DE1280262B

DE1280262B - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Dampfeintrittstemperatur einer Hilfsturbine

Info

Publication number: DE1280262B
Application number: DES89252A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Alfred Brunner
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1963-03-01
Filing date: 1964-01-28
Publication date: 1968-10-17
Also published as: ES296945A1; GB994766A; CH401096A; US3271960A; NL6401929A; BE644476A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WßWGsSl· PATENTAMT Int. α.:

FOId

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 14 c -14

Nummer: 1280 262

Aktenzeichen: P 12 80 262.9-13 (S 89252)

Anmeldetag: 28. Januar 1964

Aüslegetag: 17. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Dampfeintrittstemperatur einer Hilfsturbine, die die Speisepumpe einer mil Zwischenüberhitzung arbeitenden Dampfturbinenanlage antreibt und durch aus dem Hauptturbinenkreislauf abgezweigten Dampf gespeist wird — im folgenden Zweigturbine genannt—und deren Treibdampf bei hoher Hauptturbinen-Last an einer hinter dem Zwischenüberhitzer gelegenen Stufe der Hauptturbine mit höherer Temperatur als der am Eintritt des Zwischenüberhitzers herrschenden Dampftemperatur, aber bei kleiner Hauptturbinenlast am Eintritt des Zwischenüberhitzers abgezweigt wird.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art wird die Temperatur des aus dem Hauptturbinenkreislauf entnommenen, in die Zweigturbine eintretenden Dampfes im Augenblick der Umschaltung von der einen auf die andere Entnahmestelle plötzlich anders, und diese jähe Temperaturänderung kann, je nach ihrem Ausmaß, für die Laufruhe und die Lebensdauer der Zweigturbine schädlich sein. Die Erfindung soll eine Möglichkeit schaffen, die Temperatur des in die Zweigturbine eintretenden Dampfes auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Die Erfindung besteht darin, daß bei kleiner Hauptturbinenlast nur ein Teil des für die Zweigturbine benötigten Treibdampfes am Eintritt, der übrige Teil aber am Austritt des Zwischenüberhitzers entnommen wird, ferner daß diese beiden Teilmengen vor der Zweigturbine miteinander gemischt werden, und daß die Temperatur dieses Dampfgemisches durch Wahl des Mischungsverhältnisses auf einen gewünschten Wert geregelt wird.

Weiterhin ist ein ähnliches Verfahren zum Antrieb einer Hilfsturbine bekannt, bei welchem der während des Teillastbetriebes zum Antrieb der Hilfsturbine benötigte Dampf an einer geeigneten Stelle aus dem Zwischenüberhitzer entnommen wird. Gegenüber diesem Verfahren besitzt das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß — besonders bei geringen Teillasten — die Kühlung der Endpartie des Zwischenüberhitzers verbessert wird, weil die durch den Endteil des Zwischenüberhitzers strömende Dampfmenge größer ist.

Es empfiehlt sich, die Mischdampftemperatur auf diejenige Temperatur zu regeln, die jeweils an derjenigen Stufe der Hauptturbine herrscht, an der bei hoher Hauptturbinenlast der Treibdampf für die Zweigturbine entnommen wird.

Da die Dampftemperatur an jener Stufe bei Leerlauf der Hauptturbine verhältnismäßig recht niedrig ist und deshalb die Mischdampftemperatur recht Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der
Dampfeintrittstemperatur einer Hilfsturbine

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

4000 Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr. Alfred Brunner, Winterthur

(Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 1. März 1963 (2703)

niedrig, also die der Zweigturbine zuzumutende Temperaturänderung beträchtlich sein würde, so dürfte, da der Leerlauf wohl nur kurze Zeit dauern und bald durch die zum Kesselbetrieb nötige, etwa 30%ige Last abgelöst werden wird, es sich empfehlen, die Mischtemperatur konstant zu halten, sobald die Dampftemperatur an derjenigen Stufe der Hauptturbine, an der bei hoher Hauptturbinenla,st der Treibdampf für die Zweigturbine entnomjjjiej wird, unter eine nach Wunsch eingestellte Grenze absinkt. _.... -],,\y

Damit auch dann, wenn der Treibdampf ^r ^(Ue Zweigturbine aus der Hauptturbinenstufe entnqmmejji wird, die vom Eintritt und vom Austritt ^es_i; ^wIjschenüberhitzers zur Zweigturbine führenden ,Leitungen betriebswarm bleiben, empfiehjt_r{sjjcj^₃guc)|i dann eine, wenn auch nur geringe M^nge;.Da|njj|es durch diese Leitungen zur Zweigturbin;e.!z;u |üjir'e,n.,.',

