JP6704517B2 - How to operate a turbine generator - Google Patents
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Description
本発明は、タービン発電機を動作させる方法に関する。 The present invention relates to a method of operating a turbine generator.
タービン発電機が、ここでは、例えば蒸気タービンなどの少なくとも1つのタービン、例えば三相電流発電機または三相交流電流発電機などの発電機と、を有する組立体であると理解され、タービンは発電機を駆動し、後者発電機は、電力供給システムなどの送電網内へ供給される三相電流または三相交流電流を発生させる。 A turbine-generator is here understood to be an assembly comprising at least one turbine, for example a steam turbine, for example a generator, for example a three-phase current generator or a three-phase alternating current generator, the turbine generating electricity. The latter generator generates a three-phase current or a three-phase alternating current that is fed into a power grid such as a power supply system.
タービンは、タービンの吸収能力を高める過負荷弁を有し得る。したがって、タービンの出力は不変の圧力で増大され得る。しかし、過負荷弁が開かれると、タービンの効率性は低下する。したがって、過負荷弁は、特定の選択された動作状況においてのみ開くことになっている。そのような動作状況は周波数低下または電気の高価格である。 Turbines may have overload valves that increase the absorption capacity of the turbine. Therefore, the power output of the turbine can be increased at a constant pressure. However, when the overload valve is opened, turbine efficiency is reduced. Therefore, the overload valve is supposed to open only in certain selected operating situations. Such operating conditions are low frequency or expensive electricity.
したがって、過負荷弁は、生蒸気弁の開放に対する固定割当て(fixed assignment)により開かれる。換言すれば、過負荷弁と生蒸気弁とは厳密に確実に連結されている。しかし、過負荷弁と生蒸気弁とのこの厳密で確実な連結は、過負荷弁が開かれる必要がない場合の効率性の低下を必然的に伴う。 Therefore, the overload valve is opened with a fixed assignment for the opening of the live steam valve. In other words, the overload valve and the live steam valve are strictly and reliably connected. However, this tight and secure connection of the overload valve and the live steam valve entails a reduction in efficiency when the overload valve does not have to be opened.
したがって、本発明の目的は、タービンの効率性が改善され得る方法を示すことである。 Therefore, it is an object of the present invention to show how turbine efficiency can be improved.
本発明によれば、タービンおよびタービンに連結されている発電機を有するタービン発電機を動作させる方法において、発電機は、三相電流または三相交流電流を、送電網周波数で送電網内へ供給するように設計されており、タービンは生蒸気弁と過負荷弁とを有し、
周波数目標値に対する周波数低下に関して、送電網周波数を監視するステップと、
開状態に関して、生蒸気弁の状態を検出するステップと、
周波数低下の検出に応答して、かつ生蒸気弁の検出された開状態に応答して、過負荷弁を開くステップと、
を実施する。
According to the invention, in a method of operating a turbine generator having a turbine and a generator connected to the turbine, the generator supplies a three-phase current or a three-phase alternating current into the grid at a grid frequency. The turbine has a live steam valve and an overload valve,
Monitoring the grid frequency for frequency drops relative to the frequency target, and
Detecting the state of the live steam valve with respect to the open state;
Opening the overload valve in response to detecting the frequency drop and in response to the detected open state of the live steam valve;
Carry out.
したがって、生蒸気弁が完全に開かれかつ周波数低下が存在する場合にのみ、過負荷弁が開かれることが確実になる。したがって、定格運転中の効率性は高められることが可能であり、過負荷弁を用いて、周波数低下の場合にタービンの出力を動的に増大させることが可能である。 Therefore, it is ensured that the overload valve is opened only when the live steam valve is fully opened and there is a frequency drop. Therefore, efficiency during rated operation can be increased and an overload valve can be used to dynamically increase the output of the turbine in the event of a frequency drop.
周波数低下の検出に応答して、指示二値信号が生成されること、生蒸気弁の開状態の検出に応答して、さらなる指示二値信号が生成されること、および過負荷弁を開く作動信号を生成するために、2つの信号がAND要素と組み合わせられることが好ましい。したがって、生蒸気弁が完全に開かれかつ周波数低下が存在する場合にのみ、過負荷弁が開かれることが、簡単な手段で確実になる。 An indicator binary signal is generated in response to the detection of the frequency drop, a further indicator binary signal is generated in response to the detection of the open state of the live steam valve, and the operation of opening the overload valve The two signals are preferably combined with an AND element to generate the signals. Thus, it is ensured by simple means that the overload valve is opened only when the live steam valve is fully opened and there is a frequency drop.
