WO2015039909A2 - Method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system - Google Patents

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WO2015039909A2
WO2015039909A2 PCT/EP2014/069069 EP2014069069W WO2015039909A2 WO 2015039909 A2 WO2015039909 A2 WO 2015039909A2 EP 2014069069 W EP2014069069 W EP 2014069069W WO 2015039909 A2 WO2015039909 A2 WO 2015039909A2
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steam turbine
gas turbine
overspeed protection
steam
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Thorsten Engler
Susanne Haas
Andreas Pahl
Marian-Peter Pieczyk
Martin Stapper
David Veltmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/02—Shutting-down responsive to overspeed

Definitions

  • the invention relates to a method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system.
  • a gas turbine, a steam turbine and a generator are arranged on a common strand.
  • the electrical energy is fed into an electrical network and the strand rotates at a speed corresponding to the rated speed of the single-shaft system, such as 50 Hz or 60 Hz.
  • the speed may increase to levels above the rated speed.
  • the single-shaft system is mechanically and thermally loaded excessively, resulting in a shortening of the life of the single-shaft system.
  • an overspeed protection device prevents further increase in the speed of the train, the limit speed being conventionally selected to be between the rated speed and the critical speed.
  • the overspeed protection device is checked by operating the single-shaft system in a test mode in which the limit speed is lowered from the limit speed during normal operation to thereby avoid excessive load on the single-shaft system during test operation.
  • the object of the invention is to provide a method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system, wherein the method does not lead to an excessive load on the single-shaft system.
  • the inventive method for testing an overspeed protection device of a gas turbine and a steam turbine having single shaft system comprises the following steps: a) providing a first speed measuring device for measuring the rotational speed of the steam turbine, wherein the first speed measuring device at least one attached to the shaft of the single shaft system marker and a stationary scanning device, by means of which the at least one mark is detectable when the mark is moved past the scanning device; b) increasing the number of marks of the first speed measuring device, whereby the speed measured by the first speed measuring device is higher than the actual speed; c) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine and / or the fuel introduced into the gas turbine such that the measured speed of the steam turbine reaches a steam turbine limit value speed, wherein the overspeed protection device is set up so that a first overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the steam turbine reaches the steam turbine limit speed; d) Check if the first overspeed protection is triggered.
  • the achievement of a critical speed can advantageously be avoided, whereby an excessive load of the single-shaft system is prevented. Achieving the critical speed can be advantageously avoided even if during testing for the steam turbine limit speed the same steam turbine limit speed as in normal operation of the single-shaft system is used.
  • the method is easy to carry out, because, starting from the normal operation for checking the overspeed protection device other than increasing the number of markings no further changes to the Einwellen- anläge must be made.
  • the method comprises the steps of: e) coupling the steam turbine to the gas turbine such that the actual speed of the steam turbine corresponds to the actual speed of the gas turbine; f) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine and / or the fuel introduced into the gas turbine such that the measured speed of the gas turbine reaches a gas turbine limit speed which is higher than the steam turbine limit speed, the overspeed protection device being arranged such that a second overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the gas turbine reaches the gas turbine limit speed; g) Check if the second overspeed protection is triggered. This advantageously allows the first overspeed protection and the second overspeed contactor to be checked one after the other.
  • the method preferably comprises the steps of: a) providing a second speed measuring device for measuring the rotational speed of the gas turbine, the second rotational speed measuring device having at least one marking attached to the shaft of the single-shaft system and a fixed scanning device by means of which the at least one marking is detectable, when the marker is moved past the scanner; bl) increasing the number of markings of the second speed measuring means whereby the speed measured by the second speed measuring means becomes higher than the actual speed; e) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine and / or of the fuel introduced into the gas turbine such that the measured speed of the gas turbine reaches a gas turbine limit speed which is higher than the steam turbine limit speed, wherein the overspeed protection direction is set up so that a second overspeed protection is triggered when the measured speed of the gas turbine reaches the Gasurbinengrenzwertfitiere; f) Check if the second overspeed protection is triggered.
  • the first and the second overspeed protection can be checked irrespective of whether the steam turbine is coupled to the gas turbine or not. Due to the higher gas turbine limit speed compared to the steam turbine limit speed, the first and second overspeed protection can be checked sequentially and thus independently.
  • the steam turbine is coupled to the single-shaft system by means of a clutch, the clutch engaging as soon as the steam turbine would overtake the gas turbine and disengaging when the speed of the steam turbine is less than that of the gas turbine, step c) being performed will accelerate the steam turbine faster than the gas turbine, keeping the clutch engaged.
  • the gas turbine and the steam turbine thus rotate at the same speed, while the steam turbine accelerates to its steam turbine limit, and it is thus advantageously ensured that while the speed of the gas turbine does not reach a critical speed.
  • the method comprises the step of: dl) interrupting the mass flow of steam introduced into the steam turbine in the event that the first overspeed protection is triggered.
  • dl the mass flow of steam introduced into the steam turbine in the event that the first overspeed protection is triggered.
  • the second overspeed protection thus only the gas turbine is accelerated, whereby the load of the steam turbine is low.
  • the single-shaft system preferably has a generator to which no electrical load is connected.
  • the method preferably comprises the step of: h) removing the markers added in steps b) and / or bl). Should this step be forgotten before the single - shaft system is operated again in normal operation after checking the overspeed protection device, this poses no safety risk, because the actual speed of the
  • Single-shaft system can not reach a critical speed.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a single-shaft system.
  • a single-shaft system 1 has a gas turbine 2, a steam turbine 3 and an electric generator 4.
  • the gas turbine 2 and the steam turbine 3 serve to generate rotational energy, the rotational energy in the generator 4 being converted into electrical energy.
  • the generator 4 is arranged between the gas turbine 2 and the steam turbine 3.
  • the gas turbine 2 has a gas turbine shaft 5 and the steam turbine 3 has a steam turbine shaft 6.
  • the generator 4 and the gas turbine 2 are arranged together on the steam turbine shaft 5.
  • generator 4 it is also conceivable for generator 4 to have a separate generator is provided, which is coupled by means of a coupling to the gas turbine shaft 5.
  • the figure shows that an electrical consumer 10 is connected to an electrical connection 8 of the generator 4 by means of a switch 9. Before starting the single - shaft system, the switch 9 is opened to check the overspeed protection device, so that no electrical load acts on the generator 4.
  • the steam turbine shaft 6 is connected to the gas turbine shaft 5 by means of a clutch 7.