Die Vorrichtung zur Durchführung.jjenes. ,Vejf^inr rens ist dadurch gekennzeichnet,, .daßryom; Είη,^ιή und vom Austritt des Zwischem^berJaitz^sj£Veine Leitung mit je einem
tungen in eine gemeinsame
Zweigturbine münden und die^g I^eg
zeitig und zueinander gQgen^i^igty
peraturregler betätigt
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angeordneten ^^^4 4

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von einem Temperaturmeßgerät eingegeben wird, das wendige Dampf der Anlage entnoismea werden die Dampftemperatur an derjenigen Stufe der Haupt- kann. Es kann für den Anfahrvorgang aber auch turbine mißt, aus der bei hoher Hauptturbinenlast eine parallel zur Speisepumpe 30 geschaltete zweite der Treibdampf für die Zweigturbine entnommen HiJf§§pejsepympe vorgesehen sein, die von einem wird. 5 Motor angsifiefjea wipä, Bgi Vollgst wir(ä die Zw$%-

Für. das Verfahren, demzpfojge die Mischdampf- turbine in aa sieh bekanater Weise Sfeer die Antemperatur auf einen nach Wunsch eingestellten zapfleitung 2, das Rückschlagventil 3 und die ZuGrenzwert gehalten wird, empfiehlt sieh, die Vor- fahrleitung 4 gespeist. Das Dampfventil 5 wird dabei richtung derart auszugestalten, daß als Sollwert für von der durch die Differenzdruck-Meßeinrichtung 44 den Regler an Stelle der vom Temperaturmeßgerät io gemessenen Druckdifferenz /\p am Speiseventil 6 an der Hauptturbinenstufe jeweils gemessenen über den Regler 7 und den Servomotor S beeinflußt. Dampftemperatur durch ein Ausleseorgan ein von Der die Zweigturbine 1 verlassende Dampf wird in einem fest einstellbaren Grenzwertgeber gegebener dem Kondensator 45 kondensiert und ebenfalls von Wert eingegeben wird, wenn die vom Temperatur- der Kondensatpumpe 42 in den Speisewasserbehälter meßgerät an der Hauptturbinenstufe gemessene 15 31 zurückgeführt.

Dampftemperatur kleiner als dieser Grenzwert ist. Bei Vollast ist das Dampfventil 5 nicht bis zum

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer vollen Öffiaungsquersehnitt geöf&et; «leapt der Druck-Vorrichtung nach der Erfindung. regler 19 ist vom Öffnungsquersehnitt des Dampf-Darin bedeuten 1 die Zweigturbine, 2 die bei hoher ventils 5 so beeinflußt, daß der Sollwert für den mit Last aus einer Stufe, der Hauptturbine den Treib- ao dem Meßorgan 18 gemessenen Druck ρ erhöht wird, dampf für die Zweigturbine zuführende Anzapf- sobald das Dampfventil 5 einen vorgegebenen Öifleitung, 3 eine in dieser Leitung angeordnete Rück- nungsquerschnitt übersehreitet und umgekehrt, schlagkappe, 4 die Zuführleitung zur Turbjnel, Das Dampfventil 5 drosselt daher den Daiupf-5 das Dampfventil in der Zuführleitung 4, das von strom zur Zweigturbine 1 leicht. Der von dem der im Speiseventil 6 gemessenen Druckdifferenz 25 Dampfventil 5 auf den Druckregler 19 gegebene über den Regler 7 und den Servomotors beeinflußt Sollwert ist somit kleiner als der vom Meßorgan 18 wird. gemessene wirkliche Druck. Die Regelventile 12 und Die Leitungen 10 und 11, in denen die Regel- 13 sind daher bis auf einen kleinen Spalt gesehlosventile 12 und 13 angeordnet sind, sind mit dem sen. Ein kleiner Dampfdurchlaß durch die Leitungen Eintritt bzw. dem Austritt des Zwischenüberhitzers 30 10, 11 und die Verbindungsleitung 46 wird auch 14 verbunden. 15 ist ein dreiarmiger Hebel, von dem beim Betrieb der Zweigturbine mit Anzapfdampf die Servomotoren 16 und "17 für die Regeiventiie 12 aufrechterhalten, um diese Anlagenteile immer be- und 13 betätigt werden. Der Servomotor 16 bildet triebswarm zu halten.

