DE3028416A1 - SPEED CONTROL DEVICE FOR HYDROPOWER OR THERMAL ENGINES - Google Patents

SPEED CONTROL DEVICE FOR HYDROPOWER OR THERMAL ENGINES

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DE3028416A1 DE19803028416 DE3028416A DE3028416A1 DE 3028416 A1 DE3028416 A1 DE 3028416A1 DE 19803028416 DE19803028416 DE 19803028416 DE 3028416 A DE3028416 A DE 3028416A DE 3028416 A1 DE3028416 A1 DE 3028416A1
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ENEL - Bite Nazionale per l'Energia Elettrica - ROM, Italien RIVA CALZONI S.p.A. - MAILAND, ItalienENEL - Bite Nazionale per l'Energia Elettrica - ROM, Italy RIVA CALZONI S.p.A. - MILAN, Italy

"Drehzahlregeleinrichtung fuer Vasserkraft- bzw. Waermekraftmaschinen" "Speed control device for hydropower or thermal power machines"

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die herkoemmlichen Drehzahlregler gestatten normalerweise eine Kontrolle der Drehzahl der Maschine innerhalb eines beschraenkteii Bereiches um den Wert der Betriebsnenndrehzahl ·
Insbesondere bei Wasserkraftmaschinen wird der Reg-Conventional speed controllers normally allow the speed of the machine to be controlled within a limited range around the value of the nominal operating speed.
In the case of hydropower machines in particular, the

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ler in der Anlaufphase dazu benutzt, auf einfache Weise das Oeffnen der Drosselorgane fuer die Antriebsfluessigkeit unmittelbar derart zu steuern, dass der Anlaufstoss der Einheit und die darauffolgende Drehzahlerhoehung bis zu einem ¥ert nahe der Betriebsdrehzahl gewaehrleistet werden. Ler used in the start-up phase to directly control the opening of the throttling devices for the drive fluid in such a way that the start-up surge of the unit and the subsequent increase in speed up to a level close to the operating speed are guaranteed.

Danach kommen die drehzahlempfindlichen Kreise in Taetigkeit, um im geschlossenen Kreis unter Einwirkung auf die Drosselorgane die Drehzahl zu regeln.Then the speed-sensitive circles come into action to act in a closed circuit to regulate the speed on the throttle bodies.

Es sind ferner einige Systeme der Drehzahlkontrolle auch in der Anlaufphase insbesondere fuer ¥aermekraftmaschi-nen bekannt, wobei die Kontrolle normalerweise mittels einer, gemaess einem vorbestimmten Programm veraenderlichen Bezugsdrehzahl durchgefuehrt wird.There are also some speed control systems in the start-up phase, especially for ¥ aermekraftmaschi-nen known, the control usually by means of a, according to a predetermined program change Reference speed is carried out.

Die erfindungsgemaesse Einrichtung bezweckt, mittels einer eigenartigen Loesung die folgenden Funktionen zu ■verwirklichen:The purpose of the device according to the invention is to use a peculiar solution to realize the following functions:

- Kontrolle der Oeffnungsgesclwindigkeit der Absperrorgane bis zu einem Fert, der unabhaengig von den veraenderlichen Aussenbedingungen, wie Nutzfallhoehe und Reibungsmoment, den Anlaufstoss der Gruppe bedingt}- Control of the opening speed of the shut-off devices up to a product that is independent of the changeable External conditions, such as the effective case height and frictional torque, determine the starting impact of the group}

- nach dem Anlaufstoss, selbsttaetiger Uebergang auf Drehzahlrampe mit kontrollierter Beschleunigung und selbsttaetiger Anpassung des Maschinenmomentes an die jeweiligen Momentanbedingungen waehrend der gesamten Uebergangsphase der Drehzahlerhoehung bis zum Erreichen des Nennwertes der Drehzahl;- after the start-up, automatic transition on Speed ramp with controlled acceleration and automatic adaptation of the machine torque the respective instantaneous conditions during the entire transition phase of the speed increase up to Reaching the nominal value of the speed;

- fuor den Fall, dass die Maschina unmittelbar einen- for the case that the Maschina immediately one

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Synchrongenerator antreibt und dass derselbe mit der Netzfrequenz synchronisiert werden muss, um parallelgeschaltet zu werden, soll die Einrichtung selbsttaetig den unmittelbaren Uebergang auf die Synchronisies1-phase mit dem Netz als letzte Phase des AnlaufVorganges durchfuehren.The synchronous generator drives and that the same has to be synchronized with the mains frequency in order to be connected in parallel, the device should automatically carry out the immediate transition to the Synchronization 1 phase with the mains as the last phase of the start-up process.