  • the clutch 7 is arranged to engage when the steam turbine 3 overhauls the gas turbine 2, which means that the rotational speed of the steam turbine 3 is higher than the rotational speed of the gas turbine 2. Once the clutch 7 is engaged, the gas turbine 2 and the steam turbine 3 rotate at the same speed.
  • the clutch 7 is further arranged to disengage when the steam turbine 3 rotates slower than the gas turbine 2.
  • the clutch 7 may be, for example, an SSS clutch.
  • the gas turbine 2 When starting the one-shaft system 1, the gas turbine 2 is first accelerated, the clutch 7 is disengaged. The waste heat of the gas turbine 2 is used to drive the steam turbine 3. Once the steam turbine 3 is also accelerated, couples the clutch 7 a.
  • the single-shaft system has a first rotational speed measuring device for measuring the rotational speed of the steam turbine 3.
  • the first speed measuring device has at least one mark attached to the steam turbine shaft 6 and a fixed first scanning device by means of which the mark attached to the steam turbine shaft 6 is detectable when the mark is moved past the first scanning device.
  • the steam turbine shaft 6 may, for example, have a grooved wheel and the teeth or the grooves of the grooved wheel may be the markings.
  • the steam turbine shaft 6 may have ten strips.
  • two more strips are added, but in determining the speed it is assumed that there are only ten strips. If the first scanning device measures 600 strips per second past it, the measured speed will be 60 revolutions per second (60 Hz), with the actual speed being 50 revolutions per second (50 Hz).
  • the single-shaft system has a second rotational speed measuring device for measuring the rotational speed of the gas turbine 3.
  • the second speed measuring device has at least one marking attached to the gas turbine shaft 5 and a fixed second scanning device by means of which the marking attached to the gas turbine shaft 5 is detectable when it is moved past the second scanning device.
  • the second speed measuring device is set up analogously to the first speed measuring device.
  • the single-shaft system 1 has an overspeed protection device.
  • the overspeed protection device is set up such that a first overspeed protection is triggered as soon as the speed of the steam turbine 3 reaches a steam turbine limit speed, and a second overspeed protection is triggered as soon as the speed of the gas turbine 2 reaches a gas turbine limit value speed.
  • a first overspeed protection for example, the mass flow of the steam can be interrupted.
  • the mass flow of the fuel can be interrupted.
  • the method for testing an overspeed protection device of a single shaft installation 1 having a gas turbine 2, a steam turbine 3 and a generator 4 to which no electrical load is connected is carried out with the following steps: a) providing a first speed measuring device for measuring the Speed of the steam turbine 3, wherein the first speed measuring device has at least one attached to the shaft 6 of the single-shaft system 1 marking in the form of teeth of a Nutrads the shaft 6 and a stationary scanning device by means of which the at least one tooth is detectable when the tooth on the scanning device is moved past; al) domes of
  • the method for testing an overspeed protection device of a single shaft turbine 1 having a gas turbine 2, a steam turbine 3 and a generator 4 to which no electrical load is connected is coupled to the steam turbine shaft 6 by means of a clutch 7 to the gas turbine shaft wherein the clutch 7 engages as soon as the steam turbine 3 overhauls the gas turbine 2, and disengages, when the speed of the steam turbine 3 is smaller than that of the gas turbine 2, with the following steps: a) providing a first speed measuring device for measuring the speed of the Steam turbine 3, wherein the first speed measuring device has at least one attached to the steam turbine shaft 6 of the single-shaft system 1 marker and a fixed first scanning, by means of which the at least one mark is detectable when the attached to the steam turbine shaft 6 mark on the first scanning vorb is moved; al) providing a second speed measuring device for measuring the speed of the gas turbine 2, wherein the second speed measuring device at least one attached to the gas turbine shaft 5 of the single-shaft system 1 marker and a fixed second scanning device, by means of which the at least

Abstract

The invention relates to a method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system (1) having a gas turbine (2) and a steam turbine (3), said method having the steps of: a) providing a first speed-measuring device for measuring the speed of the steam turbine (3), the first speed-measuring device having at least one marking on the shaft (6) of the single-shaft system (1) and having a stationary scanning device by means of which the at least one marking can be detected when the marking is moved past the scanning device; b) increasing the number of markings of the first speed-measuring device, whereby the speed measured by means of the first speed-measuring device is higher than the actual speed; c) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine (3) and/or of the fuel introduced into the gas turbine (2) in such a way that the measured speed of the steam turbine (3) reaches a steam turbine threshold value speed, the overspeed protection device being designed in such a way that a first overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the steam turbine (3) reaches the steam turbine threshold value speed; d) checking whether the first overspeed protection has been triggered.

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Prüfen einer Überdrehzahlschutzeinrichtung einer Einwellenanlage Method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer Überdrehzahlschutzeinrichtung einer Einwellenanlage. The invention relates to a method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system.
Bei einer Einwellenanlage zur Erzeugung von elektrischer Energie sind eine Gasturbine, eine Dampfturbine und ein Generator auf einem gemeinsamen Strang angeordnet. Im Normalbetrieb der Einwellenanlage wird die elektrische Energie in ein elektrisches Netz eingespeist und der Strang rotiert mit einer Drehzahl, die der Nenndrehzahl der Einwellenanlage entspricht, wie beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz. Bei einem Störfall, insbesondere bei einem Abfall der an dem Generator angeschlossenen elektrischen Last, kann die Drehzahl auf Werte oberhalb der Nenndrehzahl ansteigen. Wenn die Drehzahl eine kritische Drehzahl erreicht, wird die Einwellenanlage mechanisch und thermisch übermäßig belastet, was in einer Verkürzung der Lebensdauer der Einwellenanlage resultiert. Bei Erreichen einer Grenzwertdrehzahl greift eine Überdrehzahlschutzeinrichtung, die ein weiteres Ansteigen der Drehzahl des Strangs unterbindet, wobei die Grenzwertdrehzahl herkömmlich derart gewählt wird, dass sie zwischen der Nenndrehzahl und der kritischen Drehzahl liegt. Herkömmlich wird die Überdrehzahlschutzeinrichtung überprüft, indem die Einwellenanlage in einem Testbetrieb betrieben wird, bei dem die Grenzwertdrehzahl gegenüber der Grenzwertdrehzahl im Normal - betrieb abgesenkt wird, um dadurch während des Testbetriebs eine übermäßige Belastung der Einwellenanlage zu vermeiden. In a single-shaft system for generating electrical energy, a gas turbine, a steam turbine and a generator are arranged on a common strand. In normal operation of the single-shaft system, the electrical energy is fed into an electrical network and the strand rotates at a speed corresponding to the rated speed of the single-shaft system, such as 50 Hz or 60 Hz. In an accident, especially in a drop in the generator connected to the electrical Load, the speed may increase to levels above the rated speed. When the speed reaches a critical speed, the single-shaft system is mechanically and thermally loaded excessively, resulting in a shortening of the life of the single-shaft system. When a limit speed is reached, an overspeed protection device prevents further increase in the speed of the train, the limit speed being conventionally selected to be between the rated speed and the critical speed. Conventionally, the overspeed protection device is checked by operating the single-shaft system in a test mode in which the limit speed is lowered from the limit speed during normal operation to thereby avoid excessive load on the single-shaft system during test operation.
