NO155851B - Fremgangsmaate og innretning for styring av en dampturbin. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt dampturbin-styreinnret-ninger for kraftanlegg som omfatter en dampturbin-forbiled-ningsmulighet og glidetrykkdrlft, og spesielt tilveiebringer oppfinnelsen forbedret drift og effektivitet av et kraftanlegg med kombinert syklus.

I 1975 beskrev US-patent 3 879 616 (Baker, Dimitroff, Mizen og Gray) virkemåten for et kraftanlegg med kombinert syklus. Patentskriftet beskriver spesielt virkemåten av en dampturbin under belastning og trykkstyring, hvorved turbin-hovedstyreventilposisjonen ved et spesielt, konstant trykk reguleres for å akseptere øket dampstrøm samtidig som det konstante ^damptrykk opprettholdes. Når ventilen blir 95 % åpen, innføres en høyere trykk:-referanseverdi eller trykk-børverdi som bringer ventilene til å omstil-les til en ny, mindre åpen stilling, ca. 70 % åpne, hvoretter trykkes holdes konstant mens ventilene åpnes på nytt for å tilpasse seg til ny strømning. Denne sykliske funksjon gjentas flere ganger inntil full belastning, strømning og trykk oppnås ved helt åpne ventiler. Omvendt avlastes dampturbinen ved at trykket holdes konstant etter hvert som strømmen reduseres inntil et ventil-utløsningspunkt oppnås, ved hvilket punkt et lavere trykknivå oppnås ved gjentatt åpning av ventilen.

Den foreliggende oppfinnelse forbedrer oppfinnelsen ifølge det nevnte patent ved å tillate trykket å stige etter hvert som strøm blir tilgjengelig, og følgelig ved å bringe turbinen i en dampkjelefølgende modus. Trykkstignin-gen er ikke avtrappet eller påskjøvet slik som i det nevnte patent, men oppnås i stedet ved at hovedstyreventilen heves til en "normal innstilling" eller nesten vidåpen tilstand ved ett eller annet forutbestemt strøm-trykk, og grenrørets trykk-børverdi deretter, etter hvert som strømmen fortsetter å øke, reguleres i overensstemmelse med det virkelige grenrørtrykk.. Dette oppnås ved hjelp av en spesiell fremoverkoplingssløyfe Ved hjelp av en signalstyreenhet med delt område og en lavverdiport, ventilposisjonsav-

føling og tilbakekopling til trykk-børverdikretsen.

De fordeler som oppnås, er mer effektiv drift på grunn av mindre ventilstruping, mer effektiv konstruksjon ved eli-minasjonen av parallelle, uavhengige styresløyfer, og mer pålitelig drift på grunn av mindre syklisk ventildrift. Oppfinnelsen sørger også for jevn overgang mellom omførings-trykkstyring og hovedstyreventil-trykkstyring.

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret dampkjelefølgende glidetrykk-turbinstyresystem.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et forbedret turbinstyresystem som vil unngå "rampe"-ventiler som åpnes og lukkes for å oppnå varierende trykk-nivåer.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et turbinstyresystem som tilveiebringer innbyrdes avhengige styresløyfer.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveie-brakt en fremgangsmåte og en innretning som er kjennetegnet ved de i patentkravene angitte, karakteriserende trekk.

Den foreliggende oppfinnelse er anvendelig på et kraftanlegg av den type som omfatter minst ett damp-forbi-ledningssystem i kombinasjon med hovedstyreventilen for styring av damptilførsel gjennom dampturbinen. Under innleden-de driftstilstander avledes tilgjengelig damp fra gassgene-ratoren til en dampkondensator så snart en trykk-minimumsgrense er oppnådd i dampgrenrøret. Damptrykket holdes i begynnelsen på minimumsgrense-trykknivået ved hjelp av åpningen av damp-omføringsventilen for å styre trykket etter hvert som strømmen øker. Den neste hendelse er oppbygningen av tilstrekkelig damp for å starte eller rotere dampturbinen og som betegnes som rotasjonsstrøm (roll flow). Ved dette tidspunkt åpnes dampturbinens hovedstyreventiler for å styre turbinhastigheten til synkronisasjon. Dette kan gjøres under et autostartprogram eller en automatisk turbinstyring som tar hensyn til temperaturinnskrenkninger ved påslipp av damp til dampturbinen. Etter hvert som turbinens hovedstyreventil åpnes under mer eller mindre konstant dampstrøm fra dampgeneratoren, begynner grenrørtrykket å falle slik at omføringsventilen lukkes for å opprettholde grenrør-trykket på minimumsgrensenivået. Under disse betingelser er dampgeneratoren i en turbinfølgende modus og under hastighets/belastnings-styring da det er åpningen av hovedstyreventilen som styrer dampturbinen under forutsetning av en tilstrekkelig dampmengde, og det er turbininnskrenkningene som styrer dampbehovet. Omføringsventilen følger bare trykket i dampgrenrøret. Mens turbinen fremdeles befinner seg på minimumsgrensetrykk, kan den synkroniseres til en generator og innledningsvis belastes. Så snart omføringsventilen blir fullstendig lukket, går imidlertid dampturbinstyringen over fra hastighets/belastnings-styring til trykkstyring. Dette oppnås ved hjelp av en spesiell styreanordning med

