CH400187A - Schaltungsanordnung zum Schutze von Dampfturbinen gegen Temperaturstürze des Frischdampfes - Google Patents

Description

  Schaltungsanordnung zum Schutze von     Dampfturbinen    gegen     Temperaturstürze     des Frischdampfes    Es ist eine bekannte betriebliche Notwendigkeit,,  in kalorischen     Kraftanlagen    die Dampfverhältnisse,  insbesondere die Dampftemperatur; ständig zu über  wachen, da ein auftretender Temperatursturz vor  allem für den Betrieb von Dampfturbinen gefährlich  ist.

   Zur Verbesserung der bisher     bekannten    Dampf  zustandsüberwachung wird vorgeschlagen, neben der  laufenden     Überwachung    der Dampftemperatur auch  den zeitlichen Verlauf einer     Dampftemperaturände-          rung    zu erfassen und die     Anderungsgeschwindigkeit     einer solchen     zusammen    mit einer maximal zulässigen  Abweichung vom     Temperatursollwert    als Kriterium  für eine     allfällige        Abschaltung    der Turbine heran  zuziehen.

   Eine wirksame Schutzeinrichtung gegen zu  raschen und zu weitgehenden Temperaturabfall des  Eintrittsdampfes einer Turbine muss also ein Abschal  ten der Turbine sicherstellen, wenn ein Temperatur  abfall mit einer Änderungsgeschwindigkeit erfolgt, die  grösser ist als eine für zulässig erachtete und dabei  die Temperatur auf einen Wert absinkt, der nicht  mehr weiter unterschritten werden darf. Eine nach  diesen     Richtlinien        arbeitende        Schutzeinrichtung    auf  zuzeigen, ist das Ziel der     vorliegenden    Erfindung.  



  Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungs  anordnung zum Schutze von Dampfturbinen gegen  Temperaturstürze des Frischdampfes, bei der in erfin  dungsgemässer Weise einem     Thermoelement,    dessen  Spannung der     Frischdampftemperatur    proportional  ist, ein Verstärker nachgeschaltet ist, an dessen Aus  gang einerseits eine     Differentiationsstufe,    ein     Schmitt-          Trigger    und der Betätigungsstromkreis einer Schalt  stufe und anderseits die von der genannten Schalt  stufe gesteuerte Schaltstrecke angeschlossen sind,

   wo  bei an diese Schaltstrecke eine Integrationsstufe und  eine     Amplitudendiskriminatorstufe    mit einer Schal-         tung    zur Bildung der Differenz der integrierten       Thermospannung    mit einer der     maximal    zulässigen  Temperaturdifferenz     proportionalen        Spannung    ge  schaltet ist und diese Differenzspannung einer     bista-          bilen        Kippstufe        zugeführt    ist, die bei der     Differenz-          spannung    Null,

   das heisst bei Spannungsgleichheit den       Abschaltimpuls        für    die     Dampfturbine    liefert.  



       An    Hand der beiliegenden     Zeichnungen        soll    die  Erfindung näher erläutert werden.     Fig.    1 dient der  Erläuterung der der Erfindung     zngrundeliegenden          Aufgabe,    und die     Fig.    2 und 3 zeigen Lösungen für  die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung.  



  In     Fig.    1 sind verschiedene Temperaturverläufe       (Temperatur-Zeit-Diagramme)    eingezeichnet, die zum  Zeitpunkt     t1    beginnend nach den Linien a bis e ver  laufen. Die vorgegebene     maximal    zulässige Ände  rungsgeschwindigkeit ist graphisch durch die Neigung  der Geraden c     (Neigungswinkel    a) gegeben, die maxi  mal zulässige Temperaturdifferenz sei       dT,n-   <I>- Ti-T2-</I>         Demnach    muss bei allen Temperaturverläufen, die in  den     schraffierten    Teil des     Diagramms    nach     Fig.    1  hineinlaufen,

   der     Ausschaltimpuls    bei Erreichen der  Temperatur T2 erfolgen. Von den gezeichneten     Tem-          peraturverläufen    muss also bei einem Verlauf nach a,  b und c zu den Zeiten     t1,    t2 und     t3    der Ausschalt  befehl gegeben werden, während ein Temperaturver  lauf nach     d    und e nicht zur Abschaltung führen     darf.     Die vorgegebene     Temperaturdifferenz    muss dabei un  abhängig von der gerade herrschenden Temperatur  sein.

