DE2904980A1 - Ueberdrehzahl-schutzregler - Google Patents
Ueberdrehzahl-schutzreglerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Überdrehzahl-Schutzregler für eine
einen elektrischen Generator antreibende Dampfturbinenanlage, welche eine Hochdruckturbine und zumindest eine Niederdruckturbine umfaßt,
wobei die Hochdruckturbine mit Frischdampf über zumindest ein Regelventil beaufschlagt wird und der Abdampf von der Hochdruckturbine
über einen Zwischenüberhitzer und zumindest ein Speiseventil der Niederdruckturbine zugeführt wird, mit einer an den Generator über
einen Unterbrecher anschließbaren Last, wobei die bei einer ersten
vorgegebenen Drehzahl (Sychrondrehzahl) abgegebene elektrische Leistung mit dem Schutzregler einstellbar ist, welcher in Abhängigkeit
von der gemessenen Ist-Drehzahl die Turbinenanlage gegen Überdrehzahlen vorzugsweise beim plötzlichen Lastabfall schützt.
Das Betriebssystem von bekannten typischen Dampfturbinenanlagen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt eine Hochdruckturbine 10
Fs/gf
und
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und eine Niederdruckturbine 12, die aus mehreren Abschnitten aufgebaut
sein kann. Die einzelnen Turbinen sind mechanisch über eine Welle 14 miteinander gekoppelt und arbeiten auf einen Generator 16.
Mithilfe dieses Generators 16 wird Strom erzeugt, der einer Last zugeführt wird. Von einer Frischdampfversorgung 20 aus wird Frischdampf
der Hochdruckturbine 10 zugeführt, wobei die Dampfmenge durch ein oder mehrere Regelventil e 22 eingestellt wird. Der von der Hochdruckturbine
abströmende Dampf wird in einem Zwischenüberhitzer erneut erhitzt und der Niederdruckturbine 12 zugeführt. Dabei wird der
zwischenüberhitzte Dampf über ein oder mehrere Speiseventüe 26 geführt,
mit denen der Dampfstrom zur Niederdruckturbine unterbrochen werden kann. Der Abdampf der Niederdruckturbine 12 kann einem Kondensator
28 zugeführt werden.
Mithilfe der mechanischen Leistung der Hochdruckturbine 10 und der
Niederdruckturbine 12 wird der elektrische Generator 16 mechanisch angetrieben, der seinerseits die mechanische Leistung in elektrische
Leistung umwandelt und zum Verbrauch zur Verfügung stellt. Da die Ankoppelung der elektrischen Leistung vom Generator 16 an die Last
18 sehr empfindlich auf die Frequenzen der beiden Systeme reagiert, ist ein Unterbrecher 30 vorgesehen, über welchen die Last 18 an den
Generator 16 angeschlossen wird, solange die Frequenz der erzeugten elektrischen Energie synchron zu einem vorgegebenen Phasenverhältnis
der Last 18 ist. Üblicherweise werden von dem Generator 16 auch Hilfsaggregate 32 , wie z. B. elektrische Pumpen, elektrische Motore
oder eine Lichtversorgung usw., unabhängig von der Schalt stellung des Unterbrechers 30 betrieben.
Um den Betrieb der Turbine in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last zu steuern, ist ein Lastregler 36 vorgesehen, mit dem ein
Hydraulikstellmotor 40 in herkömmlicher Weise entsprechend gemessener
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messener Parameter, wie z. B. der Drehzahl SPD, der Ausgangsleistung in MW und der Stellung des Unterbrechers BR, das
Regelventil betätigt. Ein derartiger Drehzahl-Lastregler ist in den US-PS 3 878 401 und 4 934 128 beschrieben. Dabei wird in der
Regel die Drehzahl der Turbine mithilfe eines Zählrades 33 ausgemessen, welches auf der Welle 14 befestigt ist und sich mit der
Winkelgeschwindigkeit der Welle dreht. Ein am Zählrad 33 angeordneter magnetischer Abnehmer 34 liefert das Drehzahlsignal SPD für
den Drehzahl-Lastregler 36. Die Ausgangsleistung MW der Turbine wird von einem Wandler 38 aus, der die elektrische Leistung des
Generators 16 abtastet, ebenfalls an den Drehzahl-Lastregler 36 geliefert, der ferner auch mit dem Positionssignal BR beaufschlagt
wird, das die Stellung des Unterbrechers kennzeichnet.
Der Unterbrecher 30 schaltet unter anderem die Turbinenanlage von der Last 18 ab, wenn wichtige Fehler zu stände im elektrischen System
festgestellt werden. Dabei kann ein plötzlicher Lastabfall zu einer extremen Überdrehzahl der Turbine führen, welche aus Sicherheitsgründen
vermieden werden muß. Für diesen Zweck ist ein Überdrehzahl-Schutzregler 42 (OPC) vorgesehen, der beim Auftreten einer Überdrehzahl
die Dampfzufuhr zu den Turbinen unterbricht. Derartige Überdrehzahl-Schutzregler
sind durch die US-PS 3 643 437, 3 826 095 und 3 826 094 bekannt. Diese Schutzregler arbeiten in Abhängigkeit vom
Drehzahlsignal SPD,von der Ausgangsleistung MW und von dem Positionssignal
BR und liefern in Abhängigkeit von einer bekannten, in Fig. 2 dargestellten Logikschaltung, die gewünschten Stellgrößen.
Im Hinblick auf die Schaltung gemäß Fig. 2 existieren zumindest zwei
Bedingungen, durch welche der Überdrehzahl-Schutzregler getriggert werden kann. Die eine Bedingung ist erfüllt, wenn das Drehzahlsignal
SPD größer als ein vorgegebener Wert ist und z.B. 103% der Synchrondrehzahl
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drehzahl kennzeichnet. Eine weitere Bedingung stellt die
Unterbrechung des Stromflusses vom Generator 16 zur Last 18 durch das Öffnen des Unterbrechers 30 dar, wodurch die erzeugte
elektrische Leistung im Zeitpunkt der Unterbrechung einen vorgegebenen
Wert übersteigt, der üblicherweise bei 30% liegt. Diese beiden Größen können über ein Oder-Gatter den Schutzregler OPC
auslösen. Vom Schutzregler aus werden in der Regel elektromagnetische Ablaufventile in den Hydraulikstellmotoren 40 und 41 betätigt,
über welche das für die Betätigung der Stellmotore benutzte Drucköl zu einem Abfluß 44 bzw. 46 gemäß Fig. 1 abfließt. Auf diesen
Druckabfall reagieren das Regelventil 22 und das Speise ventil 26 durch eine rasche Absperrung der Frischdampfzufuhr. Entsprechend
dem logischen Schaltungsaufbau gemäß Fig. 2 wird durch den Schutz regler die Erregung der Ablaufventile abgeschaltet, wobei diese Abschaltung
nach einer vom Unterbrecher 30 ausgelösten vorgegebenen Zeitverzögerung von etwa 1 bis 10 Sek. erfolgt. Am Ende dieser Zeitverzögerung
ist die Drehzahl in der Regel unter den bei 103% der Synchrondrehzahl . vorgesehenen Wert abgesunken. Nach dem.