delt område, en lavverdiport, en ventilposisjonsinnstillings-krets og en ventilposisjons-tilbakekoplingssløyfe til trykk-børverdikretsen. Hastighets/belastnings-styresignalet økes jevnt til en maksimumsverdi og turbinstyringen antar trykk-styring i en dampkjeiefølgende modus. Etter hvert som strømmen øker for å ta mer belastning, vil grenrørtrykket øke slik.at det kreves en mer åpen ventilposisjon som vil innføre en til-bakekoplingsventilposisjons.feil i trykk-børverdikretsen, hvilket bringer trykk-børverdien til å stige for å passe til det virkelige trykk i grenrøret. En liknende driftsmodus praktiseres for en lavtrykks-damptilførselskrets.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med et foretrukket utførelseseksiempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et blokkskjerna . av et kraftanlegg med kombinert syklus, fig. 2 viser et blokkskjema av et dampturbingenerator-kraftanlegg som viser viktige styreforbindelser, fig. 3 viser et kretsskjerna av en dampturbin-styreinnretning ifølge oppfinnelsen, og fig. 4 er en fortsettelse av fig. 3, slik at de to tegninger plassert vertikalt sammen viser en fullstendig innretning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en skjematisk tegning av et kombinert-syklus-kraftanlegg 10 som tilveiebringer en omgivelse i hvilken den foreliggende oppfinnelse kan praktiseres. To gassturbin-kraftanlegg 12 og 14 er termisk koplet til et gassturbin-kraftanlegg 16 via varmegjenvinnings-dampgenera-torer (HRSG) 18 hhv. 20. Gassturbin-kraftanlegget 12 omfatter en gassturbin 12a som driver en kompressor 12b som på

sin side skaffer luft til et forbrenningskammer 12c. Gassturbinen driver også en elektrisk generator 12d. Gassturbin-kraf tanlegget 14 omfatter en gassturbin 14a som driver en kompressor 14b som på sin side skaffer luft til et forbrenningskammer 14c. Gassturbinen driver likeledes en elektrisk generator 14d. Hvert gassturbin-kraftanlegg omfatter også sitt eget tilbehør, såsom en startmotor og en tørnemaskin (ikke vist), med hvert individuelt gassturbin-kraftanlegg under styring av en gassturbin-generator(GT-GEN)-styring som er angitt med blokker 12e hhv. 14e. Disse styreanord-ninger kan være av den type som fremstilles av General Electric Company under varemerket "Speedtronic" og som er vist i det forannevnte US-patentskrift 3 879 616.

Dampturbin-kraftanlegget 16 omfatter en høytrykks-turbin 30 og en dobbeltstrøm-lavtrykksturbin 32, idet sist-nevnte avgir sin gjenværende utblåsningsvarme i en kondensator 34. Høytrykksturbinen og lavtrykksturbinen er innrettet til å drive en elektrisk generator eller belastning 36. Tur-binene eller turbinseksjonene drives ved hjelp av damp hvis strøm i prinsipp styres ved hjelp av fire ventilstasjoner omfattende en hovedstyreventil MCV, en høytrykks-omføringsventil HPBP, en tilførselsstyreventil ACV og en lavtrykks-omføringsventil LPBP. En dampturbin-styreanordnina 16a tilveiebringer ventilposisjonsbehov-børverdier til hver av de forannevnte ventiler på en måte som skal beskrives nærmere som en del av den foreliggende oppfinnelse. Dampturbin-kraftanlegget omfatter videre sådant tilbehør

som en tørnemaskin, en lageroljetilførsel og et damptetnings-system, hvilket er utstyr som er velkjent i teknikken, men som er utelatt for ikke å tilsløre den foreliggende oppfinnelse.

To fødevanns-oppvarmingssløyfer DASSH og BFP er anordnet for å tilveiebringe damp på følgende måte som er velkjent i teknikken: DASSH-sløyfen (Deaerating Steam Supply Heater) er en forvarmings-fødevannssløyfe som sirkulerer vann fra en utlufter-forvarmer 4 0 til hver av HRSG-generatorene 18, 20 hvor det oppvarmes og deretter spyles til damp i en flashtank 4 4 hvoretter det returneres til utlufter-forvarmeren 40 på en ledning 43. En pumpe 46 pumper vann fra utlufter-lagringstanken til hver av HRSG-generatorene. Fødevann oppvarmes til damp på den konvensjonelle måte i BFP(boiler feedpump circuit)-sløyfen. Dampkjele-fødepumpen 4 8 pumper vann til hver av HRSG-generatorene hvor det strømmer nedover gjennom dampkjelen i varmeutvekslings-forbindelse med oppstigende gassturbin-utblåsningsgasser for å frembringe overopphetet damp for dampturbinen via et damp-grenrør 51.'

I det forannevnte US-patent 3 879 616 er virkemåten av en kombinert anleggsstyreinnretning beskrevet ganske detaljert. På fig. 1 er en kombinert anleggsstyreinnretning representert ved en blokk 50. Belastningsinnstillinger og tilbakekoplinger er betegnet med piler med disses respektive begynnelsespunkter eller bestemmelsessteder avmerket på pilene. Hver HRSG-generator 18, 20 står under ledelse av en HRSG-styreanordning 18a hhv. 20a. I tillegg til indre HRSG-betraktninger med hensyn til nivå, temperatur, trykk, etc, kan hver HRSG-styreanordning være forbundet med en anleggsstyreanordning 50 for å bestemme sekvenseringen av de forskjellige HRSG-generatorer på automatisk måte. Alter-nativt kan denne operasjon utføres av en operatør i den manuelle modus fra et kontrollrom.