        Gemäss     Fig.    2 erfolgt die Messung der Dampf  temperatur über ein etwa im     Frischdampfstutzen    lie  gendes     Thermoelement        TE.    Da die     Thermospannung     für die weitere Verarbeitung zu niedrig ist, wird sie in  einem     Verstärker    V verstärkt.

   Ist, wie dies meistens  der Fall ist und wie dies auch für     Fig.    2 angenommen  wurde     (Messinstrument        M1,        Registrierinstrument        R1),     eine Registrierung der Dampftemperatur     erwünscht,     so kann der     hierfür    notwendige     Messverstärker    ver  wendet werden, doch ist in diesem Fall eine     Impe-          danzwandelstufe        1W    erforderlich.

   Ist eine Registrie  rung und Messung der Temperatur nicht gefordert,  so     kann    ein teurer     Messspannungsverstärker    so wie  die     Impedanzwandlerstufe    entfallen. Es genügt dann,       einen        Gleichspannungsverstfirker    vorzusehen.  



  Die     verstärkte        Thermospannung    wird einer polari  tätsabhängigen, das heisst nur auf Temperaturabfall  ansprechenden     Differentiationsstufe        DS    und gleich  zeitig einer Schaltstufe<I>SS</I> zugeführt.

   Die     Differen-          tiation    erfolgt entweder über einen passiven     RC-Zwei-          pol        mit    nachgeschalteter Diode oder besser über ein  aktives     Verstärkerelement,    womit eine wesentlich  höhere Genauigkeit erzielt werden kann, etwa ein  Transistorverstärker in Basisschaltung, der der For  derung nach kleinem     Eingangswiderstand    und Polari  tätsabhängigkeit genügt. .  



  Der     Differentiationsstufe    ist ein     Schmitt-Trigger          SchT        mit    einstellbarem     Schwellwert    nachgeschaltet.  Bei     Erreichen    des     vorwählbaren    Schwellwertes durch  die     differenzierte    Spannung kippt der     Schmitt-Trigger     in die zweite stabile Lage und     verharrt    dort so lange,  bis der Schwellwert wieder unterschritten wird.

   Durch  Einstellung seines Schwellwertes kann somit die zu  lässige     Änderungsgeschwindigkeit    vorgegeben wer  den.     Zweckmässigerweise    wird der     Schmitt-Trigger          transistorisiert    aufgebaut, wobei im     Kollektorkreis     eines Transistors als Arbeitswiderstand ein Relais  eingeschaltet ist. Dieses Relais ist zugleich die in       Fig.    2 angedeutete Schaltstufe SS, die, solange die  zulässige     Änderungsgeschwindigkeit    der Dampftem  peratur überschritten wird, die verstärkte     Thermo-          spannung    auf den nachfolgenden     Integrator    I schaltet.  



  Der Integrator - im einfachsten Fall ein Konden  sator, für höhere Ansprüche eine der bekannten Inte  grationsschaltungen mit aktiven     Verstärkerelementen,     z. B. ein     Miller-Integrator    - summiert     während    der       Schliesszeit    der Schaltstufe die verstärkte     Thermo-          spannung,    deren Amplitude zur Zeit     t1    gleich Null  ist.