Schließen der Ablaufventile wird das Drucköl erneut dem Regelventil
22 und dem Speiseventil 26 zugeführt, um diese zu öffnen. Es sind Systeme bekannt, bei welchen das Speiseventil 26 auf das erneut angelegte
Drucköl in der Weise reagiert, daß das Ventil sofort ganz geöffnet wird. Dagegen wird das Regelventil 22 in Abhängigkeit von der
Stellung des Drehzahl-Lastreglers 36 betätigt, nachdem der Hydraulik-Stellmotor
40 erneut wirksam ist. Bei einer derartigen Überdrehzahl regelung kann man erwarten, daß die Turbinendrehzahl in der in Fig.
durch die Kurve 50 dargestellten Weise beeinflußt wird, wenn der Generator 16 etwa 100% der Nennleistung an die Last 18 abgibt und der
Unterbrecher 30 die Anschlußleitungen plötzlich unterbricht.
In Fig. 3 ist mit der Zeit t_ der Augenblick gekennzeichnet, an welchem
der Unterbrecher 30 öffnet. Da die vom Generator 16 kurz vor diesem Zeitpunkt gelieferte elektrische Leistung nahe bei 100% der Nenn-
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leistung angenommen wird, spricht der Schutzregler OPC sofort
mit dem Öffnen der Unterbrecherkontakte an. Aufgrund des Regelvorgangs wird das Steueröl zum Ablauf hin abgezweigt, so daß das
Regelventil 22 und das Speiseventil 26 üblicherweise innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde schließen können. Man kann jedoch aus
dem Diagramm entnehmen, daß die Drehzahl der Turbine gemäß dem Verlauf der Kurve 50 über die Synchrondrehzahl hinaus ansteigt, und
zwar entsprechend der Massenträgheit des Turbinensystems. Mit der Unterbrechung der Frischdampfzufuhr zu der Hochdruckturbine 10
und der Niederdruckturbine 12 kommen die Dämpfungseinflüsse des Systems zur Wirkung und lassen die Drehzahl der Turbinen auf einen
bestimmten Wert abfallen, der zum Zeitpunkt t.. bei 103% der Synchrondrehzahl
liegt. Das Zeitintervall zwischen t und t liegt in der Größenordnung
von 50 bis 60 Sekunden, jedoch ergeben sich in Abhängigkeit von den Turbinensystem erhebliche Schwankungsbreiten.
Zum Zeitpunkt t wird der Schutzregler OPC entsprechend dem
logischen System gemäß Fig. 2 abgeschaltet, womit das Speiseventil
26 erneut voll öffnet und den im Zwischenüberhitzer 24 während der Wirkungszeit des Schutzreglers gespeicherte Dampf zur Niederdruckturbine
12 strömen läßt. Damit steigt die Drehzahlturbine erneut über 103% der Synchrondrehzahl an und löst den Schutzregler erneut
aus. Dieser Vorgang wiederholt sich, wie aus Fig. 3 entnehmbar ist,
zu den Zeitpunkten t , t und t erneut, bis die im Zwischenüberhitzer
gespeicherte Dampf energie abgebaut ist. Dieser Abbau der Dampfenergie wird durch die gestrichelte Linie 52 angedeutet. Es
wird geschätzt, daß sich dieser Vorgang mit einem entsprechenden Schwingungsverlauf für die Drehzahl der Turbine innerhalb einer
Zeit von etwa 10 bis 12 Minuten bis zu 12 mal wiederholen kann.
Bei diesem beschriebenen System mit einem Überdrehzahl-Schutzregler
ist eine erneute Synchronisation des Turbinensystems mit der Last -unwahrscheinlich, bevor nicht der in Fig. 3 dargestellte
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Schwingungsverlauf abgeklungen ist. Aus diesem Grund sollten
im Interesse einer raschen Synchronisation die Schwingungen eliminiert werden, wobei jedoch gleichzeitig ein sicherer Schutz gegen
Überdrehzahlen für das Turbinensystem gewährleistet ist. Im wesentlichen
ist ein Drehzahlverlauf nach dem Auftreten einer Überdrehzahl erwünscht, der der gestrichelten Kurve 54 gemäß Fig. 3 entspricht.
Dadurch würde der Überdrehzahlschutz unmittelbar nach dem Öffnen des Unterbrechers 30 zum Zeitpunkt t ansprechen, jedoch nach dem
Zeitpunkt t keine erneute Reaktivierung des Schutzreglers notwendig
sein, da die Drehzahl auf die Synchrondrehzahl rasch abfällt. Bei einem solchen Verlauf könnte die Resynchronisation auf die Leistung
der Last zu jeder Zeit nach dem Zeitpunkt t1 erfolgen, selbst dann
wenn eine solche Resynchronisation nicht erforderlich wäre, würde die Energieversorgung für die Hilfsaggregate wieder nahezu mit der
festgelegten Nennfrequenz erfolgen, nachdem die Frequenzabweichung zwischen den Zeitpunkten t und t durch das Öffnen des Unterbrechers
30 abgeklungen ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Überdrehzahl-Schutzregler
für ein Dampfturbinensystem zu schaffen, mit dem. die anhand der Fig. 3 beschriebenen Nachteile überwunden werden
und eine Überdrehzahl-Schutzregelung möglich ist, bei der Schwingungserscheinungen
beim Ausregeln von Überdrehzahlen weitgehendst vermieden werden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erwähnten Überdrehzahl-Schutzregler
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß elektrohydraulische, auf das Regelventil und das Speiseventil wirkende Stelleinrichtungen
vorhanden sind, welche entweder auf das Abwerfen der Last durch den Unterbrecher oder auf das Anwachsen der Ist-Drehzahl
über einen zweiten vorgegebenen Drehzahl wert hinaus ansprechen und die
Dampfzufuhr zur Hochdruckturbine und zur Niederdruckturbine sperren
sowie
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sowie gleichzeitig den Abdampf der Hochdruckturbine in dem Zwischenüberhitzer
speichern, daß die Erregung der elektrohydraulischen Stelleinrichtungen
abfällt, wenn die Ist-Drehzahl unter den zweiten vorgegebenen Drehzahlwert absinkt, und daß Einrichtungen vorhanden sind, mit
welchen die Drehzahl der Turbinenanlage durch kontrolliertes Öffnen des Speiseventils einstellbar ist, indem Dampf aus dem Zwischenüber-
ersten
hitzer in Abhängigkeit von der Differenz der Ist-Drehzahl und dem/vorgegebenen
Drehzahlwert der Niederdruckturbine zugeführt wird, womit die Drehzahl der Turbinenanlage im wesentlichen auf dem ersten vorgegebenen
