DE3200952A1

DE3200952A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung des anfahrens eines waermekraftwerks

Info

Publication number: DE3200952A1
Application number: DE19823200952
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Tama Tokyo Kogure; Hidekazu Kodaira Tokyo Wakamatsu
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1983-01-05
Also published as: JPS57117706A; US4418539A; JPH0160721B2; DE3200952C2

Description

Henkel, Kern» Feuer & Hanzel Patentanwälte

S Registered Representatives

before the
European Patent Office

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

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TOKYO SHIBAÜRA DENKI KABUSHIKI KAISHA,
Kawasaki, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des
Anfahrens eines Wärmekraftwerks

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks.

Ein Wärmekraftwerk umfaiit ^ahlroi .,he Anlagen, wie Kesselanlage, Turbinenanlage and Generatoranlage. Zum Anfahren des Wärmekraftwerks muß jede Anlage betriebsbereit gemacht werden» In der Kesselanlage wird beispielsweise ein Brennstoffzufuhrsystem unter der Steuerung eines Brennstoffzufuhrreglers in Betrieb gesetzt, worauf ein Brenner gezündet wird und Temperatur und Druck des durch das Wasserwandrohr (Feuerrohr) des Kessels fließenden Wassers allmählich erhöht werden. In der Turbinenanlage wird ein Kondensator zunehmend evakuiert, derart, daß überhitzter Dampf einer Turbine zugeführt werden kann. Wenn der Dampf auf eine solche Temperatur erwärmt ist, daß die sog. Fehlanpassungstemperatur (mismatch temperature), d.h. der Unterschied zwischen der Dampftemperatur am Auslaß des Turbinen-Dampfraums der ersten Stufe und der Temperatur an einer Metall-Innenwand des Dampfraums der ersten Stufe, innerhalb

eines zulässigen Bereichs liegt, wird der Dampf der Turbine zugeführt, die daraufhin anläuft. Die Drehzahl der Turbine erhöht sich,, bis diese die Nennausgangsleistung liefert.
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Bisher erfolgte die Einstellung von Temperatur und Druck

des überhitzten Dampfes durch Regelung oder Einstellung von Temperatur und Druck des das Wasserwandrohr des Kessels durchströmenden Wassers nach Maßgabe lediglich des Wärmeaustauschzustands in einem Überhitzer sowie des Anfahrzustands des Kessels unabhängig von den Betriebsfaktoren der Turbine. Der Dampf im Kessel wird im Verlauf des Wärmeaustausches mittels des Überhitzers allmählich erwärmt, und zwar unabhängig davon, ob das Kraftwerk in der Betriebsart mit heißem Kessel oder in der Betriebsart mit kalter Turbine angefahren wird. In manchen Fällen ist die Temperatur des überhitzten Dampfes so hoch, daß die Fehlanpassungstemperatur außerhalb des zulässigen Bereichs, d.h. Toleranzbereichs, zu liegen kommt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Dampf in kurzer Zeit auf eine solche Temperatur erwärmt werden kann, daß die Fehlanpassungstemperatur innerhalb des Toleranzbereichs zu liegen kommt, wenn das Kraftwerk mit heißem Kessel angefahren wird und der Kessel somit von Anfang an heiß ist. Zudem ist dies darauf zurückzuführen, daß die Dampftemperatur, welche die Fehlanpassungstemperatur innerhalb des Toleranzbereichs zu liegen kommen läßt, dann niedrig ist, wenn das Kraftwerk mit kalter Turbine angefahren wird. Wenn die Temperatur des überhitzten Dampfes zu hoch ist, muß sie gesenkt werden, bis die Fehlanpassungstemperatur in den Toleranzbereich fällt. Dies bedeutet, daß für das Anfahren des Kraftwerks eine lange Zeitspanne erforderlich ist. Wenn der Turbine überhitzter Dampf mit zu hoher Temperatur zugeführt wird, werden der Läufer bzw. Rotor und andere Metallteile der Turbine so plötzlich erhitzt, daß sie einer außerordentlich großen Wärmebelastung oder -spannung ausgesetzt sind. Dies führt zu einer Verkürzung der Betriebslebensdauer der Turbine. Es ist somit erforderlich, die Wärmebelastung des Turbinenläufers bzw. -rotors

zu verringern. Zu diesem Zweck werden verschiedene Maßnahmen getroffen, bis der Turbinenläufer sich schnell genug dreht und die Nenn(ausgangs)leistung erreicht hat. Beispielsweise wird die Turbinendrehzahl oder die Turbinenbelastung geregelt.

