SE427204B - Forfarande och anordning for reglering av en angturbin med mellanoverhettare - Google Patents

Description

7807236-0 arbetande turbiner. Förfarandet enligt uppfinningen för lös- ning av denna uppgift kännetecknas, i förbindelse med de in- ledningsvis nämnda egenskaperna, av att från mellanöverhettar- trycket en tidsmässigt till noll avtagande återföringsstor- het avleds och inkopplas motriktat mot ställstorheten i reg- lerkretsen. På motsvarande sätt kännetecknas anordningen en- ligt uppfinningen för lösning av den uppställda uppgiften av att utgången från en till mellanöverhettaren ansluten tryckmätomvandlare genom en överföringskrets med till noll avtagande fördröjningsförhållande är ansluten till en motrik- tat mot ställstorheten verkande ingång hos ett i reglerkret- sen anordnat överlagringsorgan.

För en av en störning, exempelvis ett belastningssprång, or- sakad ställstorhetsändring verkar återföringsstorheten i rikt- ning för en motkoppling och minskar alltså i princip den mot- svarande ställstorhetsändringen, men med en fördröjning, som motsvarar mellanöverhettarens strömningströghet, dvs. mellan- överhettarens tidkonstant.

Till följd av denna tröghet reagerar trycket vid utgången från mellanöverhettaren med en fördröjningstidskonstant av storleksordningen några sekunder på en tryckändring vid in- loppssidan hos det föregående turbinsteget, vilken i sin tur med endast ringa fördröjning följer på reglerventilanordning- ens ingrepp under verkan av ställstorheten. I grova drag kan den stabiliserande verkan av denna återföring förklaras genom att det i allmänhet är att föredra att strömningströgheten hos mellanöverhettaren och därmed den fördröjda reaktionen av drivmomentdelen hos det efterföljande turbinsteget, som kan ge anledning till översvängningar och i alla händelser till instabilitet. Denna fördröjda reaktion hos reglerings- sträckan kan mer eller mindre kompenseras av den förelig- gande motkopplingen. Därvid är ett till noll minskande över- gångsförhållande hos återföringsstorheten väsentligt, emedan därigenom en ytterligare statikkomponent undviks, dvs. ett ytterligare stationärt reglerfel. 3 7sovz3e-0 Det avtagande övergångsförhâllandet hos återföringen kan på enkelt sätt åstadkommas med ett differentierande överförings- organ (D-organ) i överföringsgrenens återföringskrets eller genom ett sammansatt överföringsorgan med differentierande verkande täljarterm i dess överföringsfunktion. I allmänhet innehåller överföringskretsen därvid ytterligare ett i serie kopplat fördröjningsorgan, och närmare bestämt, i en fördel- aktigt enklare utformning av uppfinningen, ett dylikt av första ordningen. Vid lämplig dimensionering av den motsva- rande fördröjningstidkonstanten kan med ett dylikt enkelt överföringsorgan en överraskande god approximation uppnås av den aperiodiska dämpningen. Såsom ingående undersökningar har visat, kommer därvid för fördröjningstidskonstanten vär- den i betraktande, vilka motsvarar mellanöverhettarens tid- konstant och högre.

Kännetecknen och fördelarna hos uppfinningen förklaras när- mare i anslutning till det på ritningarna schematiskt visade utföringsexemplet.

På bifogade ritningar visar fig. 1 ett principiellt kopp- lingsschema över verkningssättet för en tvåstegs ångturbin med mellanöverhettare och varvtalsreglerkrets med återföring av mellanöverhettartrycket, fig. 2 ett vidareutvecklat kopp- lingselement ur anordningen enligt fig. l och fig. 3 ett dia- gram av den till märkvarvtalet no hänförda varvtalsändringen [Ä n som funktion av tiden t såsom svar på en språngartad minskning av turbineffekten (negativt belastningssprång).

