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Von der Kraftmaschinenbelastung abhängige Regeleinrichtung für Dampferzeuger
Das Hauptpatent bezieht sich auf eine von der Kraftmaschinenbelastung abhängige
Regeleinrichtung für Dampferzeuger mit einem hydraulischen Kraftmaschinenregler,
in dem die mit einer Laständerung der Kraftmaschine verbundenen Drehzahländerungen
in einen proportionalen Impulsdruck umgewandelt werden. Gemäß dem Hauptpatent werden
die Regelimpulse für den Kessel parallel zur Kraftmaschinenregelung von einer Stelle
des Steuerölkreislaufs abgenommen, an welcher der öldruck sowohl abhängig von den
Belastungsänderungen der Kraftmaschine wie auch unabhängig hiervon durch zusätzlichen
Eingriff - Drehzählverstellung - beeinflußt wird.
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Die Erfindung stellt eine Weiterbildung einer solchen Regelung dar.
Die Erfindung genügt höheren Anforderungen an die Regelung, wie sie vor allem bei
Blockschaltung von Kessel und Turbine vielfach gestellt werden, wobei nunmehr auch
plötzliche Belastungsschwankungen auszuregeln sind. Dementsprechend wird als drehzahlabhängig
geregelt und gegebenenfalls zusätzlich eine Frequenzregelung, Übergabeleistungsregelung
od. dgl. vorgesehen. Da vielfach der normale Betrieb nicht der Gleitdruckbetrieb,
sondern der Festdruckbetrieb ist, soll weiterhin die Regelung auch für diese Betriebsweise
geeignet sein.
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Die Lasteinflüsse, die mehr oder weniger wechselnde Größen darstellen,
gehen, wie dies im Hauptpatent beschrieben ist, zunächst auf die Turbinenstenerung
und damit auf die Frischdampfventile der Turbine. Parallel hierzu werden jedoch
gleichzeitig entsprechende Impulse auf den Dampferzeuger, beispielsweise auf den
Lastgeber eines Bensonkessels weitergegeben. Der Kessel wird also in seinen Lastkommandos
an die Turbine und deren Lastkommandos gekuppelt, so daß beide wie eine Einheit
beeinflußt werden und auch gemeinsam den notwendigen Sicherungen unterliegen.
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Bei genügend langsam erfolgenden Laständerungen arbeitet eine solche
Regelung einwandfrei. Wenn aber rasche Laständerungen erfolgen, so kann zwar die
Turbinensteuerung den neuen Lastwert an sich schnell übernehmen, der Dampferzeuger
ist jedoch zu träge, um sich der neuen Last genügend schnell anpassen zu können.
Wenn bei einer plötzlichen Laststeigerung also der Turbinensteuerung der Befehl
gegeben wird, die Regelventile weiter zu öffnen, so kommt die Turbine diesem Kommando
an sich rasch nach. Der Kessel ist aber nicht in der Lage, augenblicklich die nunmehr
benötigte größere Dampfmenge aufzubringen, und es wird eine gewisse Zeit dauern,
bis die notwendige Dampfmenge zur Verfügung steht. In ähnlicher Weise wird bei plötzlicher
Lastabsenkung der Kessel erst nach geraumer Zeit sich dem neuen Lastwert anpassen
können.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung beseitigt. Die Erfindung
bewirkt, daß bei Laständerungen die Ist-Last der Turbine durch geeignete Impulse,
z. B. durch einen Frischdampfdruckimpuls, gegenüber dem Soll-Last-Impuls, der gemeinsam
für Turbine und Kessel gegeben wird, so lange und in solchem Maße gefälscht wird,
bis die Kesselregelung nachgekommen ist und sich dem neuen Lastwert angepaßt hat.
Hierbei wird der Soll-Last-Impuls für den Kessel nicht gefälscht, bleibt also ungeändert
bestehen.
