DE1121699B

DE1121699B - Begrenzungsanordnung fuer Leistungsregel- und Leistungssteuereinrichtungen

Info

Publication number: DE1121699B
Application number: DES69473A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Johann Wierer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-05-20
Filing date: 1960-05-20
Publication date: 1962-01-11

Description

Begrenzungsanordnung für Leistungsregel-und Leistungssteuereinrichtungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Begrenzungsanordnung für Leistungsregel- und Leistungssteuereinrichtungen, insbesondere zur Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit der Leistung von Dampfturbinen. Diese Anordnung ermöglicht es, bei einer Regelung bzw. Steuerung die Änderungsgeschwindigkeit der Regel- oder Steuerprogramme einer vorgegebenen Arbeitsvorschrift selbsttätig anzupassen. Für diese Vorschrift sei als Beispiel der Fall der Leistungsregelung von Dampfturbinensätzen angenommen, die bekanntlich nicht wie hydraulische Erzeugeraggregate in beliebiger Weise in ihrer Leistung verändert werden können, sondern zur Vermeidung von nachteiligen, mechanische Schäden verursachenden Temperaturspannungen Lastanforderungen nur bis zu einem gewissen Betrag sofort folgen dürfen. So kann sich beispielsweise die Forderung nach folgender Begrenzung der Laständerung ergeben: 1. Die Anderungsgeschwindigkeit der Last soll über größere Bereiche bis zu einer Leistungsgrenze von 75 % der Nennleistung 3 % je Minute nicht überschreiten.
2. Zwischen einer Leistung von 75 und 1001)/o soll die Änderungsgeschwindigkeit der Last 1,5 % je Minute nicht überschreiten.
3. Im Bereich von 0 bis 75 % Last ist eine Laständerung mit beliebig hoher Geschwindigkeit nur bis zu ± 5 % des Nennwertes möglich.
4. Zwischen 75 und 100 % Last ist der Bereich der beliebig schnellen Laständerungen auf ± 2,5 % zu beschränken.
Zur Durchführung derartiger Aufgaben wird gemäß der Erfindung eine Begrenzungsanordnung vorgeschlagen, die eine Programmiereinrichtung enthält, die in jedem Arbeitsbereich die zulässige mittlere Laständerungsgeschwindigkeit vorgibt, wobei elektrische Schaltmittel laufend den Istwert der Leistung mit dem jeweiligen Programmwert vergleichen und bei Über- oder Unterschreitung desselben um vorgegebene Beträge, innerhalb der durch diese gegebenen Grenzen die Leistungsänderung mit beliebiger Geschwindigkeit erfolgen kann, die Energiemittelzufuhr im korrigierenden Sinne beeinflussen.
Es ist zwar bei Reglern von Dampfkraftanlagen schon bekannt, die betriebsmäßig auftretenden Abweichungen zwischen Ist- und Sollwert der Regelgröße ohne Verzögerung zu beseitigen, dagegen Anderungen des Sollwertes von Hand oder nach einem vorgegebenen Programm unabhängig von der Geschwindigkeit der Sollwertvorgabe nur allmählich mit einer für die betreffende Kraftanlage zulässigen Geschwindigkeit zur Ausführung zu bringen. Hierzu wird ein besonderer Sollwerteinsteller benutzt, der den Sollwert allmählich auf den neueingestellten Wert bringt, so daß beispielsweise ein mit Halblast fahrendes Kraftwerk seine Leistung so langsam steigert, daß es erst nach einer Viertelstunde mit voller Leistung arbeitet, wobei während und außerhalb dieser Laständerungszeit betriebsmäßig auftretende Abweichungen von dem jeweiligen Sollwert durch den Regler ohne Zeitverzug ausgeregelt werden. Bei dieser bekannten Regelanordnung ist aber einerseits nicht berücksichtigt, daß in Kraftwerken nicht nur bei einer willkürlichen oder automatischen Sollwertvorgabe nach einem bestimmten Fahrplan Leistungsänderungen vorkommen können, die nur innerhalb einer bestimmten Zeit durchgeführt werden dürfen, sondern daß auch der Regelfehler selbst so groß werden kann, daß seine sofortige Ausregelung durch den Regler die Gefahr von mechanischen Beschädigungen mit sich brächte. Andererseits ist nicht berücksichtigt, daß die zulässige Laständerungsgeschwindigkeit und die Grenzen, innerhalb deren eine sofortige Ausregelung eines Regelfehlers zulässig sind, in den verschiedenen Lastbereichen verschieden groß sind.
