EP0213351A2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung einer Dampfturbine eines Kraftwerkblocks - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Regelung einer Dampfturbine eines Kraftwerkblocks Download PDF

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EP0213351A2
EP0213351A2 EP86109738A EP86109738A EP0213351A2 EP 0213351 A2 EP0213351 A2 EP 0213351A2 EP 86109738 A EP86109738 A EP 86109738A EP 86109738 A EP86109738 A EP 86109738A EP 0213351 A2 EP0213351 A2 EP 0213351A2
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EP
European Patent Office
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turbine
steam
output
signal
controller
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EP86109738A
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Paul Dipl.-Ing. Schmitz-Josten
Rainer Dipl.-Ing. Nürnberger
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MAN GHH Immobilien GmbH
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MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/24—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical electrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/165—Controlling means specially adapted therefor

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a steam turbine of a power plant block having a steam turbine and a steam generator, the output signal of the turbine controller acting on the actuating device of the turbine inlet valve arrangement.
  • the output signal is fed unaffected to the actuating device of the turbine inlet valve arrangement.
  • a relatively large deflection of the control difference of the power controller is required in order to adapt the manipulated variable to the required power and the required pressure.
  • the invention has for its object to provide a method or a device of the type mentioned, in which the turbine controller is relieved of such manipulated variable changes, which are already apparent from the change in the command variable.
  • the turbine valves already have their correct position due to this control variable and the output controller only has to make small corrections with its manipulated variable. Since the deviations between the power setpoint and the actual power are correspondingly smaller, the voltage regulator can be optimized better and the dynamics of the power control are improved.
  • the power plant block essentially consists of the steam generator (not shown), the steam turbine 1 with turbine inlet valve (s) 2 and the generator 3 (FIG. 2).
  • the electrical power output by the generator 3 is compared in a setpoint / actual value comparator 4 with a power setpoint turbine P elS .
  • the power setpoint P els can be the output signal of a setpoint control element -that is a controlled, trailing integrator, the output of the integrator following its input and the rate of change of the output variable being predetermined by a further input - or obtained in some other way.
  • the difference between the power setpoint P e , s and the actual power value P eli is fed via the signal line 5 to the input of a turbine power controller 6 with the usual PI behavior.
  • the output of the power regulator 6 is connected via the signal line 7 to the one positive input of the summing element 8.
  • This setpoint A s is supplied to the summing element 8 in the calculated amount or — as shown in the exemplary embodiment — reduced by a basic value valve opening A o .
  • the output signal of the summing element 8 actuates the actuating device 9 of the turbine inlet valve arrangement 2 in the known manner as the actuating signal Y T.
  • the difference between the target value A s and the basic value A o is calculated in a difference-forming element 10, the positive input of which is connected via the signal line 11 to a dividing element 12 and the negative input of which is connected via the signal line 13 to a signal generator 14, which has the basic value of valve opening A o -dh Value that corresponds to the inlet valve opening in sliding pressure operation of the power plant block.
  • the basic value of valve opening A o is also via signal line 15 fed to a divider 16, the other input of which is fed via the signal line 17 to the power setpoint turbine P els , the quotient being in the divider 16 block power setpoint and basic value valve opening is calculated, which corresponds to the steam pressure setpoint P s of the steam generator according to the previously mentioned equation.
  • the vapor pressure setpoint P s calculated in this way is fed via the signal line 18 to one input of a minimum value element 19 - element, whose output signal is equal to the smallest of all input signals.
  • the other input of the smallest value element 19 is connected via the signal line 20 to a signal generator 21 which delivers the highest operational steam pressure of the steam generator in the form of a signal.
  • the output of the minimum value element 19 is connected via the signal line 26 to the one input of a maximum value element 22, the other input of which is connected to a signal transmitter 23 which supplies the smallest operational steam pressure of the steam generator.
  • the steam pressure setpoint P s is limited via links 19 and 22 to operationally required limits.
