DE2931145C2

DE2931145C2 - Verfahren und Vorrichtuing zum Betätigen eines Ablaßventils

Info

Publication number: DE2931145C2
Application number: DE2931145A
Authority: DE
Inventors: William George Scotia N.Y. Carberg; Mark Robert Brighton Mass. Ford jun.
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1979-08-01
Publication date: 1983-12-29
Also published as: GB2036374A; IT1122870B; CA1123080A; FR2435083B1; FR2435083A1; JPS583155B2; NL7904899A; IT7925258A0; NL179678B; US4197990A; DE2931145A1; MX147374A; NL179678C; JPS5547098A; GB2036374B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betätigen eines Ablaßventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 2. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind in der US-PS 28 13 681 beschrieben.

In einer Prozeß- oder Kraftanlage, in der ein Zweiphasen-Strömungsmittel von einem Punkt zu einem anderen geleitet wird, ist es wichtig, jegliches Kondensat abzulassen, das längs des Strömungsweges auftreten kann. Insbesondere ist es in einer Kraftanlage an einer Stelle stromaufwärts einer Turbomaschine unter dem Gesichtspunkt einer potentiellen Schaufelerosion wichtig, sicherzustellen, daß jegliches Kondensat in einem Verteiler durch Ablassen abgeführt wird, damit keine Wassertröpfchen in dem Dampf mitgeführt werden, die sonst anschließend in die Turbomaschine getragen werden könnten. Es ist außerdem erwünscht, Kondensat aus einem Turbomaschinengehäuse sofort zu entfernen, um die Möglichkeit von ungleichen Wärmegradienten innerhalb des Turbomascviinenmantels auszuschalten, die sonst zum Verziehen des Turbomaschinengehäuses führen könnten.

Ein bekanntes System zur automatischen Ablaßsteuerung ist in der US-PS 36 94 103 beschrieben. Dort werden Belastungszustände an einer Turbine auf einen

π Druckschalter gegeben, so daß das Ablaßventil betätigt wird, wenn die Turbinenbelastung auf einen vorbestimmten Wert, wie beispielsweise 20% der Nennbelastung, abfällt Die Ablaßventile werden daher bei einem vorbestimmten Sollwert geöffnet Dieses System kann zwar die Ablaßventilstellung bei einer drastischen Änderung im Turbomaschinendruck steuern, es berücksichtigt jedoch keine Dampftemperaturänderungen bei hohem Druck, während denen es ebenfalls zu einer Kondensation kommen kann.

Ein weiteres bekanntes System zum Erkennen des Auftretens von Feuchtigkeit in einer Dampfleitung ist in der US-PS 40 63228 beschrieben. Dieses bekannte System stellt die Geschwindigkeit der Temperaturänderung in einer Dampfleitung fest, um das Vorhandensein von Feuchtigkeit zu erkennen.

Ferner ist es beispielsweise aus der DE-AS 21 32 141

bekannt, daß der Dampfdruck (Sättigungsdruck des Wassers) eine eindeutige Funktion der Temperatur ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betätigen eines Ablaßventils und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, um alle in der Dampfleitung auftretenden Beziehungen zwischen Dampftemperatur und Dampfdruck zu berücksichtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsg: aiäß durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die jeweilige Dampftemperatur mit der dem Dampfdruck entsprechenden Sättigungstemperatur verglichen wird. Dadurch ergibt sich bei allen Druck/Temperaturwerten eine schnelle und genaue Steuerung der Ablaßventile. Die Erfindung ist

so auf verschiedene automatisierte Vorgänge für den Anlauf und Betrieb eines Kraftwerks anwendbar.

Die Erfindung baut auf der Beziehung zwischen dem Dampfdruck urid der Dampftemperatur auf, die eine Sättigungskurve festlegt. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Abfühlens des Dampfdruckes in einer Dampfleitung und des Umwandeins des Dampfdruckes in eine Sättigungstemperatur. Wenn die abgefühlte Istdampftemperatur die Sättigungsdampftemperatur in einem vorbestimmten Ausmaß übersteigt, werden die Ablaßventile geschlossen. Wenn sich die abgefühlte Istdampftemperatur der Sättigungskurve in einem vorbestimmten Ausmaß nähert, werden die Ablaßventile geöffnet. Bei der Durchführung der Erfindung ist ein Element die Verwendung eines Funktionsgenerators,

to der den abgefühlten Dampfdruck in eine Sättigungstemperaturkurve gemäß einer vorgeschriebenen Beziehung umwandelt. Anschließend vergleichen elektronische Vergleicher die Istdampftemperatur mit der Sättigungs-

dampftemperatur, um die Ablaßventilstellung zu steuern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Systemschema, welches eine Dampfleitung, eine Analogabfühleinrichtung, elektronische Prozessoren und Ventilbetätigungseinrichtungen zeigt, und