Fig. 2 viser et flytskjema for de forskjellige

aktuatorer og styresløyfer som utgjør dampturbinstyreanord-ningen 16a. Slik det vil innses, kan oppfinnelsen utnyttes i hvilken som helst type glidetrykkdampturbin, og er ikke nød-vendigvis begrenset til et kombinert-syklus-kraftanlegg.

Deler som svarer til deler på fig. 1, er betegnet med samme henvisningstall som på fig. 1, og dampstrømbanene er angitt med strektegnede linjer mens elektriske signalbaner er helt opptrukket, idet piler angir retningene av dampstrøm eller signalstrøm.

Høytrykksdamp fra varmegjenvinnings-dampgenerator-ene 18,20 ledes gjennom et høytrykks-dampgrenrør 51 inn i dampturbin-høytrykksseksjonen 30 via hovedstyreventilen MCV eller ledes forbi dampturbinen og tømmes inn i turbinkon-densatoren 34 via høytrykks-omføringsventilen HPBP. For-delingen av dampgrenrørstrømmen bestemmes av åpningen av de respektive ventiler. I en oppstartingsmodus blir både hovedstyreventilen MCV og høytrykks-omføringsventilen HPBP initialisert i den lukkede stilling. En trykkomvandler 5 2 avføler grenrørdamptrykket. Når grenrørdamptrykket begynner å stige utover en verdi som overskrider den minimumsgrense-trykkbørverdi som er bestemt i HPBP-styreanordningen,

åpnes høytrykks-omføringsventilen for å opprettholde grenrørtrykket på minimumsgrense-børverdien

(floor setpoint). Deretter fortsetter strømmen å øke ved minimumsgrensetrykket inntil "rotasjonsstrøm" ("roll flow") oppnås, fremdeles ved minimumsgrensetrykket. Et ønskelig minimumsgrensetrykk i et kombinert-syklus-kraftanlegg er av størrelsesorden 28 kg/cm <2>.

Ved oppnådd "rotasjonsstrøm" åpnes hovedstyreventilen for å energisere turbinen, og hastighetskontroll eller hastighetsstyring av turbinen realiseres. Børverdier eller målsetninger (targets) for hastighets-styringen beregnes i en autostyrekrets 5 6 basert på tempe-raturbetraktninger i høytrykksseksjonen. Disse betraktninger er angitt i US-PS 4 046 002 og US-PS 3 446 224. Når man kjenner den tillatte påkjenning og turbintemperatur, er det mulig å beregne et tillatt hastighetsmål (speed target). Den virkelige hastighet kan tas fra en hastighetsomvandler 54, og denne sammenliknes deretter med hastighets-børverdien .. fra autostyrekretsen 56, for å generere en behovsbørverdi for hovedstyreventilens MCV posisjon.

Dersom det antas konstant dampstrøm, begynner grenrørtryk-ket å falle etter hvert som hovedstyreventilen åpnes for å ta opp. hastighet, hvilket bringer høytrykks-omf øringsventilen til å lukke for å opprettholde minimumsgrensetrykket. Ved eller rundt 3600 omdr./min. er turbinen synkronisert med generatoren og belastningsstyring begynner.

Mens den foregående operasjon er i gang, vil også flashtanken 44 begynne å produsere damp med et trykk som avføles av en trykkomvandler 58 som er tilkoplet på flash-tankens 44 utgang. Det avfølte trykknivå sammenliknet med en minimumsgrense-trykkbørverdi i LPBP-kontrollen,

og lavtrykks-omføringsventilen LPBP begynner å åpne der hvor det tilgjengelige trykk forsøker å overskride trykkminimumsgrensen. Deretter tilveiebringer autostyrekretsen 56 et belastningsbehovsignal til lavtrykks(LP) -tilførsels-kontrollen som sørger for børverdistyring for åpning av tilførselsstyreventilen ACV samtidig som lavtrykks-omf øringsventilen LPBP bringes til å lukke. Normalt vil tilførselsstyreventilen være programmert for å åpne etter at høytrykks-omføringsventilen er lukket, og følgelig åpnes hovedstyreventilen MCV for å hindre tilbakestrømning av lavtrykksdamp til høytrykksturbinen.

Fig. 3 viser et detaljert funksjonsblokkskjerna

av turbinstyreinnretningen ifølge oppfinnelsen. To redundante trykkomvandlere 10IA og

101B tilveiebringer inngangssignaler som er proporsjonale med trykket, til respektive, summerende forsterkere 105A og 105B. Inngangssignalene føres gjennom signalbufferkretser 103A og 103B som sørger for signaltilpasning og signalfor-skyvning som er velkjent i teknikken. Høytrykksomføringsventil-innstillingskretsen kan drives i manuell modus eller i automatisk modus som betegnes som innløpstrykk-kontroll (IPC). I den manuelle modus kan hevnings- eller senknings-trykknapper 107 innstille høytrykksomføringsventilen (HPBP) 117 via en signalbane som omfatter et register 109, en forsterker 111 og en ventilaktuator eller servo 115 som styrer HPBP-ventilen 117. En logisk krets 119 gjør trykknappen eller den manuelle kontroll 107 funksjonsudyktig dersom operatøren velger automatisk kontroll eller innløpstrykk-kontroll via trykknapper 121 som velger driftsmodusen og bringer forsterkerne 105A og 105B til å falle ut av drift dersom den manuelle driftsmodus skulle bli valgt.