Wie erwähnt, dauert beim bisherigen Verfahren das Anfahren eines Wärmekraftwerks ziemlich lange, weil das Anfahren nicht nach der Anfahrbetriebsart, der Betriebsart mit heißem Kessel oder der Betriebsart mit kalter Turbine gesteuert wird.

Beim bisherigen Stromversorgungssystem ist es allerdings unwesentlich, wenn das Anfahren des Wärmekraftwerks um eine gewisse Zeit verzögert wird. Bei den neuerdings in zunehmender Zahl zum Einsatz gelangenden Kernkraftwerken kann sich häufig ein Notabschaltvorgang als erforderlich erweisen. Im Hinblick darauf wird es immer wichtiger, daß Wärmekraftwerke im Fall einer Notabschaltung eines Kernkraftwerks möglichst schnell angefahren werden können.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks, mit deren Hilfe das Anfahren des Wärmekraftwerks sehr schnell durchführbar sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks mit einer Turbine, einem Kessel zur Erzeugung von überhitztem Dampf für den Antrieb der Turbine, einem Brennstoffvorrat zur Versorgung des Kessels, einem Brennstoffzufuhrregier zur Regelung der Brennstoffzufuhr(menge) vom Brennstoffvorrat zum Kessel und dgl., wobei nach Herstellung der Anfahrbereit-

schaft des Wärmekraftwerks Brennstoff vom Brennstoffvorrat dem Kessel zugeführt wird, die Brenner des Kessels . zwecks Erhöhung von Temperatur und Druck des durch Wasserrohre des Kessels strömenden Wassers gezündet werden, der Brennstoffzufuhrregler zur Regelung der Brennstoffzufuhr zum Kessel aktiviert wird und die Zufuhr von überhitztem Dampf vom Kessel zur Turbine eingeleitet wird, wenn der überhitzte Dampf eine Temperatur erreicht (hat), welche einer Bedingung für das Anfahren der Turbine genügt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Aktivierung des Brennstoffzufuhrreglers für die Regelung der Brennstoffzufuhr eine gewünschte bzw. Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel anhand eines die Anfahrbetriebsart der Turbine angebenden Regel- oder Prozeßfaktors berechnet, eine Prozeßgröße des Brennstoffzufuhrreglers anhand eines Unterschieds zwischen der berechneten Verbrennungsgas-Solltemperatur und der im Kessel gemessenen Verbrennungsgastemperatur berechnet und der Brennstoffzufuhrregler nach Maßgabe der so berechneten Prozeßgröße betrieben wird, um die Brennstoffzufuhr vom Brennstoffvorrat zum Kessel zu regeln.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks mit einer Turbine, einem Kessel zur Erzeugung von überhitztem Dampf für den Antrieb der Turbine, einem Brennstoffvorrat zur Beschickung des Kessels u.dgl., die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Temperaturregeleinrichtung zur Regelung oder Einstellung der Temperatur des vom Kessel gelieferten überhitzten Dampfes nach Maßgabe eines die Anfahrbetriebsart der Turbine angebenden Regel- bzw. Prozeßfaktors zwecks Regelung der Brennstoffzufuhr vom Brennstoffvorrat zum Kessel vorgesehen ist, daß die Temperaturregeleinrichtung eine Einheit zur Berechnung einer gewünschten bzw. Solltemperatur des Ver-

-ΙΟΙ brennungsgases im Kessel in Abhängigkeit vom Prozeßfaktor und eine Einheit zur Berechnung einer Regel- oder Prozeßgröße zwecks Regelung der Brennstoffzufuhr(menge) anhand eines Unterschieds zwischen der Solltemperatur des Verbrennungsgases und der Temperatur des Verbrennungsgases im Kessel aufweist, und daß eine Brennstoffzufuhrregeleinheit zur Regelung der Brennstoffzufuhr vom Brennstoffvorrat zum Kessel nach Maßgabe der durch die Temperaturregeleinrichtungen berechneten Prozeßgröße vorgesehen sind.

Beim Verfahren und bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird ein die Anfahrbetriebsart (start mode) der Turbine angebender Prozeßfaktor durch Messung der Temperatur einer Metallwand des Turbinen-Dampfrauras der ersten Stufe geliefert (given). Der Prozeßfaktor wird zur Berechnung einer gewünschten bzw.Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel benutzt« Die Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel wird daher nicht nur anhand des Anfahrzustands des Kessels, sondern auch anhand des Anfahrzustands der Turbine berechnet» Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann infolgedessen ein Wärmekraftwerk schneller angefahren werden als nach dem bisherigen Verfahren und mittels der bisherigen Vorrichtung.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Brennstoffzufuhrreglers

sowie eines Reglers für die Temperatur des über

hitzten Dampfes bei der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines ersten arithmetischen Logikeinheitabschnitts gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Fehlanpassungstemperatur e und der Metalltemperatur c bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Fehlanpassungstemperatur e und der Dampftemperatur g im Dampfauslaß der ersten Stufe,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Temperatur g und der Temperatur h des überhitzten Dampfes,
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Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Temperatur a des Verbrennungsgases im Kessel und der Temperatur h des überhitzten Dampfes und
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Fig. 8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Metalltemperatur c und der Temperatur a des Verbrennungsgases für den Fall, daß der überhitzte Dampf einen konstanten Druck besitzt. 30

Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks mit einem Kessel 1 und einer Turbine 2. Die Temperatur einer inneren Metallwand des Dampfraums der ersten Stufe der Turbine 2 wird als die Anfahrbetriebsart der

Turbine angebender bzw. anzeigender Regel- oder Prozeßfaktor (process factor) herangezogene

Gemäß Fig» 1 weist die Vorrichtung einen Brennstoffzufuhrregier 3 und einen Heißdampf-Temperaturregler 4 auf«

Ein Kondensator 2Ά der Turbine 2 ist mit einem Wasser-Feuerrohr

wand bzw./(water-wall tube) 11 des Kessels 1 über eine Pumpe 29 für die Zufuhr von Wasser zum Kessel 1 verbunden. Wenn das Kraftwerk anfahrbereit ist, werden Brenner 6 im Kessel 1 gezündet. Die Brennstoffzufuhr von einem Brennstoff-Behälter 31 zum Kessel 1 über eine Brennstof fzufuhr-Pumpe 30 wird durch ein Steuerventil 5 nach Maßgabe eines Brennstoffzufuhrprogramms unter dem Einfluß des Brennstoffzufuhrreglers 3 geregelt. Der hierbei dem Kessel 1 zugeführte Brennstoff wird in de.n Brennern verbrannt.

Temperatur und Druck des das Wasserwandrohr 11 des Kessels 1 durchströmenden Wassers steigen (im Verlauf der Verbrennung) an, wobei Sattdampf vom gesättigten Wasser in einem nicht dargestellten Dampfabscheider abgetrennt wird. Der Sattdampf wird einem Überhitzer 12 zugeführt,, in welchem der Dampf durch das Verbrennungsgas überhitzt wird, in welchem sich der Überhitzer 12 befindet. Wenn der überhitzte Dampf eine Temperatur erreicht, bei welcher eine Fehlanpassungstemperatur in einem zulässigen Bereich bzw. Toleranzbereich zu liegen kommt, wird dieser Dampf der Turbine 2 über ein Hauptabsperr-Ventil 32 und ein Hauptdampfregel-Ventil 33 zugeführt.