Wünschenswert wäre es jedoch im Testbetrieb die gleiche However, it would be desirable in test mode the same
Grenzwertdrehzahl wie im Normalbetrieb zu verwenden. Ein sol- eher Test ist zudem in einigen Ländern, wie beispielsweise in Südkorea, zwingend vorgeschrieben. Limit speed to use as in normal operation. A sol- Moreover, testing is compulsory in some countries, such as South Korea.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Prüfen einer Überdrehzahlschutzeinrichtung einer Einwellenanlage zu schaffen, wobei das Verfahren nicht zu einer übermäßigen Belastung der Einwellenanlage führt. The object of the invention is to provide a method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system, wherein the method does not lead to an excessive load on the single-shaft system.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen einer Überdrehzahl - Schutzeinrichtung einer eine Gasturbine und eine Dampfturbine aufweisenden Einwellenanlage weist folgende Schritte auf: a) Bereitstellen einer ersten Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Dampfturbine, wobei die erste Drehzahlmesseinrichtung mindestens eine an der Welle der Einwellenanlage angebrachte Markierung und eine ortsfeste Abtastvorrichtung aufweist, mittels der die mindestens eine Markierung detek- tierbar ist, wenn die Markierung an der Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird; b) Erhöhen der Anzahl der Markierungen der ersten Drehzahlmesseinrichtung, wodurch die mittels der ersten Drehzahlmesseinrichtung gemessene Drehzahl höher als die tatsächliche Drehzahl wird; c) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Dampfturbine eine Dampfturbinengrenz - wertdrehzahl erreicht, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein erster Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Dampfturbine die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl erreicht; d) Prüfen, ob der erste Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. Da- durch, dass die tatsächliche Drehzahl der Dampfturbine niedriger als deren gemessene Drehzahl ist, kann während des Prüfens der Überdrehzahlschutzeinrichtung das Erreichen einer kritischen Drehzahl vorteilhaft vermieden werden, wodurch eine übermäßige Belastung der Einwellenanlage unterbunden wird. Das Erreichen der kritischen Drehzahl kann vorteilhaft selbst dann vermieden werden, wenn während des Prüfens für die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl die gleiche Dampfturbinengrenzwertdrehzahl wie im Normalbetrieb der Einwellenanlage eingesetzt wird. Zudem ist das Verfahren einfach durchführbar, weil ausgehend vom Normalbetrieb für das Prüfen der Überdrehzahlschutzeinrichtung außer dem Erhöhen der Anzahl der Markierungen keine weiteren Änderungen an der Einwellen- anläge vorgenommen werden müssen. The inventive method for testing an overspeed protection device of a gas turbine and a steam turbine having single shaft system comprises the following steps: a) providing a first speed measuring device for measuring the rotational speed of the steam turbine, wherein the first speed measuring device at least one attached to the shaft of the single shaft system marker and a stationary scanning device, by means of which the at least one mark is detectable when the mark is moved past the scanning device; b) increasing the number of marks of the first speed measuring device, whereby the speed measured by the first speed measuring device is higher than the actual speed; c) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine and / or the fuel introduced into the gas turbine such that the measured speed of the steam turbine reaches a steam turbine limit value speed, wherein the overspeed protection device is set up so that a first overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the steam turbine reaches the steam turbine limit speed; d) Check if the first overspeed protection is triggered. Due to the fact that the actual speed of the steam turbine is lower than its measured speed, during the testing of the overspeed protection device, the achievement of a critical speed can advantageously be avoided, whereby an excessive load of the single-shaft system is prevented. Achieving the critical speed can be advantageously avoided even if during testing for the steam turbine limit speed the same steam turbine limit speed as in normal operation of the single-shaft system is used. In addition, the method is easy to carry out, because, starting from the normal operation for checking the overspeed protection device other than increasing the number of markings no further changes to the Einwellen- anläge must be made.
Bevorzugt weist das Verfahren die Schritte auf: e) Kuppeln der Dampfturbine mit der Gasturbine derart, dass die tatsächliche Drehzahl der Dampfturbine der tatsächlichen Drehzahl der Gasturbine entspricht; f) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Gasturbine eine Gasturbinengrenzwertdreh- zahl erreicht, die höher als die Dampfturbinengrenzwertdreh- zahl ist, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein zweiter Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Gasturbine die Gas- turbinengrenzwertdrehzahl erreicht; g) Prüfen, ob der zweite Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. Damit können vorteilhaft der erste Überdrehzahlschutz und der zweite Überdrehzahl - schütz nacheinander überprüft werden. Preferably, the method comprises the steps of: e) coupling the steam turbine to the gas turbine such that the actual speed of the steam turbine corresponds to the actual speed of the gas turbine; f) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine and / or the fuel introduced into the gas turbine such that the measured speed of the gas turbine reaches a gas turbine limit speed which is higher than the steam turbine limit speed, the overspeed protection device being arranged such that a second overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the gas turbine reaches the gas turbine limit speed; g) Check if the second overspeed protection is triggered. This advantageously allows the first overspeed protection and the second overspeed contactor to be checked one after the other.