Den i fig. l antydda turbinen består av ett över en regler- ventilanordning RV matat högtryckssteg HD med efterföljande mellanöverhettare ZU och ett av den sistnämnda matat lågtrycks- steg ND. Till turbinen såsom reglersträcka är en takometer- generator Gn ansluten såsom mätorgan, vilken omvandlar tur- binvarvtalet i en motsvarande ärvärdessignal ni. Den sist- nämnda överlagras i ett, såsom komnarator av börvärde och är- värde verkande, överlagringsorgan SIV subtraktivt med en, av en motsvarande givare avgiven börvärdessignal ns. Den härur 78072364) erhållna skillnaden mellan börvärde och ärvärde omvandlas i det exemplifierade fallet i en enkel proportionalreglering i en reglerförstärkare VR direkt i en ställstorhet y, som styr exempelvis reglerventilanordningens elektrohydrauliska drivanordning.

En dylik varvtalsreglerkrets ger vid ett negativt belast- ningssprång typiskt ett utjämningsförlopp, såsom antyds i fig. 3 genom kurvan I. Den till märkvarvtalet no hänförda varvtalsändringen IÄ n/no övergår efter utpräglade sväng- ningar, som typiskt sträcker sig över en tidsperiod av om- kring 15 sekunder, i ett av reglerkretsens statik bestämt, stationärt värde. Därvid uppnår den maximala översvängnings- amplituden [Än/no väsentligen ett värde av 2,5 gånger den stationära varvtalsändringen. Ett dylikt övergângsförhållande är särskilt för enkel drift av ett större turbinaggregat med hänsyn till de motsvarande polhjulspendlingarna i gene- ratorn och frekvenssvängningar i belastningsnätet icke önsk- värda eller till och med otillåtna.

Detta avhjälps genom den i fig. 1 antydda återföringen av en storhet, som är avledd från ett till sitt märkvärde P20 hänfört mellanöverhettartryck pz vid utgången från en mätom- vandlare Tr, till reglerkretsen med motriktad verkan rela- tivt ställstorheten. Den motsvarande utsignalen pz/pzo från omvandlaren Tr omvandlas i återföringsgrenen Ri, i serie, en såsom proportionalförstärkare M verkande multiplikator med ställbar förstärkningsfaktor g och en överföringskopp- ling VDT, till en återföringsstorhet k, som är ansluten till en motriktat mot börvärdessignalens ns polaritet och därmed mot ställstorhetens y polaritet verkande-ingång hos ett yt- terligare överlagringsorgan SI vid utgången från reglerför- stärkaren VR. Överföringskopplingen VDT uppvisar en överföringsfunktion av typen Tl s/(l+T2 - s), varvid s är Laplaceoperatorn och T2 fördröjningstidkonstanten hos det av nämnartermen givna för- dröjningsorganet av första ordningen. Förutom denna fördröj- 78072364) ning, som bestämmer tidsförloppet för återföringsstorheten i ett begynnelseavsnitt av överföringen, bibringar denciffe- rentierande täljartermen i överföringsfunktionen ett till noll avtagande övergångsförhâllande av återföringsstorheten.

Därigenom undviks ett statiskt fel eller en ytterligare kvar- stående regleringsavvikelse. Differentialtidkonstanten Tl i täljaren motsvarar i allmänhet åtminstone närmelsevis mellan- överhettarens tidkonstant.

Kurvan II i fig. 3 visar verkan av återföringsgrenen för föl- jande parameterinställning: Förstärkningsfaktor g 1/2, tid- konstant T2 = mellanöverhettarens tidkonstant. Det framgår därav att en väsentlig förbättring av övergångsförhâllandet uppnås med praktiskt taget fullständig eliminering av pend- lingar, och närmare bestämt på anmärkningsvärt sätt praktiskt taget utan ökning av den maximala varvtalshöjningen, jämfört med den maximala översvängningsamplituden hos kurvan I. En yt- yterligare långtgående optimering av parameterinställningen med g = 1,5 och åter T2 = mellanöverhettarens tidkonstant vi- sar kuvan III, som icke blott är fri från pendlingar utan även märkbart tidigare än kurvan II övergår i det nya stationära varvtalsvärdet och därför väsentligen motsvarar det eftersträ- vade idealfallet med aperiodisk dämpning. Förstärkningsvärden i området mellan l och 2 är alltså att föredra, och särskilt värden i området av omkring l,5. I detalj icke återgivna un- dersökningar har vidare lett till resultatet att fördröjnings- tidkonstanten T icke bör underskrida mellanöverhettarens tid- konstant utan snarare överskrida denna.