Der Kessel 1 enthält einen Temperaturfühler 13 zur Bestimmung der Temperatur des Verbrennungsgases. In einer den Überhitzer 12 mit der Turbine 2 verbindenden Leitung für überhitzten Dampf bzw. Heißdampf ist ein Druckfühler angeordnet, mit welchem der Druck b des überhitzten Damp-

fes gemessen wird. Die Turbine 2 enthält einen Meßfühler 21 zur Bestimmung der Temperatur c der inneren Metallwand des Dampfraums der ersten Stufe. Für die Dampftemperatur a, den Dampfdruck b und die Metalltemperatur c repräsentative Daten werden dem Dampftemperaturregler zugeliefert. Letzterer berechnet auf der Grundlage dieser Daten eine gewünschte bzw. Sollgastemperatur. Anhand der so berechneten Sollgastemperatur berechnet sodann der Regler 4 eine Regel- bzw. Prozeßgröße d, die dem Brennstoffzufuhrregier 3 zugeführt wird. In Abhängigkeit von dieser Prozeßgröße d liefert der Regler 3 ein Steuerbzw. Regelsignal i zum Ventil 5. Das Signal i betätigt das Ventil zwecks Regelung der Brennstoffzufuhr zu den Brennern 6.

Gemäß Fig. 2 enthält der Heißdampftemperaturregler 4 drei arithmetische Logikeinheitabschnitte 41 - 43. Der erste Abschnitt 41 enthält gemäß Fig. 3 eine arithmetische Logikeinheit (ALU) 411 zur Berechnung einer gewünschten bzw. Soll-Fehlanpassungstemperatur, eine arithmetische Logikeinheit 412 zur Berechnung einer gewünschten bzw. Soll-Dampftemperatur sowie eine arithmetische Logikeinheit 413 zur Berechnung einer gewünschten bzw. Soll-Gas temperatur .

Die Beziehung zwischen der Metalltemperatur c und der Fehlanpassungstemperatur e ist in Fig. 4 in einer SoIl-Fehlanpassungstemperaturkurve veranschaulicht. Die Beziehung ist dabei als e = F₁ (c) ausgedrückt. Diese Beziehung bestimmt sich durch die Eigenschaften des Wärmekraftwerks, dessen Anfahren gesteuert werden soll. Die Bestimmung dieser Beziehung ist vorliegend nicht näher erläutert. Die arithmetische Logikeinheit (ALU) 411 nimmt die Daten entsprechend einer vom Meßfühler 21 er-

ermittelten Metalltemperatur C^ ab und führt die Operation e, = F₁ (c.) zur Ableitung einer Soll-Anpassungstemperatur e. durch« Die Logikeinheit 411 berechnet die Größe F₁ (c, ) , ejooft sie der Metalltemperatur c. entsprechende Daten empfängt₀ Wahlweise können die Daten für die Fehlanpassungstemperatur e entsprechend der Metalltemperatur c, die experimentell ermittelt werden können, in einem Speicher abgespeichert werden,, aus dem dann Daten ausgelesen werden können, welche die gewünschte bzw. Soll-Fehlanpassungstemperatur e. entsprechend der Eingabe-Metalltemperatur c_t darstellen.