Drehzahlwert gehalten und das rasche Anschalten der Last ermöglicht wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Der Drehzahl-Schutzregler ist in vorteilhafter Weise in einen Teil
des Drehzahl-Lastregelsystems einbezogen, um die Drehzahl der Turbine auf einen ersten bestimmten Drehzahlwert nach dem Aktivieren
des Schutzreglers einzustellen. Der Schutzregler ist in der Lage mithilfe der hydraulischen Stelleinrichtungen das Regelventil
und das Speiseventil für die Hochdruckturbine und die Niederdruckturbine rasch zu schließen, wenn der Schutzregler entweder durch
das Öffnen des Unterbrechers bei einer über einem vorgegebenen Wert liegenden Leistung des Generators oder durch das Feststellen
einer über einem zweiten vorgegebenen Wert liegenden Drehzahl der Turbine erregt wird. Dadurch wird die Frischdampfzufuhr zu
der Hochdruckturbine und der Niederdruckturbine unterbrochen, wobei gleichzeitig der überschüssige Dampf in den Zwischenüberhitzer
eingespeist wird, der zwischen der Hochdruckturbine und der Niederdruckturbine vorgesehen ist. Die die Ventile betätigenden hydraulischen
Stelleinrichtungen werden zu einem Zeitpunkt abgeschaltet, der unmittelbar hinter dem vorgegebenen Zeitintervall liegt, das an
das
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das Öffnen des Unterbrechers anschließt, vorausgesetzt, daß
die gemessene Drehzahl nicht mehr größer als der vorgegebene Drehzahlwert ist. Ferner sieht die Schutzregelung Steuereinrichtungen
vor, welche in Abhängigkeit von der Abschaltung der hydraulischen Stelleinrichtungen die Drehzahl der Turbine durch die Einstellung
des Speiseventils regelt, indem die Niederdruckturbine mit Dampf kontinuierlich in Abhängigkeit von der Differenz zwischen
der festgestellten Geschwindigkeit und dem ersten festgelegten Geschwindigkeitswert
beaufschlagt wird. Dabei wird der im Zwischenüberhitzer gespeicherte Dampf dazu benutzt, um die Turbine auf
dem ersten festgelegten Geschwindigkeitswert zu halten und eine rasche Resynchronisation zu erreichen.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bekannten Turbinengeneratoranlage·
Fig. 2 eine Logikschaltung für den Überdrehzahl-Schutzregler in der Turbinenanlage gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Verlaufs der Turbinendrehzahl
nach der Aktivierung des Überdrehzahl-Schutzreglers;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Überdrehzahl-Schutzreglers gemäß
der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Stellmotors in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig.
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Fig. 6 eine graphische Darstellung der Sollwert-Bezugsgrößen in Abhängigkeit von dem Drehzahl-Lastbedarf für die
Stellung des Regelventils und des Speise ventils;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines Überdrehzahl-Schutzreglers
gemäß der Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Darstellung für die Steuerschaltung eines Regelventils zur Verwendung beim Schutzregler gemäß
Fig. 7.
In den anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Drehzahl-Lastregier 36
ist ein verbesserter Überdrehzahl-Schutzregler gemäß der Erfindung einbezogen. Das Drehzahlsignal SPD vom Abnehmer 34 wird an den
Minuseingang eines Differenzgliedes 60 sowie an einen Schalter 61 angelegt. Dieses Drehzahlsignal kennzeichnet die Ist-Drehzahl der Tür bine.
Ein Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler 62 liefert ferner ein Signal 63 an den positiven Eingang des Differenzgliedes 60. Dieses
Signal 63 kennzeichnet als Festwert die Synchrondrehzahl der Turbinenanlage. Der Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler 62 überwacht
auch den Unterbrecher 30 gemäß Fig. 1 und ferner das Zustandssignal
100 vom Überdrehzahl-Schutzregler OPC, das in der Regel mithilfe
einer Logikschaltung gemäß Fig. 2 ermittelt wird. Der Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler
62 erzeugt ein geschwindigkeitsbezogenes und lastbezogenes Steuersignal 65, welches dem positiven Eingang
eines Reglers 67 zugeführt wird. Das vom Differenzglied 60 abgegebene Fehlersignal wird in einem Verstärker 69 mit einem Verstärkungsgrad
K skaliert, wobei der Verstärkungsgrad in der Regel derart gewählt ist, daß bei einer die Synchrondrehzahl um 5% übersteigenden
Drehzahl ein Signal am Ausgang des Verstärkers 69 erzeugt wird, das
100% Last kennzeichnet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 69 wird über einen zweiten Schalter 71 an einen negativen Eingang des Reglers
67 angelegt. An den zweiten negativen Eingang dieses Reglers ist der Schalter 61 angeschlossen. Die Schalter 61 und 71 werden über die
Leitungen 73 und 75 vom Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler aus be-
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tätigt.
tätigt. Ausgangsseitig ist der Regler 67 an den einen Schaltkontakt 77
eines Weehselschalters 79 angeschlossen. Der zweite Schaltkontakt 81 dieses Weehselschalters ist mit einer Handsteuerung 83 verbunden,
die üblicherweise dem Drehzahl-Lastregler 36 zugeordnet ist. Der Wechselschalter 79 ermöglicht in herkömmlicher Weise eine stoßfreie
Umschaltung vom automatischen Regelbetrieb auf eine Handsteuerung. Ein Ventilregler mit einer solchen stoßfreien Umschaltung ist in der
US-PS 3 741 346 beschrieben. Der Schaltarm des Weehselschalters 79
ist mit einem Pufferverstärker 85 verbunden.
Die Darstellung in Fig. 4 ist stark vereinfacht, um die wesentlichen
Elemente der Erfindung hervorzuheben. Selbstverständlich können in Verbindung damit auch weitere Steuer- und Regelfunktionen vorgesehen
sein, wie z. B. eine Lastregelung unter Verwendung eines Lastrückkopplungssignals
oder eine mitgekoppelte Ventilbetätigung.