Um diese und weitere Zwecke, die aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, zu erreichen, schlaegt die Erfindung eine den Drehzahlreglern fuer Turbomaschinen hinzuzufuegende Einrichtung vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zur Kontrolle der Beschleunigung waehrend der gesamten Phase des Drehzahlanstieges einen in sich geschlossenen Kreis umfasst, der als Bezugsbeschleunigung· das maximale Ausgangsniveau eines Kreises besitzt, welcher am Eingang das Pehlersignal zwischen der jeweiligen Xstdrehzahl der zu kontrollierenden Gruppe und einem durch die zu erreichende Drehzahl dargestellten Bezugswort aufweist, so dass dann, wenn der Fehler geringer als das genannte Niveau wird, der Beschleunigungskontrolle selbsttaetig eine zur Drohzahlregelung auf den vorbestimmten Wert erforderliche Drehzahlkontrolle hin— zugefuogt wird.The invention is intended to achieve these and other purposes which will become apparent from the following description a device to be added to the speed controllers for turbo machines, which is characterized by is that they are used to control the acceleration while the entire phase of the increase in speed includes a closed circuit, which is used as the reference acceleration has the maximum output level of a circuit, which at the input the error signal between the respective Xst speed of the group to be controlled and one represented by the speed to be achieved Has reference word, so that when the error is less than the mentioned level, the acceleration control automatically a speed control required for the speed control to the predetermined value. is added.

Zur besseren Erlaeuterung der Zwecke und der Kennzeichen der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine beispielsweise Ausfuehrungsform beschrieben.In order to better explain the purposes and characteristics of the invention, reference is made below on the drawing an example embodiment is described.

Figur 1 ist ein Blockschema einer orfindungsgemaessen Einrichtung,FIG. 1 is a block diagram of a device according to the invention Facility,

1 "-'"i-Kiy /OBl 51 "- '" i-Kiy / OBl 5

Figur 2 zeigt die Hauptkomponenten des Schemas der Figur 1, undFigure 2 shows the main components of the scheme of Figures 1, and

Figur 3 ist ein Blockschema, das eine Variante des Scheraas der Figur 1 zeigt,Figure 3 is a block diagram showing a variant of the Scheraas of Figure 1,

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die Art der Wirkung der Einrichtung nach Figur 1, in der durch ein Blockschema die aequivalente elektronische Schaltung, ohne jegliche Beschraenkung auf die Ausfuehrung dieser elektronischen Schaltung» gezeigt ist, welehe im Rahmen der Erfindung beliebiger Art sein kann.The following description refers to the Type of action of the device according to Figure 1, in which the equivalent electronic Circuit, without any restriction on the execution this electronic circuit »is shown welehe can be of any type within the scope of the invention.

Die Figur 2 zeigt beispielsweise das ¥irkungsschema einer solchen moeglichen Ausfuehruiig,Figure 2 shows, for example, the ¥ ffungsschema a such possible execution,

In der Anfangsphase des Oeffnens, vor dem Anlaufstoss, erfolgt eine zunehmende Oeffnung mit einem vorbestimmten, in geschlossenem Kreis kontrollierten Gradienten, indem im algebraischen Summenbildner 7 das an der Klemme 3 ankommende elektrische Eingangssignal, das die Oeffnungsweite der Absperrorgane der Turbine darstellt und das durch die Ableiteschaltung 5 entsprechend abgeleitet wird, einem eichbaren Bezugswert 6 gegenuebergestellt wird« Das so erhaltene Ungleichheitssignal wird mittels des Summenbildners 8 als Eingangssignal der Integrierschaltung 9 am Ausgang der Einrichtung verwendet. Das Ausgangssignal dieser Integrierschaltung wird ueber die Klemme 4 als Bezugssignal der Servoeinrichtung zugeleitet, die proportional zu diesem Signal das Oeffnen der Absperrorgane der Turbine bewirkt.In the initial phase of opening, before the start-up push, there is an increasing opening with a predetermined gradient controlled in a closed circle, in that in the algebraic summator 7 the the electrical input signal arriving at terminal 3, which represents the opening width of the shut-off devices of the turbine and which is derived accordingly by the derivation circuit 5, compared to a calibratable reference value 6 is «The inequality signal obtained in this way is used as an input signal by means of the summing unit 8 the integrating circuit 9 is used at the output of the device. The output signal of this integrating circuit is sent via terminal 4 as the reference signal of the servo device which causes the opening of the shut-off elements of the turbine in proportion to this signal.