Die Beziehung zwischen der Fehlanpassungstemperatur e und der Temperatur g des Dampfes am Auslaß der ersten Stufe ist durch die Kurve gemäß Fig. 5 unter Zugrundelegung der Metalltemperatur c als Parameter veranschaulicht. Die Beziehung ist dabei folgendes g = F,(e, c). Diese Beziehung läßt sich ohne weiteres anhand der Eigenschaften bzw» Charakteristika des Wärmekraftwerks bestimmen. Die Be-Stimmung dieser Beziehung ist daher vorliegend nicht näher erläutert» Die Beziehung zwischen der Temperatur g und der Temperatur h des überhitzten Dampfes ist unter Zugrundelegung des Dampfdrucks b als Parameter durch die Kurve gemäß Fig. 6 veranschaulicht= Die Beziehung ist dabei folgendes h = F₃(g„ h). Die arithmetische Logikeinheit 412 berechnet eine Solltemperatur g. des Dampfes am Auslaß der ersten Stufe unter Heranziehung des Drucks b des überhitzten Dampfes vom Überhitzer 12 und der durch die Logikeinheit 411 berechneten Soll-Fehlanpassungstemperatur e , wie dies in Fig„ 5 dargestellt ist. Sodann berechnet die Logikeinheit 412 die Solltemperatur h des überhitzten Dampfes anhand der So11-Dampftemperatur g und des Drucks b_fc des vom Kessel 1 gelieferten Dampfes, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht ist.

Die Beziehung zwischen der Dampftemperatur h und der Gas— temperatur a im Kessel 1 ist durch die Kurve gemäß Fig.7 veranschaulicht. Die Beziehung ist dabei folgende: a = F.(h). Da sich diese Beziehung ohne weiteres anhand der Eigenschaften des Wärmekraftwerks bestimmen läßt, ist ihre Bestimmung vorliegend nicht näher erläutert. Die arithmetische Logikeinheit 413 berechnet eine gewünschte bzw. Soll-Gastemperatur a anhand der durch die Logikeinheit 412 berechneten Soll-Gastemperatur h. .

Die auf diese Weise berechnete Soll-Gastemperatur h. wird vom ersten arithmetischen Logikeinheitabschnitt 41 zum zweiten arithmetischen Logikeinheitabschnitt 42 übertragen. Letzterer umfaßt gemäß Fig. 2 eine Addierstufe 421, eine Proportionaleinheit (P) 422, eine Differenzierstufe (D) 423, einen Integrator (I) 424 und eine weitere Addierstufe 425. Die Addierstufe 421 empfängt die für die Soll-Gastemperatur a. repräsentativenDaten sowie die für die Gastemperatur a repräsentativen Daten, und sie berechnet den Unterschied zwischen der Temperatur a. und der Temperatur a. Das Ausgangssignal der Addierstufe 421 wird der Proportionaleinheit 422, der Differenzierstufe 423 und dem Integrator 424 zugeführt. Sodann wird eine PID-Berechnung des ünterschieds zwischen der Temperatur a, und der Temperatur a durchgeführt. Das Ergebnis dieser PID-Berechnung wird der Addierstufe 425 zugeführt. Die Ergebnisse der PID-Berechnung sind für den Fachmann anhand der Charakteristika bzw. Eigenschaften des Wärmekraftwerks offensichtlieh, so daß sie nicht näher erläutert zu werden brauchen. Das Ausgangssignal der Addierstufe 425 wird einer arithmetischen Logikeinheit 426 zugeführt, die ein Element des Logikeinheitabschnitts 42 bildet und welche das Ausgangssignal der Addierstufe 425 in eine Prozeßgröße d..

umwandelt, welche dein dritten arithmetischen Logikeinheitabschnitt 43 zugeführt wird. Letzterer wandelt die Prozeßgröße d.. in eine Prozeßgröße d um, welche eine Ausgangsdateneinheit des Dampftemperaturreglers 4 darstellt. Der dritte arithmetische Logikeinheitabschnitt 43 wird später noch näher erläutert werden.

