JP4695822B2 - Method for regulating a steam turbine and a steam turbine - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、蒸気タービンを調整する方法において、蒸気タービンの蒸気が少なくとも3つの弁を介して供給される形式のものに関する。本発明はさらに、蒸気流入を調整するための弁群を備えた蒸気タービンに関する。
【0002】
蒸気タービンを調整する方法は、ヨハネス・ダスチヒとハインツ・ウンベハウヘン、マーティン・ベンアウアーとヘリベルト・ヴェルテス(Johannes Dastych und Heinz Unbehauen, Martin Bennauer und Heribert Werthes, ATP 41 (1999) , Heft 5)による論文 "Praxisgerechte Auslegung von Drehzahl und Leistungsreglern fuer Dampfturbinen"から明らかである。蒸気タービンは回転数若しくは出力に応じて調整される。図2に示す回転数及び出力のための調整回路は、回転数/出力調整部(D−/LR)、生蒸気−調整弁(FD−STV)、受容調整弁(AF−STV)、蒸気発生器(DE)、及びタービン(T)のような機能ブロックと、例えば入力信号のための定数、勾配、及び跳躍関数のような要素的なブロックとから成る。電気的な出力を提供するために、ターボ発電器(Turbosatz)は蒸気を蒸気発生器から供給され、この場合、蒸気供給は調節弁を介して、必要な出力が得られるように調整される。回転数及び出力の調整は、共通の1つの回転数/出力調整部を介して、選択可能な一定の負荷運転のためにも、並びに無負荷運転時の回転数の調整のためにも行われる。回転数/出力調整部の出力信号は、生蒸気弁と受容調節弁とに作用する。蒸気タービンのこのような調整は、非常に複雑な調整回路と、十分に速い調整を可能にする調節弁とを必要とする。これまでは蒸気流入調整のためには、専ら液力により駆動される調節弁が用いられている。なぜなら、そのような液力式の駆動装置を介してのみ、弁行程の十分に速い調節が可能だからである。
【0003】
電動機式の駆動装置を備えた蒸気タービンの弁のための動作システムが、世界知的所有権機構第98/13633号パンフレットにより公知である。このような電動機式の駆動装置は非常に安価であり、さらに液圧油の使用を回避することによって火災危険が減じられる。蒸気弁のためのこのような電動機式の駆動装置は、蒸気導管の急速閉鎖のみが問題となる蒸気タービンの急速閉鎖弁のために使用することができる。しかしながら、蒸気タービン調整のためにはこの電動機式の駆動装置は不適切である。なぜなら、必要な弁行程調節のためには調節時間があまりに短く、弁行程調節があまりに不正確だからである。
【0004】
そこで本発明の課題は、特に非常に安価で、しかも高い作動確実性を達成できる、蒸気タービンを調整する方法を提供することである。本発明の別の課題は、同じ利点を有する蒸気タービンを提供することである。
【0005】
方法に対する課題は、蒸気タービンを調整する本発明に基づく方法において、蒸気タービンの蒸気を少なくとも3つの弁を介して供給し、この場合、1つの弁を調整弁として調整し、少なくとも2つの弁を制御弁として制御することによって解決される。
【0006】
これにより、蒸気タービンを調整する際に、異なる2つのカテゴリの弁を使用するという全く新しい方策が取られている。本発明は、蒸気タービンの効果的で確実かつ迅速な調整のために、これまで通常の見解であったように、全ての弁が調整弁として形成されている必要は決してないという認識から出発している。広範囲にわたるテストの結果、調整弁と制御弁とによるコンビネーションは、蒸気タービンの十分に確実で迅速な調整を実際に可能にするということが、裏付けられた。この場合、制御弁は調整部出力信号に関係して、弁行程の所定の値に調節される。約0の調整差値の保持は、単数、場合によっては複数の調整弁によっても引受けられる。従って、少なくとも2つの調整弁は、極めて単純な制御弁によって代替することができ、これにより調整回路は著しく簡易化される。
【0007】
A)有利には制御弁は電動機式に駆動される。電動機式の駆動装置は、ほぼ電気油圧制御式の駆動装置に比べて、顕著なコスト的利点を有する。さらに、液圧油の不使用により、火災危険が減じられる。調整弁によって精密調整が引受けられることにより、電動機式の駆動装置の小さな調節力でも調整プロセスに使用するために十分である。
【0008】
B)有利には、2つの調整弁と2つの制御弁とが使用されている。通常、蒸気タービンにおける調整プロセスでは4つの弁が使用される。原理的には、新しい調整コンセプトに基づき1つの調整弁で十分であり、該調整弁が3つの制御弁と協働する。しかし、より自由に使用できることを考慮して、2つの調整弁と2つの制御弁とを使用すると有利である。
【0009】
C)蒸気タービンの所定の出力消費での有利な方法においては、まず調整弁が開き、次いで、調整弁の調整のために使用される調整部出力信号が規定された第1の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、制御弁の1つが開く。さらに有利には、第1の値は最大の調整部出力信号の約1/4のところに位置している。正の調整差は、出力のため若しくはまた回転数の所望の値がまだ得られていないことを表している。
【0010】