Alternativ bevorzugt weist das Verfahren die Schritte auf: al) Bereitstellen einer zweiten Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Gasturbine, wobei die zweite Drehzahlmesseinrichtung mindestens eine an der Welle der Einwellenanlage angebrachte Markierung und eine ortsfeste Abtastvorrichtung aufweist, mittels der die mindestens eine Markierung detektierbar ist, wenn die Markierung an der Abtastvor- richtung vorbei bewegt wird; bl) Erhöhen der Anzahl der Markierungen der zweiten Drehzahlmesseinrichtung, wodurch die mittels der zweiten Drehzahlmesseinrichtung gemessene Drehzahl höher als die tatsächliche Drehzahl wird; e) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Gasturbine eine Gastur- binengrenzwertdrehzahl erreicht, die höher als die Dampftur- binengrenzwertdrehzahl ist, wobei die Überdrehzahlschutzein- richtung derart eingerichtet ist, dass ein zweiter Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Gasturbine die Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht; f) Prüfen, ob der zweite Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. Da- durch, dass die tatsächliche Drehzahl der Gasturbine niedriger als deren gemessene Drehzahl ist, kann ein Erreichen einer kritischen Drehzahl der Gasturbine vorteilhaft vermieden werden. Indem zwei verschiedene Drehzahlmesseinrichtungen zum Messen der Drehzahlen der Dampfturbine und der Gasturbine vorgesehen sind, können der erste und der zweite Überdrehzahlschutz unabhängig davon geprüft werden, ob die Dampfturbine mit der Gasturbine gekuppelt ist oder nicht. Durch die höhere Gasturbinengrenzwertdrehzahl im Vergleich mit der Dampfturbinengrenzwertdrehzahl können der erste und der zweite Überdrehzahlschutz nacheinander und damit unabhängig voneinander geprüft werden. Alternatively, the method preferably comprises the steps of: a) providing a second speed measuring device for measuring the rotational speed of the gas turbine, the second rotational speed measuring device having at least one marking attached to the shaft of the single-shaft system and a fixed scanning device by means of which the at least one marking is detectable, when the marker is moved past the scanner; bl) increasing the number of markings of the second speed measuring means whereby the speed measured by the second speed measuring means becomes higher than the actual speed; e) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine and / or of the fuel introduced into the gas turbine such that the measured speed of the gas turbine reaches a gas turbine limit speed which is higher than the steam turbine limit speed, wherein the overspeed protection direction is set up so that a second overspeed protection is triggered when the measured speed of the gas turbine reaches the Gasurbinengrenzwertdrehzahl; f) Check if the second overspeed protection is triggered. Due to the fact that the actual speed of the gas turbine is lower than its measured speed, reaching a critical speed of the gas turbine can be advantageously avoided. By providing two different speed measuring devices for measuring the rotational speeds of the steam turbine and the gas turbine, the first and the second overspeed protection can be checked irrespective of whether the steam turbine is coupled to the gas turbine or not. Due to the higher gas turbine limit speed compared to the steam turbine limit speed, the first and second overspeed protection can be checked sequentially and thus independently.
Es ist bevorzugt, dass die Dampfturbine mittels einer Kupplung an die Einwellenanlage gekuppelt ist, wobei die Kupplung einkuppelt, sobald die Dampfturbine die Gasturbine überholen würde, und auskuppelt, wenn die Drehzahl der Dampfturbine kleiner als die der Gasturbine ist, wobei Schritt c) derart durchgeführt wird, dass die Dampfturbine schneller als die Gasturbine beschleunigt wird, wodurch die Kupplung eingekup- pelt bleibt. Die Gasturbine und die Dampfturbine rotieren somit mit der gleichen Drehzahl, während die Dampfturbine auf ihren Dampfturbinengrenzwert beschleunigt, und es ist somit vorteilhaft sichergestellt, dass dabei die Drehzahl der Gasturbine eine kritische Drehzahl nicht erreicht. It is preferred that the steam turbine is coupled to the single-shaft system by means of a clutch, the clutch engaging as soon as the steam turbine would overtake the gas turbine and disengaging when the speed of the steam turbine is less than that of the gas turbine, step c) being performed will accelerate the steam turbine faster than the gas turbine, keeping the clutch engaged. The gas turbine and the steam turbine thus rotate at the same speed, while the steam turbine accelerates to its steam turbine limit, and it is thus advantageously ensured that while the speed of the gas turbine does not reach a critical speed.
Bevorzugt weist das Verfahren den Schritt auf: dl) Unterbrechen des Massenstroms des in die Dampfturbine eingeleiteten Dampfs in dem Fall, dass der erste Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. Alternativ ist auch denkbar, den Massenstrom des Dampfs lediglich abzusenken, um damit die Drehzahl der Dampfturbine unterhalb einer kritischen Drehzahl zu halten. Das Unterbrechen oder Absenken des Massenstroms des Dampfs wird dazu führen, dass die Kupplung auskuppelt und die Gasturbine somit unabhängig von der Dampfturbine rotiert. Beim Prüfen des zweiten Überdrehzahlschutzes wird somit lediglich die Gasturbine beschleunigt, wodurch die Belastung der Dampfturbine gering ist. Preferably, the method comprises the step of: dl) interrupting the mass flow of steam introduced into the steam turbine in the event that the first overspeed protection is triggered. Alternatively, it is also conceivable only to lower the mass flow of the steam so as to keep the speed of the steam turbine below a critical speed. Breaking or lowering the mass flow of the steam will cause the clutch to disengage and the gas turbine thus rotated independently of the steam turbine. When testing the second overspeed protection thus only the gas turbine is accelerated, whereby the load of the steam turbine is low.
Bevorzugtermaßen weist die Einwellenanlage einen Generator auf, an dem keine elektrische Last angeschlossen ist. Dadurch ist die mechanische und thermische Belastung der Einwellenanlage während des Prüfens der Überdrehzahlschutzeinrichtung gering. Zudem können dadurch kritische Drehzahlen vermieden werden, weil auch ein Abwerfen der Last nicht erfolgen kann, was in einem starken Ansteigen der Drehzahl der Einwellenanlage resultieren würde. Das Verfahren weist bevorzugt den Schritt auf: h) Entfernen der in Schritten b) und/oder bl) hinzugefügten Markierungen. Sollte dieser Schritt vergessen werden, bevor die Einwellenanlage nach dem Prüfen der Überdrehzahlschutzeinrichtung wieder im Normalbetrieb betrieben wird, so stellt dies kein Sicherheitsrisiko dar, weil die tatsächliche Drehzahl derThe single-shaft system preferably has a generator to which no electrical load is connected. As a result, the mechanical and thermal load of the single-shaft system during testing of the overspeed protection device is low. In addition, this critical speeds can be avoided because a drop of the load can not be done, which would result in a sharp increase in the speed of the single-shaft system. The method preferably comprises the step of: h) removing the markers added in steps b) and / or bl). Should this step be forgotten before the single - shaft system is operated again in normal operation after checking the overspeed protection device, this poses no safety risk, because the actual speed of the
Einwellenanlage eine kritische Drehzahl nicht erreichen kann. Single-shaft system can not reach a critical speed.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnung das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Ansicht einer Einwellenanlage. In the following, the method according to the invention is explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawing. The figure shows a schematic view of a single-shaft system.