I den automatiske driftsmodus eller IPC-modus velges et minimumsgrensetrykk i en minimumsgrense-signalinn-gangskrets 166 for å bli referansetrykk-børverdi og inngangssignal til forsterkerne 105A hhv. 105B. En sammenliknerkrets 125 (A>B) tilveiebringer en indikasjon hver gang det virkelige trykk overskrider minimumsgrensetrykket som også er innstilt i en krets 123. Begge forsterkere avgir et trykk-feilsignal til en lawerdiport 127, idet en elektronisk forskyvning anvendes på det ene signal slik at forsterkeren 105A foretrekkes med mindre det forekommer en feil. Det avgitte lawerdi-valgsignal fra lavverdiporten 127 blir et ventilinnstillingssignal 128 til HPBP-ventilen 117 i den automatiske driftsmodus (IPC) . Denne samme verdi, som indikerer ønsket HPBP-ventilposisjon, mates til et summasjonspunkt 129. Et inngangssignal på 0 til +10 volt til summasjonspunktet 129 indikerer proporsjonal HPBP-ventilposisjon fra helt lukket til helt åpen posisjon. Den beskrevne krets er bare en del av den HPBP-styrekrets som er vist skjematisk på fig. 2, idet resten skal beskrives ytterligere i kombinasjon med hastighets/belastnings-kretsen.

Et turbinhastighetssignal oppfanges av hastighets-omvandleren 54. I virkeligheten finnes et stort antall hastighetsoppfangere (ikke vist) som utsettes for en voteringslogikk eller 2-av-3-feillogikk som er inneholdt i en hastighets/belastnings(S/L)-krets 131. Utgangssignalet fra hastighets/belastnings-kretsen 131 innmates via en ledning 132 i et summasjonspunkt 133. Den andre inngang 134 til summasjonspunktet 133 er hastighets/belastnings-behovssignalet eller referanse-børverdien fra hovedstyreventilens MCV posi-sjonsreferansekrets 135. Hovedstyreventil-børverdien kan være på automatisk eller manuell kontroll, idet manuell kontroll realiseres ved hjelp av trykknapper 137. Det automatiske signal genereres i autostyrekretsen 156 og innmates til MCV-kretsen 135 på en ledning 138. Utgangssignalet fra summas jonspunktet 133 innmates i en lawerdiport 141 på en ledning 142. Utgangen 143 fra lavverdiporten 141 tilveiebringer et hovedstyreventilposisjon-behovssignal i overensstemmelse med den laveste av flere signalinnganger. I tillegg til hastighets/belastningssignalet fra summasjonspunktet 133 mottar lavverdiporten 141 et før-nødsfall-hastighetssignal 145 fra en sammenliknerkrets 146 som tilveiebringer et ventillukningssignal ved en forutbestemt hastighet over turbinens merkehastighet. Et MCV-grensesignal på en ledning 147 kan innmates i et MCV-ACV-register 148 for å frembringe et ventilposisjonsgrensesignal som kan på-kalles enten manuelt (trykknapper 149) eller automatisk via børverdien som genereres i den automatiske styrekrets 56. En sammenliknerkrets 150 og en tilhørende indikator vil angi når utgangssignalet fra lavverdiporten 141 er MCV-begrenset, dvs. når A er mindre enn eller lik B.

Et vesentlig trekk ved den foreliggende oppfinnelse er den måte på hvilken styresystemet omkoples fra inn-løpstrykk-styring og hastighets/belastningsstyring til over-veiende trykkstyring. Innløpstrykkstyring opprettholdes i et signalområde på fra 1 til 10 volt i overensstemmelse med utgangssignalet fra den summerende forsterker 105A eller 105B. Kontrollen eller styringen er en styring med delt område som skal beskrives som følger. En spenning på

0 volt betyr at omføringsledningen er lukket, mens 10 volt betyr at omføringsledningen er åpen. Etter hvert som dampstrøm og trykk begynner å øke, vil således de respektive utgangssignaler fra de summerende forsterkere 105 bli drevet høyere, slik at høytrykks-omføringsventilen åpnes ytterligere. Det skal bemerkes at utgangssignalet fra lavverdiporten 127 innmates i summasjonspunktet 129 sammen med hovedstyreventilens MCV hastighets/belastningssignal på ledningen 142. Så lenge utgangssignalet fra forsterkerne 105 er positivt, vil det ikke være noen innvirkning på MCV-ventilinnstillingssignalet på utgangen 14 3 fra lavverdiporten 141. Således vil HPBP styre innløpstrykket basert på den summerende forsterkers 105 utgangssignal, og hovedstyreventilen MCV vil bli innstilt ved hjelp av utgangssignalet fra hastighets/belastnings-summereren 133 idet det antas at det ikke er til stede noe nedre grensesignal. Etter hvert som MCV åpner, faller imidlertid innløps-grenrørtrykket slik at forsterkernes 105 utgangssignaler bringes til å gå mindre positivt (negativ helling), hvilket indikerer en ønsket HPBP-ventillukning for å opprettholde trykkminimumsgrensen. Etter hvert som HPBP-ventilen lukker, vil det drivende signal gå mot null og deretter øke negativt. Dette betyr at det virkelige trykk fremdeles avtar og at HPBP-ventilen ikke lenger kan holde

trykket på minimumsgrensenivået. Ved dette tidspunkt er MCV-hastighets/belastningssignalet på ledningen 142 høyere enn trykkutgangssignalet 152 fra HPBP-styresummasjonspunktet 129, og således overtar try,kksignalet 152 via lavverdiporten 141 for å styre hovedstyreventilen MCV.

