DE1121699B

DE1121699B - Limitation arrangement for power regulation and power control devices

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.Limiting arrangement for power regulation and power control devices The invention relates to a limiting arrangement for power control and Power control devices, in particular for limiting the rate of change the power of steam turbines. This arrangement makes it possible in the event of a regulation or control the rate of change of the regulating or control programs of a to adapt the specified work specification automatically. For this rule is as an example, take the case of the power control of steam turbine sets, which, as is well known, does not work in any way like hydraulic generator sets their performance can be changed, but to avoid disadvantageous, temperature stresses causing mechanical damage load requirements only up to are allowed to follow immediately for a certain amount. For example, the requirement after the following limitation of the load change result: 1. The rate of change the load should be over larger areas up to a power limit of 75% of the nominal power Do not exceed 3% per minute.

2. Zwischen einer Leistung von 75 und 1001)/o soll die Änderungsgeschwindigkeit der Last 1,5 % je Minute nicht überschreiten.2. The rate of change should be between an output of 75 and 1001) / o of the load do not exceed 1.5% per minute.

3. Im Bereich von 0 bis 75 % Last ist eine Laständerung mit beliebig hoher Geschwindigkeit nur bis zu ± 5 % des Nennwertes möglich.3. In the range from 0 to 75% load, any change in load is possible with high speed only possible up to ± 5% of the nominal value.

4. Zwischen 75 und 100 % Last ist der Bereich der beliebig schnellen Laständerungen auf ± 2,5 % zu beschränken.4. Between 75 and 100% load, the range is arbitrarily fast Restrict load changes to ± 2.5%.

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.To accomplish such objects, according to the invention, a Proposed limiting arrangement that contains a programming device that specifies the permissible mean load change speed in each working area, electrical switching means continuously changing the actual value of the power with the respective Compare the program value and if it is exceeded or undercut by the specified value Amounts, within the limits given by these, the change in performance with any Speed can take place, affect the energy supply in the corrective sense.

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.Although it is already known for regulators of steam power plants, the operational occurring deviations between the actual and setpoint of the controlled variable without delay to eliminate, on the other hand changes of the setpoint manually or according to a predetermined one Program only gradually, regardless of the speed of the setpoint specification a speed that is permissible for the power plant concerned bring to. A special setpoint adjuster is used for this purpose, which adjusts the setpoint gradually brings it to the newly set value, so that, for example, one with half load moving power plant increases its output so slowly that it only takes a quarter of an hour works at full power, during and outside of this load change time operational deviations from the respective setpoint caused by the controller can be adjusted without delay. In this known control arrangement, however, on the one hand does not take into account that in power plants not only at an arbitrary or automatic target value specification according to a specific schedule can occur that may only be carried out within a certain period of time, but that the rule error itself can become so large that its immediate Adjustment by the controller carries the risk of mechanical damage would bring. On the other hand, it does not take into account that the permissible load change rate and the limits within which an immediate correction of a control error is permissible are of different sizes in the different load ranges.