例えば、作動信号に応答して、制御エラーを判定するために、少なくとも1つの出力目標値が出力実際値と比較されること、および過負荷弁が判定された制御エラーに応じて開かれることが好ましい。例えば、制御エラーはPIコントローラへ供給され得る。したがって、周波数低下の場合に、タービンの出力の、特に迅速な偏りのない適応が達成され得る。さらにまたはあるいは、送電網周波数が周波数目標値と比較されること、および制御エラーを判定するためのさらなる値が決定されることが準備され得る。さらなる値は、例えば、送電網周波数を安定させるために必要な出力レベルの尺度であり得る。したがって、制御はさらに改善され得る。 For example, in response to an actuation signal, at least one output target value is compared to an actual output value to determine a control error, and an overload valve is opened in response to the determined control error. preferable. For example, the control error can be fed to the PI controller. Therefore, in the case of a frequency reduction, a particularly rapid and unbiased adaptation of the turbine output can be achieved. Additionally or alternatively, it may be prepared that the grid frequency is compared to a frequency target value and that further values for determining control errors are determined. The further value may be, for example, a measure of the power level required to stabilize the grid frequency. Therefore, control can be further improved.
例えば作動信号に応答して、制御エラーを判定するために、出力目標値が出力実際値と比較されること、生蒸気弁が判定された制御エラーに応じて開かれることが好ましい。例えば、制御エラーはPIコントローラへ供給され得る。したがって、タービンへの蒸気の供給の特に迅速な偏りのない適応が達成され得る。 The output target value is preferably compared with the actual output value to determine a control error, for example in response to an actuation signal, and the live steam valve is preferably opened in response to the determined control error. For example, the control error can be fed to the PI controller. Thus, a particularly rapid and unbiased adaptation of the supply of steam to the turbine can be achieved.
周波数低下の存在を推測するために、送電網周波数が周波数目標値と比較されることが好ましい。送電網周波数は、ここでは、送電網の三相電流または三相交流電流の周波数である。したがって、周波数低下は簡単な方法で検出され得る。 The grid frequency is preferably compared to a frequency target in order to infer the presence of a frequency drop. The grid frequency is here the frequency of the three-phase current or three-phase alternating current of the power grid. Therefore, the frequency reduction can be detected in a simple manner.
周波数低下を示す値が、少なくとも送電網周波数と周波数目標値とを評価することにより判定されること、および値が限界値より大きい場合に周波数低下が推測されること、が好ましい。したがって、さもなければ効率性の低下につながると考えられる、周波数低下が不正確に推測されないこと、および過負荷弁が不必要に開かれないことが確実になる。 It is preferable that the value indicating the frequency decrease is determined by evaluating at least the grid frequency and the frequency target value, and that the frequency decrease is estimated when the value is larger than the limit value. Therefore, it is ensured that the frequency drop is not inferred inaccurately and that the overload valve is not opened unnecessarily, which would otherwise lead to reduced efficiency.
生蒸気センサ信号が閾値と比較されること、および生蒸気センサ値が閾値より大きい場合に開状態が推測されることが好ましい。したがって、さもなければ効率性の低下につながると考えられる、開いた生蒸気弁が不正確に推測されないこと、および過負荷弁が不必要に開かれないことが確実になる。 Preferably, the live steam sensor signal is compared to a threshold and an open state is inferred if the live steam sensor value is greater than the threshold. Therefore, it is ensured that an open live steam valve would not be inferred incorrectly and that the overload valve would not be opened unnecessarily, which would otherwise lead to reduced efficiency.
さらに、本発明はコンピュータプログラム製品と、かかる方法を実施するデバイスとを含む。 Furthermore, the invention comprises a computer program product and a device implementing the method.
後続の文章において、本発明による方法の好適な実施形態が、添付の概略的な図面を参照して説明される。 In the text that follows, preferred embodiments of the method according to the invention are described with reference to the accompanying schematic drawings.
最初に図1を参照する。 First, refer to FIG.