Samtidig blir hovedstyreventilens forspenning eller børverdi ved hjelp av en børverdirampekrets 151 lineært øket til en maksimumsverdi, dvs. 10 volt, som deretter adderes i summasjonspunktet 129 på ledningen 142, som en forskyvning (offset) for å tilveiebringe et positivt utgangssignal til hovedstyre ventilaktuatorene. En sammenliknerkrets 15 3 sender melding med hensyn til om trykkstyringen skjer ved hjelp av høytrykksomføringsventilen eller hovedstyreventilen. Et virk-som? jørelsessignal 154 (stiplet linje) sendes til sammenliknerkretsen 153 av en i-drift/ute-av-drift-logikk 119 for å forsikre at manuell styring ikke benyttes.

Hovedstyreventilen som har overtatt trykkstyringen vil begynne å åpne seg ytterligere etter hvert som dampstrømmen øker som reaksjon på økende belastningsbehov og økende damp-tilgjengelighet. Med øket strøm vil det likeledes skje en økning i damptrykk. Denne økning av det virkelige trykk vil bli overført via de summerende forsterkere 105, lavverdiporten 127, summasjonspunktet 129 og lavverdiporten 141 slik at hovedstyreventilen MCV 155 åpner for å opprettholde trykket på minimumsgrense-børverdien.

Hovedstyreventilen vil ha en tendes til å gå til

en helt åpen stilling for å styre den økende strøm og det økende trykk. Helt åpen eller med en noe mindre åpning som tillater en "reserveinnstilling" eller margin for trykktransienter, kan ventilen ikke lenger håndtere trykket og strømmen ved minimumsgrensetrykk-børverdien. I innretningen ifølge, oppfinnelsen økes trykkbørverdien i overensstemmelse med det økede trykk og den økede strøm, og således antar dampturbin-kraf tanlegget en dampkjelefølgende modus slik som beskrevet nedenfor. Et MCV-posisjons(tilbakekoplings)-signal 156 fra hovedstyreventilen innmates i en sumrerer 157 hvor det adderes til en MCV-

reserveinnstilling eller ønsket ventilposisjon på en reserve-innstillingskrets 159. MCV-reserven innstilles på en eller annen passende verdi som er mindre enn 100 % av helt åpen stilling, og vanligvis på ca. 95 %, for å tillate en viss margin for trykktransienter. Dersom ventilposisjonen forsøker å overskride reserveposisjonsbørverdien, vil et positivt feilsignal 160 bli utmatet fra summasjonspunktet 157 til en proporsjonal-pluss-integralkrets 161 med hastighetsgrense (rate limit). Utgangssignalet fra proporsjonal-pluss-integralkretsen 161 adderes i en summerer 16 2 til utgangssignalet fra en minimumsgrense-børverdi-reguleringskrets 16 6 for å frembringe en ny, høyere trykkbørverdi via et register 168 til de summerende forsterkere 105. Én grense for stigningen i trykkbørverdien er innføringen av en maksimal- eller topp-børverdi 16 5 på ca.

60 kg/cm 2, idet grensen realiseres via en lawerdiport 16 7.

En sammenlikner 169 tilveiebringer et utgangssignal hver gang trykkreferanse-børverdien (A) fra summasjonspunktet 162 overskrider topp-børverdien 165 (B), for å tilveiebringe et låse-signal 170 til integratorkretsen 161 og derved hindre inte-gratoravslutning.

Så lanqt har beskrivelsen av oppfinnelsen omfattet innløpstrykk-styring , innløpstrykk-styring og hastighets/ belastningsstyring,. dampkjelefølgende trykk-styring ved hjelp av hovedstyreventilen MCV etter hvert som trykk og strøm øker, og nå dampkjelefølgende trykk-styring etter hvert som trykk og strøm avtar, såsom f.eks. under en gass-turbinutløsning eller en annen unormal tilstand. En rask svekkelse av grenrørdamptrykket avfølt av trykkomvandlerne 101 forårsaker at et nytt ventilposisjonssignal avgis fra summas jonsf ors terkerne 105. Ett av disse nye ventilposisjons-signaler føres gjennom lavverdiporten 127 til summasjonspunktet 129. Da HPBP-ventilen er lukket og trykket avtar, vil det være nødvendig at MCV-ventilen lukker for å opprettholde trykket. Dette betyr at det vil være et økende negativt inngangssignal til summasjonspunktet 129, hvilket vil resul-tere i et mindre positivt ventillukningsutgangssignal på utgangen 143 fra lavverdiporten 141. Dette er en rask fremoverkoplings-sløyfe som raskt vil bringe hovedstyreventilen MCV til å reagere på endringer i trykk. Når dette hender, blir trykkbørverdien til summasjonsforsterkerne 105 innstilt på nytt for å passe til det nye, virkelige trykk og den nye, virkelige ventilposisjon. Trykkfall gjennom integratorkretsen 161 er hastighetsbegrenset (R) for å unngå dampkjele-forstyrrelser. I ett eksempel ble en passende hastighetsgrense bestemt til å være 3,5 kg/cm 2 pr. min. Ved ett eller annet punkt vil hovedstyreventilen gjenopprette trykk-styringen og holde trykket i en spesiell ventilposisjon inntil en økning i trykk og strøm krever mer åpne ventil-posis joner .