Die Regel- bzw. Prozeßgröße d wird dem Brennstoffregelventil 5 als Ventilöffnung-Steuer- oder -Regelsignal i über ein Stellglied 32 zugeführt, das einen Motor und andere Vorrichtungen enthält. Das Ausgangssignal i des Stellglieds 32 wird der arithmetischen Logikeinheit 426 zugeliefert, welche eine Kompensation der Verzögerung bewirkt, die im Betrieb eines nicht dargestellten Ventilansteuermechanismus auftritt. Bei Eingang des Ausgangsignals i, welches die durch den dritten arithmetischen Logikeinheitabschnitt 43 berechnete Prozeßgröße darstellt, berechnet die arithmetische Logikeinheit 26, genauer gesagt, eine neue Prozeßgröße d.. durch Kompensieren des Ausgangssignals von der Addierstufe 425 mit einem Wert bzw. einer Größe entsprechend einer übertragungsfunktion. Die so berechnete Prozeßgröße d₁ wird dem Brennstoffzufuhrregier 3 über den dritten arithmetischen Logikeinheitabschnitt 43 zugeliefert und steuert den Öffnungsgrad des Ventils 5. Das Regelventil 5 ändert die Brennstoffzufuhr vom Brennstoff-Behälter 31 in der Weise, daß sich die Temperatur des das Wasserwandrohr 11 durchströmenden Wassers auf einen gewünschten bzw. Sollwert ändert. Infolgedessen wird die Gastemperatur im Kessel 1 auf einen Sollwert geändert.

Da die Gastemperatur a im Kessel 1 auf einen Sollwert geändert wird, wird die Temperatur h des überhitzten Dampfes vom Überhitzer 12 (ebenfalls) auf einen Sollwert eingestellt, d.h. auf die Temperatur, welche die Pehlanpassungs-

temperatur auf eine Größe innerhalb des Toleranzbereichs bringt.

Demzufolge wird überhitzter Dampf mit einer der Anfahrbedingung der Turbine 2 entsprechenden Temperatur der Turbine zugeführt, wodurch diese in Drehung versetzt wird. Die Turbine 2 kann somit innerhalb einer kurzen Zeitspanne nach dem Anfahren eine vorgeschriebene Nennausgangsleistung liefern, ohne daß ihr Motor bzw. Läufer einer übermäßigen Wärmespannung unterworfen ist. Die Anfahrperiode der Turbine 2 wird im Vergleich zur bisherigen Anlage um die Zeitspanne verkürzt, während welcher die Temperatur des überhitzten Dampfes kompensiert wird.

Während der gesamten Zeit, während welcher die Brennstoffzufuhr nach Maßgabe der Daten eingestellt wird, welche für die Prozeßgröße d stehen und welche vom Dampftemperaturregler 4 zum Brennstoffzufuhrregier 3 geliefert werden, muß die Prozeßgröße für den Kessel 1 einer Bezugs-Sicherheitsgröße angepaßt sein.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung bzw. Anlage weiterhin einen Brennstoffzufuhrdetektor 8 sowie einen Brennstoffdruckdetektor 9, die beiden dem Regelventil 5 nachgeschaltet sind. Der Detektor 8 mißt die Brennstoffzufuhr-(menge), während der Detektor 9 den Brennstoffdruck bestimmt. Die für die Brennstoffzufuhr-(menge) j und den Brennstoffdruck k stehenden Ausgangsdaten der Detektoren 8 bzw. 9 werden zum dritten arithmetischen Logikeinheitabschnitt 43 des Temperaturreglers 4 übertragen. Wenn die durch den zweiten Logikeinheitabschnitt 42 berechnete Prozeßgröße d₁ von den Grenzwerten für Brennstoffzufuhr j und Brennstoffdruck k abweicht, liefert der dritte Abschnitt 43 keine Ausgangsdaten entsprechend der Prozeßgröße d.. Genauer gesagt: wenn der Brennstoffdruck k zu