Fig.2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dampftemperatur und dem Dampfdruck sowie eine Sättigungstemperaturkurve und veränderliche Sollwerte zum öffnen und Schließen des Ablaßventils.

Bei einem Mischzyklus-Kraftwerk liefert ein Wänr.erückgewinnungs-Dampfgenerator Dampf für eine oder mehrere Dampfturbinen. Mischzyklus-Kraftwerke sind auf dem Kraftwerkgebiet bekannt und enthalten wenigstens eine Gasturbine, eine Dampfturbine und einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator. Der Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerafor verbindet die Gasturbine thermodynamisch mit der Dampfturbine, wobei Gasturbinenabgas in Wärmeaustauschbeziehung mit Speisewasser geleitet wird, das das Speisewasser in Dampf umwandelt Es können mehr als ein Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator und mehr als eine Dampfturbine vorhanden sein.

Weiter kann das hier beschriebene Ausführungsbeispiel auch bei jeder Prozeßleitung angewandt werden, die ein zweiphasiges Strömungsmittel enthält. Darüber hinaus kann in einer Kraftanlage, die Dampf als jo Arbeitsmittel benutzt, die Erfindung auch an den Turbinengehäuseablässen und anderen Stellen, an denen eine Kondensation erfolgen kann, angewandt werden.

In Fig.! verbindet ein Fluidverteiler 11 wenigstens einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (nicht gezeigt) mit wenigstens einer Dampfturbine (ebenfalls nicht gezeigt). Ablaßsammeitöpfe 13,15 und 17 sind an niedrigen Stellen in dem Dampfverteiler befestigt. Das elektronische Ablaßsystem nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt Wasser aus diesen Sammeltöpfen ab.

Abfühleinrichtungen werden benutzt, um Temperatur- und Druckdaten aus dem Verteiler und den Ablaßsammeitöpfen zu erhalten. Beispielsweise mißt ein -t > Druckgeber 25 den Dampfdruck in dem Verteiler 11 und liefert einen Ausgangsstrom I, der zu dem Dampfdruck proportional ist. Der Ausgangsstrom 1 wird in einem Strom-Spannungs-Wandler 27 in eine Spannung V umgewandelt. Das Ausgangssignal des Wandlers 27 >» wird an einen Funktionsgenerator 29 angelegt, der ein elektrisches Ausgangssignal liefert, das einer Sättigungstemperatur bei dem gemessenen Druck äquivalent ist. Diese Sättipungstemperatur ändert sich, wie im folgenden noch näher erläutert, mit dem Druck, so daß r"> sie zu einem variablen Sollwert für das automatisierte Ablaßsystem wird.

Die Ablaßsammeitöpfe 13,15 und 17 sind jeweils mit einem Thermoelement 33, 35 bzw. 37 versehen, das die Dampftemperatur in jeder mit dem Hauptdampfvertei- bo ler verbundenen Leitung mißt Das Ausgangssignal jsdes Thermoelements ist eine elektrische Spannung, die zu der gemessenen Temperatur proportional ist. Die Ausgangssignale der Thermoelemente werden selektiv an Spannungsverstärker 41, 42 bzw. 43 angelegt. Die Spannungsverstärker geben jeweils Spannungssignale für jedes Thermoelement ab, die dann an Signalvergleicher 45, 47 bzw. 49 angelegt werden. Ein zweites Eingangssignal an jedem Signalvergleicher 45, 47 bzw. 49 ist das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 29. Das Ausgangssignal jedes Signalvergleichers wird in Kontaktausgangsisolatoren 55, 57 bzw. 59 eingegeben, die mit motorisch einstellbaren Ablaßventilen 61, 63 bzw. 65 verbunden sind. Ein zweites Ausgangssignal aus jedem Signalausgang könnte ein elektrisches Signal sein, das eine Systemstörung angibt und in einer Störungsalarmvorrichtuiig F angezeigt wird, die mit jeder elektrischen Kontaktvorrichtung verbunden ist

In Fig.2 ist die Dampftemperatur über dem Dampfdruck aufgetragen. Die gezeii,-2 ausgezogene Linie A ist die Sättigungstemperatur, Cx sich mit Temperatur und Druck ändert. Der Funktionsgenerator 29 ist ein programmierbares Gerät, das die auf der Linie A dargestellten Daten elektrisch wiedergeben und in die Vergleich'^ eingeben kann.