   Dies wird durch einen Kontakt des Schaltrelais  erreicht     (Entladung    des     Integrationskondensators).     Die Amplitude der     Integrationsspannung    wird in  einem nachfolgenden     Amplitudendiskriminator    AD       mit    einer einstellbaren konstanten Spannung ver  glichen, die ein Mass ist     für    die     maximal        zulässige          Temperaturdifferenz.    Wird dieser Wert erreicht, so  kippt die nachfolgende     bistabile        Kippstufe        KS    in ihre  zweite stabile Lage,

   gibt damit den     Abschaltimpuls     (entweder über ein Relais oder einen Schalttransistor)  und verharrt so lange in dieser Lage, bis der Rück       stellbefehl    kommt.    Für manche Anwendungsfälle ist es von Interesse,  die     Temperaturdifferenz    während der Überschreitung  der zulässigen     Temperaturänderungsgeschwindigkeit     zu messen. In diesem Fall ergibt sich eine Lösung,  wie in     Fig.    3 angedeutet.

   Nach dem     Integrator    I folgt  anstelle der     Amplitudendiskriminatorstufe    eine Mes  sung der     Integrationsspannung    mit einem Kontakt  instrument     KI.    Dieses liefert neben der Anzeige der       Temperaturdifferenz    nach Erreichen des am Instru  ment     eingestellten        Maximalwertes    einen Schaltimpuls,  der entweder     direkt    zur Abschaltung verwendet wer  den kann oder, wie vorher beschrieben, über eine  bistabile Schaltstufe die Abschaltung der Turbine     be-          wirkt.     



  Zur betrieblichen Erfassung der Dampftempera  turabweichungen     kann,    wie dies in     Fig.    2 angedeutet  ist, von der Schaltstufe<I>SS</I> über einen Kontakt K ein       Spannungsimpuls    für einen Störschreiber abgenom  men werden. Man     erhält    damit Aufschluss, wie oft  die Änderungsgeschwindigkeit     überschritten    wurde.  Gibt man auf den Störschieber ausserdem noch die  Impulse der     Abschaltstufe    bzw. die     Temperaturdiffe-          renz,    so     erhält    man ein gutes Bild über die     thermische     Belastung der Turbine bei Temperaturstürzen.

   Eine  direkte Anzeige der     Änderungsgeschwindigkeit    der  Temperatur ist möglich, wenn die     Differentiations-          spannung    über einen Scheitelspannungsmesser gemes  sen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zum Schutze von Dampftur binen gegen Temperaturstürze des Frischdampfes, da durch gekennzeichnet, dass einem Thermoelement, dessen Spannung der Frischdampftemperatur pro portional ist, ein Verstärker nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang einerseits eine Differentiationsstufe, ein Schmitt-Trigger und der Betätigungsstromkreis einer Schaltsufe und anderseits die von der genannten Schaltstufe gesteuerte Schaltstrecke angeschlossen sind,

   wobei an diese Schaltstrecke eine Integrations stufe und eine Amplitudendiskriminatorstufe mit einer Schaltung zur Bildung der Differenz der integrierten Thermospannung mit einer der maximal zulässigen Temperaturdifferenz proportionalen Spannung ge schaltet ist und diese Differenzspannung einer bi- stabilen Kippstufe zugeführt ist, die bei der Diffe- renzspannung Null, das heisst bei Spannungsgleich heit, den Abschaltimpuls für die Dampfturbine liefert.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, ins besondere mit Messung und bzw. oder Registrierung der Frischdampftemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Thermospannungsverstärker und Diffe- rentiationsstufe ein Impedanzwandler vorgesehen ist. 2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet; dass als Amplitudendiskrimi- natorstufe ein Anzeigeinstrument mit einstellbarem Maximalkontakt vorgesehen ist.

   3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur direkten Anzeige der jeweiligen Änderungsgeschwindigkeit der Dampf temperatur der Differentiationsstufe ein Anzeige instrument für die Scheitelspannung der differenzier ten Thermospannung zugeordnet ist.

   4. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch zusätzliche Schaltkontakte an der Schaltstufe für den Integrator und an der bistabilen Abschaltstufe zum Anschluss eines Störschreibers.