  • the output of the largest value element 22 is connected via the signal line 24 to the one input of the dividing element 12, the other input of which is supplied with the block power setpoint P elS via the signal line 25, the quotient in the dividing element 12 block power setpoint and steam pressure setpoint is calculated.
  • the control system shown in FIG. 1 differs from the circuit described above in that the maximum value element 21, the minimum value element 19 together with the associated signal transmitters 21, 23 and the dividing element 16 have been dispensed with. If the signal line 26 is connected to a setpoint generator (not shown) and set to a fixed value, the control can also be used for turbines operated in fixed pressure.
  • the signal to be added to the output signal of the turbine controller 6 will preferably correspond, at least approximately, to the calculated value A s .
  • a not inconsiderable relief of the turbine controller is also possible with signals that deviate significantly from the calculated value A s ; the factor k mentioned in claim 1 can therefore have a value of approximately 0.7 as the lower limit and approximately 1.3 as an upper limit.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren - (und eine Einrichtung) zur Regelung einer Dampfturbine eines eine Dampfturbine und einen Dampferzeuger aufweisenden Kraftwerkblocks, wobei das Ausgangssignal des Turbinenreglers auf die Stelleinrichtung der Turbineneinlaßventilanordnung wirkt. Um bei einem solchen Verfahren den Turbinenregler von solchen Stellgrößenänderungen zu entlasten, welche bereits aus der Änderung der Führungsgröße ersichtlich sind, wird dem Ausgangssignal des Turbinenreglers ein Signal aufaddiert, das aus dem Leistungssollwert des Turbinenreglers gemäß der für die Dampfturbine gültigen Beziehung errechnet wird und in der errechneten Größe oder mit einem von 1 abweichenden Faktor k bewertet zur Summierstelle geleitet wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung einer Dampfturbine eines eine Dampfturbine und einen Dampferzeuger aufweisenden Kraftwerkblocks, wobei das. Ausgangssignal des Turbinenreglers auf die Stelleinrichtung der Turbineneinlaßventilanordnung wirkt.
  • Bei bekannten Verfahren und Einrichtungen der eingangs genannten Art wird das Ausgangssignal unbeeinflußt der Stelleinrichtung der Turbineneinlaßventilanordnung zugeführt. Dabei wird ein relativ großer Ausschlag der Regeldifferenz des Leistungsreglers benötigt, um die Stellgröße der geforderten Leistung und dem geforderten Druck anzupassen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. der der Turbinenregler von solchen Stellgrößenänderungen entlastet ist, welche bereits aus der Änderung der Führungsgröße ersichtlich sind.
  • Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahrensanspruch dadurch gelöst, daß dem Ausgangssignal des Turbinenreglers ein Zusatzsignal aufaddiert wird, das aus dem Leistungssollwert des Turbinenreglers gemäß der für die Dampfturbine gültigen Be
    Figure imgb0001
    wird, und in der errechneten Größe oder mit einem von 1 abweichenden Faktor k bewertet zur Summierstelle geleitet wird.
  • Wenn aus dem Leistung-Sollwert der Turbine eine zum jeweiligen Drucksollwert gehörige Einlaßventilöffnung errechnet wird, so haben die Turbinenventile durch diese Steuergröße bereits ihre richtige Position und der Leistungsregler muß mit seiner Stellgröße nur noch kleine Korrekturen durchführen. Da dann die Abweichungen zwischen Leistung-Sollwert und Istleistung entsprechend kleiner sind, kann der Lesitungsregler besser optimiert werden und es ergibt sich eine bessere Dvnamik der Leistungsregelung.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:
    • Figur 1 Den für die Erfindung wesentlichen Teil eines Schaltbildes einer Turbinenregelung, und
    • Figur 2 ein modifiziertes Schaltbild der Turbinenregelung gemäß Figur 1.