Wie es aus der Figur ersichtlich ist, weist eine Einwellenanlage 1 eine Gasturbine 2, eine Dampfturbine 3 und einen elektrischen Generator 4 auf. Die Gasturbine 2 und die Dampf- turbine 3 dienen zur Erzeugung von Rotationsenergie, wobei die Rotationsenergie in dem Generator 4 in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Generator 4 ist zwischen der Gasturbine 2 und der Dampfturbine 3 angeordnet . Die Gasturbine 2 weist eine Gasturbinenwelle 5 und die Dampfturbine 3 weist eine Dampfturbinenwelle 6 auf. In der Figur ist dargestellt, dass der Generator 4 und die Gasturbine 2 zusammen auf der Dampfturbinenwelle 5 angeordnet sind. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass für den Generator 4 eine separate Generator- welle vorgesehen wird, die mittels einer Kupplung an die Gasturbinenwelle 5 gekuppelt ist. As can be seen from the figure, a single-shaft system 1 has a gas turbine 2, a steam turbine 3 and an electric generator 4. The gas turbine 2 and the steam turbine 3 serve to generate rotational energy, the rotational energy in the generator 4 being converted into electrical energy. The generator 4 is arranged between the gas turbine 2 and the steam turbine 3. The gas turbine 2 has a gas turbine shaft 5 and the steam turbine 3 has a steam turbine shaft 6. In the figure, it is shown that the generator 4 and the gas turbine 2 are arranged together on the steam turbine shaft 5. However, it is also conceivable for generator 4 to have a separate generator is provided, which is coupled by means of a coupling to the gas turbine shaft 5.
In der Figur ist dargestellt, dass ein elektrischer Verbrau- eher 10 mittels eines Schalters 9 an einen elektrischen An- schluss 8 des Generators 4 angeschlossen ist. Vor dem Anfahren der Einwellenanlage wird zum Prüfen der Überdrehzahl - Schutzeinrichtung der Schalter 9 geöffnet, so dass keine elektrische Last auf den Generator 4 wirkt. The figure shows that an electrical consumer 10 is connected to an electrical connection 8 of the generator 4 by means of a switch 9. Before starting the single - shaft system, the switch 9 is opened to check the overspeed protection device, so that no electrical load acts on the generator 4.
Die Dampfturbinenwelle 6 ist mittels einer Kupplung 7 mit der Gasturbinenwelle 5 verbunden. Die Kupplung 7 ist derart eingerichtet, dass sie einkuppelt, wenn die Dampfturbine 3 die Gasturbine 2 überholt, was bedeutet, dass die Drehzahl der Dampfturbine 3 höher als die Drehzahl der Gasturbine 2 ist. Sobald die Kupplung 7 eingekuppelt ist, rotieren die Gasturbine 2 und die Dampfturbine 3 mit der gleichen Drehzahl . Die Kupplung 7 ist weiterhin eingerichtet, dass sie auskuppelt, wenn die Dampfturbine 3 langsamer als die Gasturbine 2 dreht. Die Kupplung 7 kann beispielsweise eine SSS-Kupplung sein. The steam turbine shaft 6 is connected to the gas turbine shaft 5 by means of a clutch 7. The clutch 7 is arranged to engage when the steam turbine 3 overhauls the gas turbine 2, which means that the rotational speed of the steam turbine 3 is higher than the rotational speed of the gas turbine 2. Once the clutch 7 is engaged, the gas turbine 2 and the steam turbine 3 rotate at the same speed. The clutch 7 is further arranged to disengage when the steam turbine 3 rotates slower than the gas turbine 2. The clutch 7 may be, for example, an SSS clutch.
Beim Anfahren der einen Einwellenanlage 1 wird zunächst die Gasturbine 2 beschleunigt, wobei die Kupplung 7 ausgekuppelt ist. Die Abwärme der Gasturbine 2 wird benutzt, um die Dampf- turbine 3 anzutreiben. Sobald die Dampfturbine 3 ebenfalls beschleunigt ist, kuppelt die Kupplung 7 ein. When starting the one-shaft system 1, the gas turbine 2 is first accelerated, the clutch 7 is disengaged. The waste heat of the gas turbine 2 is used to drive the steam turbine 3. Once the steam turbine 3 is also accelerated, couples the clutch 7 a.
Die Einwellenanlage weist eine erste Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Dampfturbine 3 auf. Die erste Drehzahlmesseinrichtung weist mindestens eine an der Dampfturbinenwelle 6 angebrachte Markierung und eine ortsfeste erste Abtastvorrichtung auf, mittels der die an der Dampfturbinenwelle 6 angebrachte Markierung detektierbar ist, wenn die Markierung an der ersten Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird. Indem nun mittels der ersten Abtastvorrichtung in einem vorgegeben Zeitintervall gemessen wird, wie oft die mindestens eine an der Dampfturbinenwelle 6 angebrachte Markierung an der Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird, kann bei Kennt- nis der Anzahl der an der an der Dampfturbinenwelle 6 angebrachten Markierungen die Drehzahl der Dampfturbinenwelle bestimmt werden. Die an der Dampfturbinenwelle 6 angebrachten Markierungen sind derart eingerichtet, dass deren Anzahl ohne weiteres erhöhbar oder erniedrigbar ist. Wird nun die Anzahl der an der Dampfturbinenwelle 6 angebrachten Markierungen erhöht, jedoch beim Bestimmen der Drehzahl angenommen, dass die An- zahl der an die Dampfturbinenwelle 6 angebrachten Markierungen gleich geblieben ist, so ist die mittels der ersten Drehzahlmesseinrichtung gemessene Drehzahl größer als die tatsächliche Drehzahl. Die Dampfturbinenwelle 6 kann beispielsweise ein Nutrad aufweisen und die Zähne oder die Nuten des Nutrads können die Markierungen sein. The single-shaft system has a first rotational speed measuring device for measuring the rotational speed of the steam turbine 3. The first speed measuring device has at least one mark attached to the steam turbine shaft 6 and a fixed first scanning device by means of which the mark attached to the steam turbine shaft 6 is detectable when the mark is moved past the first scanning device. By now measuring by means of the first scanning device in a predetermined time interval how often the at least one marking attached to the steam turbine shaft 6 is moved past the scanning device, it is possible, if known nis the number of attached to the steam turbine shaft 6 marks the speed of the steam turbine shaft can be determined. The markings attached to the steam turbine shaft 6 are arranged such that their number can easily be increased or decreased. If the number of markings attached to the steam turbine shaft 6 is increased, but it is assumed that the number of markings applied to the steam turbine shaft 6 has remained the same when determining the rotational speed, the rotational speed measured by means of the first rotational speed measuring device is greater than the actual rotational speed , The steam turbine shaft 6 may, for example, have a grooved wheel and the teeth or the grooves of the grooved wheel may be the markings.