niedrig wird, um den Brennstoff der kleinsten Zahl von Brennern 6 zuzuführen,, die zur Aufrechterhaltung des Betriebs des Kessels 2 in Gang gehalten werden müssen, erzeugt der dritte arithmetische Logikeinheitabschnitt keine Daten entsprechend der Prozeßgröße d zur Verringerung der Brennstoffzufuhr, so daß die Brenner 6 in Betrieb gehalten werden. Wenn die Brennstoffzufuhr™ (menge) j kleiner ist als die Größe, die für die Erhöhung der Gastemperatur auf einen vorbestimmten Wert erforderlich ist, liefert der dritte arithmetische Logikeinheitabschnitt 43 keine für die Prozeßgröße d zur Verringerung der Brennstoffzufuhr repräsentativenDaten. Wenn dagegen die Brennstoffzufuhr- (menge) j eine vorbestimmte Größe übersteigt, liefert der dritte Logikeinheitabschnitt 43 keine Daten entsprechend der Prozeßgröße zur Erhöhung der Brennstoffzufuhr, so daß eine Überhitzung des Überhitzers 12 verhindert wird. Wenn der Brennstoffdruck k eine vorbestimmte Größe übersteigt, liefert der Logikeinheitabschnitt 43 keine Daten entsprechend der Prozeßgröße zur Vergrößerung der Brennstoffzufuhrmenge, so daß eine Rauchbildung an den Brennern 6 verhindert wird.

Wenn der dritte arithmetische Lpgikeinheitabschnitt 43 die Erzeugung oder Lieferung der Prozeßgröße d beendet, erzeugt der Brennstoffzufuhrregier 3 ein Prozeßsignal i nach Maßgabe eines Betriebsprogramms für den Kessel 1, um dabei die Brennstoffzufuhr zu regeln und mithin einen sicheren Betrieb des Kessels 1 zu gewährleisten»

Bei der beschriebenen Ausfuhrungsform wird die Gastemperatur im Kessel 1 anhand der inneren Metalltemperatur durch die Rechenabschnitte zur Berechnung einer Fehlanpassungstemperatur, einer Soll-Dampftemperatur und einer Soll-Gastemperatur berechnet= Dies erfolgt deshalb, weil der Druck des überhitzten Dampfes in Abhängigkeit von der Gas-

temperatur im Kessel 1 geändert wird. Wenn der Druck des überhitzten Dampfes konstant gehalten wird, wird die Gastemperatur a ausschließlich durch die innere Metalltemperatur c bestimmt, weil die Beziehung zwischen diesen Temperaturen a und c gemäß Fig. 8 folgende ist:

a = Fj- (c) . In diesem Fall kann der erste arithmetische
Logikeinheitabschnitt 41 einen einfacheren Aufbau besitzen.

Weiterhin können die arithmetischen Logikeinheitabschnitte 41 - 43 durch einen im Wärmekraftwerk eingebauten
Digitalrechner ersetzt werden. Wahlweise kann anstelle
der arithmetischen Logikeinheitabschnitte 41 - 43 ein
Mikrorechner für Spezialzwecke verwendet werden. Die Anwendung eines solchen Digitalrechners oder Mikrorechners erfordert keine (zusätzlichen) Zubehörteile und führt zu keiner Komplizierung des Brennstoffzufuhrreglers 3.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

'Verfahren zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks mit einer Turbine/ einem Kessel zur Erzeugung von überhitztem Dampf für den Antrieb der Turbine, einem Brennstoffvorrat zur Versorgung des Kessels, einem Brennstoffzufuhrregier zur Regelung der Brennstoffzufuhr (menge) vom Brennstoffvorrat zum Kessel und dgl., wobei nach Herstellung der Anfahrbereitschaft des

Wärmekraftwerks Brennstoff vom Brennstoffvorrat dem Kessel zugeführt wird, die Brenner des Kessels zwecks Erhöhung von Temperatur und Druck des durch Wasserrohre des Kessels strömenden Wassers gezündet werden,

₁_ der Brennstoffzufuhrregier zur Regelung der Brennstoffzufuhr zum Kessel aktiviert wird und die Zufuhr von überhitztem Dampf vom Kessel zur Turbine eingeleitet wird, wenn der überhitzte Dampf eine Temperatur erreicht (hat), welche einer Bedingung für das Anfah-

__n ren der Turbine genügt, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aktivierung des Brennstoffzufuhrreglers für die Regelung der Brennstoffzufuhr eine gewünschte bzw. Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel anhand eines die Anfahrbetriebsart der Turbine angebenden Re-

__ gel- oder Prozeßfaktors berechnet, eine Prozeßgröße des Brennstoffzufuhrreglers anhand eines Unterschieds zwischen der berechneten Verbrennungsgas-Solltemperatur und der im Kessel gemessenen Verbrennungsgastemperatur berechnet und der Brennstoffzufuhrregier nach Maßgäbe der so berechneten Prozeßgröße betrieben wird, um die Brennstoffzufuhr vom Brennstoffvorrat zum Kessel zu regeln.

