und Dampfturbine 2 absteuern und so kritische Überdrehzahlen verhindern. Der scharfe Überdrehzahlschutztest ist im Sinne der funktionalen Sicherheit keine echte Anforderung an den Schutz, da die Regler die entsprechenden Auslösegrenzwerte mit definierter Dynamik anfahren und es nicht zu einer kritischen Überdrehzahl kommt.
  • Bei GuD-Einwellenanlagen 1 sind sowohl die Gasturbine 3 als auch die Dampfturbine 2 mit je einem separaten Überdrehzahlschutz ausgestattet. Aufgrund der mechanischen Kupplung 6 zwischen der Gasturbine 3 und der Dampfturbine 2 bei Einwellenanlagen kann die Drehzahl der Dampfturbine 2 nicht höher sein als die Drehzahl der Gasturbine 3. Weiterhin muss von der Gasturbine 3 eine ausreichende Kesselleistung für den scharfen Überdrehzahltest der Dampfturbine 2 bereitgestellt werden. Somit kann der Überdrehzahltest der Dampfturbine 2 nicht unabhängig von der Gasturbine 3 erfolgen. Das Verfahren zum Testen des Überdrehzahlschutzes der GuD-Einwellenanlage 1 erfolgt folgendermaßen: während eines Testbetriebs wird die Gasturbine 3 und die Dampfturbine 2 mit einer Testdrehzahl betrieben, die der Betriebsdrehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute gleicht. Der Generator 4 wird mit einer angeschlossenen Last 9 betrieben, wobei während des Testbetriebes zum Zeitpunkt tLastabwurf ein Lastabwurf erfolgt, wodurch die Drehzahl der Dampfturbine 2 und der Gasturbine 3 sich erhöht und bei Erreichen eines DT-Auslösegrenzwertes ein DT-Überdrehzahlschutz und bei Erreichen des GT-Auslösegrenzwertes ein GT-Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. Die Folge ist, dass die Drehzahl der Dampfturbine 2 und der Gasturbine 3 verringert wird.
  • Das Massenträgheitsmoment bzw. die Anlaufzeitkonstante beeinflusst das dynamische Verhalten von Gasturbine 3 und Dampfturbine 2 nach dem Lastabwurf. Das Verhältnis der Anlaufzeitkonstanten hat einen Einfluss auf die Wahl des Auslösegrenzwertes.
  • Ein Lastabwurf führt bei der GuD-Einwellenanlage 1 automatisch zu einem Schnellschluss der Dampfturbine 2. Daher kann der Auslösegrenzwert des Dampfturbinen-Überdrehzahlschutzes ohne Reduzierung der Anlagenverfügbarkeit auch einen Wert knapp oberhalb der maximalen Netzfrequenz (beispielsweise 61,5 Hz) eingestellt werden (z.B. bei 104%). Der Abstand zwischen maximaler zulässiger Netzfrequenz und Auslösegrenzwert des Dampfturbinen-Überdrehzahlschutzes wird so gewählt, dass es während des Betriebs zu keinem unerwünschten Trip kommt.
  • Eine weitere Randbedingung ist, dass der Auslösegrenzwert des Dampfturbinen-Überdrehzahlschutzes nicht größer ist als der Auslösegrenzwert des Gasturbinen-Überdrehzahlschutzes.
  • Der Auslösegrenzwert des Gasturbinen-Überdrehzahlschutzes muss auf einen Wert oberhalb der maximalen Drehzahl nach einem Lastabwurf und unterhalb der kritischen Überdrehzahl eingestellt werden. Die Wahl des Auslösegrenzwertes muss derart erfolgen, dass die Dampfturbine 2 vor der Gasturbine 3 den Auslösegrenzwert erreicht.