Beispielsweise kann die Dampfturbinenwelle 6 zehn Streifen aufweisen. In dem Verfahren zum Prüfen der Überdrehzahleinrichtung werden zwei weitere Streifen hinzugefügt, beim Bestimmen der Drehzahl wird jedoch angenommen, dass lediglich zehn Streifen vorliegen. Misst nun die erste Abtastvorrichtung, dass 600 Streifen pro Sekunde an ihr vorbei bewegt wer- den, so ergibt sich eine gemessene Drehzahl von 60 Umdrehungen/s (60 Hz) , wobei die tatsächliche Drehzahl 50 Umdrehungen/s (50 Hz) beträgt. For example, the steam turbine shaft 6 may have ten strips. In the method for checking the overspeed device, two more strips are added, but in determining the speed it is assumed that there are only ten strips. If the first scanning device measures 600 strips per second past it, the measured speed will be 60 revolutions per second (60 Hz), with the actual speed being 50 revolutions per second (50 Hz).
In einer Ausführungsform weist die Einwellenanlage eine zweite Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Gasturbine 3 auf. Die zweite Drehzahlmesseinrichtung weist mindestens eine an der Gasturbinenwelle 5 angebrachte Markierung und eine ortsfeste zweite Abtastvorrichtung auf, mittels der die an der Gasturbinenwelle 5 angebrachte Markierung detektierbar ist, wenn sie an der zweiten Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird. Darüber hinaus ist die zweite Drehzahlmesseinrichtung analog zu der ersten Drehzahlmesseinrichtung eingerichtet . Um ein Ansteigen der Drehzahl der Einwellenanlage 1 auf einen kritischen Wert zu vermeiden, weist die Einwellenanlage 1 eine Überdrehzahlschutzeinrichtung auf. Die Überdrehzahl - Schutzeinrichtung ist dabei derart eingerichtet, dass ein erster Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die Drehzahl der Dampfturbine 3 eine Dampfturbinengrenzwertdrehzahl erreicht, und ein zweiter Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die Drehzahl der Gasturbine 2 eine Gasturbinengrenz - wertdrehzahl erreicht. Bei einem Auslösen des ersten Überdrehzahlschutzes kann beispielsweise der Massenstrom des Dampfs unterbrochen werden. Bei einem Auslösen des zweiten Überdrehzahlschutzes kann der Massenstrom des Brennstoffs unterbrochen werden. In one embodiment, the single-shaft system has a second rotational speed measuring device for measuring the rotational speed of the gas turbine 3. The second speed measuring device has at least one marking attached to the gas turbine shaft 5 and a fixed second scanning device by means of which the marking attached to the gas turbine shaft 5 is detectable when it is moved past the second scanning device. In addition, the second speed measuring device is set up analogously to the first speed measuring device. In order to avoid an increase in the speed of the single-shaft system 1 to a critical value, the single-shaft system 1 has an overspeed protection device. The overspeed protection device is set up such that a first overspeed protection is triggered as soon as the speed of the steam turbine 3 reaches a steam turbine limit speed, and a second overspeed protection is triggered as soon as the speed of the gas turbine 2 reaches a gas turbine limit value speed. When triggering the first overspeed protection, for example, the mass flow of the steam can be interrupted. When triggering the second overspeed protection, the mass flow of the fuel can be interrupted.
Anhand von zwei Beispielen wird im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert . The method according to the invention will be explained in more detail below on the basis of two examples.
In einem ersten Beispiel wird das Verfahren zum Prüfen einer Überdrehzahlschutzeinrichtung einer eine Gasturbine 2, eine Dampfturbine 3 und einen Generator 4, an dem keine elektrische Last angeschlossen ist, aufweisenden Einwellenanlage 1 mit den folgenden Schritten durchgeführt: a) Bereitstellen einer ersten Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Dampfturbine 3, wobei die erste Drehzahlmesseinrichtung mindestens eine an der Welle 6 der Einwellenanlage 1 angebrachte Markierung in Form von Zähnen eines Nutrads der Welle 6 und eine ortsfeste Abtastvorrichtung aufweist, mittels der der mindestens eine Zahn detektierbar ist, wenn der Zahn an der Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird; al) Kuppeln derIn a first example, the method for testing an overspeed protection device of a single shaft installation 1 having a gas turbine 2, a steam turbine 3 and a generator 4 to which no electrical load is connected is carried out with the following steps: a) providing a first speed measuring device for measuring the Speed of the steam turbine 3, wherein the first speed measuring device has at least one attached to the shaft 6 of the single-shaft system 1 marking in the form of teeth of a Nutrads the shaft 6 and a stationary scanning device by means of which the at least one tooth is detectable when the tooth on the scanning device is moved past; al) domes of
Dampfturbine 3 mit der Gasturbine 2 derart, dass die tatsächliche Drehzahl der Dampfturbine 3 der tatsächlichen Drehzahl der Gasturbine 2 entspricht; b) Erhöhen der Anzahl der Zähne der ersten Drehzahlmesseinrichtung, wodurch die mittels der ersten Drehzahlmesseinrichtung gemessene Drehzahl höher als die tatsächliche Drehzahl wird; c) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine 3 eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine 2 eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Dampfturbine 3 eine Dampfturbinen- grenzwertdrehzahl erreicht, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein erster Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Dampfturbine 3 die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl erreicht; d) Prüfen, ob der erste Überdrehzahlschutz ausgelöst wird; f) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine 3 eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine 2 eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Gastur- bine 2 eine Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht, die höher als die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl ist, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein zweiter Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Gasturbine 2 die Gasturbinengrenzwertdreh- zahl erreicht; g) Prüfen, ob der zweite Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. Steam turbine 3 with the gas turbine 2 such that the actual speed of the steam turbine 3 corresponds to the actual speed of the gas turbine 2; b) increasing the number of teeth of the first speed measuring device whereby the speed measured by the first speed measuring device becomes higher than the actual speed; c) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine 3 and / or the fuel introduced into the gas turbine 2 in such a way that the measured speed of the steam turbine 3 reaches a steam turbine limit speed, wherein the overspeed protection device is arranged such that a first overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the steam turbine 3 reaches the steam turbine limit speed; d) Check if the first overspeed protection is triggered; f) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine 3 and / or the fuel introduced into the gas turbine 2 such that the measured speed of the gas turbine 2 reaches a gas turbine limit speed which is higher than the steam turbine limit speed, the overspeed protection device being arranged in this way in that a second overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the gas turbine 2 reaches the gas turbine limit speed; g) Check if the second overspeed protection is triggered.