Beskrivelsen går nå over til lavtrykkstilførsels-kontroll-omføringskontrollen og lavtrykks-omføringskontrollen som i idé og virkemåte likner HPBP-kontrollen og MCV-kontrollen. Idet det henvises til fig. 4, er flashtanken 44

en dampkilde hvis damptrykk avføles ved hjelp av trykkom-vandleren 58. Trykkomvandlerens utgangssignal graderes og tilpasses av en bufferkrets 173 for å tilveiebringe et inngangssignal 174 som er proporsjonalt med trykket, til et summasjonspunkt 175. Et referansetrykk-inngangssignal 176 tilveienbringes til det samme summasjonspunkt fra et inn-gangsregister 177. Utgangssignalet 178 fra summasjonspunktet, som representerer forskjellen mellom virkelig trykk og referansetrykk, innmates til en proporsjonal-pluss-integral-krets 179 for å tilveiebringe et trykk-feilsignal 180 som har "delt-område"-karakteristikk. Et positivt signal vil forårsake at lavtrykksomføringsventilen 183 inntar en pro-porsjonert, åpen posisjon, for eksempel lukket ved null volt og helt åpen ved +10 volt. Et negativt signal betyr at lav-trykksomføringsventilen er lukket og at tilførselsstyreven-tilen befinner seg ett eller annet sted mellom helt åpen ved 0 volt og helt lukket ved -10 volt. Manuelle heve-senke-trykknapper 185 tilveiebringer direkte innstilling av LPBP-ventilen 183 via et register 186, en forsterker 187 og en servo-operatør 181. En logisk krets 188 gjør trykknappene 185 funksjonsudyktige dersom automatisk styring ønskes slik

det velges av operatøren via trykknapper 189 for automatisk eller manuell styring. Dersom lavtrykkskontrollen er i drift, utkopler den logiske krets 188 trykknappenes 185 funksjon og sender et tillatelsessignal til en sammenlikner 210. Lav-trykksomførings-tilførselskontrollen gjøres funksjonsudyktig ved hjelp av en rampekrets 191 til integratoren 179.

Tilførselsstyreventilen (ACV) 193 slipper på damp til lavtrykks-turbintrinnene. Turbinen startes i rekkefølge med åpning av hovedstyreventilen, lukning av høytrykksom-føringsventilen og åpning av tilførselsstyreventilen. Et register 198 vil avgi et referanseposisjonssignal 195 via enten en børverdi 199 som genereres i autostyrekretsen 56, eller et manuelt inngangssignal som innstilles ved hjelp av trykknapper 200. Referansesignalet 195 innmates til en summerer 19 7 sammen med hastighetssignalet på ledningen 132

for å tilveiebringe automatisk lukning av ACV-ventilen 19 3 dersom en senere overhastighetstilstand skulle inntreffe. Utgangssignalet 201 fra summasjonspunktet 197 er et hastig-hetsfølsomt ventilposisjonssignal for ACV-ventilen og er et første inngangssignal til en lawerdiport 202. Et grensesignal 203 fra registeret 148 vil begrense ventilåpningen dersom det er programmert eller innmatet manuelt i registeret 14 8. Dersom ACV-grensen ble oppnådd, dvs. inngangs-grensen 203(A) er lik utgangssignalet 213(B) fra lavverdiporten 202, vil dette faktum bli gjenkjent av en sammenlikner 204. Likeledes vil en før-nødsfall-krets 205 begrense ventilåpningen hver gang turbinhastigheten har en tendens til å overskride en forutbestemt grense over merkehastighet og under rusningshastighet.

Et annet inngangssignal til lavverdiporten 202 er det trykkfølsomme signal 206 fra lavtrykks-omføringsstyre-kretsen. Dette signal vil være effektivt i ACV-kretsen via lavverdiporten 202 hver gang LPBP-ventilen lukkes og ACV-kretsen er på trykk-styring. Det trykkfølsomme signal 206 er summen av trykk-feilsignalet 180 og ventilposisjonssig-nalet 201 i summereren 207. Dersom trykk-feilsignalet 180 går negativt, vil det styre ACV-ventilen 193 via lavverdiporten 202 da signalet 206 vil være mindre enn signalet 201 eller slik som uttrykt i en sammenlikner 210 A'>B. Dette tenner en ACV-indikator nær sammenlikneren for å indikere ACV-trykk-styringsstatusen. En rampekrets 209 tilbakestiller registeret 198 til maksimum, slik at ventilposisjonen nå styres ved hjelp av tilgjengelig trykk og dampstrøm.