das Stellorgan eines Druckregelkreises mit dem Sinkt nun die Last ab, so vermindert sich der An-

Meßorgan 18 und dem Druckregler 19. 35 zapfdruck, was zur Folge hat, daß über den -schnel-

Ein Regler 20 regelt die durch das Tem.per.atur- len Regelkreis 18, 19, 16 die Regelventile 12 und 13 meßorgan 21 bestimmte Temperatur des Dampf- sieh öffnen. Der Vorgang wird dadurch .unterstützt, gemisches, welches der Turbine 1 zugeführt wird. Mit daß bei sinkendem Anzapfdruck — da die Leistung 22 ist ein Temperaturmeßgerät in der Anzapfdampf- der Zweigturbine nicht in entsprechendem Maß zuleitung 23 bezeichnet, dessen Meßwerte einem Aus- 4° rückgeht — das Dampfventil 5 sich über die kritische leseorgan 24 für den Sollwert des Reglers 20 züge- Stellung hinaus öffnet. Damit erhöht sich der Sollführt werden. Dem Ausleseorgan 24 wird anderer- wert für den Druck, was ein rascheres Ansprechen seits von dem Grenzwertgeber 25, an dessen Hand- der Regelorgane 18,19,16 zur Folge hat. rad 26 eine untere Grenzwerttemperatur für den Der langsam wirkende Regelkreis 21, 20, 17 ver-

Misehdampf fest eingestellt wird, ein Meßwert zu- 45 trimmt die beiden Regelventrle 12 und 13 gegeneingejührt. Weiterhin bezeichnen 30 die Speisepumpe, ander, so daß die Mkehtemperatur des vom Zwi-31 den Speisewasserbehälter, 32 bis 34 Speisewasser- schenüberhitzer her zugeführten Dampfes zunächst vorwärmer, die rauchgas- und/oder anzapfdampf- gleich der jeweiligen Anzapfdampftemperatur ist, die beheizt sein können, 35 den Dampferzeuger, 36 den von dem Temperaturmeßgerät 22 gemessen wird. Überhitzer, 37 und 38 den Hochdruck- und den 50 Bei weiter sinkender Last erfolgt die Umstellung Niederdruckteil der Hauptturbine, 40 den Generator der Regelung der Mischdampf-temperatur in dem und 41 den Kondensator des Hauptturbinenkreis- Regler 20 auf eine Abhängigkeit von einem festen laufes. In diesem Hauptkreislauf ^befinden sich wei- Grenzwert. Dazu dient das Ausleseorgan 24, das jeterhin die Kpndensatpumpe 42 und ein weiterer weils den höheren der beiden-ihm-zugeführten Tem-Vorwärmer 43, während mit 44 eine Differenzdruck- 55 peraturwerte als Sollwert für den Regler 20 auswählt. Meßeinrichtung und mit 45 der Kondensator der J)ie Temperatur des Mischdampfes in der Verbin-Zweigturbine 1 bezeichnet sind. 46 schließlich ist die dungsleitung 46 bleibt daher nach dem lastabhängi-Verbindungsleitung zwischen dem Vereinigungs- gen Umschalten der Dampfzuführung zur Zweigpunkt der Leitungen -10 und 11 und der Zuführ- turbine von Anzapfdampf aus dem Niederdruckteil leitung 4 zur Zweigturbine 1. 60 38 auf Dampfentnahme vor der Turbine -so lange

Nunmehr sei der .Ablauf des erfindungsgemäßen etwa gleich der bei sinkender Last abnehmenden Verfahrens und die Funktionsweise der Anlage kurz Anzapfdampftemperatur, bis die erwähnte, an dem erläutert. Cfrenzwertgeber 25 eingestellte Temperatur er-

Beim Anfahren der Anlage wird entweder die reicht-ist.

Speisepumpe 30 durch einen ,nicht dargestellten 65 Fällt die Anzapfdampftemperatur unter die Grenz-Hilfsmotor angetrieben oder die :Zweigturbine 1 temperatur, so gibt das Ausleseorgan 24 die am durch eine, ebenfalls nicht gezeigte Hilfsdampfquelle · Grenzwertgeber 25 eingestellte Grenztemperatur auf mit Dampf versorgt, bis der für ihren Antrieb not- den Regler 20 als Sollwert! Diese Regelung-hat die

Aufgabe, Temperatursprünge in dem der Zweigturbine 1 zugeführten Dampf zu vermeiden.