Der Klemme 1 der Einrichtung wird ein elektrischesTerminal 1 of the device becomes an electrical one

1 3 0 0 0 8 / Ü 8 I 51 3 0 0 0 8 / Ü 8 I 5

Signal f„ zugefuehrt, das von einer Drehzahlmessvorrichtung der Gruppe kommt, die von der Drehzahl null bis zu einer, die Betriebsdrehzahl uebersteigenden Drehzahl einen linearen Drehzahlbereich besitzt.Signal f "supplied by a speed measuring device the group comes from a speed of zero to a speed that exceeds the operating speed has a linear speed range.

Im Augenblick des Anlaufstosses wird seitens einer, auf diesen ansprechenden Vorrichtung 10 ueber Kontakte 11 (oder aehnliche statische Schalter) der beschriebene Oeffnungskontrollkreis abgeschaltet und der Beschleunigungskontrollkreis an den Eingang der Endintegrierschaltung 9 angeschaltet. Die Beschleunigungskontrolle erfolgt im geschlossenen Kreis ueber die Ableiteschaltung 12.At the moment of the start-up, one of the on these responsive device 10 via contacts 11 (or similar static switches) the one described Opening control circuit switched off and the acceleration control circuit connected to the input of the final integrating circuit 9. The acceleration control takes place in a closed circuit via the discharge circuit 12.

Der Beschleunigungsbezugswert ist durch das Saettigungsniveau der Schaltung 15 gegeben, an deren Eingang ueber die Eichvorrichtung I7 das Fehlersignal angelegt ist, welches durch den algebraischen Sumraenbildner lh zwischen dem, die Drehzahl der Gruppe darstellenden Signal f„ und dem ueber die Klemme 2 eingebrachten Signal f? gebildet wird, das bei der Ausfuehrung ohne selbsttaetiger Synchronisierung einen festen Wert besitzt, der der zu erreichenden Nenndrehzahl entspricht.The acceleration reference value is given by the saturation level of the circuit 15, at the input of which the error signal is applied via the calibration device I7, which is generated by the algebraic summator lh between the signal f “representing the speed of the group and the signal f ? is formed, which has a fixed value in the execution without automatic synchronization, which corresponds to the nominal speed to be achieved.

Das maximale Fehlerniveau, welches als Beschleunigungsbezugswert verwendet wird, kann im Rahmen der Erfindung auch auf andere Weise erhalten werden, beispielsweise ueber eine Minimumwertwahlschaltungo Das Saettigungsniveau kann mittels eines Eichschalters 16 veraendert werden, der es somit gestattet, waehrend der gesamten Phase der Drehzahlerhoehung den Beschleunigungswert und somit die Zeit zu veraendern, inThe maximum error level, which is used as an acceleration reference value, can within the scope of the invention can also be obtained in other ways, for example via a minimum value selection circuit The saturation level can be changed by means of a calibration switch 16, which thus allows while to change the acceleration value and thus the time during the entire phase of increasing the speed, in

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der ausgehend vom Stillstand die Betriebsdrehzahl erreicht wird.which, starting from standstill, reaches the operating speed will.