  • Die Leittechnik der Gasturbine 3 und Dampfturbinen 2 einer GuD-Einwellenanlage 1 wird derart erweitert, dass ein Schalter installiert wird, mit dem der scharfe Überdrehzahltest aktiviert wird. Diese Funktion wird nach einem maximalen einzustellenden Zeitraum automatisch deaktiviert, um die Dampfturbine 2 vor Kontakt mit zu kaltem Dampf zu schützen. Der maximale Zeitraum muss entsprechend der Dauer des scharfen Überdrehzahltests gewählt werden mit der Randbedingung, dass die Dampftemperaturen während des Tests im zulässigen Bereich bleiben. Das Verfahren zeichnet sich folgendermaßen aus: in Abhängigkeit des Schalters wird bei der Gasturbine 3 zunächst die Lastabwurferkennung blockiert und ein automatisiertes, beispielsweise ein zeitversetztes Öffnen des Schalters 8 des Generators 4 erzeugt. Bei der Dampfturbine 2 wird in Abhängigkeit des Schalters zunächst der Drehzahlreglersollwert auf einen Wert knapp oberhalb des Auslösegrenzwertes des Dampfturbinen-Überdrehzahlschutzes, der beispielsweise bei 105% liegen kann, eingestellt, wobei der Regler den Grenzwert mit definierter Beschleunigung anfahren soll. Die Höhe der Beschleunigung beeinflusst die Testdauer. Danach wird der Grenzfrequenzeinfluss deaktiviert und anschließend wird der Einfluss der Gasturbinenfeuerleistung auf den Dampfturbinenregler unterdrückt. Hierbei muss anschließend ggf. der Gesamtschnellschluss bei Kupplungsstörungen für die Dauer des Überdrehzahltests geregelt werden, der nur erforderlich ist, wenn die Gasturbine 3 durch den Gesamtschnellschluss vor Erreichen des Auslösegrenzwertes getrippt wird.
  • Das Verfahren zum Testen des Überdrehzahlschutzes der GuD-Einwellenanlage 1 erfolgt, sofern die Dampfturbine 2 vollständig durchgewärmt ist und länger als 5 Stunden im Betrieb ist. Die Gasturbine 3 wird mit möglichst geringer Leistung und konstanter Abgastemperatur betrieben, was durch den IGV-Punkt widergespiegelt wird. Durch Betätigen des Schalters in der Leittechnik wird der Überdrehzahltest aktiviert. Bei aktiviertem Überdrehzahltest werden die notwendigen Umschaltungen automatisiert erfolgen, und etwas verzögert erfolgt das automatisierte Öffnen des Schalters 8. Anschließend fahren die Gasturbine 3 und Dampfturbine 2 den Auslösegrenzwert definiert an. Die Dampfturbine 2 erreicht ihren Auslösegrenzwert als erstes, wobei die Gasturbine 3 kurz danach ihren Auslösegrenzwert erreicht. Dieser Gesamtvorgang darf eine bestimmte einzustellende Zeit nicht überschreiten, da der Dampf dann unzulässig kalt wird. Daher wird die Funktion scharfer Überdrehzahltester aktiv automatisch nach einigen Sekunden, die eingestellt werden können, deaktiviert, wodurch ein Dampfturbinentrip erzeugt wird.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Testen eines Überdrehzahlschutzes einer GuD-Einwellenanlage (1),
    wobei während eines Testbetriebs die Gasturbine (3) und Dampfturbine (2) mit einer Testdrehzahl betrieben werden, wobei der Generator (4) mit einer angeschlossenen Last betrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    während des Testbetriebs ein Lastabwurf erfolgt,
    wobei die Drehzahl der Dampfturbine (2) sich erhöht und bei Erreichen eines DT-Auslösegrenzwertes ein Überdrehzahlschutz ausgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    bei dem die Dampfturbine (2) den DT-Auslösegrenzwert zunächst erreicht und anschließend die Gasturbine (3) einen GT-Grenzwert erreicht und der Überdrehzahlschutz nach Erreichen des DT-Grenzwertes ausgelöst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    wobei der GT-Überdrehzahlschutz nach Erreichen des GT-Grenzwertes ausgelöst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    wobei die Dampfturbine (2) im Testbetrieb in einem vollständig durchgewärmten Zustand sich befindet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Gasturbine (3) im Testbetrieb mit geringer Leistung betrieben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Gasturbine (3) im Testbetrieb mit einer konstanten Abgastemperatur betrieben wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei zwischen dem Auslösen des DT-Überdrehzahlschutzes und dem Lastabwurf eine Zeit tAuslösung vergeht und es gilt tAuslösung < tmax, wobei ein Dampfturbinen-Trip erfolgt sofern tAuslösung > tmax ist und das Auslösen des DT-Überdrehzahlschutzes noch nicht erfolgt ist.
EP14728486.3A 2013-06-06 2014-05-26 Verfahren zum testen eines überdrehzahlschutzes einer gud-einwellenanlage Not-in-force EP2984301B1 (de)

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