Das Ausgangssignal des Pufferverstärkers 85 stellt das Sollwert-Bezugssignal
86 dar, das den elektrohydraulischen Stelleinrichtungen 87 zugeführt wird, welche das Regelventil 22 betätigen, um die Frischdampf
zufuhr zur Hochdruckturbine 10 gemäß Fig. 1 zu steuern. Die elektrohydraulischen Stelleinrichtungen werden nachfolgend anhand
der Fig. 5 näher erläutert. Das Sollwert-Bezugssignal 86 für die Ventilpositionierung wird ferner auch an einen Verstärker 89 angelegt,
der an einemzweiten Eingang mit einer verstellbaren Abweichung 90 beaufschlagbar ist. Im Verstärker 89 wird das Sollwert-Bezugssignal
mit dem Verstärkungsfaktor G skaliert, so daß ausgangsseitig ein Signal zur Verfügung steht, das dem Sollwert-Bezugs signal 86 entspricht,
jedoch eine um die einstellbare Abweichung 90 versetzte und mit der Verstärkung G skalierte Größe hat. Dieses Ausgangssignal 91
stellt ein Sollwert-Bezugssignal für die elektrohydraulischen Stelleinrichtungen
93 dar, von welchen aus das Speiseventil 26 bzw. die Speiseventile der Niederdruckturbine eingestellt werden. Diese Wirkungs
weise
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weise wird ebenfalls anhand der Fig. 5 näher erläutert. Durch die Einstellung des Speiseventils 26 wird die Zufuhr des Dampfes aus
dem Zwischenüberhitzer 24 zur Niederdruckturbine 12 gesteuert. Mithilfe eines Funktionsblocks 97 wird ferner eine Ruhevorspannung
erzeugt, die über einen Schalter 99 zum Pufferverstärker 85 übertragen
wird, wenn dieser Schalter aufgrund des Zustande signals vom
Schutzregler OPC geschlossen ist.
In Fig. 5 ist ein hydraulisches Servosystem dargestellt, wie es in
der elektrohydraulischen Stelleinrichtung 87 bzw. 93 für das Regelventil bzw. das Speiseventil gemäß Fig. 4 Verwendung findet. Das
Sollwert-Bezugssignal 86 bzw. 91 wird an den positiven Eingang eines Summiergliedes 110 angelegt. Dieses Summierglied stellt ein
Fehlersignal 112 zur Verfügung, das einemServoverstärker 114 zugeführt
wird, der in herkömmlicher Weise als P-Glied, PI-Glied oder PID-Glied aufgebaut sein kann. Eine unter hohem Druck stehende
Hydraulikflüssigkeit wird von einem Versorgungsvorrat 118 aus über ein Trennventil 119 und ein Flüssigkeitsfilter 120 dem Zulauf 122 des
Servoreglersll6 zugeführt. Die unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit
wird ferner vom Filter 120 aus durch eine Düse 126 zu einem Rückschlagventil 124 übertragen. Dieses Rückschlagventil steht
ferner mit einem elektromagnetisch gesteuerten Ventil 128 in Verbindung. Der Ablauf 130 des Servoventils 116 ist mit einem weiteren
Rückschlagventil 122 verbunden, das zu einem Ablaufsammelleiter hin öffnet. Der Steuerölanschluß 134 des Servoreglersll6 ist mit dem
Steuerölzulauf 135 eines Stellmotors 137 verbunden. Der Stellkolben 139 des Stellmotors 137 wird entsprechend der über den Steuerölzulauf
135 zugeführten bzw. abgeführten unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit im Stellmotor 137 verschoben. Mithilfe eines herkömmlichen
Gestänges wird diese Verschiebung des Stellkolbens auf den Ventilschieber des Dampfventils übertragen, der entsprechend das
Ventil öffnet oder schließt.
Wenn
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Wenn der Stellkolben in der Darstellung nach oben verschoben wird,
ist diese Verschiebung mit einem Öffnen des Ventils und damit einer Vergrößerung des Strömungsquerschnittes verbunden. Die Position
des Stellkolbens wird mithilfe eines Positionsgebers 141 erfaßt, der z. B. als linear veränderlicher Differentialtransformator aufgebaut
sein kann und ein den Öffnung s zu stand des Ventils kennzeichnendes
Positionssignal 143 liefert. Dieses Positionssignal 143 hat die Form
eines modulierten Wechselstromsignals, das in einem Demodulator 145 demoduliert wird und als demoduliertes Positionssignal 147 ausgangsseitig
zur Verfugung steht. Dieses demodulierte Positionssignal
147 stimmt mit dem Sollwert-Bezugs signal 86 gemäß Fig. 4 überein.
Das demodulierte Po sitionssignal 147 kann direkt als Rückkopplungs signal dem negativem Eingang des Summiergliedes 110 zu denjenigen
Zeiten zugeführt werden, während welcher das Sollwert-Bezugssignal 86 bzw. 91 repräsentativ für die notwendige Stellung des Dampfventils
ist. Wenn für andere Fälle ein Sollwert -Bezugssignal benötigt wird, das repräsentativ für den Durchflußbedarf des Dampfventils ist, kann
das demodulierte Positionssignal 147 mithilfe eines Funktionsblockes
148 entsprechend der Abhängigkeit des Durchflußes von der Ventilstellung
in das gewünschte Signal umgewandelt werden. Das Rückkopplungssignal, das dem negativen Eingang des Summiergliedes 110
zugeführt wird, ist in diesem Fall das vom Funktionsblock 148 abgegebene Signal, welches das Sollwert-Bezugssignal in Abhängigkeit vom
Durchflußbedarf darstellt.
Mit dem Steuer öl zulauf 135 des Stellmotors 137 ist ein Ablaufventil
151 verbunden. Mit diesem in Fig. 5 dargestellten Ventil besteht die Möglichkeit ein verhältnismäßig großes Volumen der Hydraulikflüssigkeit
vom Stellmotor zur Ablaufleitung 53 in sehr kurzer Zeit abzuführen. Das Ablaufventil 151 kann zusätzlich Hydraulikflüssigkeit
über eine Abiauflöffnung 155 des Stellmotors der anderen Seite des Stellkolbens zuführen, um die Verschiebung des Kolbens zum
Schließen
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Schließen des Dampfventils zu beschleunigen. Das Ablaufventil 151 arbeitet mit dem elektromagnetisch gesteuerten Ventil 128 zusammen,
wenn dieses Ventil aufgrund des Zustandssignals 100 vom Schutzregler OPC erregt wird. In diesem Fall kann die Hydraulikflüssigkeit im
Ablaufventil 151, welche das Ablaufventil geschlossen hält., über eine
Ablaufleitung 159 abfließen, womit der Druck auf eine Vorspannfeder 161 abgebaut wird. Damit öffnet diese Vorspannfeder 161 das Ablaufventil
151 und läßt die Hydraulikflüssigkeit vom Steuerölzulauf 135
des Stellmotors 137 durch das Ablaufventil 151 zur Ablaufleitung abfließen. Zusätzlich kann das elektromagnetisch gesteuerte Ventil
128 die Hydraulikflüssigkeit auch über die Leitung zum Rückschlagventil 124 zur Notablauf leitung hin im Rahmen einer Schnellabschaltung
abführen.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels wird anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert. Zu diesem Zweck wird anfänglich
davon ausgegangen, daß die Turbinenanlage unter Lastregelung auf einer um etwa ein Megawatt größeren Leistung als ein vorgegebener
Leistungswert, z. B. von 30% der Nennleistung arbeitet, und daß ein
Fehler auftritt, der das Öffnen des Unterbrechers 30 auslöst. Als Folge dieser Zustände , die in Fig. 2 angegeben sind, wird ein die
Schutzregelung forderndes Zu Standssignal 100 erzeugt. In Fig. 6 sind die typischen auf die Ventilposition des Regelventils und des
Speiseventils bezogenen Sollwerte dargestellt. Dabei repräsentieren die Kurven 200 bzw. 202 die Sollwert-Bezugssignale 86 und 91, wie
sie von dem Regler 67 im Zusammenwirken mit dem Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler
62 erzeugt werden. Entsprechend der angenommenen Voraussetzung mit über 30% liegenden Lastbedingungen ist das Speiseventil
voll und das Regelventil teilweise geöffnet. Normalerweise ist unter Lastregelbedingungen, d. h. bei geschlossenem Unterbrecher 30,
der Schalter 71 gemäß Fig. 4 geschlossen, so daß das Ausgangssignal
des
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des Verstärkers 69 zum Begier 67 übertragen wird. Der Schalter ist in diesem Zustand geöffnet.