図1はタービン発電機1を示す。この場合、タービン発電機1は、発電するのに役立つ回転機械の組合せであると考えられる。タービン発電機1は、一般に、例えば蒸気タービンまたはガスタービンなどのタービン3と、タービン3により駆動される発電機2と、で構成されている。
FIG. 1 shows a
本例示的実施形態では、タービン3は蒸気タービンとして具現化されている。したがって、本例示的実施形態におけるタービン発電機1は蒸気タービン発電機とも呼ばれ得る。タービン3は高圧段4と、中圧段5と、低圧段6と、を有する。
In the present exemplary embodiment, turbine 3 is embodied as a steam turbine. Therefore, the
さらに、図1は、タービン発電機1の生蒸気弁7と過負荷弁8とを示す。
Furthermore, FIG. 1 shows the live steam valve 7 and the overload valve 8 of the
生蒸気弁7は、タービン3への蒸気の供給およびしがたってタービンの回転速度がそれにより影響を受ける可能性がある絞り弁であり得る。この場合、蒸気はタービン3の高圧段4、中圧段5、および低圧段6を通って連続的に流動する。タービンは、次いで、送電網周波数NFで三相電流または三相交流電流を供給する発電機2を駆動する。
The live steam valve 7 may be a throttle valve with which the supply of steam to the turbine 3 and thus the rotational speed of the turbine may be influenced thereby. In this case, the steam continuously flows through the high pressure stage 4, the
過負荷弁8は生蒸気弁7に平行に配置されているが、本例示的実施形態では、蒸気が高圧段4の中心領域内へ供給されることを可能にする。換言すれば、過負荷弁8が開かれると、高圧段4の入力段が迂回され、高圧段4の残りの段は、タービン3の出力の増大を達成するために、比較的高い蒸気圧を供給される。本例示的実施形態と対照的に、過負荷弁8が開かれると、必要に応じて出力の増大を達成するために、タービン3の高圧段4の蒸気が中圧段5へ直接供給されることも準備され得る。
The overload valve 8 is arranged parallel to the live steam valve 7, but in the present exemplary embodiment it allows steam to be fed into the central region of the high pressure stage 4. In other words, when the overload valve 8 is opened, the input stage of the high pressure stage 4 is bypassed and the remaining stages of the high pressure stage 4 have a relatively high steam pressure in order to achieve an increase in the output of the turbine 3. Supplied. In contrast to the present exemplary embodiment, when the overload valve 8 is opened, the steam of the high pressure stage 4 of the turbine 3 is fed directly to the
ここでさらに、図2を参照する。 Still referring to FIG.
図2は、タービン発電機1のタービン3を制御するデバイス9を示す。
FIG. 2 shows a device 9 for controlling the turbine 3 of the
本例示的実施形態におけるデバイス9はAND要素10と、特性曲線要素11と、第1のPIコントローラ12と、第2のPIコントローラ13と、第1のコンパレータ14と、第2のコンパレータ15と、減算器要素16と、切替スイッチ17と、を有する。
The device 9 in the present exemplary embodiment includes an
特性曲線要素11は、送電網周波数NFの値を読み込み、それを周波数目標値と比較するように設計されている。
The
2つの周波数値のこの比較の結果に基づいて、特性曲線要素11は値WEを決定する。値WEは2つの周波数値間の差を表すものであり、本例示的実施形態では、前記値WEは、送電網周波数を安定させるのに必要な出力の値である出力補正値である。
Based on the result of this comparison of the two frequency values, the
本例示的実施形態では、第1のコンパレータ14は値WEを限界値GWと比較する。限界値GWは、本例示的実施形態では、0パーセントの大きさを有する。0パーセントより大きい、送電網周波数NFと周波数目標値との間の偏差が存在する場合、本例示的実施形態では、周波数低下FAが推測される。
In the exemplary embodiment, the
周波数低下FAは、本例示的実施形態では、周波数低下が存在する場合、論理値1である二値信号である。さもなければ信号は論理値0である。周波数低下FAは2つの入力変数のうちの1つとしてAND要素10へ供給される。
The frequency down FA is a binary signal that, in the present exemplary embodiment, is a logical one when frequency down is present. Otherwise the signal is a logical 0. The frequency reduction FA is provided to the AND
値WEに加えて、タービン3の出力実際値LIおよび出力目標値LSが入力変数として減算器要素16へ供給され、制御エラーRAが判定される。