D)さらに有利には、調整部出力信号が第2の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、第2の調整弁が開く。調整部出力信号の第2の値は、このとき、調整部出力信号の第1の値よりも大きい。これにより、出力消費の際の別の段階が達成され、この段階で第3の弁、すなわち第2の調整弁が接続される。さらに有利には、調整部出力信号の第2の値は、ここでは、調整部出力信号の最大値の約半分のところに位置している。
【0011】
E)有利には、調整部出力信号が第3の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、第2の制御弁が開く。調整部出力信号の第3の値は、ここでは、調整部出力信号の第2の値を越えたところに位置している。これにより、蒸気タービンの出力消費の際のさらに別の段階が達成され、この段階で第2の制御弁が接続される。調整部出力信号の100%では、全ての弁が完全に開かれている。
【0012】
F)有利には、それぞれの制御弁の閉鎖速度は、調整差のそれぞれの大きさに関係して調節される。調整差は、説明した通り、蒸気タービンの回転数若しくは出力の目標値と実測値との間の差異を表している。調整差が大きい場合には、制御弁は大きい速度で目標位置に移動させられる。調整差が小さい場合には、小さい調節速度で十分である。電動機式の駆動装置にとって、特に周波数変換器が調整差の正負符号に関係して、調整弁のための調節方向を決定してよい。
【0013】
AからFまでの段落に示す手段は、任意の形で互いに組合わせることができる。
【0014】
蒸気タービンに対する課題は、本発明によると、蒸気流入を調整するための弁群を備えた本発明に基づく蒸気タービンにおいて、この弁群群が1つの調整弁と、少なくとも2つの制御弁とを有していることにより解決される。
【0015】
このような蒸気タービンの利点は、蒸気タービンを調整する方法の利点についての前述の説明から明らかである。
【0016】
有利には制御弁は電動機式の駆動装置を有している。
【0017】
本発明による実施例を図面に基づいて詳細に説明する。示される図は、概略的であって寸法通りではない。
【0018】
図1は、蒸気タービン装置図、
図2は、対応する制御配線を備えた一連の蒸気流入弁図、
図3は、蒸気流入弁のための特性曲線図である。
【0019】
同じ符号は種々異なる図において、同じ意味を有している。
【0020】
図1は蒸気タービン装置を概略的に示している。蒸気タービン1には、蒸気発生器3からの蒸気が供給管路5を介して供給される。供給管路5には、弁群7が組み込まれている。弁群7は、第1の調整弁9と第2の調整弁11とを有している。弁群7は、さらに第1の制御弁13と第2の制御弁15とを有している。弁群7を介して、蒸気タービン1内に導入される蒸気量が制御される。これは、蒸気タービン1にとって所望の出力若しくは回転数に関係して行われる。このことは、図2及び図3に基づいて詳しく説明する。
【0021】
図2には、図1の弁群7が対応する制御配線と共に示されている。制御部21は、回転数若しくは出力の実測値と、回転数若しくは出力の目標値とに関係して、調整差のために適切に調整部出力信号を発する。調整部出力信号は、第1の調整弁9の第1のサーボ増幅器23に供給される。調整部出力信号は、第2の調整弁11の第2のサーボ増幅器27にも供給される。調整部出力信号は、第1の制御弁13の第1の周波数変換器25にも供給される。調整部出力信号は、第2の制御弁15の第2の周波数変換器29にも供給される。制御方法は図3に基づいて詳しく説明する。
【0022】
図3は、例として弁9,11,13,15それぞれの弁行程を、調整部出力信号に関係して図表で示したものである。データはそれぞれの最大値をパーセントで示している。特性曲線9Kは、第1の調整弁9の弁行程33の経過を、調整部出力信号31に関係して示している。特性曲線13Kは、第1の制御弁13に対応する特性曲線を示している。特性曲線11Kは、第2の調整弁11に対応する特性曲線を示している。特性曲線15Kは、第2の制御弁15に対応する特性曲線を示している。第1の調整弁9は、調整部出力信号31の大きさに比例して開く。調整部出力信号31が22,5%の値になると、第1の制御弁13が開く。調整部出力信号31が47,5%の値になると、第1の調整弁9及び第2の制御弁13のための弁行程33は100%である。この時点から、第2の調整弁11が開く。72.5%の値になると、第2の制御弁15はようやく接続される。調整部出力信号31が100%の値になると、全ての弁9,11,13,15が完全に開かれている。始動、定格回転数への上昇、及び同期化は、第1の調整弁9によって行われる。調整差の大きさは制御弁13,15の開放速度を決定する。負荷低下時には、負の調整差が生じる。負の調整差の大きさは制御弁の閉鎖速度を決定する。図示の実施例において電動機式に駆動される制御弁の調節力の小さいことに基づいて、負荷低下時の調整弁9,11及び制御弁13,15の切換行程「閉鎖」のための応答値は、異なってよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 蒸気タービン装置図である。
【図2】 対応する調整配線を備えた一連の蒸気流入弁図である。
【図3】 蒸気流入弁のための特性曲線図である。[0001]
The present invention relates to a method for regulating a steam turbine, wherein the steam of the steam turbine is supplied via at least three valves. The present invention further relates to a steam turbine provided with a valve group for adjusting steam inflow.