In einem zweiten Beispiel wird das Verfahren zum Prüfen einer Überdrehzahlschutzeinrichtung einer eine Gasturbine 2, eine Dampfturbine 3 und einen Generator 4, an dem keine elektrische Last angeschlossen ist, aufweisenden Einwellenanlage 1, wobei die die Dampfturbinenwelle 6 mittels einer Kupplung 7 an die Gasturbinenwelle gekuppelt ist, wobei die Kupplung 7 einkuppelt, sobald die Dampfturbine 3 die Gasturbine überholt 2, und auskuppelt, wenn die Drehzahl der Dampfturbine 3 kleiner als die der Gasturbine 2 ist, mit den folgenden Schritten durchgeführt: a) Bereitstellen einer ersten Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Dampfturbine 3, wobei die erste Drehzahlmesseinrichtung mindestens eine an der Dampfturbinenwelle 6 der Einwellenanlage 1 angebrachte Markierung und eine ortsfeste erste Abtastvorrichtung aufweist, mittels der die mindestens eine Markierung detektierbar ist, wenn die an der Dampfturbinenwelle 6 angebrachte Markierung an der ersten Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird; al) Be- reitstellen einer zweiten Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Gasturbine 2, wobei die zweite Drehzahlmesseinrichtung mindestens eine an der Gasturbinenwelle 5 der Einwellenanlage 1 angebrachte Markierung und eine ortsfeste zweite Abtastvorrichtung aufweist, mittels der die mindestens eine Markierung detektierbar ist, wenn die an der Gasturbinenwelle 5 angebrachte Markierung an der zweiten Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird; b) Erhöhen der Anzahl der Mar- kierungen der ersten Drehzahlmesseinrichtung, wodurch die mittels der ersten Drehzahlmesseinrichtung gemessene Drehzahl höher als die tatsächliche Drehzahl wird; bl) Erhöhen der Anzahl der Markierungen der zweiten Drehzahlmesseinrichtung, wodurch die mittels der zweiten Drehzahlmesseinrichtung ge- messene Drehzahl höher als die tatsächliche Drehzahl wird, wobei die erste Drehzahlmesseinrichtung und die zweite Drehzahlmesseinrichtung jeweils die gleiche Anzahl an Markierungen sowohl vor als nach dem Erhöhen der jeweiligen Anzahl aufweisen; c) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampftur- bine 3 eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine 2 eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Dampfturbine 3 eine Dampfturbinengrenzwertdrehzahl erreicht, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein erster Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Dampfturbine 3 die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl erreicht, wobei das Erhöhen der Massenströme derart durchgeführt wird, dass die Dampfturbine 3 schneller als die Gasturbine 2 beschleunigt wird, wodurch die Kupplung 7 eingekuppelt bleibt; d) Prüfen, ob der erste Überdrehzahlschutz ausgelöst wird; dl) Unterbrechen des Massenstroms des in die Dampfturbine 3 eingeleiteten Dampfs in dem Fall, dass der erste Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, wodurch die Kupplung 7 auskuppelt; e) Erhöhen des Massenstroms des in die Gasturbine 2 eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Gasturbine 2 eine Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht, die höher als die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl ist, wobei die Überdrehzahl - Schutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein zweiter Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Dreh- zahl der Gasturbine 2 die Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht; f) Prüfen, ob der zweite Überdrehzahlschutz ausgelöst wird . Bei beiden Ausführungsbeispielen kann die Dampfturbinengrenz- wertdrehzahl 106% bis 108% der Nenndrehzahl betragen und die Gasturbinengrenzwertdrehzahl 0,1% bis 0,5% größer als die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl sein . In a second example, the method for testing an overspeed protection device of a single shaft turbine 1 having a gas turbine 2, a steam turbine 3 and a generator 4 to which no electrical load is connected is coupled to the steam turbine shaft 6 by means of a clutch 7 to the gas turbine shaft wherein the clutch 7 engages as soon as the steam turbine 3 overhauls the gas turbine 2, and disengages, when the speed of the steam turbine 3 is smaller than that of the gas turbine 2, with the following steps: a) providing a first speed measuring device for measuring the speed of the Steam turbine 3, wherein the first speed measuring device has at least one attached to the steam turbine shaft 6 of the single-shaft system 1 marker and a fixed first scanning, by means of which the at least one mark is detectable when the attached to the steam turbine shaft 6 mark on the first scanning vorb is moved; al) providing a second speed measuring device for measuring the speed of the gas turbine 2, wherein the second speed measuring device at least one attached to the gas turbine shaft 5 of the single-shaft system 1 marker and a fixed second scanning device, by means of which the at least one mark is detectable when the attached to the gas turbine shaft 5 mark is moved past the second scanning device; b) increasing the number of marks of the first speed measuring device, whereby the speed measured by the first speed measuring device is higher than the actual speed; bl) increasing the number of marks of the second speed measuring device, whereby the measured by the second speed measuring device speed is higher than the actual speed, wherein the first speed measuring device and the second speed measuring device respectively the same number of marks both before and after increasing the respective Number have; c) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine 3 and / or the fuel introduced into the gas turbine 2 such that the measured speed of the steam turbine 3 reaches a steam turbine limit speed, wherein the overspeed protection device is set up such that a first overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the steam turbine 3 reaches the steam turbine limit speed, wherein the increasing of the mass flows is performed such that the steam turbine 3 is accelerated faster than the gas turbine 2, whereby the clutch 7 remains engaged; d) Check if the first overspeed protection is triggered; dl) interrupting the mass flow of the introduced into the steam turbine 3 steam in the event that the first overspeed protection is triggered, whereby the clutch 7 disengages; e) increasing the mass flow of the fuel introduced into the gas turbine 2 such that the measured speed of the gas turbine 2 reaches a gas turbine limit speed higher than the steam turbine limit speed, the overspeed protection device being arranged to initiate a second overspeed protection as soon as the measured speed of the gas turbine 2 reaches the gas turbine limit speed; f) Check if the second overspeed protection is triggered. In both embodiments, the steam turbine limit speed may be 106% to 108% of the rated speed and the gas turbine limit speed may be 0.1% to 0.5% greater than the steam turbine limit speed.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zum Prüfen einer Überdrehzahlschutzeinrichtung einer eine Gasturbine (2) und eine Dampfturbine (3) aufweisenden Einwellenanlage (1) mit den Schritten: 1. Method for testing an overspeed protection device of a single-shaft system (1) having a gas turbine (2) and a steam turbine (3) with the steps:
a) Bereitstellen einer ersten Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Dampfturbine (3), wobei die erste Drehzahlmesseinrichtung mindestens eine an der Welle (6) der Einwellenanlage (1) angebrachte Markierung und eine ortsfeste Abtastvorrichtung aufweist, mittels der die mindestens eine Markierung detektierbar ist, wenn die Markierung an der Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird; a) providing a first speed measuring device for measuring the speed of the steam turbine (3), the first speed measuring device having at least one marking attached to the shaft (6) of the single-shaft system (1) and a stationary scanning device by means of which the at least one marking can be detected, when the marker is moved past the scanner;
b) Erhöhen der Anzahl der Markierungen der ersten Drehzahl - messeinrichtung, wodurch die mittels der ersten Drehzahlmesseinrichtung gemessene Drehzahl höher als die tatsächliche Drehzahl wird; b) increasing the number of markings of the first speed measuring device, whereby the speed measured by the first speed measuring device becomes higher than the actual speed;
c) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine (3) eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine (2) eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Dampfturbine (3) eine Dampfturbinengrenzwertdreh- zahl erreicht, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein erster Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Dampftur- bine (3) die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl erreicht; c) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine (3) and/or the fuel introduced into the gas turbine (2) such that the measured speed of the steam turbine (3) reaches a steam turbine limit speed, the overspeed protection device being set up in such a way, that a first overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the steam turbine (3) reaches the steam turbine limit speed;
d) Prüfen, ob der erste Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. d) Check whether the first overspeed protection is triggered.
