DE2540446A1

DE2540446A1 - Regelverfahren zum anfahren einer dampfturbine mit zwischenueberhitzer und turbinen-bypassystem, und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2540446A1
Application number: DE19752540446
Authority: DE
Inventors: Gerhard Weiss
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-08-22
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1977-03-03
Also published as: SE428039B; HU177409B; JPS5225904A; FR2321587A1; JPS6158644B2; ES449729A1; CH617494A5; FR2321587B1; SE7609136L; US4132076A; PL114835B1; DE2540446C2

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Regelverfahren zum Anfahren einer Dampfturbine mit Zwischenüberhitzer und Turbinen-Bypasssystem, und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren zum Anfahren einer Dampfturbine mit Zwischenüberhitzer, einem aus HD-Bypasssystem und ND-Bypasssystem bestehenden Turbinen-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das HD-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das ND-Bypasssystem, mindestens einem Einlassventil für die HD-Turbine, mindestens einem Abfangventil für die MD/ND-Turbine und einer Regelvorrichtung zur Regelung der Turbinen-Drehzahl oder -Leistung. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens .

Zur Vereinfachung werden die Ausdrücke HD, MD, ND und Zu für

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Hochdruck, Mitteldruck, Niederdruck bzw. Zwischenüberhitzer verwendet.

Bei einer Turbine der genannten Art wird der Frischdampf über das HD-Bypasssystem unter Umgehung der HD-Turbine direkt in den Zu und über das ND-Bypasssystem unter Umgehung der MD- und ND-Turbine direkt in den Kondensator geleitet. Dadurch wird es möglich:

die für das Anfahren der Turbine erforderlichen Dampfzustände zu erreichen;

- bei Lastabschaltung oder Turbinenschnellschluss den Dampf über das Bypasssystem zu leiten, so dass eine Kesselauslösung vermieden werden kann;

- nach Lastabschaltung oder Turbinenschnellschluss die
Turbine mit maximalen Gradienten hochzufahren oder zu
belasten, da die Differenz zwischen Dampf- und Turbinenmetalltemperatur einen zulässigen Wert nicht überschreitet;

- während des Bypassbetriebes bereits Dampf aus dem Zwischenüberhitzer-System für verschiedene Hilfsbetriebe zu verwenden;

- bei Lastabschaltungen das Ansprechen der Sicherheitsventile zu verhindern, bzw. zu reduzieren, und eine genügende Kühlung deö Zwischenüberhitzers zu gewährleisten.

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Beim Anfahren der Anlage wird zunächst das Turbinen-Bypasssystera in Betrieb gesetzt. Strömt eine bestimmte Dampfmenge durch das Bypasssystem und haben Druck und Temperatur des
Prischdampfes und des Zwischenüberhitzer-Dampfes die vorgeschriebenen Werte erreicht, so kann ein Teil des Dampfes der Turbine zugeführt und damit diese angefahren werden. Beim Anfahren der Turbine stellen sich in der anfänglichen Periode des Leerlaufes und Schwachlastbetriebes Schwierigkeiten ein. Der Druck im Zwischenüberhitzer muss auf einen minimal notwendigen Druck gebracht werden, der hoch genug ist, um die Hilfsbetriebe überhaupt betreiben zu können. Dies wird bekanntlich mit einem Minimaldruckregler erreicht, der im Bypassbetrieb das ND-Bypassregelventil und zusätzlich.im Leerlauf- und Schwachlastbetrieb die Abfangventile der Turbine so steuert, dass der Druck im Zwischenüberhitzer entsprechend aufgestaut wird. Wenn die Turbine nun so in Betrieb gesetzt wird, arbeitet die HD-Turbine als Gegendruck-Turbine und die MD/ND-Turbine als Kondensationsturbine. Idealerweise sollte nun die Dampfmenge, die durch die HD-Turbine geleitet wird, grosser sein als diejenige, die durch die MD/ND-Turbine geleitet wird, da bekanntlich der Dampfverbrauch für eine Gegendruck-Turbine grosser ist, als diejenige für eine Kondensationsturbine. Jedoch ist die mit der heute üblichen, in der CH-PS 369 I¹Jl beschriebenen Steuerung mit zwei Multiplizierrelais die durch die HD-Turbine geleitete Dampfmenge gleich der durch

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die MD/ND-Turbine geleiteten Dampfmenge, und die durch das HD-Bypasssystem geleitete Dampfmenge gleich der durch das ND-Bypasssystem geleiteten Dampfmenge. Demzufolge wird mit der bekannten Steuerung die erwähnte Anforderung nicht erfüllt.

Die Folge davon ist, dass die Ventilationsverluste so stark ansteigen, dass die HD-Abdampftemperatur sehr gross, ja sogar grosser als die HD-Eintrittstemperatur werden kann. Je grosser die Nennleistung der Turbine, desto grosser wird die HD-Turbinen-'Abdampftemperatur im Leerlauf und Schwachlastbetrieb wegen der VentilationsVerluste. Als Resultat tritt also eine starke Erwärmung des HD-Gehäuses auf. Im Gegensatz dazu sinkt diese Abdampftemperatur bei steigender Belastung der Turbine rasch ab, weil nun die HD-Turbine stärker durchströmt wird. Der sich durch diese rasche Absenkung der HD-Abdampftemperatur ergebende grosse negative Temperaturgradient Δ Τ/Δ t (Temperaturdifferenz pro Zeiteinheit) bewirkt eine plötzliche, Abkühlung des HD-Gehäuses. Die dabei auftretenden hohen thermischen Beanspruchungen können zu bleibenden Deformationen im HD-Gehäuse führen. So können die Dichtungspartien undicht werden und somit kann Dampf aus der HD-Turbine austreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Ver-

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fahrene zum Anfahren einer Turbine der eingangs genannten Art zu vermeiden, und ein Regelverfahr ι zu schaffen, mit welchem es möglich ist, die HD-Abdampftemperatur innerhalb zulässigen Grenzen zu halten, und damit starke Temperaturschwankungen des HD-Gehäuses und daraus erfolgende unzulässig hohe thermische Beanspruchungen zu vermeiden.

Das erfindungsgemässe Regelverfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb bis zu einer vorbestimmten Teillast, der Druck im Zwischenüberhitzer mit dem ND-Bypassregelventil als Stellglied derart; geregelt wird, dass durch die HD-Turbine eine grössere Dampfmenge als durch die MD-Turbine, und durch das HD-Bypasssystem eine kleinere Dampfi.enge als durch das ND-Bypasssystem strömt, wobei eine maximal zulässige HD-Abdampf temperatur nicht überschritten wird, und dass bei grösserer als der genannten Teillast, der Druck im Zwischenüberhitzer bei geschlossenem ND-Bypassregelventil mit dem Abfangventil als Stellglied geregelt wird, bis das Abfangventil voll offen ist.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb bis zur genannten vorbestimmten Teillast aktive erste Regelvoi richtung zur Regelung des Zwischenüberhitzerdruckes p_z{. mit

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dem ND-Bypassregelventil als Stellglied, und eine von dieser im wesentlichen unabhängige, bei grösserer als der genannten Teillast aktive zweite Regelvorrichtung zur Regelung des genannten Druckes bei geschlossenem ND-Bypassregelventil mit den Abfangventilen als Stellglied.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung ist zur Lösung eines weiteren Problems ausgebildet, welches bei dem in der CH-PS 369 I'll beschriebenen Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine der genannten Art bei einem Kaltstart auftritt, wenn zur Bestimmung der thermischen Beanspruchung von HD- und MD-Rotoren Anfahrsonden nach der österreichischen PS 197 839 in Verbindung mit einer Turbinenautomatik verwendet werden. Wird die maximal zulässige Beanspruchung des HD- oder MD-Rotors überschritten, so wird der Gradient für das Hochfahren oder Belasten der Turbine proportional der Differenz Istwert- Sollwert reduziert. Damit ist bis Schwachlastbetrieb in bezug auf den zulässigen Gradienten der HD-Rotor und nachher der MD-Rotor das begrenzende Element^ weil erst ab einer bestimmten Last die dem Dampfdruck entsprechende Sattdampftemperatur vor der MD-Turbine grosser als die Metalltemperatur wird, da die MD-Turbine gegen Kondensatordruck angefahren wird. Somit kann bis zu obigem Zeitpunkt keine Kondensation an der Metalloberfläche stattfinden, der Wärmeübergang ist schlecht, die Aufwärmung gering. Ferner besitzt der MD-Rotor

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grössere Durchmesser als der HD-Rotor und damit eine grössere Masse, was die Anfahrzeit zusätzlich noch vergrössert.

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden die Stellsignale der Regelvorrichtungen zur Ueberwachung der thermischen Beanspruchung von HD- und MD-Rotor, welche normalerweise direkt auf den Turbinenregler einwirken, getrennt, derart, dass bei geschlossenem HD-Bypassregelventil beide Regelvorrichtungen ihren Einfluss auf den Turbinenregler ausüben, wogegen bei offenem HD-Bypassregelventil das HD-Temperatursondensignal den Turbinenregler und das MD-Temperatursondensignal die zur Regelung des Zü-Druckes mit den Abfangventilen als Stellglied vorgesehene zweite Regelvorrichtung beeinflusst. Dadurch ist es möglich die thermische Beanspruchung beider Rotoren innerhalb zulässiger Grenzen zu halten und beide Turbinen unabhängig voneinander, jedoch auch gleichzeitig hochzufahren und zu belasten, wobei dies optimal, d.h. bei maximal zulässiger thermischer Belastung beider Turbinen durchführbar ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dampfturbine mit Zwischenüberhitzer und Bypasssystem, mit einer zur Regelung des Anfahrens vorge-

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sehenen, scheinatiach dargestellten Regeleinrichtung, wobei eine Ausführungsform der ersten Regelvorrichtung im Detail gezeigt ist;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, welche eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten Regelvorrichtung im Detail zeigt;

Fig. 3 und k der Fig. 1 ähnliche Darstellungen, welche weitere Ausführungsformen der zweiten Regelvorrichtung veranschaulichen;

Fig. 5 eine zusätzliche Vorrichtung zur Ueberwachung der thermischen Beanspruchung sowohl der HD- wie auch der MD-Turbine.

Die Fig. 1 zeigt eine konventionelle Turbinenanlage, deren Dampfturbine eine HD-Turbine 1, eine MD-Turbine 2 und eine ND-Turbine 3 aufweist, die einen Generator (nicht gezeigt) über den Wellenstrang M antreibt. Eine erste Dampfleitung 5 führt vom Dampferzeuger 6 über das Einlassventil 7 zur HD-Turbine 1. Eine zweite Leitung 8 führt von der HD-Turbine 1 über den im weiteren als Zu bezeichneten Zwischenüberhitzer 9 und das Abfangventil 10 in die MD-Turbine 2, und von dieser über die Leitung 11 in die ND-Turbine 3· Der Ab-

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dampf aus der ND-Turbine 3 wird dann über den Kondensatorhals 12 in den Kondensator 13 geleitet. Frischdampf kann auch um die HD-Turbine 1 herum und über die HD-Bypassleitung I¹I und das HD-Bypaseregelventil 15 direkt in den Zwischenüberhitzer 9 geleitet werden. Ferner kann Dampf um die MD/ND-Turbine herum durch die MD/ND-Bypassleitung 16 und über das ND-Bypassregelventil 17 in den Kondensatorhals 12 und damit in den Kondensator 13 geleitet werden. In der Leitung 8 ist ferner eine gesteuerte Rückschlagklappe 18 gezeigt.

Die Regeleinrichtung besteht aus dem Turbinen-Regler 19, der die Turbinen-Drehzahl oder -Leistung über das Einlassventil 7 regelt, einer ersten Regelvorrichtung 20, die den Zü-Druck p„„ bei reinem Bypassbetrieb sowie bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb mit dem ND-Bypassregelventil 17 als Stellglied regelt, und aus einer zweiten Regelvorrichtung 31, die von der ersten Regelvorrichtung 20 im wesentlichen unabhängig ist, und die den Zü-Druck p_.. mit den Abfangventilen 10 als

ΔΧΧ

Stellglied bei geschlossenem ND-Bypassregelventil 17 so lange regelt, bis die Abfangventile 10 ganz offen sind und der Zü-Druck sich dann proportional der Turbinenlast einstellt.

Zur Regelung des Zü-Druckes p„., mittels der ersten Regelvorrichtung 20 wird ein Zü-Druckistwert I„ mit einem als Istwertgeber 21 dienenden Druck-Transmitter gemessen und einem

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Differenzglied 22 zugeführt. Dieses ermittelt die Regelabweichung I₁₇-S₇ und führt sie einem Regler 23 zu. Dieser bildet eine Stellgrösse G_n„ für das ND-Bypassregelventil 17 und

DV

führt sie einem Wandler 2k zu, der das Signal G_RV in eine zur Verstellung des ND-Bypassregelventiles 17 geeignete Stellgrösse umwandelt.

Die Drucksollwertgebervorrichtung 25-30 weist eine Umschalteinheit 25 auf, die einerseits mit einem S , -Geber 26 ander-

min

seits mit einem S_pi-Funktionsgenerator 27 verbunden ist. Die Umschalteinheit 25 wird in Punktion der "auf"- oder "zu"-Stellung des Generatorschalters (nicht gezeigt) mit einer Betätigungsvorrichtung 28 von einer ersten in eine zweite Stellung oder umgekehrt geschaltet, derart, dass das einen intermediären Drucksollwert S¹ bildende Ausgangssignal der Umschalteinheit 25 bei offenem Generatorschalter gleich dem Signal des S . -Gebers 26 wird, und bei geschlossenem Generatorschalter gleich dem Signal S_p, des S_p.,-Funktionsgenerators 27 wird, welch letzterer einen maximal zulässigen Drucksollwert S_p, in Funktion der momentan vorhandenen Arbeitsmediummenge und damit der momentanen Leistung P liefert. Der Umschalteinheit 25 ist ein Maximalauswahlglied 29 nachgeschaltet, welches einerseits den intermediären Drucksollwert S¹ und anderseits einen von einem S -Geber 30 gelieferten konstanten Drucksollwert S_p2 empfängt, welch letzterer

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eine nicht zu überschreitende maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigt. Aus den Drucksollwerten S* und Sp₂ wählt das Maximalauswahlglied 29 den grösseren^ den massgebenden Drucksollwert S„=Max (S',Spp) aus und führt diesen dem Differenzglied 22 zu, wie dies schon früher erwähnt wurde. Der durch den S_pl-Funktionsgenerator 27 gebildete Drucksollwert Sp, ist dem Zü-Druck p„_ü proportional und liegt bei jedem momentanen Wert der Turbinen-Leistung P um einen Betrag höher als der entsprechende Zü-Druck P₇₀· Dadurch wird erreicht, dass mit steigender Last das ND-Bypassregelventil schliesst und erst öffnet, wenn der der entsprechenden Last zugeordnete Zü-Druck um einen bestimmten Wert überschritten wird.

Der am S . -Geber 26 eingestellte Wert ist normalerweise null. Da beim Anstossen der Turbine der Radkastendruck kurzzeitig einige Male steigt und sinkt (Beschleunigen der Turbine) und damit auch der im S_p.-Punktionsgenerator 27 gebildete Sollwert Sp, über den Wert S_p2 ansteigt und dadurch den Sollwert Sp₂ zum Schwingen bringen würde, wird über das Kriterium der Generatorschalterstellung der Sollwert S_pi erst bei geschlossenem Genertorschalter zum Maximalauswahlglied 29 geführt. (Bei offenem Generatorschalter gelangt S . zum Maximalauswahlglied 29).

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In den Figuren 2,3**1 ist die erste Regelvorrichtung 20 sche- »atisch mit einem, mifc der Bezugsziffer 20 bezeichneten Quadrat angedeutet, jedoch ist es verständlich, dass sie bei allen Ausführungsformen die in der Fig. 1 gezeigte Zusammensetzung haben kann. Ea gibt natürlich Varianten dieser Zuaamaensetzung, die zweckmässig angewendet werden können.

Zur Regelung des Zu—Druckes p_„ bei geschlossenem ND-Bypass-¹ regelventil 17 »it den Abfangventilen 10 als Stellglied mittels der zireiten Regelvorrichtung 31 wird die Stellgrösse G... für die Abfangventile 10 aus der Stellgrösse G_g^ für das Einlassventil 7 durch Multiplizieru&g der Letzteren mit einem Multiplikator k gebildet, d.h. G.„ = k Ggy Zur Bildung dieses Multiplikators k wird bei allen Ausführungsformen eine Stellgrösse G' .. die die lurlsinen-Drehzahl oder -Leistung berücksieht igt, und eine Stellgrösse G,»«, die den vorhandenen Zü-Druck p_zö berücksichtigt, herangezogen. Es können jedoch andere, besonderen Zwecken entsprechende Grossen herangezogen werden.

Die Multiplizierung der Stellgrösse G._v mit dem Multiplikator k wird bei allen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen mittels eines Multiplizierrelais 32 ausgeführt, welches die Stellgrösse G.y=k«G_EV bildet und sie dem Wandler 33 zuführt. Dieser wandelt sie in eine zur Verstellung des Abfangventils 10 ge-

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eignete Stellgrösse um. Gemeinsam für alle Ausführungsformen ist auch eine dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltete Vorrichtung zur Bildung des Multiplikators k, die nachstehend als k-Vorrichtung bezeichnet wird. Die verschiedenen, in den Fig. 2,3 und 4 gezeigten Ausführungsformen der zweiten Regelvorrichtung 31 unterscheiden sich voneinander im Aufbau der k-Vorrichtung und in den dieser zugeführten Stellgrössen, bzw. den ihr zugeschalteten, die Stellgrössen liefernden Vorrichtungen.

In der Fig. 2 weist die k-Vorrichtung ein dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltetes Multiplizierglied 34 und ein dem letzteren zugeschaltetes Minimalauswahlglied 35 auf. Dem Multiplizierglied 34 ist eine W-o-Sollgebervorrichtung 36-38 zugeschaltet, die einen den Frischdampfdruck berücksichtigenden Sollwert W_pR bildet. Die Wp^-Sollwertgebervorrichtung 36-38 weist einen den Frischdampf-Druckistwert I„_o messenden

ivrt

I„-Istwertgeber 36, einen diesem nachgeschalteten Verstärker 37 und einen zwischen den Verstärker 37 und das Multiplizierglied 34 geschalteten Begrenzer 38 auf. Der Begrenzer 38 begrenzt den den Frischdampfdruck zu berücksichtigen bestimmten Sollwert W_pR und führt ihn dem Multiplizierglied 34 zu.

Dem Minimalauswahlglied 35 ist der Turbinen-Regler 19 über den Wandler 39» eine die HD-Abdampftemperatur regelnde Regel-

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vorrichtung 40-43, eine den Zwischenüberhitzerdruck berücksichtigende Turbine-Zü-Regelvorrichtung 44-47 und eine eine maximal zulässige thermische Beanspruchung der MD-Turbine regelnde Regelvorrichtung 48-51 zugeschaltet. Dadurch ist es bei dieser Ausfuhrungsform möglich, solange das Bypassregelventil offen ist und dieses somit den Zü-Druck regelt, mit den Abfangventilein als Stellglieder über die zweite Regeleinrichtung 31 die HD-Abdampftemperatur oder die thermische Beanspruchung der MD-Turbine zu regeln.

Der an eich- bekannte Turbinen-Regler 19 regelt die Turbinen-Drehzahl oder -Leistung und bildet die Stellgrösse G„_v für das Einlassventil 7 und leitet sie über den Wandler 39, um die dem Minimalauswahlglied 35 zuzuführende Stellgrösse G' zu bilden.

Die die HD-Abdampfteraperatur T. regelnde Regelvorrichtung 40-43 weist den Ι.π,-Istwertgeber 40 zur Messung des HD-Abdampftemperatur-Istwertes I.m» den S.„-Sollwertgeber 41 zur Bildung eines die maximal zulässige HD-Abdampftemperatur T, berücksichtigenden fixen Temperatursollwertea S_ftai, das Differenzglied 42 zur Bildung der Regelabweichung I_AT~^S _AT und einen Regler 43 zur Bildung der Stellgrösse G_AT auf.

Die Turbinen-Zü-Regelvorrichtung 44-47 weist einen I_n, -Ist·

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wertgeber 44 zur Bildung des Zwischenüberhitzer-Druekistwertes I_,_z, einen S^-Drucksollwertgeber 45 zur Bildung eines fixen Drucksollwertes S^₂, ein Differenzglied 46 zur Bildung der Regelabweichung ^ψζ"^ΨΖ ¹^¹** ^e^^{nen Re}8l^er ^? ^zur Bildung der Stellgrösse G__z auf. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Drucksollwert S^- kleiner als der durch den Sp₂~Geber 11 der ersten Regelvorrichtung 20 gebildete Drucksollwert Sp₂.

Die die thermische Beanspruchung der MD-Turbine regelnde Regelvorrichtung 48-51 weist einen I__-Istwertgeber 48, der z.B. eine Temperatursonde sein kann, zur Bildung einer zwischen einer heissen und einer kalten Stelle des HD-Rotors (nicht gezeigt) herrschenden Temperaturdifferenz-Istwertes ¹MD* ^e*^nen Sj^-Sollwertgeber 49 zur Bildung eines naxiaal zulässigen fixen Teeperaturdifferenz-Sollwertes S___s ein Differenzglied 50 zur Bildung der Regelabweichung 1*^" und einen Regler 51 zur Bildung der Stellgrösse G_-- auf

Das Minimalaüswahlglied 35 wählt die kleinste aus den empfangenen Stellgrössen G^., G_AT, G^₂ und G^₀ aus und führt sie als Pührungsgrösse P dem Multiplizierglied 34 zu, welches durch Multiplizierung derselben mit der Stellgrösse W den Multiplikator k bildet.

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Bei dieser Ausführungsform wird die geforderte ungleiche Mengenverteilung des Dampfes über die HD- und MD/ND-Turbine gewährleistet. Dabei wird der Zü-Druck ρ „ derart geregelt, dass, wenn die HD-Abdampftemperatur T. über den zulässigen Wert T. steigt, über die Regelvorrichtung ilO-^3 der Wert J_AT minimal wird, dieser Wert gelangt schlussendlich über den Multiplikator k zum Multiplizierrelais 32 und reduziert die Stellgrösse G»_v» da auch k minimal ist, wobei der Hub der Abfangventile 10 reduziert wird, der Regler 19 korrigiert die Stellung der Einlassventile 7 um den eingestellten Sollwert zu halten, und die Regelvorrichtung 20 korrigiert somit die Stellung des ND-Bypassregelventils 17· Ausserdem wird die thermische Beanspruchung des MD-Rotors überwacht. Wird diese zu gross, so wird über die Regelvorrichtung ^8-51 der Multiplikator k ebenfalls minimal und die Dampfmenge zur MD-Turbine 2 wird wieder entsprechend reduziert. Die Regelvorrichtung 20 korrigiert wie in obigem Fall bereits beschrieben. Ist das ND-Bypasssystem nicht im Betrieb und sinkt der Zü-Druck p_zü unter einen bestimmten Wert, so wird über die Regelvorrichtung M-47 der Multiplikator k so beeinflusst, dass der Zü-Druck ρ .. mit den Abfangventilen 10 als Stell-

Zu

glieder gehalten werden kann. Ferner wird der Multiplikator k in bestimmten Grenzen in Funktion des Frischdampfdruckes beeinflusst.

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In der Fig. 3 weist die k-Vorrichtung ein dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltetes Maximalauswahlglied 52 auf. Dieses empfängt die Stellgrössen GAy» G.m, G__z und G„_D, die durch die entsprechenden Regelvorrichtungen gebildet werden, wählt die grösste von diesen aus und führt sie als Multiplikator k dem Multiplizierrelais 32 zu. Auch in diesem Fall ist der durch den S_ -Geber 45 gelieferte Drucksollwert S_TZ kleiner als der durch den S_p_-Geber 11 der ersten Regelvorrichtung gebildete Drucksollwert S_p2.

Auch bei dieser Ausführungsform wird die geforderte ungleiche Mengenverteilung des Dampfes gewährleistet und der Zü-Druck P_zü in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. geregelt. Jedoch wird auf den Frischdampfdruck keine Rücksicht genommen, so dass dieser auf den Multiplikator kleinen Einfluss ausübt.

In der Fig. 4 weist die k-Vorrichtung ein dem Multiplizierrelais 32 zugeschaltetes Maximalaupwahlglied 53 auf. Dieses empfängt die Stellgrössen G· und G--, die durch die ent-

■u V L L·

sprechenden, vorangehend beschriebenen Regelvorrichtungen gebildet werden, wählt den grösseren Wert von diesen aus und führt ihn als Multiplikator k dem Multiplizierrelais 32 zu. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall, der durch den S_TZ-Geber 45 gelieferte Drucksollwert S_TZ grosser als der

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durch den S_pp-Geber 11 der ersten Regelvorrichtung 20 gebildete Drucksollwert S ist.

Diese Ausführungsform bietet eine einfache Lösung des Problems. Dadurch, daas der Zü-Drucksollwert S_„ etwas grosser ist als Sp₂, ist im Leerlauf- und Schwachlastbetrieb der Hub der Abfangventile 10 klein, d.h., der Multiplikator k ist maximal und somit ergibt sich die flachste Charakteristik im Multiplizierrelais 32. Allerdings wird die HD-Abdampftemperatur und die thermische Beanspruchung der MD-Turbine 2 nicht geregelt und damit ist eine optimale Ausnutzung der maximal zulässigen HD-Abdampftemperatur und der maximal zulässigen thermischen Beanspruchung der MD-Turbine nicht vorhanden obwohl die geforderte ungleiche Mengenverteilung erreicht wird.

In der Fig. 5 ist dem Regler 19 ein Minimalauswahlglied 55 zugeschaltet, welch letzterem ein !„-.-Istwertgeber 56, der eine HD-Temperatursonde sein kann, zugeschaltet ist. Der I„ -Istwertgeber 56 bildet einen im HD-Rotor (nicht gezeigt) zwischen einer heissen und einer kalten Stelle herrschenden Temperaturdifferenz-Istwert I„_. und führt ihn zum Differenz-

HU

glied 55. Diesem ist auch eine Umschalteinheit 57 zugeschaltet, welche zwischen dem schon beschriebenen I -Istwertgeber 48 und dem Differenzglied 50 der die thermische Beanspruchung

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der MD-Turbine 2 regelnden Regelvorrichtung 48-51 zwischengeschaltet ist. Im Normalfall, d.h. wenn das HD-Bypassregelventil 15 zu ist, ist die Umschalteinheit 57 so geschaltet, dass das Minimalauswahlglied 55 das Signal I„_ empfängt. Das

MU

Minimalauswahlglied 55 wählt den kleineren Wert von I™ und

MU

I_uri, und führt sie dem Turbinen-Regler 19 zu, welcher in

dieser Art in der Bildung der Stellgrösse G_pv für das Einlassventil 7 durch die momentane thermische Beanspruchung der HD- oder der MD-Turbine beeinflusst wird. Wenn das HD-Bypassregelventil 15 offen ist, wird die Umschalteinheit 57 so geschaltet, dass die Verbindung zum Minimalauswahlglied

55 unterbrochen wird und das I_u_-SJ/gnal über das Differenz-MD

glied 50 der Regelvorrichtung 48-51 zugeführt wird, so dass die momentane thermische Beanspruchung der MD-Turbine 2 auf die Stellgrösse G„_D und damit auf den Multiplikator k einwirkt. Das I„ -Signal wird auch in diesem Fall zum Minimalauswahlglied 55 geführt, und übt seinen Einfluss auf den Turbinen-Regler 19, bzw. die Stellgrösse G„_v aus.

Diese Anordnung ermöglicht es die HD- und die MD-Turbine gleichzeitig und an der Grenze ihrer thermischen Beanspruchungen hochzufahren, da diese letzteren kontinuierlich überwacht werden, damit sie ihre zulässigen Werte nicht überschreiten. Die Anordnung ist in Zusammenhang mit den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 verwendbar.

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Noch ist zu bemerken, dass die den Stellgliedern 7, 17 und 10 vorgeschalteten Wandler 5^, 2k und 33 nur dann notwendig sind, wenn die durch die entsprechenden Regler gebildeten Stellgrössen von den zur Verstellung der Stellglieder notwendigen Stellgrössen verschiedenartig sind. Wenn z.B. die Regler elektrische Signale abgeben und die Stellglieder hydraulisch betätigte Ventile sind, müssen die elektrischen Stellgrössen-Signale in hydraulische Stellgrössen umgewandelt werden und zu diesem Zweck den Stellgliedern Wandler vorgeschaltet sein.

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Claims

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Patentansprüche

1. Regelverfahren zum Anfahren einer Dampfturbine mit Zwischenüberhitzer, einem aus HD-Bypasssystem und ND-Bypasssystem bestehenden Turbinen-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das HD-Bypasssystem, mindestens einem Regelventil für das ND-Bypasssystem, mindestens einem Einlassventil für die HD-Turbine, mindestens einem Abfangventil für die MD/ND-Turbine und einer Regelvorrichtung zur Regelung der Turbinen-Drehzahl oder -Leistung, dadurch gekennzeichnet, dass bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb, bis zu einer vorbestimmten Teillast, der Druck im Zwischenüberh'tzer (9) mit dem ND-Bypassregelventil (17) als Stellglied derart geregelt wird, dass durch die HD-Turbine (1) eine grössere Dampfmenge als durch die MD-Turbine (2) und durch das HD-Bypasssystem eine kleinere Dampfmenge als durch das ND-Bypasssystem strömt, wobei eine Biaxial zulässige HD-Abdampftemperatur nicht überschritten wird, und dass bei grösserer als der genannten Teillast der Druck im Zwischenüberhitzer bei geschlossenem ND-Bypassregelventil (17) mit dem Abfangventil (10) als Stellglied geregelt wird, bis das Abfangventil (10)voll offen ist.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Zwischenüberhitzer-Druckes mit dem ND-Bypassregelventil (17) als Stellglied ein gemessener Wert des genannten Druckes als Druckistwert I₁₇ verwendet wird, dass ein massgebender Drucksollwert S₇ als der grössere

L·

Wert von zwei Drucksollwerten S¹ und S_p? gewählt wird, wobei Spp ein die maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigender Drucksollwert ist, und S¹ ein intermediärer Drucksollwert ist, der beim Anfahren einen minimalen Wert S . hat, und bei Zuschaltung des Generators mm

ans Netz ein von der momentan verhandenen Leistung P abhängiger maximal zulässiger Drucksollwert Sp. ist, dass ferner die Regelabweichung I_Z""S„ ermittelt und aus dieser eine Stellgrösse 6_ßV für das ND-Bypassregelventil (17) gebildet wird (Fig. 1).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksollwert S_p, proportional dem Zwischenüberhitzerdruck P_ZÜ ist und bei jedem momentanen Wert der Turbinenleitstung P um einen Betrag höher liegt als der entsprechende Zwischenüberhitzer-Druck p„„ (Pig. I).

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¹I. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Zwischenüberhitzer-Druckes p„_ü mit den

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Abfangventilen (10) als Stellglied eine Stellgrösse G_AV für die Abfangventile (10) aus der Stellgrösse G_£V für die Einlassventile (7) durch Multiplizierung der letzteren mit einem Multiplikator k gebildet wird, dass zur Bildung des Multiplikators k die Stellgrössen G' und G~„ herangezogen werden, dass die aus der Stellgrösse G__v gebildete Stellgrösse G' die Turbinen-Drehzahl oder -Leistung berücksichtigt und von einem Turbinen-Regler (19) über einen Wandler (39) gebildet wird, dass die Stellgrösse G_n,,, den gemessenen Zwischenüberhitzer-Druck p„_ü berücksichtigt und von einer Turbinen-Zü-Druckregelvorrichtung (M-M7) aufgrund eines gemessenen Zü-Druckistwertes I_T„ und eines konstanten Drucksollwertes S„„ gebildet wird (Fig. 2, 3 und

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Multiplikators k die Stellgrössen G.„ und G_MD herangezogen werden, dass die Stellgrösse G.™ die HD-Abdampf temperatur T. berücksichtigt, und von einer diese zu regeln bestimmten Regelvorrichtung (¹JO-¹O) gebildet wird, dass die Stellgrösse G_MD die thermische Beanspruchung der MD-Turbine berücksichtigt und von einer diese zu regeln bestimmten Regelvorrichtung (48-51) gebildet wird (Fig. 2 und 3).

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdampftemperatur-Istwert 1.™ gemessen wird, dass ein eine maximal zulässige HD-Abdampftemperatur T. berück-

Ä y fflHX

sichtigender konstanter Temperatursollwert S.™ gebildet wird, und dass die Regelabweichung I _T-S._ und aus dieser die Stellgrösse G.,- gebildet wird (Fig. 2 und 3).

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturdifferenz-Istwert I_MD zwischen einer heissen und einer kalten Stelle des MD-Rotors gebildet wird, dass ein eine maximal zulässige Temperaturdifferenz zwischen den genannten Stellen berücksichtigender Temperaturdifferenz-Sollwert S_Mn gebildet wird, und dass die Regelabweichung I_Mn"^SMD ^{und aus d}^^{eser d}*^e Stellgrösse G..- gebildet wird (Fig. 2 und 3).

8. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Führungsgrösse F der kleinste Wert von G' ,

G_Mr>» Cw und G._m gewählt wird und mit einem den Frisch-MU Σ L AT

dampfdruck berücksichtigenden Wert W„_D multipliziert wird, und damit der Multiplikator k gebildet wird (Fig. 2).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frischdampf-Druckistwert I„_R gemessen wird, dass das

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Signal I_pR verstärkt und anschliessend begrenzt wird und damit der Wert W_aD gebildet wird (Fig. 2).

10. Verfahren nach Anspruch M, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplikator k al3 der grösste Wert von Gp_Vj ^MD* G_TZ und G_AT gewählt wird (Pig. 3).

11. Verfahren nach Anspruch 2 und ¹I, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksollwert S_m„ kleiner gewählt wird, als der Drucksollwert S_p2 (Fig. 2 und 3).

12. Verfahren nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplikator k als der grössere Wert von G' und G_TZ gewählt wird (Fig. ¹I).

13. Verfahren nach Anspruch 2 und ¹I, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksollwert S__z grosser gewählt wird, als der Drucksollwert S_p2 (Fig. ¹I).

14. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturdifferenz-Istwert I„_D zwischen einer heissen und einer kalten Stelle des HD-Rotors gebildet wird, dass, wenn das HD-rypassregelventil (15) zu ist, der kleinere der Temperaturdifferenz-Istwerte I™ und I_Mr, ermittelt

HU MU

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und zur Bildung der Stellgrösse G_n... für das Einlassventil

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(7) herangezogen wird, und dass, wenn das HD-Bypassregelventil (15) offen ist, das I„_n-Istwertsignal zur Bildung

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der Stellgrösse G_EV und das I„ -Istwertsignal zur Bildung der Regelabweichung ^Mr)^-Sw_n verwendet wird und damit die
HD-Turbine und die MD-Turbine gleichzeitig, bei maximal
zulässiger thermischer Belastung hochgefahren und belastet werden können (Fig. 5)»

15. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb bis zur genannten vorbestimmten Teillast aktive erste Regelvorrichtung (20) zur Regelung des Zwischenüberhitzer-Druckes p„.. mit dem ND-Bypassregelventil (17) als Stell-

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glied, und eine von dieser im wesentlichen unabhängige,
bei grösserer als der genannten Teillast aktive zweite
Regelvorrichtung (31) zur Regelung des genanten Druckes bei geschlossenem ND-Bypassregelventil (17) mit den Abfangventilen (10) als Stellglied (Fig. 1, 2, 3 und H).

16. Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die erste Regelvorrichtung (20) einen I„-Istwertgerber (21) zur Bildung des Zwischenüberhitzer-Druckistwertes I₁₇, eine

Drucksollwertgebervorrichtung (25-30) zur Bildung eines

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massgebenden Drucksollwertes S„, ein Differenzglied (22) zur Bildung der Regelabweichung I„-S„ und einen Regler (23) zur Bildung der Stellgrösse G™ für das ND-Bypassregelventil (17) aufweist (Pig. I).

17· Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sp₂~Geber (30) zur Bildung eines eine maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigenden Drucksollwertes Sp₂, eine Umschalteinheit (25) zur Bildung eines intermediären Drucksollwertes S¹ in Punktion der "auf"- oder "zu"-Stellung des Generatorschalters und ein dem S_p -Geber (30) und der Umschalteinheit (25) nachgeschaltetes Maximalauswahlglied (29) zur Bildung des massgebenden Drucksollwertes S =Max (Sp₂, S') vorgesehen sind (Fig. 1),

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal S¹ der Umschalteinheit (25) so gebildet ist, dass es bei offenem Generatorschalter gleich dem Signal eines S . -Gebers (26), und bei geschlossenem Generatorschalter gleich dem Signal eines S_pi-Punktionsgenerators (27) ist, der einen maximal zulässigen Drucksollwert S_pi in Punktion der momentan vorhandenen Arbeitsmediummenge und damit Leistung bildet, und dass eine Vorrichtung (28) zur Gewährleistung der notwendigen Umschaltung vorgesehen ist (Pig. I).

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19. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Regelvorrichtung (31) ein Multiplizierrelais (32), zur Bildung einer Sfcellgrösse G... für die Abfangventile (10) durch Multiplizierung der Stellgrösse G_,_r für das Einlassventil (7) mit einem Multiplikator k, und eine Vorrichtung (3²I, 35 J 52, 53) zur Bildung des Multiplikators k aufweist (Fig. 2, 3, ¹O.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bildung des Multiplikators k ein dem Multiplizierrelais (32) zugeschaltetes Multiplizierglied (3*0 und ein diesem zugeschaltetes Minimalauswahlglied (35) aufweist, und dass dem Multiplizierglied (3*0 eine W_pR-Sollwertgebervorrichtung (36-38) zugeschaltet ist, die einen den Frischdampfdruckistwert I_pR berücksichtigenden Sollwert W_pR bildet (Fig. 2).

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Wp„-Sollwertgebervorrichtung (36-38) einen den Frischdampfdruckistwert I_pR messenden I_pR-Istwertgeber (36), einen diesem nachgeschalteten Verstärker (37), und einen zwischen dem Verstärker (37) und dem Multiplizierglied (3*}) geschalteten Begrenzer (38) aufweist (Fig. 2).

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22, Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Minimalauswahlglied (35) ein Turbinenregler (19) über einen Wandler (39), eine Turbinen-Zü-Regelvorrichtung (^4—^7)» eine die HD-Abdampftemperatur regelnde Regelvorrichtung (40-43) und eine die thermische Beanspruchung der MD-Turbine (2) regelnde Regelvorrichtung (48-51) zugeschaltet sind (Fig. 2).

23. Einrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bildung des Multiplikators k ein dem Multiplizierrelais (32) zugeschaltetes Maximalauswahlglied (52_a 53) aufweist, welchem ein Turbinenregler (19) über einen Wandler (39) und eine Turbinen-Zü-Regelvorrichtung zugeschaltet sind (Fig. 3 und 4).

24. Einrichtung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, dass dem Haximalauswahlglaed (52) eine die HD-Abdampftemperatur regelnfite Regelvorrichtung (40-43) und eine die thermische Beanspruchung der MD-Turbine (2) regelnde Regelvorrichtung (48-51) zugeschaltet sind (Fig. 3).

25. Einrichtung nach Anspruch 22 und 23» dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinen-Zü-Regelvorrichtung (44-47) einen I,p_Z-Istwertgeber (44) zur Bildung des Zwischenüberhitzer-

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Druckistwertes Im₇* einen S_TZ-Drucksollwertgeber (45) zur Bildung eines fixen Drucksollwertes S__7|ein Differenzglied (¹Io) zur Bildung der Regelabweichung !„„-S™-, und einen Regler (47) zur Bildung einer Stellgrösse G_T„ aufweist (Fig. 2, 3 und 4).

26. Einrichtung nach Anspruch 22 und 2¹I, dadurch gekennzeichnet, dass die HD-Abdampftemperatur-Regelvorrichtung (40-1*3) einen Ι.,ρ-Istwertgeber (40) zur Messung des HD-Abdampftemperatur-Istwertes I.m» einen S._T-Sollwertgeber (4l) zur Bildung eines die maximal zulässige HD-Abdampftemperatur berücksichtigenden fixen Temperatursollwertes S.™, ein Differenzglied (42) zur Bildung der Regelabweichung Ι_ΑΤ~ S.m und einen Regler (43) zur Bildung einer Stellgrösse G_AT aufweist (Fig. 2 und 3).

27. Einrichtung nach Anspruch 22 und 24, dadurch gekennzeichnet, das3 die thermische Beanspruchung der MD-Turbine regelnde Regelvorrichtung (48-51) einen I_MQ-Istwertgeber (48) zur Bildung eines im MD-Rotor zwischen einer heissen und einer kalten Stelle herrschenden Temperaturdifferenz-Istwertes Ip₁₀* einen S-^-Sollwertgeber (49) zur Bildung eines maximal/yfixen Temperaturdifferenz-Sollwertes S_MD,

zulässigen
ein Differenzglied (50) zur Bildung der Regelabweichung

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^{und e}^-^nen Regler (51) zur Bildung einer Stellgrösse G_MD aufweist (Fig. 2 und 3).

28, Einrichtung nach Anspruch 22 oder 2¹I, gekennzeichnet durch ein dem Turbinen-Regler (19) zugeschaltetes Minimalauswahlglied (55), einen diesem zugeschalteten, einen Temperaturdifferenz-Istwert I_ur. zwischen einer heissen und einer kai-

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ten Stelle im HD-Rotor bildenden I_uri-Istwertgeber (56), und eine dem Minimalauswahlglied (55) ebenfalls zugeschaltete Umschalteinheit (57)» die zwischen dem !„„-Istwertgeber (48) und dem Differenzglied (50) der die thermische Beanspruchung der MD-Turbine (2) regelnden Regelvorrichtung (48-51) zwischengeschaltet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung der Umschalteinheit (57) das Signal I„_D des I^-Istwertgebers (48) zum Minimalauswahlglied (55) und in einer zweiten Schaltstellung derselben zum genannten Differenzglied (50) gelangt (Fig. 5),

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