[0002]
The method of adjusting the steam turbine is described in the paper "Praxisgerechte Ausung by Johannes Dastych und Heinz Unbehauen, Martin Bennauer und Heribert Werthes, ATP 41 (1999),
[0003]
An operating system for a valve of a steam turbine with an electric drive is known from World Intellectual Property Organization No. 98/13633. Such a motorized drive is very inexpensive and further reduces the risk of fire by avoiding the use of hydraulic oil. Such a motorized drive for the steam valve can be used for a steam turbine rapid closing valve where only the rapid closing of the steam conduit is a problem. However, this electric motor drive is not suitable for steam turbine adjustment. This is because the adjustment time is too short for the required valve stroke adjustment and the valve stroke adjustment is too inaccurate.
[0004]
It is therefore an object of the present invention to provide a method for adjusting a steam turbine that is very inexpensive and that can achieve high operational reliability. Another object of the present invention is to provide a steam turbine having the same advantages.
[0005]
The problem to the method is that in the method according to the invention for regulating a steam turbine, the steam of the steam turbine is supplied via at least three valves, in which case one valve is regulated as a regulating valve and at least two valves are It is solved by controlling as a control valve.
[0006]
This has taken a completely new approach of using two different categories of valves when adjusting the steam turbine. The present invention starts from the recognition that for effective, reliable and rapid adjustment of the steam turbine, it is not necessary for all valves to be formed as regulating valves, as was the usual view so far. ing. Extensive testing has confirmed that the combination of regulator and control valves actually allows a sufficiently reliable and rapid adjustment of the steam turbine. In this case, the control valve is adjusted to a predetermined value of the valve stroke in relation to the adjustment unit output signal. The holding of the adjustment difference value of about 0 is also undertaken by a single, possibly a plurality of adjustment valves. Thus, the at least two regulating valves can be replaced by a very simple control valve, which greatly simplifies the regulating circuit.