Sobald ein die Schutzregelung forderndes Zu Standssignal 100 vom
Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler 62 empfangen wird, veranlaßt dieser das Schließen des Schalters 61 über die Leitung 73 und das
Öffnen des Schalters 71 über die Leitung 75. Gleichzeitig wird das geschwindigkeits- und lastbezogene Steuersignal 65 auf einen Wert
gebracht,, welcher die Einstellung des Regelventils und des Speiseventils
auf die durch die Punkte 204 und 206 gemäß Fig. 6 gekennzeichneten
Positionen veranlaßt. Zusätzlich und gleichlaufend mit der Auslösung der Überdrehzahl-Schutzregelung wird der Schalter
geschlossen, um eine Ruhe vor spannung an den Pufferverstärker 85 anzulegen, welcher die elektromagnetisch gesteuerten Ventile 128
in jeder der elektrohydraulischen Stelleinrichtungen erregt, wodurch das jeweilige Ablaufventil 151 geöffnet wird und das Abfließen der
Hydraulikflüssigkeit aus dem Stellmotor zuläßt. Dadurch wird eine rasche Änderung der Ventilstellung ausgelöst, und zwar in einer
Richtung, welche das rasche Schließen der Dampf ν entile, d. h. des Regelventils für die Hochdruckturbine und des Speiseventils für die
Niederdruckturbine auslöst. Auf diese Weise bewirkt das eine Überdrehzahl-Schutzregelung
auslösende Zu stands signal 100 eine rasche Abschaltung der Dampfzufuhr zu den Turbinen, indem die unter hohem
Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zur Ablaufleitung hin rasch abgeführt wird.
Mit dem Öffnen des Unterbrechers 30 wird die Last vom Generator plötzlich abgeschaltet, so daß ein Ungleichgewicht bezüglich der
mechanischen und elektrischen Energie in der Turbinenanlage entsteht, was zu einer Erhöhung der Turbinendrehzahl führt. Da jedoch
das Regelventil und das Speiseventil gleichzeitig mit dem Öffnen des Unterbrechers 30 geschlossen werden, wird der weitere Aufbau
mechanischer
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mechanischer Ernergie unterbrochen, so daß die durch die Trägheitsmasse
der Turbine erhöhte Drehzahl wieder infolge der Strömungsund Reibungsverluste abnimmt. Dieser Zustand spielt sich in der Zeit
von t bis t gemäß Fig. 3 ab.
Entsprechend den Maßnahmen der logischen Schaltung gemäß Fig. 2, wird nach einer vorgegebenen veränderbaren Verzögerungszeit von
z.B. 1 bis 10 Sekunden ab dem Zeitpunkt ,von welchem an der Unterbrecher
30 geöffnet hat, das Drehzahlsignal SPD abgetastet, um den Zeitpunkt festzustellen, zu welchem dieses Drehzahlsignal SPD unter
einen vorgegebenen Drehzahlwert abfällt, der im vorliegenden Fall mit 103% der Synchrondrehzahl angenommen wird. In der Darstellung
gemäß Fig. 2 ist die Tatsache, daß der Unterbrecher 30 geöffnet hat
mit BR gekennzeichnet. Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, daß der Zeitpunkt, zu welchem die Drehzahl den Wert von 103% der Synchrondrehzahl
annimmt mit t bezeichnet. Bei einer herkömmlichen Überdrehzahl-Schutzregelung
wird das Speiseventil hydraulisch voll geöffnet in Abhängigkeit von dem Erregungsabfall des elektromagnetisch
gesteuerten Ventils 128, was seinerseits das Schließen des Ablaufventils 151 auslöst und das weitere Ablaufen der Hydraulikflüssigkeit
vom Steuerölzulauf 135 zur Ablaufleitung 153 verhindert. Bei den meisten elektrohydraulischen Stelleinrichtungen für das Speiseventil
verläuft eine direkte Steuerölleitung zum Steuerölzulauf 135 durch eine Düse, wodurch das Ventil unmittelbar nach dem Schließen des
Ablaufventils 151 geöffnet wird. Wenn das Speiseventil 26 infolge des Schließens des Ablaufventils 151 geöffnet wird, strömt der im Zwischenüberhitzer
24 gespeicherte Dampf in die Niederdruckturbine und erhöht deren Drehzahl über 103% der Synchrondrehzahl. Auf diese Weise
werden die in Fig. 3 mit der Kurve 50 dargestellten Schwingungen ausgelöst, die solange auftreten, bis die gesamte im Zwischenüberhitzer
gespeicherte Dampfenergie verbraucht ist.
Bei
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Bei der beschriebenen Ausführungsform gemäß der Erfindung
braucht das Speiseventil nicht ganz geöffnet zu werden in Abhängigkeit vom Schließen des Ablaufventils 151. Der Überdrehzahl-Schutzregler
OPC steuert das Schließen des Speiseventils entsprechend der gemessenen Drehgeschwindigkeit der Turbinenanlage, d.h. entsprechend
dem Drehzahlsignal SPD.