  • Der Kraftwerkblock besteht im wesentlichen aus dem (nicht weiter gezeichneten) Dampferzeuger, der Dampfturbine 1 mit Turbineneinlaßventil - (en) 2 und dem Generator 3. (Fig. 2)
  • Die vom Generator 3 abgegebene elektrische Leistung wird in einem Sollwert-Istwertvergleicher 4 mit einem Leistungs-Sollwert Turbine PelS verglichen. Der Leistungssollwert Pels kann das Ausgangssignal eines Sollwertführungsgliedes -d. h. eines gesteuerten, nachlaufenden Integrators, wobei der Ausgang des Integrators seinem Eingang folgt und die Ände rungsgeschwindigkeit der Ausgangsgröße durch einen weiteren Eingang vorgegeben wird -sein oder auf andere Weise gewonnen werden. Die Differenz zwischen dem Leistungssollwert Pe,s und dem Leistungsistwert Peli wird über die Signalleitung 5 dem Eingang eines Turbinen-Leistungsreglers 6 mit üblicherweise Pl-Verhalten zugeführt. Der Ausgang des Leistungsreglers 6 ist über die Signalleitung 7 mit dem einen Positiveingang des Summiergliedes 8 verbunden. Der andere Positiveingang des Summierglieds 8 ist mit dem Ausgang einer Rechenschaltung verbunden, in der aus dem Sollwertblockleistung (PelS) gemäß der für die Dampfturbine gültigen Gleichung elektrische Leistung: Dampfdruck = Ventilöffnung ein Einlaßventilöffnungs-Sollwert As errechnet wird.
  • Dieser Sollwert As wird in der errechneten Höhe oder -wie im Ausführungsbeispiel dargestellt -vermindert um einen Grundwert Ventilöffnung Ao dem Summierglied 8 zugeführt. Das Ausgangssignal des Summierglieds 8 betätigt in der bekannten Weise als Stellsignal YT die Stelleinrichtung 9 der Turbineneinlaßventilanordnung 2.
  • Die Differenz zwischen Sollwert As und Grundwert Ao wird in einem Differenzbildungsglied 10 errechnet, dessen Positiveingang über die Signalleitung 11 mit einem Dividierglied 12 und dessen Negativeingang über die Signalleitung 13 mit einem Signalgeber 14 verbunden ist, der den Grundwert Ventilöffnung Ao -d. h. den Wert, der der Einlaßventilöffnung im Gleitdruckbetrieb des Kraftwerksblocks entspricht -liefert. Der Grundwert Ventilöffnung Ao ist ferner über die Signalleitung 15 einem Dividierglied 16 zugeführt, dessen anderem Eingang über die Signalleitung 17 der Leistungs- Sollwert-Turbine Pels zugeführt ist, wobei in dem Dividierglied 16 der Quotient
    Figure imgb0002
    von Blockleistungssollwert und Grundwert Ventilöffnung errechnet wird, der gemäß der vorher erwähnten Gleichung dem Dampfdruck-Sollwert Ps des Dampferzeugers entspricht. Der so errechnete Dampfdruck-Sollwert Ps wird über die Signalleitung 18 dem einen Eingang eines Kleinstwertglieds 19 - Glied, dessen Ausgangssignal gleich dem kleinsten aller Eingangssignale ist -zugeführt. Der andere Eingang des Kleinstwertglieds 19 ist über die Signalleitung 20 mit einem Signalgeber 21 verbunden, der den höchsten betriebsmäßig vorgesehenen Dampfdruck des Dampferzeugers in Form eines Signals liefert. Der Ausgang des Kleinstwertglieds 19 ist über die Signalleitung 26 mit dem einen Eingang eines Größtwertglieds 22 verbunden, dessen anderer Eingang mit einem Signalgeber 23 verbunden ist, der den kleinsten betriebsmäßig vorgesehenen Dampfdruck des Dampferzeugers liefert. Auf diese Weise wird der Dampfdruck-Sollwert Ps über die Glieder 19 und 22 auf betrieblich erforderliche Grenzen beschränkt.
  • Der Ausgang des Größtwertglieds 22 ist über die Signalleitung 24 mit dem einen Eingang des Dividierglieds 12 verbunden, dessen anderer Eingang über die Signalleitung 25 mit dem Blockleistungssollwert P elS beaufschlagt ist, wobei im Dividierglied 12 der Quotient
    Figure imgb0003
    von Blockleistungs sollwert und Dampfdrucksollwert errechnet wird.
  • Die im Figur 1 dargestellte Regelung unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Schaltung dadurch, daß auf das Größtwertglied 21, das Kleinstwertglied 19 samt zugehöriger Signalgeber 21, 23 und das Dividierglied 16 verzichtet worden ist. -Wird die Signalleitung 26 mit einem (nicht dargestellten) Sollwertgeber verbunden und auf einen festen Wert eingestellt, so ist die Regelung auch für im Festdruck betriebene Turbinen anwendbar.
  • Das dem Ausgangssignal des Turbinenreglers 6 aufzuaddierende Signal wird vorzugsweise -zumindest annähernd -dem errechneten Wert As entsprechen. -Eine nicht unerhebliche Entlastung des Turbinenreglers ist aber auch mit Signalen möglich, die deutlich von dem errechneten Wert As abweichen; der im Anspruch 1 erwähnte Faktor k kann daher als unteren Grenzwert etwa den Wert 0,7 und als oberen Grenzwert etwa den Wert 1,3 haben.

Claims (3)

1. Verfahren zur Regelung einer Dampfturbine eines eine Dampfturbine und einen Dampferzeuger aufweisenden Kraftwerkblocks, wobei das Ausgangssignal des Turbinenreglers auf die Stelleinrichtung der Turbineneinlaßventilanordnung wirkt, dadurch aekennzeichnet. daß dem Ausgangssignal des Turbinenreglers ein Signal aufaddiert wird, das aus dem Leistungssollwert des Turbinenreglers gemäß der für die Dampfturbine gültigen Beziehung
Figure imgb0004
errechnet wird und in der errechneten Größe oder mit einem von 1 abweichenden Faktor k bewertet zur Summierstelle geleitet wird.
2. Einrichtung zur Regelung einer Dampfturbine eines eine Dampfturbine und einen Dampferzeuger aufweisenden Kraftwerkblocks, wobei das Ausgangssignal des Turbinenreglers auf die Stelleinrichtung der Turbineneinlaßventilanordnung wirkt, dadurch gekennzeichnet; daß in der Signalleitung vom Turbinenregler (6) zur Stelleinrichtung - (9) der Turbineneinlaßventilanordnung (2) ein Summierglied (8) angeordnet ist, dessen einer Positiveingang mit dem Ausgang des Turbinenreglers (6) und dessen anderer Positiveingang mit dem Ausgang einer Rechenschaltung (12) verbunden ist, in der der Sollwert "Einlaßventilöffnung" errechnet wird.
3. Einrichtung zur Regelung einer Dampfturbine eines eine Dampfturbine und einen Dampferzeuger aufweisenden Kraftwerkblocks, wobei das Ausgangssignal des Turbinenreglers auf die Stelleinrichtung der Turbineneinlaßventilanordnung wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Signalleitung vom Turbinenregler (6) zur Stelleinrichtung - (9) der Turbineneinlaßventilanordnung (2) eine Summiereinrichtung (8, 10) angeordnet ist, deren einer Positiveingang mit dem Ausgang des Turbinenreglers (6) und deren anderer Positiveingang mit dem Ausgang einer Rechenschaltung (12, 16), in der der Sollwert "Einlaßventilöffnung" errechnet wird, und deren Negativeingang mit einem Signalgeber (14) Grundwert "Einlaßventilöffnung" verbunden sind.
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