[0007]
A) The control valve is preferably driven electrically. An electric motor type driving device has a significant cost advantage compared to a substantially electrohydraulic control type driving device. In addition, fire hazard is reduced by the absence of hydraulic oil. Since the fine adjustment is undertaken by the regulating valve, the small regulating force of the motorized drive is sufficient for use in the regulating process.
[0008]
B) Advantageously, two regulating valves and two control valves are used. Typically, four valves are used in the conditioning process in a steam turbine. In principle, one regulating valve is sufficient based on the new regulating concept, which cooperates with three control valves. However, it is advantageous to use two regulating valves and two control valves, considering that they can be used more freely.
[0009]
C) In an advantageous method with a predetermined power consumption of the steam turbine, the regulator valve is first opened and then the regulator output signal used for regulating the regulator valve exceeds a defined first value. And if a positive adjustment difference occurs, one of the control valves opens. More advantageously, the first value is located about 1/4 of the maximum regulator output signal. A positive adjustment difference indicates that the desired value of the rotational speed has not yet been obtained for output or also.
[0010]
D) More advantageously, the second regulator valve opens when the regulator output signal exceeds the second value and when a positive regulation difference occurs. At this time, the second value of the adjustment unit output signal is larger than the first value of the adjustment unit output signal. This achieves another stage in the output consumption, at which stage the third valve, ie the second regulating valve, is connected. More advantageously, the second value of the adjustment unit output signal is here approximately half the maximum value of the adjustment unit output signal.
[0011]
E) Advantageously, the second control valve opens when the regulator output signal exceeds the third value and when a positive adjustment difference occurs. Here, the third value of the adjustment unit output signal is located beyond the second value of the adjustment unit output signal. This achieves yet another stage in the power consumption of the steam turbine, at which stage the second control valve is connected. At 100% of the regulator output signal, all valves are fully open.
[0012]
F) Advantageously, the closing speed of each control valve is adjusted in relation to the respective magnitude of the adjustment difference. As described above, the adjustment difference represents the difference between the target value of the rotation speed or output of the steam turbine and the actual measurement value. When the adjustment difference is large, the control valve is moved to the target position at a high speed. If the adjustment difference is small, a small adjustment speed is sufficient. For motorized drive devices, the frequency converter may determine the adjustment direction for the adjustment valve, in particular in relation to the sign of the adjustment difference.
[0013]
The means shown in the paragraphs A to F can be combined with each other in any form.
[0014]
The problem with the steam turbine is that, according to the present invention, in the steam turbine according to the present invention provided with a valve group for regulating steam inflow, the valve group group has one regulating valve and at least two control valves. It is solved by doing.
[0015]
The advantages of such a steam turbine are apparent from the foregoing description of the advantages of the method of adjusting the steam turbine.
[0016]
The control valve preferably has a motorized drive.
[0017]
Embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The figures shown are schematic and not to scale.
[0018]
FIG. 1 is a diagram of a steam turbine device,
FIG. 2 shows a series of steam inlet valves with corresponding control wiring,
FIG. 3 is a characteristic curve diagram for the steam inlet valve.
[0019]
The same symbols have the same meaning in different figures.
[0020]
FIG. 1 schematically shows a steam turbine apparatus. Steam from the steam generator 3 is supplied to the steam turbine 1 via a
[0021]
FIG. 2 shows the valve group 7 of FIG. 1 together with the corresponding control wiring. The
[0022]
FIG. 3 shows, as an example, the valve stroke of each of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram of a steam turbine apparatus.
FIG. 2 is a series of steam inlet valves with corresponding adjustment wiring.
FIG. 3 is a characteristic curve diagram for a steam inlet valve.
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