Die Regelung umfasst auch, mittels der Vorrichtung 18 und der zugehoerigen Eichsteuerung 19,, eine mit einem Koeffizienten k„ proportionale ¥irkung» Die Gesamtwirkung mit dem Koeffizienten k.-kp, die fuer die Drehzahlregelung um den Betriebsdrehzahlwert erforderlich ist, ergibt sich selbsttaetig, wenn die Gruppe die Drehzahl f„ = fP - a/kp erreicht, worinThe regulation also includes, by means of the device 18 and the associated calibration control 19, one with a Coefficients k "proportional action" The overall effect with the coefficient k.-kp, which is used for speed control around the operating speed value is required, results automatically when the group increases the speed f "= fP - a / kp reached, in which

fr das der Drehzahl der Gruppe proportionale Signal, f_ das an die Klemme 2 angelegte Bezugssignal, und a das der fuer die Gruppe vorbestimmte Beschleunigungf r the signal proportional to the speed of the group, f_ the reference signal applied to terminal 2, and a the acceleration predetermined for the group

proportionale Signal
bedeuten*proportional signal
mean*

Es ergibt sich sodann eine Verringerung der Beschleunigung, waehrend die Drehzahl durch die Einrichtung in einer Weise kontrolliert wird, dass sie den dem Bezugswert f„ entsprechenden Wert annimmt. Wie gesagt, kann f2 einen, der Betriebsdrehzahl entsprechenden festen Wert besitzen. Sofern die selbsttaetige Synchronisierung gewuenscht ist, kann dieses Signal jedoch unmittelbar seitens eines, mit der Netzfrequenz verbundenen Frequenzmessers bearbeitet werden. In diesem Fall wird die Drehzahl der Gruppe unmittelbar auf den Wert des Synchrones— raus gebracht. Stets in diesem Fall gestattet es die Vorrichtung 20 einen Gleitwert zwischen der Frequenz der Gruppe und der Netzfrequenz vorzubestimmen, der die 0-perationen der Parallelschaltung erleichterteThe acceleration is then reduced, while the speed is controlled by the device in such a way that it assumes the value corresponding to the reference value f ". As mentioned, f 2 can have a fixed value corresponding to the operating speed. If automatic synchronization is required, however, this signal can be processed directly by a frequency meter connected to the mains frequency. In this case the speed of the group is immediately brought to the synchronous value. Always in this case, the device 20 makes it possible to pre-determine a sliding value between the frequency of the group and the mains frequency, which facilitates the 0 operations of the parallel connection

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Das Bezugssignal von 20 kann an den Summenbildner angelegt werden (wie in der Figur angedeutet) oder es kann auch an den Summenbildner 14 angelegt werden.The reference signal from 20 can be sent to the summator can be applied (as indicated in the figure) or it can also be applied to the summator 14.

Im Rahmen der Erfindung kann die Einrichtung durch einige Zusatzfunktionen ergaenzt werden, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Die Schaltung 22, die bezueglich des Fehlerwertes zwischen.der Istdrehzahl der Gruppe und der vorbestimmten Betriebsdrehzahl empfindlich ist, gestattet es, das Ende der Anlaufphase festzustellen und ueber die Klemme 23 eine Information nach aussen abzugeben» Ueber die Klemme 2h laesst sich in die Einrichtung eine Steuerung einbringen, welche den Koeffizienten k.. aendert, wenn es in Voraussicht einer laengeren Periode im Leerlaufbetrieb zweckmaessig erscheint, die Verstaerkung im Kreis zur Regelung der Drehzahl um die Betriebsdrehzahl herabzusetzen.In the context of the invention, the device can be supplemented by a few additional functions, as shown in FIG. The circuit 22, with respect to the error value zwischen.der actual speed of the group, and the predetermined operating speed is sensitive, it allows to determine the end of the start-up phase and to make the outside via the terminal 23 information to "through the terminal 2h is possible in the device comprises a Bring in control, which changes the coefficient k .. if, in anticipation of a longer period in idle mode, it appears expedient to reduce the gain in the circuit for regulating the speed by the operating speed.

Schliesslich gestattet es die Schaltung 21 ein Zusatzsignal beim Oeffnen hinzuzufuegen, um den Anlauf einer Turbomaschine zu beguenstigen, die unmittelbar oder ueber eine elektrische Welle eine Pumpeinheit antreibt. Finally, the circuit 21 allows an additional signal to be added when opening, in order to initiate the start-up to favor a turbo machine that drives a pump unit directly or via an electric shaft.

Im Rahmen der Erfindung ist es moeglich, der Einrichtung die Zusatzschaltungen hinzuzufuegen bzw. sie wegzulassen, was auch fuer die Kontrollschaltung der Oeffnungsgeschwindigkeit vor dem Anlauf stoss' gilt.In the context of the invention it is possible to add the additional circuits to the device or to add them omit, which also applies to the control circuit of the opening speed before the start-up push '.