Virkemåten av dampturbin-kraftanlegget i overensstemmelse med dampturbinstyringen ifølge oppfinnelsen kan beskrives som følger idet det henvises til tegningene. I et kraftanlegg med kombinert syklus utnyttes spillvarme fra gassturbiner til å produsere damp for å drive en dampturbin. Denne energiomforming fra varme til damp finner sted i en varmegjenvinnings-dampgenerator HRSG. Hver gassturbin har sin egen HRSG-generator, mens damputløpene fra generatorene kombineres til et eneste høytrykksdamp-innløpsgrenrør. Samtidig er lavtrykksdamp tilgjengelig fra en såkalt DASSH-syklus-flashtank. Damptrykket oppbygges gradvis i damp-grenrøret ved fortløpende tilkopling av HRSG-generatorene. Før generatoren tilkobles, kan gassturbinavløpsgassen bli delvis avledet ved hjelp av spjeld som styrer den varme som tilføres til de dampgenere-rende rør i HRSG-generatoren. Høytrykksomføringsventilen (HPBP) åpner hver gang det avfølte damptrykk overskrider

an minimumsgrense-børverdi, for å styre damptrykket på minimumsgrensenivået. Likeledes åpner lavtrykksomføringsventilen (LPBP) hver gang flashtanktrykket overskrider en forinnstilt grense. Når tilstrekkelig rotasjonsstrøm er etablert, vil autostyrekretsen forårsake at hastighets-børverdiene innmates til hastighets/belastningskon-

trollen i overensstemmelse med programmerte instruksjoner som tar hensyn til temperaturbegrensninger etter hvert som turbinen varmes opp. Etter hvert som hastighet etableres, avledes mer strøm gjennom hovedstyreventilene MVC, hvilket bringer HPBP-ventilen til å anta mer lukkede posisjoner (stillinger) for å holde trykket på minimumsgrensenivået. Ved 3600 omdr./min. er turbinen og generatoren synkronisert og belastningsstyring er etablert. Etter hvert som belastningsbørverdiene oppfylles, avledes ytterligere damp gjennom hovedstyreventilene inntil HPBP-ventilen ikke

lenger kan opprettholde trykk-styring og lukker. Ved dette tidspunkt overtar MCV-ventilen trykk-styringen og belastning vil bli tilføyd etter hvert som trykket blir tilgjengelig. Belastningskontrollen i hastighets/belast-ningskretsen økes til maksimum. Anleggskontrollen tildeler et belastningsbehov til dampturbinen og dette sendes videre til HRSG-kontrollen for å bringe spjeldkontroller til å øke avløpsgass-strømmen gjennom HRSG-generatoren slik at HRSG-damputmatningen øker. Den økede damputmatning vil forårsake en trykkøkning som resulterer i større ventilåpning for å opprettholde minimumsgrensetrykket. I ventilreserve-innstillingsposisjonen vil ventilen forbli fiksert og trykk-børverdiene vil bli nullstilt automatisk. Ved lav-trykkstilførselsstyring vil tilførselsstyreventilen ACV åpne på programmert måte etter at HPBP-ventilen er blitt lukket, og vil gradvis bringe lavtrykksomføringsventilen til å lukke og således sette ACV-ventilen på trykk-styring.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved styring av en dampturbin i et kraftanlegg hvor turbinen er koplet til en dampkilde via et damp-grenrør, og hvor anlegget har en hovedstyreventil for til-førsel av damp til dampturbinen og en omføringsventil for av-ledning av damp rundt dampturbinen, karakterisert ved at dampgrenrørtrykket måles, at omføringsventilen åpnes ved en trykkbørverdi-minimumsgrense, at hovedstyreventilen åpnes for hastighets/belastningsstyring, at omføringsventilen lukkes for å opprettholde dampgrenrør-trykket på trykkbørverdien når hovedstyreventilen åpner, at styringen overføres fra hastighets/belastnings-styring til trykkstyring, at hovedstyreventilen åpnes ytterligere for å holde dampgrenrør-trykket på børverdien når dampstrømmen øker, at hovedstyreventilposis jonen sammenliknes med en reserveposisjons-børverdi, og at trykkbørverdien justeres for å opprettholde hovedstyreventilposisjonen på reserveposisjons-børverdien i retning for åpen ventil.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hovedstyreventilen lukkes som reaksjon på en trykk/strøm-reduksjon i dampgrenrøret for å opprettholde trykkbørverdien, og at trykkbørverdien reduseres med en maksimal, forutbestemt hastighet for å åpne ventilen på nytt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at overgangen fra hastighets/belastnings-styring til trykkstyring av hovedstyreventilen utføres ved at det overføres et trykksignal og et hastighets/belastnings-signal hvor hastighets/belastnings-signalet dominerer hovedstyreventilen så lenge omføringsventilen forblir åpen, at hastighets/belastnings-signalet økes lineært til en maksimumsverdi etter at omføringsventilen er lukket, og at hovedstyreventilen innstilles i overensstemmelse med trykksignalet etter at om-føringsventilen er lukket.

4. Innretning for styring av driften av en dampturbin i et dampturbin-kraftanlegg (16) som omfatter en dampkilde (DASSH, BFP) som er koplet til dampturbinen (30, 32) via et dampgrenrør(51) ,en hovedstyreventil (MCV) for tilførsel av damp til dampturbinen, og en omføringsventil (HPBP) for å lede damp rundt dampturbinen, karakterisert ved at den omfatter en omføringskontroll (HPBP-kontroll) for innstilling av omføringsventilen i overensstemmelse med en minimumsgrensetrykk-børverdi, en hastighets/belastnings-kontroll (56, 54, 131, 135, 133) for innstilling av hovedstyreventilen i overensstemmelse med hastighets/belastnings-bør-verdien, og en hovedstyreventilkrets (MCV-kontroll) som mottar inngangssignaler fra omføringskontrollen og hastighets/ belastnings-kontrollen.

5. Innretning ifølge krav 4,karakterisert ved at hovedstyreventilkretsen omfatter en lawerdiport (141) som slipper gjennom enten hastighets/belastnings-utgangssignalet (142) eller et trykkavhengig signal (152) .

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at lavverdiporten (141) som inngangssignaler mottar utgangssignalet (142) fra has*tighets/belastnings-kontrollen og trykkutgangssignalet (152) fra et summasjonspunkt (129), at summasjonspunktet har innganger fra hastighets/belastnings-kontrollen og omføringskontrollen, og at en rampekrets (15l) er koplet til hastighets/belastningskontrollen, idet rampe-kretsen tilveiebringer et signal for helt åpne ventiler til hastighets/belastnings-kontrollen hver gang omføringsventilen er helt lukket.;7. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at lavverdiporten (141) som inngangssignaler mottar utgangssignalet (142) fra hastighets/belastnings-kontrollen og trykkutgangssignalet (152) fra et summasjonspunkt (129), at summasjonspunktet har innganger fra hastighets/belastnings-kontrollen og omføringskontrollen, og at hastighets/belastnings-inngangssignalet til lavverdiporten portstyres ut når omføringskontrollens inngangssignal går negativt.;8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at den omfatter en sammenliknerkrets (153) som er koplet til hastighets/belastnings-kontrollen og til lavverdiportens utgang og som tilveiebringer et signal hver gang summasjons-punktets utgangssignal er mindre enn hastighets/belastnings-signalet.;9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter en rampekrets (151) som har en inngang koplet til sammenliknerkretsen (153) og en utgang koplet til hastighets/belastnings-kontrollen, slik at hastighets/ belastnings-signalet økes lineært til et maksimum som reaksjon på et utgangssignal fra sammenliknerkretsen.;<1>°.. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at hastighets/belastnings-børverdien bestemmes i overensstemmelse med et hastighets/belastnings-behov, at hovedstyreventilkretsen omfatter et summasjonspunkt (129) som mottar inngangssignaler fra omføringskontrollen og hastighets/ belastnings-kontrollen, og at lavverdiporten (141) mottar innqangs-signaler fra hastighets/belastnings-kontrollen og summasjonspunktet, slik at trykkstyring vil være fremherskende dersom utgangssignalet fra summasjonspunktet er mindre enn hastighets/ belastnings-signalet.;<11>- Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter en delt trykk-kontroll som omfatter en innløpsdamptrykk-omvandler (52), en anordning for sammen-likning av innløpstrykket med en trykkbørverdi (HPBP-kontroll), og ei omf øringsventil-innstillingskrets (HPBP-servo) for påvirkning av omføringsventilen hver gang trykksammenliknerens utgangssignal er positivt, idet hovedstyreventilkretsen er en hovedstyreventil-innstillingskrets for påvirkning av hovedstyreventilen hver gang trykksammenliknerens utgangssignal er negativt.;12, Innretning ifølge krav H* karakterisert ved at den omfatter en rampeanordning (151) for forskyvning av et negativt signal fra trykksammenlikneren, slik at både omføringsventil-innstillingskretsen og hovedstyreventil-innstillingskretsen opererer på et positivt inngangssignal.

13. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at hastighets/belastnings-kontrollen innstiller hovedstyreventilen i overensstemmelse med en hastighets/belastningsbehov- børverdi, at hovedstyreventilkretsen sammenlikner omføringskontrollsignalet med hastighets/ belastnings-kontrollsignalet, slik at omføringssignalet er-statter hastighets/belastnings-signalet dersom omføringsventilen er lukket, og at et hovedstyreventilposisjons-tilbakekoplingssignal mates tilbake til omføringskontrollen slik at minimumsgrense-trykkbørverdien erstattes av en variabel trykkbørverdi etter at hovedstyreventilen har oppnådd en reserveposisjons-børverdi .

14. Innretning ifølge krav 13, karakterisert ved at hovedstyreventilposisjons-tilbakekoplingskretsen omfatter en anordning for bestemmelse av hovedstyreventilposisjonen, en summasjonsanordning (157) som sammenlikner hovedstyreventilposis jonen med en reserveposisjons-børverdi (159), en integratoranordning (161) som tilveiebringer et utgangssignal hver gang den virkelige ventilposisjon har en tendens til å overskride reserveposisjons-børverdien, og en anordning (162, 166, 168) for hevning av trykk-børverdien i overensstemmelse med integratorens utgangssignal .

15. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at hovedstyreventilkretsen sammenlikner et utgangssignal fra omføringskontrollen og et utgangssignal fra hastighets/ belastnings-kontrollen, at hovedstyreventilkretsen omfatter en anordning (129, 141, 151, 153) for utvelgelse av det ene eller det andre utgangssignal som hovedstyresignal, og at den omfatter en hovedstyreventilposisjons-tilbakekoplingskrets for økning av trykkbørverdien i omføringskontrollen hver gang hovedstyreventilen overskrider en reserveposisjons-børverdi .