Fig. 2 visar ännu en kopplingstekniskt enkelt realiserbar ut- föringsform av överföringskopplingen VDT med till noll avta- gande övergångsförhållande under användning av ett enkelt för- dröjningsorgan VT. Härvid är ingången och utgången hos för- dröjningsorganet VT anslutna till var sin av två, i förhål- lande till varandra motriktade ingångar hos ett subtraktivt överlagringsorgan SU, vars utgång bildar överföringskopp- lingens VDT utgång och sålunda avger âterföringsstorheten k. 7807236-0 Såsom kan visas genom analytisk framställning av överförings- funktionen hos parallellkretsen med subtraktiv överlagring, erhålls likaledes ett avtagande fördröjningsorqan av första ordningen (DT-organ) utan att i kretsuppbyggnaden inrätta ett differentieringsorgan. Därvid blir med nödvändighet Tl=T2=T.

BETECKNINGSLISTA g förstärkningsfaktor k âterföringsstorhet ni ärvärdessignal no märkvarvtal ns börvärdessignal p/po utsignal pz mellanöverhettare s Laplaceoperator t tid y ställstorhet ÅÄI1 varvtalsändring Gn HD ND P ZO RV SI SIV VDT VR Vt ZU takometergenerator högtryckssteg proportionalförstärkare lågtryckssteg märkvärde återföringsgren reglerventilanordning överlagringsorgan överlagrångsorgan överlagpingsorgan differentialtidkonstant fördröjningstidkonstant mätomvandlare överföringskrets reglerförstärkare fördröjningsorflan mellanöverhettare 7 78072390

Claims (6)

'7807236-0 ß gzmsmfrxmxr.

1. l. Förfarande för reglering av en ångturbin med mellan- överhettare, varvid en jämförelse av varvtalets börvärde och ärvärde genomförs och en av jämförelsen mellan börvärde och ärvärde härledd ställstorhet avges üll en reglerventil- anordning, k ä n n e t e c k n a t av att från mellanöver- hettartrycket (pz) en tidsmässigt till noll avtagande åter- föringsstorhet (k) avleds och inkopplas motriktat mot ställ- storheten (y) i reglerkretsen.

2. Anordning för utförande för förfarandet enligt patent- kravet 1 för reglering av en ångturbin med mellanöverhettare varvid en jämförelse av varvtalets börvärde och ärvärde ge- nomförs och en av jämförelsen mellan börvärde och ärvärde här- ledd ställstorhet avges till en reglerventilanordning,, k ä n - n e t e c k n a d av att utgången från en, till mellanöver- hettaren (ZU) ansluten tryckmätomvandlare (Tr), genom en över- föringskrets (VDT) med till noll avtagande fördröjningsför- hållande, är ansluten till en motriktat mot ställstorheten (y) verkande ingång hos ett i reglerkretsen anordnat över- lagringsorgan (SI).

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att en differentierande och fördröjande överföringskrets (VDT) av första ordningen är inrättad med en med mellanöver- hettarens tidkonstant åtminstone närmelsevis lika differen- tialtidkonstant (Tl).

4. Anordning'enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k - n a d av att fördröjningstidkonstanten (T2) hos överförings- kretsen är dimensionerad åtminstone lika med mellanöverhetta- rens tidkonstant.

5. Anordning enligt patentkravet 3 eller 4, k ä n n e t c k- n a d av att den till mätomvandlaren (Tr) anslutna åteförings- grenen leder en, till märkvärdet för mellanöverhettartrycket hänförd trycksignal förstärkare (M) med en till ställstorhetens (y) värde hänförd förstärkning (g) mellan värdena l och 2, företrädesvis omkring 1,5. (PZ/P20) och innefattar en proportional- '7807236-0

6. Anordning enligt något av patentkraven 2 - 5, k ä n - n e t e c k n a d av att överföringskretsen (VDT) uppvisar ett fördröjningsorgan (VT), vars ingång och utgång är anslut- na till var sin av två, i förhållande till varandra motkopp- lade ingångar hos ett subtraktivt överlagringsorgan (SU), vars utgång är inkopplad motriktat i förhållande till ställ- storheten (y) i reglerkretsen.