Verfahren gemäß Anspruch 1 mit den Schritten: Method according to claim 1 with the steps:
e) Kuppeln der Dampfturbine (3) mit der Gasturbine (2) derart, dass die tatsächliche Drehzahl der Dampfturbine (3) der tatsächlichen Drehzahl der Gasturbine (2) entspricht; f) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine (3) eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine (2) eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Gasturbine (2) eine Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht, die höher als die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl ist, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein zweiter Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Gasturbine (2) die Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht ; e) coupling the steam turbine (3) with the gas turbine (2) such that the actual speed of the steam turbine (3) corresponds to the actual speed of the gas turbine (2); f) increasing the mass flow of the steam introduced into the steam turbine (3) and/or the fuel introduced into the gas turbine (2) such that the measured speed of the gas turbine (2) reaches a gas turbine limit speed that is higher than the steam turbine limit speed, whereby the Overspeed protection device is set up in such a way that a second overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the gas turbine (2) reaches the gas turbine limit speed;
g) Prüfen, ob der zweite Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. g) Check whether the second overspeed protection is triggered.
Verfahren gemäß Anspruch 1 mit den Schritten: Method according to claim 1 with the steps:
al) Bereitstellen einer zweiten Drehzahlmesseinrichtung zum Messen der Drehzahl der Gasturbine al) Providing a second speed measuring device for measuring the speed of the gas turbine
(2), wobei die zweite Drehzahlmesseinrichtung mindestens eine an der Welle (5) der Einwellenanlage (1) angebrachte Markierung und eine ortsfeste Abtastvorrichtung aufweist, mittels der die mindestens eine Markierung detektierbar ist, wenn die Markierung an der Abtastvorrichtung vorbei bewegt wird; (2), wherein the second speed measuring device has at least one marking attached to the shaft (5) of the single-shaft system (1) and a stationary scanning device by means of which the at least one marking can be detected when the marking is moved past the scanning device;
bl) Erhöhen der Anzahl der Markierungen der zweiten Drehzahlmesseinrichtung, wodurch die mittels der zweiten Drehzahlmesseinrichtung gemessene Drehzahl höher als die tatsächliche Drehzahl wird; bl) increasing the number of markings of the second speed measuring device, whereby the speed measured by the second speed measuring device becomes higher than the actual speed;
e) Erhöhen des Massenstroms des in die Dampfturbine e) Increasing the mass flow into the steam turbine
(3) eingeleiteten Dampfs und/oder des in die Gasturbine (2) eingeleiteten Brennstoffs derart, dass die gemessene Drehzahl der Gasturbine (2) eine Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht, die höher als die Dampfturbinengrenzwertdrehzahl ist, wobei die Überdrehzahlschutzeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein zweiter Überdrehzahlschutz ausgelöst wird, sobald die gemessene Drehzahl der Gasturbine (2) die Gasturbinengrenzwertdrehzahl erreicht ; (3) introduced steam and/or the fuel introduced into the gas turbine (2) such that the measured speed of the gas turbine (2) reaches a gas turbine limit speed that is higher than the steam turbine limit speed, the overspeed protection device being set up in such a way that a second overspeed protection is triggered as soon as the measured speed of the gas turbine (2) reaches the gas turbine limit speed;
f) Prüfen, ob der zweite Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. f) Check whether the second overspeed protection is triggered.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3 , 4. Method according to claim 3,
wobei die Dampfturbine (3) mittels einer Kupplung (7) an die Einwellenanlage (1) gekuppelt ist, wherein the steam turbine (3) is coupled to the single-shaft system (1) by means of a coupling (7),
wobei die Kupplung (7) einkuppelt, sobald die Dampfturbine (3) die Gasturbine überholt (2) , und auskuppelt, wenn die wherein the clutch (7) engages as soon as the steam turbine (3) overtakes the gas turbine (2), and disengages when the
Drehzahl der Dampfturbine (3) kleiner als die der Gasturbine (2) ist, The speed of the steam turbine (3) is smaller than that of the gas turbine (2),
wobei Schritt c) derart durchgeführt wird, dass die Dampfturbine (3) schneller als die Gasturbine (2) beschleunigt wird, wodurch die Kupplung (7) eingekuppelt bleibt. wherein step c) is carried out in such a way that the steam turbine (3) is accelerated faster than the gas turbine (2), whereby the clutch (7) remains engaged.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Method according to one of claims 1 to 4,
mit dem Schritt: with the step:
dl) Unterbrechen des Massenstroms des in die Dampfturbine (3) eingeleiteten Dampfs in dem Fall, dass der erste Überdrehzahlschutz ausgelöst wird. dl) Interrupting the mass flow of the steam introduced into the steam turbine (3) in the event that the first overspeed protection is triggered.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. Method according to one of claims 1 to 5,
wobei die Einwellenanlage (1) einen Generator (4) aufweist, an dem keine elektrische Last angeschlossen ist. wherein the single-shaft system (1) has a generator (4) to which no electrical load is connected.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Method according to one of claims 1 to 6,
mit dem Schritt: with the step:
h) Entfernen der in Schritten b) und/oder bl) hinzugefügten Markierungen. h) Removing the markings added in steps b) and/or bl).
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