Ein Schema einer Begrenzungsanordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit RN ist ein Widerstand bezeichnet, über den ein von einem Meßwertumformer MU gelieferter Strom in solcher Weise geführt wird, daß der an dem Widerstand auftretende Spannungsabfall dem Istwert der Leistung entspricht. An einem zweiten Widerstand R, der im folgenden als Programmpotentiometer bezeichnet wird, liegt eine konstante Spannung, die beispielsweise der bei Vollast an dem Widerstand RN liegenden Spannung entspricht. Der Widerstand R ist mit einem beweglichen Abgriff AG versehen, der von einem Meßmotor IM verstellt werden kann. Wenn die nicht dargestellten Regel- oder Steuermittel eine Laständerung, z. B. durch Öffnung des Dampfventils, auslösen, so vergleicht der Meßmotor die lastproportionale Spannung am Widerstand RN mit der am Programmpotentiometer R abgegriffenen Spannung und verstellt den Abgriff AG so lange mit konstanter Geschwindigkeit, bis Gleichgewicht erzielt ist. Der Meßmotor IM kann zu diesem Zweck unmittelbar, vorzugsweise jedoch über einen Verstärker TV, in die Verbindungsleitung zwischen Widerstand RN und Abgriff AG eingeschaltet sein. In dieser Verbindungsleitung liegt außerdem noch ein Schaltelement K, das in Wirkung tritt, wenn die Differenz zwischen der leistungsproportionalen Spannung am Widerstand RN und der vom Abgriff AG eingestellten Programmspannung einen vorgegebenen Betrag über- oder unterschreitet. Beim Überschreiten der oberen Ansprechgrenze werden dann beispielsweise die Mittel, welche eine Erhöhung der Energiemittelzufuhr bewirken, abgeschaltet und beim Überschreiten der unteren Ansprechgrenze wieder freigegeben. Dieses Schaltelement K könnte an sich ein einfaches Relais sein, dessen Ansprech- und Abfallgrenze entsprechend eingestellt ist. Vorzugsweise ist das Schaltelement K ein Kippverstärker, dessen Ansprechgrenzen sich durch Schaltmaßnahmen, Änderung von Vorspannungen oder Vormagnetisierung u. dgl. verändern lassen. Der Kippverstärker kann beispielsweise den Stellmotor für das Dampfeinlaßventil einer Dampfturbine ein- und ausschalten. Dabei kann man die Stellgeschwindigkeit dieses Motors so groß wählen, daß die hierdurch bedingte Leistungsänderung erheblich rascher erfolgt als die Programmspannungsänderung durch den Meßmotor IM. Der Kippverstärker führt dann bei größeren Leistungsänderungen, bei denen seine Kippgrenzen überschritten werden, durch absatzweises Ein- und Ausschalten des Stellmotors für die Energiemittelzufuhr die Leistung stufenweise der vom Abgriff AG vorgegebenen Programmspannung nach. Die Stufen können je nach den Arbeitsbedingungen verschieden groß gemacht werden, indem die Kippgrenzen für den Kippverstärker K entsprechend geändert werden. Beispielsweise kann entsprechend den eingangs angeführten Forderungen für die Laständerungsbegrenzung im unteren Leistungsbereich bis zu 75 % das Kippelement K so eingestellt sein, daß es bei einer Leistungsänderung von ± 5 % kippt, während es im darüberliegenden Leistungsbereich schon bei einer Leistungsänderung von ± 2,5 % anspricht. Die Umschaltung hierfür kann durch ein Relais D erfolgen, welches über den Widerstand RD an der am Programmwiderstand R abgegriffenen Spannung liegt und so eingestellt ist, daß es bei einer 75 %-Leistung entsprechenden Spannung anspricht. Dieses Relais D kann gleichzeitig durch Umschalten seines Kontaktes d eine kleinere Arbeitsgeschwindigkeit für den Meßmotor IM bewirken. Zur Erfüllung der eingangs gestellten Forderung ist diese beispielsweise so zu wählen, daß sie im oberen Leistungbereich eine Änderung der Programmspannung mit einer Geschwindigkeit bewirkt, die einer mittleren Leistungsverstellgeschwindigkeit von 1,5 % je Minute entspricht, während vor der Umschaltung, d. h. im unteren Leistungsbereich, diese Geschwindigkeit 3 % je Minute beträgt.