'S -
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung der Verbrennungsgas-Solltemperatur im Kessel eine Fehlanpassungstemperatur (mismatch * temperature) berechnet wird,, die eine Funktion der Temperatur einer inneren Metallwand eines Turbinen-Dampf rauras der ersten Stufe ist, die Dampftemperatur am Turbinen-Auslaß der ersten Stufe als Funktion der Fehlanpassungstemperatur berechnet wird, die Temperatur des überhitzten Dampfes vom Kessel als Funktion der Dampftemperatur am Turbinen-Auslaß der ersten Stufe berechnet wird und eine Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel als Funktion der Temperatur des überhitzten Dampfes vom Kessel berechnet wird.
3ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung einer Prozeßgröße des Brennstoffzufuhrreglers die Brennstoffzufuhr(menge) vom Brennstoffvorrat und der Druck des vom Brennstoffvorrat gelieferten Brennstoffs gemessen werden und die Prozeßgröße nach Maßgabe der Brennstoffzufuhr (menge) und des Brennstoffdrucks gemäß dieser Messung berechnet wird.
4. Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks mit einer Turbine, einem Kessel zur Erzeugung von überhitztem Dampf für den Antrieb der Turbine, einem Brennstoffvorrat zur Beschickung des Kessels und dergl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur regeleinrichtung zur Regelung oder Einstellung der Temperatur des vom Kessel gelieferten überhitzten Dampfes nach Maßgabe eines die Anfahrbetriebsart der Turbine angebenden Regel- bzw. Prozeßfaktors zwecks Regelung der Brennstoffzufuhr vom Brennstoffvorrat zum Kessel vorgesehen ist, daß die Temperaturregeleinrichtung eine Einheit zur Berechnung einer gewünschten bzw.

Λ -

Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel in Abhängigkeit vom Prozeßfaktor und eine Einheit zur Berechnung einer Regel- oder Prozeßgröße zwecks Regelung der Brennstoffzufuhr(menge) anhand eines ünterschieds zwischen der Solltemperatur des Verbrennungsgases und der Temperatur des Verbrennungsgases im Kessel aufweist, und daß eine Brennstoffzufuhrregeleinheit zur Regelung der Brennstoffzufuhr vom Brennstoffvorrat zum Kessel nach Maßgabe der durch die Temperaturregeleinrichtung berechneten Prozeßgröße vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Berechnung einer Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel Elemente zur Berechnung einer Fehlanpassungstemperatur als Funktion der inneren Metalltemperatur eines Turbinen-Dampfraums der ersten Stufe, Elemente zur Berechnung der Dampftemperatur am Turbinen-Auslaß der ersten Stufe als Funktion der Fehlanpassungstemperatur, Elemente zur Berechnung der Temperatur des überhitzten Dampfes vom Kessel als Funktion der Dampftemperatur am Turbinen-Auslaß der ersten Stufe und Elemente zur Berechnung einer Solltemperatur des Verbrennungsgases im Kessel als Funktion der Temperatur des vom Kessel gelieferten überhitzten Dampfes aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhrregeleinheit Elemente zur Be-Stimmung der Brennstoffzufuhr(menge) vom Brennstoffvorrat zum Kessel, Elemente zur Messung des Drucks des vom Brennstoffvorrat zum Kessel gelieferten Brennstoffs und Elemente zur Berechnung der Prozeßgröße in Abhängigkeit von der Brennstoffzufuhr und dem Brenn-

-JS -

1 stoffdruck, die auf diese Weise bestimmt worden sind, aufweist«