Im speziellen wird der Regler 67 von der Differenz aus dem geschwindigkeits-
bzw. lastbezogenen Steuersignal 65 vom Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler
62 und dem Drehzahlsignal SPD gesteuert. Der Regler 67,der typischerweise als P-Regler aufgebaut ist, liefert
die Sollwert-Bezugssignale über den Schaltkontakt 77 des Wechselschalters 79 und den Pufferverstärker 85, wie bereits beschrieben
wurde. Dieses am Ausgang des Pufferverstärkers 85 zur Verfugung stehende Sollwert-Bezugssignal 86 wird zur Ansteuerung der elektrohydraulischen
Stelleinrichtungen für das Regelventil 22 der Hochdruckturbine direkt benutzt. Für die Ansteuerung der elektrohydraulischen
Stelleinrichtungen 93 für das Speiseventil der Niederdruckturbine wird dieses Sollwert-Bezugssignal über den Verstärker 89
geführt, in welchem der Wert versetzt sowie skaliert wird, und ausgangsseitig
als Sollwert-Bezugssignal 91 zur Verfügung steht. Die typischen Sollwert-Bezugssignale für das Ausführungsbeispiel sind
in "Fig. 6 als Punkt 204 für das Speiseventil und als Punkt 206 für
das Regelventil gekennzeichnet. Die in den beiden Kurven 200 und dargestellte Diskontinuität wird vom Drehzahl-Lastbedarf-Bezugsregler
62 verursacht, nachdem der Unterbrecher 30 geschlossen hat. Der als Diskontinuität in den Kurven dargestellte Sprung für den Durchfluß bedarf
wird herkömmlicherweise vorgesehen, um Frequenzabweichungen zu kompensieren, die beim Schließen des Unterbrechers
auftreten. Die unterschiedliche Steigung der beiden Kurven 200 und ergibt sich durch den Verstärkungsfaktor G des Verstärkers 89, welcher
in der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform den Verstärkungsfaktor 4 hat.
Somit
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ORIGINAL INSPECTED
Somit ergibt sich aus dem voraus stehenden,, daß die logischen Bedingungen,
welche den Überdrehzahl-Sehutzregler OPC in Funktion setzen, gleichzeitig auch das rasche Schließen des Regelventils und
des Speiseventils bewirken, indem das elektromagnetisch gesteuerte
Ventil 128 erregt und das Ablaufventil 151 der jeweiligen elektrohydraulischen
Stelleinrichtungen 87 bzw. 93 geöffnet wird. Damit steigt die Drehzahl der Turbinenanlage zunächst aufgrund der
Massenträgheit an und nimmt anschließend langsam aufgrund der Strömungs- und Reibungsverluste ab. Während der Schließzeit des
Regelventils und des Speiseventils wird der Abdampf von der Hoehdruckturbine im Zwischenüberhitzer 24 gespeichert. Nach dem Öffnen
des Unterbrechers 30 und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitverzögerung wird die durch das Drehzahlsignal SPD gekennzeichnete
Drehzahl der Turbinen überwacht, bis das Drehzahlsignal unter den vorgegebenen Wert von beispielsweise 103% der Synchrondrehzahl
abfällt. Sobald dieser Zustand eintritt, fällt das Zustandssignal 100
ab, so daß sich der Schalter 99 öffnet und die Erregung der elektromagnetisch
gesteuerten Ventile 128 in den elektrohydraulischen Stellein richttingen 87 und 93 abfällt. Damit werden die zugeordneten Ablaufventile
151 geschlossen und der Steuerölzulauf 135 erneut vom Steueröl über die Leitung 134 beaufschlagt.
Mit dem Öffnen des Unterbrechers 30 wird, wie bereits erwähnt, der
Schalter 71 geöffnet und der Schalter 61 geschlossen. Der Drehzahlfehler,
der sich aus der Differenz des geschwindigkeits- und lastbezogenen Steuersignals 65 und dem Drehzahlsignal SPD ergibt, dient
der Ansteuerung des Reglers 67, der, wie bereits erwähnt, die Sollwerte für die Stellung des Regelventils und des Speiseventils liefert.
Nach dem Schließen der Ablaufventile 151 sprechen die Servosysteme auf die Sollwerte an und bringen die Ventile in die gewünschte Position.
Diese Sollwerte können entweder stellungsbezogen oder durchflußbezogen sein. Da das Steuersignal 65 vom Bezugsregler 62 im wesentlichen
gleich
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ler Ventile
gleich der Synchrondrehzahl ist,, erfolgt die Einstellung der
aufgrund der Sollwert-Bezugssignale primär im Bereich der Punkte 204 und 206 und entlang den Kurven 200 sowie 202 gemäß Fig. 6.
Die Drehzahl der Turbinen ändert sich dabei in der in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen gewünschten Weise und zwar entlang dem
Verlauf der gestrichelten Kurve 54. Zu jeder Zeit während der Regelung der Turbinendrehzahl unter Verwendung der im Zwischenüberhitzer
gespeicherten Energie durch entsprechende Einstellung des Speiseventils kann die Turbinenanlage durch Schließen des Unterbrechers
30 an die Last angeschlossen werden. Dadurch wird die Drehzahl resynchronisiert. Nach dem Schließen des Unterbrechers
30 wird automatisch etwa 5% der Turbinenleistung benötigt und erst anschließend kann die Regelung entlang den Kurven 200 und 202 für
das Regelventil und das Speiseventil erfolgen, wie dies aus Fig. 6 als Beispiel hervorgeht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche zur Positionierung
des Speiseventils der Niederdruckturbine benutzt werden kann, um die Drehzahl der Turbine auf Synchrondrehzahl nach der Auslösung des
Überdrehzahl-Schutzreglers OPC zu regeln, ist in Fig. 7 dargestellt. Ein vorgegebener Drehzahl-Sollwert 300, der repräsentativ für die
Synchrondrehzahl der Turbine sein kann, wird an den positiven Eingang eines Summiergliedes 301 angelegt. Der negative Eingang dieses
Summiergliedes 301 ist an den Drehzahlgeber angeschlossen, und wird
mit dem Drehzahlsignal SPD beaufschlagt. Der vom Summierglied ausgangsseitig abgegebene Drehzahlfehler arbeitet auf einen Regler 305.
Der Ausgang dieses Reglers 305 ist über zwei in Serie geschaltete Schalter 307 und 308 an den einen Eingang eines Pufferverstärkers
angeschlossen. Der erste Schalter 307 ist geöffnet, wenn das Ablaufventil 151 infolge des Zustandssignals 100 vom Überdrehzahl-Schutzregler
OPC geöffnet ist. Zu diesem Zweck wird ein den Offenzustand des Ablaufventils kennzeichnendes Zu stands signal 315 von einem Druck-
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geber 311 erzeugt, der gemäß Fig. 5 den hydraulischen Druck im Innern des Ablaufventils 151 mißt. Der zweite Schalter 308 ist
offen, wenn ein Sperr signal 313 zur Unterdrückung der Drehzahlregelung
ISC von einem Flip-Flop 312 geliefert wird. Dieses Sperrsignal 313 zur Unterdrückung der Drehzahlregelung kann einerseits
durch ein Schnellschlußsignal 314 und andererseits durch die Betätigung eines Druckknopfes PBl über ein Oder-Gatter ausgelöst
werden, das mit seinem Ausgangs signal den Flip-Flop 312 beaufschlagt
und diesen in den ISC-Zustand schaltet. Durch das Schließen des Unterbrechers 30 kann der Flip-Flop 312 in den ISC-Zustand zurückgestellt
werden. Das vom Regler 305 erzeugte Signal wird nur dann zum Pufferverstärker 310 übertragen, wenn die Drehzahlregelung
nicht unterdrückt ist und die Ablaufventile 151 der elektrohydraulischen Stelleinrichtungen 87 und 93 geschlossen sind.