1 30008/081 51 30008/081 5

Claims (2)

\ '. 51\ '. 51 Anmelder: HYDROART S8p.A. - MAILAND, ItalienApplicant: HYDROART S 8 pA - MILAN, Italy ENEL - Ente Nazionale per l'Energia Elettrica - ROM, Italien RIVA CALZONI S.p.A. - MAILAND, ItalienENEL - Ente Nazionale per l'Energia Elettrica - ROM, Italy RIVA CALZONI S.p.A. - MILAN, Italy "Drehzahlregeleinrichtung fuer Wasserkraft- bzw. Waermekraf tma s chinen""Speed control device for hydropower or heat power tma s chinen " PATENTANS PRUECHEPATENTAN'S PRUECHE \ 1. Anlasseinrichtung zur Hinzufuegung an Drehzahlregler fuer Turbomaschinen, gekennzeichnet durch einen in sich geschlossenen Kreis zur Kontrolle der Beschleunigung waehrend der gesamten Phase des Drehzahlanstieges, der als Bezugsbeschlounigung das maximale Ausgangsniveau \ 1. Starting device for adding to the speed controller for turbo machines, characterized by a closed circuit to control the acceleration during the entire phase of the speed increase, which is the maximum starting level as a reference acceleration 130008/0815130008/0815 eines Kreises besitzt, welcher am Eingang das Fehlersig— nal zwischen der jeweiligen Istdrehzahl der zu kontrollierenden Gruppe und einem durch die zu erreichende Drehzahl dargestellten Bezugswert aufweist, so dass dann, wenn der Fehler geringer als das genannte Niveau wird, der Beschleunigungskontrolle selbsttaetig eine zur Drehzahlregelung auf den vorbestimmten Wert erforderliche Dreh— zahlkontrolle hinzugefuegt wird.of a circuit, which at the input has the error signal between the respective actual speed of the one to be checked Group and a reference value represented by the speed to be achieved, so that if the error is lower than the mentioned level, the acceleration control automatically becomes a speed control speed control required to the predetermined value is added. 2. Einrichtung zur Anlaufkontrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine, die Oeffnungsgeschwindigkeit der Absperrorgane von der vollstaendigen Schliesslage bis zur Oeffnungslage, welche den Anlaufs toss der kontrollierten Gruppe herbeifuehrt, kontrollierende Schaltung umfasst,2. Device for start-up control according to claim 1, characterized in that it also has one, the opening speed of the shut-off devices from the complete one Closing position up to the opening position, which is the start-up toss of the controlled group brings about controlling Circuit includes, 3· Einrichtung zur Anlaufkontrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der- Bezugswert der zu erreichenden Drehzahl, anstatt ein Festwert zu sein, durch ein Signal festgelegt ist, welches die Netzfrequenz darstellt, so dass nach der Phase des Anlaufstosses und der Beschleunigung auch jene der selbsttaetigen Synchronisierung mit der Netzfrequenz ausgefuehrt wird, an welches Netz der seitens der Turbomaschine angetriebene Generatorparallel anzuschalten ist,3 · device for start-up control according to claim 1, characterized in that the reference value of the to be achieved Speed, instead of being a fixed value, is determined by a signal that represents the mains frequency, so that after the phase of the start-up impulse and the acceleration also that of the automatic synchronization the network frequency is used to determine which network the generator driven by the turbo machine is in parallel with is to be switched on, k, Einrichtung zur Anlaufkontrolle nach den Anspruechen 1 - 3i dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur proportionalen Schaltung eine Zusatzschaltung vorhanden ist, durch welche der Anlauf einer Turbomaschine erleichtert wird, welche unmittelbar oder ueber eine elektrische Felle eine Pumpeinheit antreibt, k, device for start-up control according to claims 1 - 3i, characterized in that parallel to the proportional circuit there is an additional circuit through which the start-up of a turbo machine is facilitated, which drives a pump unit directly or via an electric head, 130008/0815130008/0815
DE19803028416 1979-07-27 1980-07-26 SPEED CONTROL DEVICE FOR HYDROPOWER OR THERMAL ENGINES Granted DE3028416A1 (en)

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