Die gestrichelte Linie B stellt die Kurve zum Schließen der elektronischen Ablässe dar. Diese Linie wird durch die Linie A festgelegt, ist aber um eine konstante Temperaturdifferenz von etwa 56° C höher als die Linie A. Das ist ein willkürlicher Sollwert, der auf der Erfahrung und auf der Kenntnis von Systembedingungen und -erfordernissen basiert Die strichpunktierte Linie C ist eine Ablaßöffnungslinie, die bei einer Differenz Δ von etwa 28° C über der Sättigungstemperaturlinie auftritt. Die Vergleicher 45, 47 und 49 sind so voreingestellt, daß sie diese Werte aufnehmen und damit die Ablaßventile 61, 63 bzw. 65 gemäß Fig.2 steuern.

Das Verfahren nach der Erfindung wird in folgenden Schritten ausgeführt:

Abfühlen des Fluiddruckes in der Fluidleitung;
Umwandeln des Fluiddruckes in eine elektrische Spannung, die eine Sättigungstemperatur angibt;
Abfühlen der Fluidtemperatur am Ablaßort;
Vergleichen der Sättigungstemperatur mit der abgefühlten Fluidtemperatur an jedem Ablaßort; und

Verstellen jedes Ablaßventils entweder in eine Ventiloffenstellung oder in eine Ventilschließstellung gemäß dem Ergebnis des Vergleichsschrittes.

Das vorstehend beschriebene Verfahren enthält weiter den Schritt, das Ablaßventil immer dann zu schließen, wenn die kt-Temperatur die Sättigungstemperatur bei steigender Temperaturdifferenz um 56°C übersteigt. Außerdem beinhaltet es den Schritt, das Ablaßventil immer dann zu öffnen, wenn bei abnehmender Temperaturdiffei enz die Ist-Temperatur um weniger als 28° C üüer der Sättigungstemperatur liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betätigen eines Ablaßventils in einer Dampfleitung, wobei der Dampfdruck in der Dampfleitung und. der Istwert der Dampftemperatur gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfdrucksignal in ein Sättigungstemperatursignal umgewandelt und das Sättigungstemperatursignal mit dem Istwert der Dampftemperatur verglichen werden, wobei das Ablaßventil immer dann geschlossen wird, wenn bei steigender Temperaturdifferenz der Istwert der Dampftemperatur das Sättigungstemperatursignal um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, und das Ablaßventil immer dann geöffnet wird, wenn bei fallender Temperaturdifferenz der Istwert der Dampftemperatur kleiner als eine vorbestimmte Temperaturdifferenz oberhalb des Sättigungstemperatuiv.^nals ist

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1,

mit einer Einrichtung (33, 35, 37) zum Messen des Istwerts der Dampftemperatur und

einer Einrichtung (25) zum Messen des Istwertes des Dampfdruckes,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (29) zum Erzeugen eines Sättigungstempei-atursignals auf der Basis des Istwerts des Dampfdruckes,

eine Einrichtung (45, 47, 49) zum Vergleichen des Sättigungstemperatursignals mit dem Istwert der.

Dampftemperatur, und

eine Einrichtung (55. M) zum Betätigen des Ablaßventils (61,63,65) gemäo dem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (45,47,49).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des Sättigungstemperatursignais ein elektronischer Funktionsgenerator (29) ist und daß die Vergleichseinrichtung ein Signalvergleicher (45,47,49) ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signalvergleicher (45,47,49)

ein Ablaßschließsollwert bei einer vorbestimmten ersten Differenz (B) in der Temperaturdifferenzzunahmerichtung oberhalb des Sättigungstemperatursignals und

ein Ablaßöffnungssollwert zwischen der vorbestimmten ersten Differenz (B) und dem Sättigungstemperatursignal in der Temperaturdifferenzabnahmerichtung zugeführt ist.