Das an den Pufferverstärker 310 angelegte zweite Eingangssignal 316
wird von einem Digital-Analog-Wandler 318 geliefert, welcher über einen Schalter 320 an den Pufferverstärker 310 angeschlossen ist.
Dieser Digital-Analog-Wandler wird in herkömmlicher Weise von einem Digitalzähler 322 beaufschlagt, welchem von einem Taktgeber
324 Taktimpulse über einen Schalter 326 zugeführt werden, wenn der Schalter, wie nachfolgend erläutert, geschlossen ist. Das Ausgangssignal
des Pufferverstärkers 310 wird den elektrohydraulischen Stelleinrichtungen 93 als Sollwert-Bezugssignal 91 zugeführt. Der in Fig.
dargestellte Verstärker 89 kann durch das System gemäß Fig. 7 ersetzt werden, wobei jedoch keine Kopplung zwischen dem Drehzahl-Lastregler
36 und dem System gemäß Fig. 7 besteht.
Für diese alternative Ausführungsform können weitere Funktionen für den Drehzahl-Lastregler 36 vorgesehen werden, die in Fig. 8
erläutert sind, um das Regelventil entsprechend vorgegebener Be-
dingungen
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«ν
dingungen zu sperren. Gemäß Fig. 8 wird ein DrehzahlfeMersignal
von einem Summierglied 400 erzeugt, an dessen positivem Eingang der Wert der Synchrondrehzahl und an dessen negativem Eingang das
ausgemessene Drehzahlsignal SPD angelegt wird. Das Fehlersignal wird an den positiven Eingang eines Komparators 401 angeschlossen,
an dessen negativem Eingang ein Schwellwertsignal liegt, das im vorgegebenen Fall fünf Umdrehungen/Minute repräsentiert. Das
Ausgangssignal des Komparators 4Γ0 liegt am einen Eingang eines
Und-Gatters 403. Ein zweiter Komparator 405 wird an seinem positiven Eingang mit den gesammelten Positionssignalen des Speiseventils
beaufschlagt, wie sie in den elektrohydraulischen Stelleinrichtungen 93 als demoduliertes Positionssignal 147 gemäß Fig. 5 zur
Verfügung stehen. Der negative Eingang des Komparators 405 wird mit einem Positionsschwellwert beaufschlagt, der 20% Hub des
Speiseventils kennzeichnet. Das Ausgangs signal dieses zweiten Komparators
405 wird an den zweiten Eingang des Und-Gatters 403 übertragen, dessen Ausgangs signal zur Ansteuerung des Regelventils benutzt
wird. Für den Fall, daß ein Ausgangssignal vorhanden ist, wird die normale Betriebsfunktion des Regelventils über den Pufferverstärker
85 bewirkt, wogegen beim Fehlen eines Ausgangssignals der Pufferverstärker 85 das Regelventil über ein entsprechendes
Sollwert-Ausgangssignal 86 in Schließposition bringt.
Es sei bemerkt, daß das Regelventil und das Speiseventil beim Auftreten
des Zustandssignal 100 im Überdrehzahl-Schutzregler OPC ein plötzliches Schließen des Regelventils und des Speiseventils verursacht.
Zusätzlich zu dieser Maßnahme werden die Schalter 307 und 308 als Folge dieses Zustandssignals 100 geöffnet. Wenn die Ablaufventile
151 geschlossen werden, wird auch der Schalter 307 geschlossen, so daß das vom Regler 305 gelieferte Signal zum Puff er verstärker
übertragen werden kann, wenn der Schalter 308 aufgrund eines fehlenden Sperrsignals 313 ebenfalls geschlossen ist. Die Sollwerteinstellung
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stellung des Speiseventils über die elektrohydraulischen Stelleinrichtungen
93 erfolgen nun in Abhängigkeit vom. Fehlersignal, welches das Summierglied 301 zur Verfügung stellt. Der Regler 305
kann bei der beschriebenen Ausführungsform als P-Regler, PI-Regler
oder PID-Regler ausgeführt sein. Das Speiseventil regelt dabei die Turbinendrehzahl auf einen Wert, der etwa gleich der Synchrondrehzahl
ist, unter Verwendung der im Zwischenüberhitzer gespeicherten Energie.
Während dieser Regelperiode ist das Regelventil aufgrund des Sperrsignals
vom Und-Gatter 403 geschlossen. Wenn die Drehzahlregelung mithilfe des Speiseventils solange aufrechterhalten wird, bis die
vorrätige Energie im Zwischenüberhitzer aufgebraucht ist, und das Speiseventil eine Position einnimmt, in welcher kein zusätzlicher
Dampf der Niederdruckturbine zugeführt werden kann, wird das Regelventil vom Ausgangssignal des Und-Gatters 304 nunmehr eingeschaltet,
um der Hochdruckturbine Dampf zuzuführen und die Drehzahlregelung zu übernehmen. Der Schaltungsaufbau gemäß Fig. 8 dient dem Zweck,
diesen Zustand festzustellen. Wenn das gemessene Drehzahlsignal SPD unter die Synchrondrehzahl um beispielsweise mehr als 5 Umdrehungen/
Minute abfällt, erscheint am Ausgang des Komparators 401 ein entsprechendes Signal. Wenn andererseits das Speiseventil eine Öffnungsposition einnimmt, die einemgrößeren als demdurch den Schwellwert
eingestellten Hub von 20% entspricht, erscheint am Ausgang des Komparators 405 ebenfalls ein entsprechendes Signal, so daß das Und-Gatter
304 an beiden Eingängen mit einem Steuersignal beaufschlagt wird und ausgangsseitig ein Signal an den Pufferverstärker 85 abgibt.
Unter diesen Bedingungen beeinflußt primär das Regelventil die Drehzahlregelung der Turbine auf die Synchrondrehzahl, da das Speiseventil
praktisch voll geöffnet ist.
Wenn die Turbinenanlage wieder an die Last angelegt werden soll, wird
der Unterbrecher 30 geschlossen. Dieser Zustand wird mit den
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- ne -
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logischen Signalen 408 und 409 gemäß Fig. 7 festgestellt, wobei das
logische Signal 408 den Schalter 326 schließt und die Übertragung der Taktiinpulse zum Fortschalten des Zählers 322 freigibt. Der geschlossene
Zustand des Unterbrechers 30 bedingt, daß am Ausgang des Und-Gatters
410 das Signal abfällt, das üblicherweise den Schalter 320 offenhält. Damit wird auch dieser Schalter geschlossen,so daß das Ausgangssignal
vom Digital-Analog-Wandler 318 zum Pufferverstärker 310 übertragen werden kann. Nach dem Anlegen des Taktsignals an den
Zähler 322 , läuft dieser auf einen vorgegebenen Zählstand , der dem
voll geöffneten Speiseventil zugeordnet ist und über den Digital- Analog-■Wandler
318 und - den geschlossenen Schalter 320 an dem Pufferverstärker 310 wirksam wird. Dieses über die Leitung 316 an den
Pufferverstärker angeschlossene Signal übersteuert das Signal vom Regler 305 und hält das Speiseventil im voll geöffneten Zustand.
Die anhand der Fig. 7 und 8 beschriebene abgewandelte Ausführungsform
der Drehzahlregelung kann verhindert werden, indem entweder von einer Bedienungsperson der Druckkopf PBI gedrückt wird, oder
ein Schnellschlußsignal 314 wirksam ist. In beiden Fällen wird die Drehzahlregelung vom Flip-Flop 312 aus unterdrückt, der den Schalter
308 entsprechend dem ausgangsseitig wirksamen Sperrsignal öffnet. Damit wird das vom Regler 305 gelieferte Signal zur Bestimmung
des Sollwert-Bezugssignals für das Speiseventil vom Pufferverstärker abgeschaltet.
§09833/0740
ORIGINAL INSPECTED
Leerseite
Claims (8)
- Patentansprüche.J Überdrehzahl-Schutzregler für eine einen elektrischen Generator antreibende Dampfturbinenanlage, welche eine Hochdruckturbine und zumindest eine Niederdruckturbine umfaßt, wobei die Hochdruckturbine mit Frischdampf über zumindest ein Regelventil beaufschlagt wird und der Abdampf von der Hochdruckturbine über einen Zwischenüberhitzer und zumindest ein Speiseventil der Niederdruckturbine zugeführt wird, mit einer an den Generator über einen Unterbrecher anschließbaren Last, wobei die bei einer ersten vorgegebenen Drehzahl (Synchrondrehzahl) abgegebene elektrische Leistung mit dem Schutzregler einstellbar ist, welcher in Abhängigkeit von der gemessenen Ist-Drehzahl die Turbinenanlage gegen Überdrehzahlen vorzugsweise beim plötzlichen Lastabfall schützt, dadurch gekennzeichnet, -daß elektrohydraulische, auf das Regelventil (22) und das Speiseventil (26) wirkende Stelleinrichtungen (87, 93) vorhanden sind, welche entweder auf das Abwerfen der Last (18) durch den Unterbrecher (30) oder auf das Anwachsen der Ist-Drehzahl über einen zweiten vorgegebenen Drehzahlwert hinaus ansprechen und die Dampfzufuhr zur Hochdruckturbine (10) und zur Niederdruckturbine (12) sperren, sowie gleichzeitig den Abdampf der Hochdruckturbine (10) in dem Zwischenüberhitzer (24) speichern,909I33/074Q~2~ 2904380- daß die Erregung der elektrohydraulisch«!! Stelleinrichtungen (87, 93) abfällt, wenn die Ist-Drehzahl unter den zweiten vorgegebenen Drehzahlwert absinkt, und- daß Einrichtungen (34, 62,67, 89, 93) vorhanden sind, mit welchen die Drehzahl der Turbinenanlage durch kontrolliertes Öffnen des Speiseventils (26) einstellbar ist, indem Dampf aus dem Zwischenüberhitzer (24) in Abhängigkeit von der Differenz der Ist-Drehzahl und dem ersten vorgegebenen Drehzahlwert der Niederdruckturbine (12) zugeführt wird, womit die Drehzahl der Turbinenanlage im wesentlichen auf dem ersten vorgegebenen Drehzahlwert gehalten und das rasche Anschalten der Last (18) ermöglicht wird.
- 2. Überdrehzahl-Schutzregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß das Regelventil (22) bzw. das Speiseventil (26) gemäß einem an die elektrohydraulischen Stelleinrichtungen (87 bzw. 93) angelegten Sollwert-Bezugssignal (86; 91) mittels eines Servoreglers (116) in Abhängigkeit von einem Rückkopplungssignal (143, 147, 149) einstellbar sind,wobei dieses Rückkopplungssignal die Ventilstellung kennzeichnet,- daß die elektrohydraulischen Stelleinrichtungen (87, 93) je ein Ablaufventil (151) und ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil (128) umfassen, wobei durch die Erregung des elektromagnetisch gesteuerten Ventils das Ablaufventil geöffnet und gleichzeitig die Steuerfunktion des Servoreglers (116) unterbunden wird, um ein rasches Schließen des Regelventils (22) bzw. des Speiseventils (26) zu bewirken, und- daß nach dem Schließen der Ablaufventile der Servoregler (116) das Regelventil bzw. das Speiseventil in die dem Sollwert-Bezugssignal entsprechende Position steuert.909833/0740"3" 2304980
- 3. Überdrehzahl-Schutzregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet,- daß das die Ventilposition kennzeichnende Rückkopplungssignal (147) ein den Ventildurchfluß kennzeichnendes Signal (149) ist, welches den Ventilhub in Abhängigkeit vom Durchfluß kennzeichnet, und- daß das angelegte Sollwert-Bezugssignal ebenfalls ein den Durchfluß kennzeichnendes Signal ist.
- 4. Überdrehzahl-Schutzregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,- daß der erste vorgegebene Drehzahlwert im wesentlichen proportional der Synchrondrehzahl des angeschlossenen Lastsystems ist.
- 5. Überdrehzahl-Schutzregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,- daß die zweite vorgegebene Drehzahl im wesentlichen gleich 103% der Synchrondrehzahl ist.
- 6. Überdrehzahl-Schutzregler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,- daß die Erregung der elektrohydraulischen Stelleinrichtungen (87, 93) infolge der Öffnung des Unterbrechers (30) nur dann erfolgt, wenn die erzeugte elektrische Leistung größer als ein vorgegebener Leistungswert ist.
- 7. Überdrehzahl-Schutzregler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,- daß die elektrohydraulischen Stelleinrichtungen (87, 93) nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung (1 bis 10 Sekunden) nach dem Öffnen des Unterbrechers (30) inaktiviert werden, wenn nach diesem Zeitintervall die Ist-Drehzahl nicht mehr größer als die zweite vorgegebene und vorzugsweise bei 103% der Synchrondrehzahl liegende Drehzahl ist.909833/0740
- 8. Überdrehzahl-Schutzregler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,- daß der Servoregler (116) ein P-Regler ist, der für die Einstellung des Speiseventils mit einem Drehzahlfehlersignal beaufschlagt wird, das sich aus der Differenz der Ist-Drehzahl und der Synchrondrehzahl ergibt.909833/0740
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