Da die Temperaturen und Drücke des Dampferzeugers in Funktion der Last im allgemeinen mindestens näherungsweise bekannt sind, kann man die dargestellten Regelaufgaben auch durch Steuerung lösen, indem vom Lastgeber aus passende Führungsgrößen für die Einstellung der Regelventile 12 und 13 — gegebenenfalls auch nur für die Vertrimmung der Regelventile 12 und 13 — gegeben werden.

Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die gezeigte Anlage mit einfacher Zwischenüberhitzung bebeschränkt, sondern sie kann auch bei Anlagen mit mehrfacher Zwischenüberhitzung angewendet werden, wobei es dann möglich ist, die druckabhängige Umschaltung der Zweigturbinenspeisung von einem Zwischenüberhitzer niedrigeren Druckes auf einen druckmäßig höher liegenden Zwischenüberhitzer zu erweitern, unter Umständen mit einem dazwischenliegenden Druckbereich, bei dem der Dampf für die ao Zweigturbine als Anzapfdampf einer zwischen den beiden Zwischenüberhitzern liegenden Turbine entnommen wird. Bei derartigen Anlagen kann das Verfahren nach der Erfindung dann bei jeder Dampfentnahme vor und nach einem Zwischenüberhitzer angewandt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Dampfeintrittstemperatur einer Hilfsturbine, die die Speisepumpe einer mit Zwischenüberhitzung arbeitenden Dampfturbinenanlage antreibt und durch aus dem Hauptturbinenkreislauf abgezweigten Dampf gespeist wird — im folgenden Zweigturbine genannt — und deren Treibdampf bei hoher Hauptturbinen-Last an einer hinter dem Zwischenüberhitzer gelegenen Stufe der Hauptturbine mit höherer Temperatur als der am Eintritt des Zwischenüberhitzers herrschenden Dampftemperatur, aber bei kleiner Hauptturbinenlast am Eintritt des Zwischenüberhitzers abgezweigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei kleiner Hauptturbinenlast nur ein Teil des für die Zweigturbine benötigten Treibdampfes am Eintritt, der übrige Teil aber am Austritt des Zwischenüberhitzers entnommen wird, ferner daß diese beiden Teilmengen von der Zweigturbine miteinander gemischt werden und daß die Temperatur dieses Dampfgemisches durch Wahl des Mischungsverhältnisses auf einen gewünschten Wert geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischdampf-Temperatur auf diejenige Temperatur geregelt wird, die jeweils an derjenigen Stufe der Hauptturbine herrscht, an der bei hoher Hauptturbinenlast der Treibdampf für die Zweigturbine entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischdampf-Temperatur konstant gehalten wird, sobald die Dampftemperatur an derjenigen Stufe der Hauptturbine, an der bei hoher Hauptturbinenlast der Treibdampf für die Zweigturbine entnommen wird, unter eine nach Wunsch eingestellte Grenze absinkt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweigturbine eine geringe Menge Dampfes aus den Leitungen am Eintritt und am Austritt des Zwischenüberhitzers auch dann zugeführt wird, wenn ihr Treibdampf aus der Hauptturbinenstufe entnommen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Eintritt und vom Austritt des Zwischenüberhitzers je eine Leitung (10 bzw. 11) mit je einem Regelventil (12 bzw. 13) abzweigt, diese Leitungen in eine gemeinsame Verbindungsleitung (46) zur Zweigturbine (1) münden und diese Regelventile gleichzeitig und zueinander gegensinnig durch einen Regler (20) betätigt werden, dem der Istwert von einem in der Verbindungsleitung (46) zur Zweigturbine (1) angeordneten Temperaturmeßorgan (21) und der Sollwert von einem Temperaturmeßgerät (22) eingegeben wird, das die Dampftemperatur an derjenigen Stufe der Hauptturbine mißt, aus der bei hoher Hauptturbinenlast der Treibdampf für die Zweigturbine entnommen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwert für den Regler (20) an Stelle der vom Temperaturmeßgerät (22) an der Hauptturbinenstufe jeweils gemessenen Dampftemperatur durch ein Ausleseorgan (24) ein von einem fest einstellbaren Grenzwertgeber (25) gegebener Wert eingegeben wird, wenn die vom Temperaturmeßgerät (22) an der Hauptturbinenstufe gemessene Dampftemperatur kleiner als dieser Grenzwert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1125 946;
Zeitschrift »Escher-Wyss-Mitteilungen«, 1961,
H. 1, S. 33 bis 42.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen