DE2903039A1 - Leistungs- und drehzahlregeleinrichtung fuer einen turbosatz - Google Patents
Leistungs- und drehzahlregeleinrichtung fuer einen turbosatzInfo
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Description
KRAFTWERK UNION AKTIENaESELLSCHAPT Unser Zeichen
VPA 79 P 9 3 0 3 BRD
LeistungB- und Drehzalilregeleinrichtung für einen Turbosatz
Die Erfindung betrifft eine Leistungs- und Drehzahlregeleinrichtung
für einen aus Generator und Turbine bestehenden Turbosatz, bei dem einem der Turbine
vorgeschalteten Stellventil ein Drehzahlregler und ein Leistungsregler vorgeschaltet sind.
Bei der Regelung eines derartigen Turbosatzes durch Betätigung des der Turbine vorgeschalteten Stellventils
muß vor der Synchronisierung des Generators mit einem elektrischen Netz der Turbosatz auf Nenndrehzahl
hochgefahren werden. Nach der Synchronisierung soll im normalen Betrieb der Turbosatz eine
bestimmte Leistung abgeben, so daß von der Drehzahlregelung auf eine Leistungsregelung umgeschaltet
werden muß. Pur den Pail einer Störung im Netz oder
eines aus anderen Gründen plötzlichen Leistungs-
C 2 Di / 23.1.1979
030034/0025
VPA 79 P 9 3 O 3 ORB
rückganges der vom Generator abgegebenen Leistung muß sichergestellt werden, daß der Turbosatz keine
unzulässigen Drehzahlen erreicht. Hierzu muß durch eine Drehzahlüberwachungsanordnung auf den Regelkreis
für das Stellventil der Turbine eingewirkt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leistungs- und Drehzahlregeleinrichtung anzugeben,
bei der ohne separate Dareiizahluberwachung und ohne
zusätzliche steuernde Eingriffe auf den Drehzahl- oder Leistungsregler sowohl beim Anfahren als auch bei
einem Lastabwurf eine Ablösung des Leistungsreglers durch den Drehzahlregler erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausgänge des Drehzahlreglers und des Leistungsreglers an die Eingänge einer Maximalwert-Auswahlschaltung
angeschlossen sind, daß der Ausgang des Drehzahlreglers zusätzlich an ein Additionsglied angeschlossen
ist, dem außerdem ein konstanter Vergleichswert vorgeschaltet ist, daß der Ausgang des Additionegliedes
an einen Eingang einer Minimalwert-Auswahlschaltung angeschlossen ist, daß der Ausgang der
Maximalwert-Auswahlschaltung an einen weiteren Eingang dieser Minimalwert-Auswahlschaltung geführt ist und
daß der Ausgang der Minimalwert-Auswahlschaltung einem Stellungsregler für das Stellventil vorgeschaltet ist.
Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Einrichtung ist im Blockschaltbild in Figur 1 dargestellt.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung der Maximalwert- und Minimalwertauswahlschaltungen unter
Verwendung von Additionsverstärkern.
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-y- VPA 79 P 93 0 3 BRD
In Figur 1 ist ein Turbosatz 1 dargestellt, der im wesentlichen aus einem Generator 2 und einer Turbine
besteht. An die Turbine 3 ist ein Drehzahlmeßgerät 4 angeschlossen und dampfseitig ist der Turbine 3 ein
Stellventil 5 und ein Schnellschlußventil 6 vorgeschaltet. Der Generator 2 ist mit einem elektrischen Netz
verbunden. Zur Leistungsmessung ist ein Leistungsmeßgerät 8 zur Bestimmung der vom Generator 2 abgegebenen
Wirkleistung vorgesehen.
Einem Drehzahlregler 9 ist zum Soll-Istwert-Vergleich
ein ein Additionsglied 10 vorgeschaltet, dem mit positivem Vorzeichen ein Drehzahlsollwert 11 und mit negativem
Vorzeichen der Ausgang des Drehzahlmeßgerätes 7 als Drehzahlistwert vorgeschaltet ist. In gleicher
Weise ist einem Leistungsregler 12 ein Additionsglied 13 vorgeschaltet, dem zum Soll-Istwert-Vergleich ein
Leistungssollwert 14 mit positivem Vorzeichen und der Ausgang des Leistungsmeßgerätes 8 mit negativem Vorzeichen
für die Addition des Leistungsistwertes vorgeschaltet ist. Der Ausgang 15 des Drehzahlreglers 9 ist
am einen Eingang einer Maximalwert-Auswahlschaltung angeschlossen. Er ist zusätzlich an ein Additionsglied
17 geführt, dem außerdem ein Vergleichswert 18 mit positivem Potential vorgeschaltet ist. Dieser Vergleichswert 18 wird vorteilhafterweise so eingestellt, daß beim
Ausgangspotential "Null" des Drehzahlreglers 9 das der Turbine 3 vorgeschaltete Stellventil 5 seine maximal
vorgesehene Öffnungsstellung einnimmt.
Der Ausgang 19 der Maximalwert-Auswahlschaltung 16 und
der Ausgang 20 des Additionsgliedes 17 sind an die Eingänge einer Minimalwert-Auswahlschaltung 21 angeschlossen,
deren Ausgang 22 an einen Stellungsregler
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VPA 73 P 9 3 O 3 zur Steuerung des Stellventils 5 angeschlossen ist.
Der Stellungsregler 23 besteht aus einem Additionsglied 24 zum Soll-Istwert-Vergleich, aus einem Regelbaustein
25 und einem elektrisch-hydraulischen Wandler 26, der auf das Stellventil 5 einwirkt.
Ale Beispiel für den Aufbau d©r Maximalwert-Auswahlschaltung
16 und der Minimalwert-Auswahlschaltung 21
zeigt Figur 2, daß der Ausgang 15 des Drehzahlreglers 9 über einen Widerstand 27 an den + Eingang eines
Verstärkers 28 und an den - Eingang eines Verstärkers 29 angeschlossen ist. Die hier verwendeten Verstärker
haben jeweils einen + und - Eingang, so daß am Ausgang ein positives Potential vorhanden ist, wenn das
Potential am + Eingang überwiegt und ein negatives Potential vorhanden ist, wenn das Potential am
- Eingang tiberwiegt. Der Ausgang des Verstärkers 29
ist über eine Diode 30 und einen Widerstand 31 an den
- Eingang des Verstärkers 29 rückgekoppelt. Außerdem ist der Ausgang des Verstärkers 28 über eine Leitung
32 an den - Eingang des Verstärkers 28 rückgekoppelt.
Für den Fall, daß das Ausgangssignal vom Leistungsregler
12 größer ist als dasjenige vom Drehzahlregler 9, ist die Diode 30 leitend und das im Verstärker
verstärkte Ausgangssignal wirkt auf den Eingang des Verstärkers 28. Damit ist am Ausgang des Verstärkers
28, der mit der Ausgangsleitung 33 der Maximalwert-Auswahlschaltung 16 verbunden ist, ein Signal vorhanden,
das dem Ausgang des Leistungsreglers 12 entspricht.
Für den Fall, daß der Drehzahlregler 9 ein größeres Signal abgibt, ist die Diode 30 gesperrt und das
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- /- VPA 79 P 9 3 0 3 BRD
Potential auf der Ausgangsleitung 33 entspricht dem Ausgang des Drehzahlreglers 9. Es findet also eine
Auswahl des Maximalwertes statt. In ähnlicher Weise ist die Minimalwert-Auswahlschaltung 21 mit den Verstärkern
34 und 35 und der Diode 36 aufgebaut. Diese Diode 36 ist umgekehrt gepolt wie die Diode 30 in der
Maximalwert-Auswahlschaltung 16, so-daß der Ausgang des Verstärkers 35 nur dann auf den Eingang des Verstärkers
34 wirkt, wenn dessen Eingangspotential am + Eingang kleiner ist als das Eingangspotential am
+ Eingang des Verstärkers 34, der an die Ausgangsleitung 33 der Maximalwert-Auswahlschaltung angeschlossen
ist. Der + Eingang des Verstärkers 35 ist an eine Ausgangsleitung 37 des Additionsgliedes 17
angeschlossen.
Das Additionsglied 17 enthält ebenfalls zwei Verstärker 38 und 39. Der + Eingang des Verstärkers 38 ist an ein
festes, den Vergleichswert 18 darstellendes, positives Potential über einen Widerstand 40 angeschlossen. Ein
weiterer Widerstand 40a liegt zwischen dem + Eingang des Verstärkers 38 und Erde, so daß ein bestimmtes,
konstantes Potential am + Eingang des Verstärkers 38 vorhanden ist. Der Verstärker 38 ist über einen Widerstand
41 auf seinen - Eingang rückgekoppelt. Außerdem ist die Ausgangsleitung 15 des Drehzahlreglers 9 über
einen Widerstand 42 mit dem - Eingang des Verstärkers 38 verbunden.
Bei positivem Ausgangswert des Drehzahlreglers 9 (Solldrehzahl ist größer als Istdrehzahl) wird also
das Potential am Ausgang des Verstärkers 38 verringert. Dieser Ausgang ist an den - Eingang des Verstärkers
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- y- VPA 79 P 930 3 BRD
über einen Widerstand 43 angeschlossen» Der + Eingang des Verstärkers 39 ist ähnlich wie der + Eingang des
Verstärkers 38 an ein festes Potential (0 Volt) angeschlossen und der Verstärker 39 ist außerdem über
einen Widerstand 44 rückgekoppelt. Der Verstärker ist mit der Ausgangsleitung 37 des Additionsgliedes
verbunden. Bei kleiner werdendem Ausgangswert am Verstärker 38 wird dadurch der Wert am - Eingang des Verstärkers
39 vermindert und damit das Potential der Ausgangsleitung 37 vergrößert. Der Verstärker 39 wirkt
also als Umkehrstufe, so daß insgesamt der Wert auf der Ausgangsleitung 37 der Summe der Potentiale der
beiden Eingangsleitungen des Additionsgliedes 17 entspricht.
Die Wirkungsweise der Gesamtsehaltung nach Figur 1
ist damit folgende:
Zum Hochfahren des Turbosatzes 1 auf iTenndrehzahl wird
der Leistungssollwert 14 auf den Wert Null gestellt und der Drehzahlsollwert 11 langsam gesteigert. Hierdurch
gibt der Drehzahlregler 9 ein größeres Signal ab als der leistungsregler 12, so daß am Ausgang 19
der Maximalwert-Auswahlschaltung 16 ein Potential entsprechend der Soll-Istwertdifferenz der Drehzahl
vorhanden ist. Dieses Potential ist kleiner als das Potential am Ausgang 20 des Additionsgliedes 17, da
der Vergleichswert 18 einen der Maximalöffnungsstellung des Stellventiles 5 entsprechenden Wert besitzt.
Infolgedessen wird die Stellung des Stellventils 5 vom Drehzahlregler 9 bestimmt und das Ventil wird so lange
geöffnet, bis die Nenndrehzahl erreicht und der Drehzahlsollwert nicht weiter erhöht wird.
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- B-
vpA 79 P 9 3 0 3 BRD
Wenn die Nenndrehzahl des Turbosatzes 1 erreicht ist
und der Generator 2 mit dem Netz 7 synchronisiert wurde, wird der Drehzahlsollwert konstant gehalten
und der Leistungssollwert 14 erhöht. Sobald der Ausgang des leietungsreglere 12 größer wird als der
Ausgang des Drehzahlreglers 9, bestimmt der Leistungsregler 12 die Stellung des Ventils 5·
Solange der Generator 2 mit dem Netz gekuppelt ist, ist die Abweichung zwischen Soll- und Istdrehzahl vernachlässigbar.
Wenn das Potential am Ausgang 19 größer wird als das Potential am Ausgang 20 des Additionsgliedes 17, bestimmt der Vergleichswert 18 die Öffnungsstellung des Stellventils 5, so daß eine weitere
Leistungssteigerung durch den Leistungsregler 12 nicht mehr erfolgen kann.
Sobald jedoch z.B. infolge einer Netzstörung im elektrischen Netz 7 der Generator keine oder nur eine
geringe Leistung abgeben kann, wird die Turbine 3 beschleunigt und der Istwert der Drehzahl tiberwiegt
den Drehzahlsollwert 11. Hierdurch ergibt sich am Ausgang des Drehzahlreglers 9 einnegativer Wert, der
das Potential am Ausgang 20 des Additionsgliedes 17 verringert, so daß ohne Abschaltung des Leistungsreglers 12 Über die Minimalwert-Auswahlschaltung 21
das Stellventil 5 in Schließrichtung bewegt wird. Beispielsweise bei einer Statik des Drehzahlreglers
von 5 $> ist das Stellventil 5 bei einer Überdrehzahl
von 5 $ geschlossen, so daß das Erreichen einer unzulässigen Überdrehzahl des Turbosatzes 1 vermieden ist.
1 Patentanspruch
2 Figuren
030034/0025
79 P 9 3 O 3 BRD Zusammenfassung
Leistungs- und Drehzahlregeleinrichtung für einen Turbosatz
Ein aus Generator (2) mit angeschlossener Turbine (3) bestehender, zur Stromerzeugung dienender Turbosatz (1)
wird bei angeschlossenem Netz (7) leistungsabhängig geregelt. Für den Fall einer Netzstörung und auch beim
Anfahren muß die Regelung des Turbosatzes (1) drehzahlabhängig erfolgen. Die neue Regeleinrichtung ermöglicht
es, durch eine kombinierte Maximum- und Minimumauswahl der Reglerausgänge unter Verwendung
eines Drehzahl- (9) und eines leistungsregler (12) sowohl beim Anfahren als auch bei Überschreiten der
Istdrehzahl infolge eines Lastabwurfes von der Leistungsregelung auf die Drehzahlregelung überzugehen,
ohne daß die Abschaltung des Leistungsreglers (12) notwendig wird. (Fig. l)
030034/002S
VPA 79 P 9 3 O 3 BRD
1 Turbosatz
2 Generator
3 Turbine
4 Drehzahlmeßgerät
5 Stellventil
6 Schnellschlußventil
7 elektrisches Netz
8 Leistungsmeßgerät
9 Drehzahlregler
10 Additionsglied
11 Drehzahlsollwert
12 Leistungsregler
13 Additionsglied
H Leistungssollwert
15 Ausgang
16 Maximalwert-Auswahlschaltung
17 Additionsglied
18 Vergleichswert
19 Ausgang
20 Ausgang
21 Minimalwert-Auswahlschaltung
22 Ausgang
23 Stellungsregler
24 Additionsglied
25 Regelbaustein
26 elektrisch-hydraulischer Wandler
27 Widerstand
28 Verstärker
29 Verstärker
30 Diode
31 Widerstand
32 Leitung
33 Ausgangsleitung
0300 3 4/0025
VPA 79 P 9 3 0 3 BRD
34 Verstärker
35 Verstärker
36 Diode
37 Ausgangsleitung
38 Verstärker
39 Verstärker
40 Widerstand 40a Widerstand
41 Widerstand
42 Widerstand
43 Widerstand
44 Widerstand
030034/0025
Leerseite
Claims (1)
- VPA 79 P 93 0 3 BRD Patentanspruch/ AJ leistungs- und Drehzahlregeleinrichtung für einen aus^-^ Generator und Turbine bestehenden Turbosatz, bei dem einem der Turbine vorgeschalteten Stellventil ein Drehzahlregler und ein Leistungsregler vorgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Drehzahlreglers (9) und des Leistungsreglers (12) an die Eingänge einer Maximalwert-Auswahlschaltung (16) angeschlossen sind, daß der Ausgang des Drehzahlreglers (9) zusätzlich an ein Additionsglied (17) angeschlossen ist, dem außerdem ein konstanter Vergleichswert (18) vorgeschaltet ist, daß der Ausgang des Additionsgliedes (17) an einen Eingang einer Minimalwert-Auswahlschaltung (21) angeschlossen ist,daß der Ausgang der Maximalwert-Auswahlschaltung (16) an einen weiteren Eingang dieser Minimalwert-Auswahlschaltung (21) geführt ist unddaß der Ausgang der Minimalwert-Auswahlschaltung (21) einem Stellungsregler (23) für das Stellventil (5) vorgeschaltet ist.030034/0025
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