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Das erfinderische Neue besteht dementsprechend darin, daß bei Laständerungen
und gleichzeitiger Ab-
gabe eines Steuerimpulses auf die Kraftmaschine und
auf den Dampferzeuger dem Impuls für die Kraftmaschine vorübergehend ein vorzugsweise
vorn Dampferzeuger hergeleiteter Störwert im Sinne einer Beibehaltung des bestehenden
Zustandes aufschaltbar ist, ohne daß hierdurch der Steuerimpuls für den Dampferzeuger
beeinflußt wird. Diese vorübergehende Aufschaltung bleibt so lange bestehen, bis
die Regelung des Dampferzeugers nachgekommen ist. Der
jeweilige
Unterschied zwischen Ist-Last der Turbine und Soll-Last von Kessel und Turbine zusammen
kann überwacht und gemessen werden. Gegebenenfalls kann dieser Differenzbetrag noch
als zusätzlicher Impuls für die, Regelung verwendet werden.
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Es ist an sich bereits bekannt, bei der Regelung von Zwangdurchlaufkesseln
zur Verkürzung der Verzögerung des Regelimpulses einen zusätzlichen voreilenden
Impuls bzw. einen besonderen ausgleichenden Zusatzimpuls auf die Kesselregelung
einwirken zu lassen. Es ist weiterhin bekannt, bei der Regelung einer Dampfkraftanlage
zur Erreichung einer schnellen Kesselregelung die Charakteristik der Druckregelung
steiler als die Leistungscharakteristik zu wählen. Schließlich sind auch weitere
Maßnahmen, die in der Zureinwirkungbringung zusätzlicher Regelimpulse
be-
stehen, bei einer Regelung von Kesseln geringer Speicherfähigkeit bekanntgeworden,
um dadurch eine schneller wirksame Kesselregelung zu ermöglichen. Während bei diesen
bekannten Anordnungen diese Maßnahmen lediglich im Rahmen der Kesselregelung getroff
en sind, bezieht sich die Erfindung auf eine Regeleinrichtung, bei der die Kesselregelun-
der auch für die Turbinenregelung wirksamen öldruckregelung unterstellt ist. jeder
Regelimpuls wird also im Gegensatz zu diesen bekannten Einrichtungen stets sowohl
auf den Dampferzeuger als auch auf die Kraftmaschine gegeben. Während bei den bekannten
Einrichtungen Mittel angewendet werden, um das Eingreifen der Kesselregelung zu
beschleunigen, sieht die Erfindung vor, gerade nicht in die Kesselregelung einzugreifen,
sondern diese ohne zusätzliche Einflüsse direkt der Steuerung zu unterstellen. Demgegenüber
wird dafür gesorgt, daß die Regelung der Kraftinaschine zunächst noch auf ihrem
vorher bestehenden Zustand verharrt.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die
Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teile
in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung.
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In Fig. 1 ist ein Schema dargestellt, an Hand dessen das Erfindungsprinzip
näher erläutert werden soll. Als Kraftmaschine ist eine Turbine 1 vorgesehen,
die einen Generator 2 antreibt. Zur Drehzahlregelung der Turbine dient eine ölhydranlische
Einrichtung 3, die z. B. aus einer ölpumpe besteht, die einen von der Drehzahl
abhängigen und mit ihr wachsenden Oldruck in der Ölleitung 4 schafft, dessen Größe
ein Maß für die Drehzahl ist. Mit 5 ist ein hydraulischer Druckwandler versinnbildlicht,
der einerseits von dem Oldruck in der Ölleitung 4 beaufschlagt wird, andererseits
aber unter dem Einfluß einer von außen her zugeführten Größe steht, wozu beispielsweise
eine von Hand oder elektrisch verstellbare Drehzahleinstellvorrichtung
6 verwendet ist. An deren Stelle oder zusätzlich hierzu können andere Einrichtungen
dienen, die beispielsweise vom Generator 2 oder dem elektrischen Netz hergeleitet
werden oder von einer entfernten Stelle aus eine Drehzahleinstellung bewirken.
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Der hydraulische Druckwandler 5 bewirkt in Ab-
hängigkeit
vorn Oldruck in der Druckleitung 4, die als Primärdruckleitung aufzufassen ist,
einen sich dementsprechend ändernden Öldruck in sekundären Oldruckleitungen
7 und g. Dabei kann der Druckwandler 5 nicht nur so ausgebildet
sein, daß eine Verstärkung bzw. Umsetzung auf höhere Drücke erfolgt, sondern er
ist mit Vorteil so gestaltet, daß ein fallender Öldruck in der Primärleitung 4 in
einen steigenden Öldruck im Sekundärsystem 7, 8 umgesetzt wird und gegebenenfalls
noch der Druckverlauf nach einer anderen Funktion erfolgt.
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Der sekundäre Steueröldruck in dem Leitungssystem 7, 8 wirkt
nun gleichzeitig auf die Turbinenregelung 9 und auf den Lastgeber
10 für die Kesselregelung. Die Turbinenregelung arbeitet auf das Steuerventil
11, der Lastgeber 10 auf die nicht näher dargestellte Kesselregelung
des Dampferzeugers 12.
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Wenn nun eine plötzliche Laständerung erfolgt, so -ändert sich der
Öldruck im Primär- und dementsprechend auch im Sekundärdrucksystem, so daß über
den Kessellastgeber 10 die Regelung für den Dampferzeuger 12 sogleich dem
neuen Lastwert zustrebt, ohne ihn jedoch genügend rasch erreichen zu können. Dasselbe
Bestreben hat auch der Turbinenregler 9,
nur daß dessen Regelung sich auf
den neuen Wert sogleich einzustellen vermag. Nun wird aber über die durch die Impulslinie
13 versinnbildlichte Beeinflussun- vom Kessel aus, beispielsweise durch einen
Frischdampfdruckimpuls, die Ist-Last der Turbine gegenüber dem gemeinsam für Turbine
und Kessel gegebenen Soll-Last-Impuls vorübergehend gefälscht, Diese Störwertaufschaltung
erfolgt so lange und in solchem Maße, bis die Kesselregelung nachgekommen ist und
sich dem neuen Lastwert angepaßt hat. Wie die Darstellung zeigt, wird hierbei der
Soll-Last-Impuls für den Kessel nicht gefälscht, bleibt vielmehr ungeändert bestehen.
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Mit 14 ist eine Zusatzeinrichtung bezeichnet, die den jeweiligen Unterschied
zwischen Ist-Last der Turbine und Soll-Last von Kessel und Turbine überwacht und
mißt, wobei dieser Differenzbetrag über die Beeinflussung 15 noch als zusätzlicher
Impuls für die Regelung, z. B. des Kessels, verwendet wird.
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In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Regelung einer eine
Kondensationsturbine mit Zwischenüberhitzung enthaltenden Blockanlage veranschaulicht.
Es sind hier nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher dargestellt und
die übrigen Einzelheiten stark vereinfacht und schematisiert gezeichnet. An den
Prii-närölkreislauf, der vom auf der Turbinenwelle sitzenden Regelkreisel hergeleitet
und mit 16 bezeichnet ist, ist eine Faltenbalganordnung17 angeschlossen,
welche einen Teil des hydraulischen Druckwandlers darstellt. Diese als Geschwindigkeitsregler
arbeitende Anordnung enthält eine von außen her beeinflußbare Verstellanordnung
18, entsprechend dein mit 6 bezeichneten Organ der in Fig.
1 gezeichneten Anlage. Die beweglichen Teile des Druckwandlers arbeiten auf
die getrennten, die sekundären 01-drucksysteme steuernden Anordnungen
19, 20 und 21, von denen die Teile 19 und 20 über die Steuerölleitungen
30 und 31 auf die Turbine und der Teil 21
auf den Kessel arbeiten.
Mit 22 ist ein Hochdruck-Steuerventil bezeichnet, das über den hydraulischen Antrieb
23 betätigt wird. Ein Mitteldruck-Steuerventil ist mit 24 bezeichnet, an
das sich das zugehörige Mitteldruck-Schnellschlußventil 25 anschließt. Während
das Hochdruck-Schnellschlußventil nicht abgebildet ist, ist ein Abblaseventil
26 dargestellt.
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In der symbolhaften Darstellung versinnbildlicht 27
den Kessel
und 28 einen überhitzer. 29 stellt ein Sicherheitsventil dar. Über
das Hochdruck-Schnelk schlußventil 32 durchströmt der Frischdampf das Hochdruck-Steuerventil
22', das entsprechend dem Ventil 22 gestaltet ist. Die Kraftmaschine enthält eine
Hochdruckturbine 33, eine Mitteldruckturbine 34 und eine Niederdruckturbine
35. Der Generator ist mit 36
bezeichnet. An der Turbinenwelle
sind Sicherheitsregler 37 und Schnellschlußvorrichtung 39 angedeutet.
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Die Kesselregelung wird von dem Teil 21 des Geschwindigkeitsreglers
38, 38' aus beeinflußt, wobei ein entsprechender Impuls über die Beeinflussungsleitung
40 und Lastgeber 41 die Kesselregelung einleitet, wie durch die Impulslinie 42 angedeutet
ist. Gleichzeitig hat bei einer Laständerung auch der Teil 19 des Geschwindigkeitsreglers
38 das Bestreben, die Turbinenregelung für die Hockdruckventile entsprechend
zu verstellen. Die ' se Verstellung wird aber gehemmt, indem entsprechend
dem Frischdampfdruck über die Impulslinie 43 mittels des Reglers 44 vorübergehend
eine Störwertaufschaltung im Sinne einer Beibehaltung des bestehenden Zustandes
vorgenommen wird. Die Ist-Last der Turbine wird also, wie durch die Pfeile 45 angedeutet
ist, so lange und in solchem Maße durch Änderung des Öldruckes in der Ölleitung
30 gefälscht, bis die Kesselregelung nachgekommen ist. Eine Änderung der
Soll-Last, d. h. eine Änderung des Oldruckes in der Ölleitung 40 erfolgt
jedoch nicht.
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Der Geschwindigkeitsregler 38 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
noch eine Besonderheit auf. Hier wirkt nämlich der von dem Faltenbalg auf und ab
bewegte Druckstift 46 nicht unmittelbar auf die Platte 47, sondern es wird ein Zwischenglied
verwendet, um eine von Fall zu Fall verschiedene Übersetzung einschalten zu können.
Es wäre an sich zwar möglich, an jeder der an die sekundären Steuerölsysterne angeschlossenen
Anordnungen Maßnahmen zu treffen, um eine bestimmte Statik der Regelung einstellen
zu können. So ist es beispielsweise möglich. am Antrieb 23 des Hochdruck
- Steuerventils 22 die konische Auflauffläche 48 der Schubstange durch Verdrehen
auf einen anderen Winkel ihrer Mantellinie zu bringen, so daß damit nach Belieben
die Statik auf einen anderen Wert einstellbar ist. Einern bestimmten Wert des Steueröldruckes
würde dann eine andere Ventilstellung entsprechen. Ähnliche Mallitabmen können auch
an den anderen Anor4nungen getroff en werden, die an die Ölleitungen 30, 31
und -10
angeschlossen sind. In vielen Fällen kann es aber erwünscht sein,
diese Verstellungen nicht an mehreren Orten jeweils für sich, sondern an gemeinsamer
Stelle zentral vornehmen zu können. Wenn man nun in die Übertragung des Stiftes
46 ein wählbares Übersetzungsverhältnis hereinbringt, so ist man in der Lage, die
gewünschte Verstellung gleichzeitig für alle drei Öldruckleitungen 30, 31
und 40 sowie die daran angeschlossenen Anordnungen vornehmen zu können.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drückt die obere Spitze
des Stiftes 46, wie gesagt, nicht immittelbar auf die Platte 47, sondern gegen eine
bei 49 beweglich gelagerte Zwischenplatte 50. Zwischen der Zwischenplatte
50 und der obenliegenden Platte 47 ist ein lediglich auf Druck, beanspruchter
übertragungskörper 51 vorgesehen, der durch eine geeignete Verstelleinrichtung
52 in Richtung des Doppelpfeille,# 53
verschiebbar ist. Der Gegendruck
wird durch die Feder 54 mit solcher Stärke aufrechterhalten, daß die Teile stets
fest aneinanderliegen. Wenn nun der Druckkörper 51 in Richtung auf die Drehachse
49 hin bewegt wird, so kommt gewissermaßen eine Untersetzung zustande,
d. h., die Bewegung der Platte 47 wird verringert, während bei Verschieben
des Druckkörpers 51 nach der anderen Richtung eine Übersetzung mit stärkerer
Bewegung der Platte 47 gebildet wird. Durch geeignete Ausbildung der beweglichen
Teile kann man auch bestimmte Bewegungscharakteristiken, die ein nicht proportionales
Cbersetzungsverhältnis ergeben, bewerkstelligen. Im übrigen sind an Stelle einer
solchen Anordnung auch anders wirkende veränderbare Übersetzungen denkbar.
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In Fig. 3 ist ein weiteres Atisführungsbeispiel für die Erfindung
veranschaulicht. Hierbei ist der Kessel mit 55 bezeichnet. Der Frischdampf
gelangt über das Hochdruck-Steuerventil 56 zum Hochdruckteil 57 der
Turbine, deren Mittel- und Niederdtticktelle mit 58
und 59 bezeichnet
sind. 60 vetsinnbildlicht einen Drehzahlregulator, bei dem eine Tourenverstellungs-bzw.
Laständerungsanordnung 61 vorgesehen ist. Durch diesen Impuls werden über
geeigtiete Übertragungsglieder 62 die Steuerkolben 63 und 64 für die
Steuerölleitungen verstellt. Der Steueröldruck wird dem Steuergerät 65 durch
die Leittmg 66 zugeführt und gelangt über das Anfahr-Regel-Reduzierventil
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über die Ölleitung 68 zu den Steuerkolben 63 und 64. Dementsprechend
kommt in den Öldruckleitungen 69
und 70 ein lastabhängiger Impulsöldruck
zustande. Dieser wirkt einerseits auf den Impulswandler 76 für die Kesselregelung
(Lastregler mit öldruckkolbenmanon-leter), dessen Einwirkung auf den Kessel
55
durch die Irnpulslinie 71 versinnbildlicht ist. Weiterhin wird über
die Anordnung 72, die den Hochdrucksteuerzylinder 73 enthält, das
Hochdrucks,teuerventil 56 für die Turbine beeinflußt. Schließlich wirkt der
in der Leitung 70 zustande gekommene, Oldruck auf die Mitteldrucksteuerung
74 mit dem Mitteldrucksteuerventil 75 des Turbinenteils 58.
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Entsprechend dem Oldruck in der Leitung 69 bewirkt der Impulswandler
76, wie über die Impulslinie 71 versinnbildlicht ist, eine sofortige
Einstellung der Kesselgrößen. So bewirkt beispielsweise bei plötzlicher Lasterhöhung
der dadurch erhöhte Druck in der Ölleitung 69 eine Kesselregelung im Sinne
einer erhöhten Dampfleistung. Da nun auch die Hochdruckturbinenventilsteuerung
72 an die Ölleitung 69 angeschlossen ist, versucht diese, das Steuerventil
56
weiter zu öffnen. Dieser Vorgang wird aber nun dadurch gehemmt, daß, wie
durch die Impulslinie 82
angedeutet ist, ein Impulswandler 77, der
beispielsweise als Vordruckregler mit Dampfdruckkolbenmanometer ausgebildet sein
kann, kesselseitig so beeinflußt wird, daß über eine zusätzliche Öldruckleitung
78 dem Hochdrucksteuergerät 72 ein Störimpuls überlagert wird. Dadurch
wird die Ist-Last der Turbine so lange gefälscht, bis die Kesselregelung nachgekommen
ist. Eine Beeinflussung des durch die Impulslinie 71 angedeuteten Impulses
für die Kesselregelung findet nicht statt. Der Impulswandler 77 ist mit der
Ölleitung 79 über das Reduzierventil 80 an die Ölleitung
81 vom Steuergerät 65 angeschlossen.