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.A diagram of a limiting arrangement according to the invention is shown in the drawing. RN denotes a resistor through which a current supplied by a measuring transducer MU is conducted in such a way that the voltage drop occurring across the resistor corresponds to the actual value of the power. A constant voltage is applied to a second resistor R, which is referred to below as a program potentiometer, which corresponds, for example, to the voltage applied to resistor RN at full load. The resistor R is provided with a movable tap AG , which can be adjusted by a measuring motor IM. If the regulating or control means, not shown, a load change, e.g. B. by opening the steam valve, the measuring motor compares the load-proportional voltage at the resistor RN with the voltage tapped at the program potentiometer R and adjusts the tap AG at a constant speed until equilibrium is achieved. For this purpose, the measuring motor IM can be switched into the connecting line between resistor RN and tap AG directly, but preferably via an amplifier TV . In this connection line there is also a switching element K, which comes into effect when the difference between the power-proportional voltage at the resistor RN and the program voltage set by the tap AG exceeds or falls below a predetermined amount. When the upper response limit is exceeded, for example, the means that cause an increase in the energy supply are switched off and released again when the lower response limit is exceeded. This switching element K could in itself be a simple relay whose response and dropout limit is set accordingly. The switching element K is preferably a multivibrator whose response limits can be changed by switching measures, changing bias voltages or biasing and the like. The tilt booster can, for example, switch the servomotor for the steam inlet valve of a steam turbine on and off. The actuating speed of this motor can be selected to be so high that the resulting change in power takes place considerably more quickly than the change in program voltage by the measuring motor IM. In the case of larger changes in output, in which its tilting limits are exceeded, the trigger amplifier then gradually adjusts the output to the program voltage specified by the tap AG by switching the servomotor on and off intermittently for the energy supply. The steps can be made different sizes depending on the working conditions by changing the tilting limits for the tilting amplifier K accordingly. For example, in accordance with the requirements for load change limitation in the lower power range up to 75%, the tilting element K can be set so that it tilts with a power change of ± 5%, while in the higher power range it tilts with a power change of ± 2.5%. appeals to. The switching for this can be done by a relay D, which is connected to the voltage tapped at the program resistor R via the resistor RD and is set in such a way that it responds at a voltage corresponding to 75% power. This relay D can simultaneously bring about a lower operating speed for the measuring motor IM by switching its contact d. To meet the requirement set at the beginning, this is to be selected, for example, so that it causes a change in the program voltage in the upper power range at a speed that corresponds to an average power adjustment speed of 1.5% per minute, while before the switchover, ie in the lower power range, this speed is 3% per minute.

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.In the same or a similar way, repeated interventions in the control speed of the measuring motor IM and / or in the trigger amplifier K can be made to change its response limits.

Die Programmspannung kann gegebenenfalls auch durch ein oder mehrere RC-Glieder vorgegeben werden, mit denen bekanntlich ebenfalls eine zeitlich verzögerte Spannungsänderung erzielbar ist.The program voltage can optionally also by one or more RC elements are specified, with which, as is well known, also a time-delayed Voltage change is achievable.

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.Furthermore, there is the possibility of reducing the upper and lower response limit of the trigger amplifier K not suddenly by switching, but rather continuously. This reduction in the lower performance range can increase linearly with the performance increase and in the upper range more than linearly. For this purpose, for example, another potentiometer RV adjusted by the measuring motor IM can be used, which changes the premagnetization of the trigger amplifier designed as a magnetic amplifier accordingly.

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.Furthermore, in the diagonal of the self-balancing bridge arrangement Another relay E must be switched on, which would lead to large deviations responds between program voltage and power-proportional voltage and the puts the entire regulating or control device inoperative.

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.It is also simple in the illustrated arrangement possible to introduce further influencing variables, for example by adding the resistance RN is switched on by a measuring transducer connected in series with the measuring transducer MU further, e.g. B. the turbine temperature proportional current is supplied.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Limitation arrangement for power regulation and power control devices, in particular to limit the rate of change in the power of steam turbines, characterized in that it includes a programming device in each Power range specifies the permissible mean load change rate, where electrical switching means continuously compare the actual value of the power with the program value and if it exceeds or falls below this by specified amounts, within the due to these given limits, the change in power at any high speed can take place, affect the energy supply in the corrective sense.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the rate of change of the programming device in the individual sections of their work area is great.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the switching the rate of change of the programming device in the individual sections with the help of a relay, which depends on the size of the program value is reversed.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the programming facility from one to preferably constant There is a voltage lying potentiometer, the voltage of which is taken from a measuring motor with a predetermined speed of a voltage proportional to the actual value of the power is tracked.

S. Arrangement according to claim 3 and 4, characterized in that the relay influences the actuating speed of the measuring motor.

6. Arrangement according to Claim 1, 3 and 4, characterized in that the relay is the size of the difference determined, which influences the supply of energy when it is exceeded or not reached will.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that as switching means to influence the energy supply one of the difference between the actual power value and program value-controlled flip-flop arrangement, preferably a flip-flop amplifier, is used. B.

Arrangement according to Claims 6 and 7, characterized in that the response limits the tilting arrangement can be changed by the relay.

9. Arrangement according to claim 4, 6 and 7, characterized in that the response limits of the tilting arrangement by a resistance can be changed, which is in adjustment connection with the measuring motor.

10. Arrangement according to claim 4 and 9, characterized in that the program value potentiometer and / or the variable resistor for the response limits of the tilting arrangement are made at least partially non-linear. Documents considered: German Patent No. 671133.