Auf gleiche oder ähnliche Weise können wiederholte Eingriffe in die Stellgeschwindigkeit des Meßmotors IM und/oder in den Kippverstärker K zur Änderung seiner Ansprechgrenzen vorgenommen werden.
Die Programmspannung kann gegebenenfalls auch durch ein oder mehrere RC-Glieder vorgegeben werden, mit denen bekanntlich ebenfalls eine zeitlich verzögerte Spannungsänderung erzielbar ist.
Ferner besteht die Möglichkeit, die obere und untere Ansprechgrenze des Kippverstärkers K nicht durch Umschalten sprunghaft, sondern kontinuierlich zu verringern. Dabei kann diese Verringerung im unteren Leistungsbereich linear mit der Leistungserhöhung und im oberen Bereich mehr als linear zunehmen. Hierzu kann beispielsweise ein weiteres, vom Meßmotor IM verstelltes Potentiometer R V dienen, das die Vormagnetisierung des als Magnetverstärker ausgeführten Kippverstärkers entsprechend ändert.
Ferner kann in die Diagonale der selbstabgleichenden Brückenanordnung ein weiteres Relais E eingeschaltet sein, das beim Zustandekommen zu großer Abweichungen zwischen Programmspannung und leistungsproportionaler Spannung anspricht und die gesamte Regel- oder Steuereinrichtung außer Funktion setzt.
Außerdem ist es bei der dargestellten Anordnung auf einfache Weise möglich, weitere Einflußgrößen einzuführen, beispielsweise indem dem Widerstand RN durch einen zum Meßwertumformer MU in Reihe geschalteten Meßwertumformer ein weiterer, z. B. der Turbinentemperatur proportionaler Strom zugeführt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Begrenzungsanordnung für Leistungsregel-und Leistungssteuereinrichtungen, insbesondere zur Begrenzung der Anderungsgeschwindigkeit der Leistung von Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Programmiereinrichtung enthält, die in jedem Leistungsbereich die zulässige mittlere Laständerungsgeschwindigkeit vorgibt, wobei elektrische Schaltmittel laufend den Istwert der Leistung mit dem Programmwert vergleichen und bei Über- oder Unterschreitung desselben um vorgegebene Beträge, innerhalb der durch diese gegebenen Grenzen die Leistungsänderung mit beliebig hoher Geschwindigkeit erfolgen kann, die Energiemittelzufuhr im korrigierenden Sinne beeinflussen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Programmiereinrichtung in den einzelnen Abschnitten ihres Arbeitsbereiches verschieden groß ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Anderungsgeschwindigkeit der Programmiereinrichtung in den einzelnen Abschnitten mit Hilfe eines Relais erfolgt, das in Abhängigkeit von der Größe des Programmwertes umgesteuert wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmiereinrichtung aus einem an vorzugsweise konstanter Spannung liegenden Potentiometer besteht, dessen Spannungsabgriff von einem Meßmotor mit vorgegebener Geschwindigkeit einer dem Istwert der Leistung proportionalen Spannung nachgeführt wird.
S. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais die Stellgeschwindigkeit des Meßmotors beeinflußt.
6. Anordnung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais die Größe des Differenzbetrages bestimmt, bei dessen über-oder Unterschreitung die Energiemittelzufuhr beeinflußt wird.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltmittel zur Beeinflussung der Energiemittelzufuhr eine von der Differenz zwischen Leistungsistwert und Programmwert gesteuerte Kippanordnung, vorzugsweise ein Kippverstärker, dient. B.
Anordnung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechgrenzen der Kippanordnung durch das Relais veränderbar sind.
9. Anordnung nach Anspruch 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechgrenzen der Kippanordnung durch einen Widerstand veränderbar sind, der mit dem Meßmotor in Einstellverbindung steht.
10. Anordnung nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Programmwertpotentiometer und/oder der Stellwiderstand für die Ansprechgrenzen der Kippanordnung wenigstens teilweise nichtlinear ausgeführt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 671133.