In addition to the value WE, the actual output value LI of the turbine 3 and the desired output value LS are supplied as input variables to the
制御エラーRAは入力変数として第1のPIコントローラ12へ供給され、PIコントローラ12は、生蒸気弁7を作動させるための第1の弁制御信号VSを利用可能にする。
The control error RA is supplied as an input variable to the
生蒸気弁7の開放度OGはセンサ(図示略)を用いて検出される。開放度OGは第1の入力変数として第2のコンパレータ15へ供給される。閾値SWが第2の入力変数として第2のコンパレータ15へ供給される。閾値SWは、本例示的実施形態では、99パーセントの大きさを有する。したがって、開放度OGが99パーセントを超過した、すなわち生蒸気弁7が完全に開かれた場合、第2のコンパレータ15は開状態ZUに関して論理値1の2値信号を生成する。さもなければ、論理信号は0である。
The open degree OG of the live steam valve 7 is detected by using a sensor (not shown). The openness degree OG is supplied to the
開状態ZUは第2の入力変数としてAND要素10へ供給される。
The open state ZU is supplied to the AND
周波数低下FAおよび開状態ZUの両方が存在する場合、AND要素10は、論理値1の2値信号の形の作動信号ASを供給し、それは切替スイッチ17を作動させる。作動に応答して、切替スイッチ17は制御エラーRAを第2のPIコントローラ13に切り替える。換言すれば、制御エラーRAは入力変数として、過負荷弁8を作動させるための第2の弁制御信号VS'を可能にする第2のPIコントローラ13へ供給される。
When both the frequency lowering FA and the open state ZU are present, the AND
他方、論理値1の作動信号ASが存在しないが、0の作動信号ASが存在する場合、第2のPIコントローラ13は、過負荷弁8を開く信号を第2のPIコントローラ13が生成しないことが確実になるように選択される所定の基準値RWを供給される。本例示的実施形態では、基準値RWは、5パーセントの過剰な周波数増加、すなわち周波数目標値より5パーセント高い送電網周波数NFに対応する大きさを有する。
On the other hand, if the actuating signal AS of
動作中、出力実際値LIおよび出力目標値LSならびに値WEから判定される制御エラーRAは第1のPIコントローラ12へ供給され、次いで第2の弁制御信号VS'は生蒸気弁7へ供給される。開放度OGは検出され、開状態ZUは第2のコンパレータ15により判定され、AND要素10へ供給される。
During operation, the control error RA determined from the output actual value LI and the output target value LS and the value WE is supplied to the
周波数低下FAが第1のコンパレータ14を用いてさらに検出された場合、AND要素10は作動信号ASを供給し、それに応答して、制御エラーRAは、次いで第1の弁制御信号VSを過負荷弁8へ供給する第1のPIコントローラ12に接続される。他方、周波数低下FAが存在しない場合、過負荷弁8は閉じた状態に保たれる。換言すれば、周波数低下FAと生蒸気弁7が完全に開かれていることとが同時に検出された場合にのみ、過負荷弁8は開かれる。
If the frequency reduction FA is further detected using the
したがって、定格運転中の効率性が高められることが可能であり、周波数低下の場合に、過負荷弁8を用いて、タービンの出力を動的に増大させることが可能である。 Therefore, efficiency during rated operation can be increased, and the turbine output can be dynamically increased by using the overload valve 8 in case of frequency drop.
好適な例示的実施形態により、本発明を例示し、詳細に記載したが、本発明は開示されている例により制限されず、本発明の保護の範囲から逸脱することなく、当業者により、それらから他の変形形態が導き出されることが可能である。 While the present invention has been illustrated and described in detail by the preferred exemplary embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and those skilled in the art can use them without departing from the scope of protection of the invention. Other variants can be derived from.
1 タービン発電機
2 発電機
3 タービン
4 高圧段
5 中圧段
6 低圧段
7 生蒸気弁
8 過負荷弁
9 デバイス
10 AND要素
11 特性曲線要素
12 第1のPIコントローラ
13 第2のPIコントローラ
14 第1のコンパレータ
15 第2のコンパレータ
16 減算器要素
17 切替スイッチ
AS 作動信号
FA 周波数低下
GW 限界値
LI 出力実際値
LS 出力目標値
NF 送電網周波数、ネットワーク周波数
OG 開放度
RA 制御エラー
RW 基準値
SW 閾値
VS 第1の弁制御信号
VS' 第2の弁制御信号
WE 値
ZU 開状態
1 turbine generator
2 generator
3 turbine
4 high pressure stage
5 Medium pressure stage
6 Low pressure stage
7 Live steam valve
8 Overload valve
9 devices
10 AND element
11 Characteristic curve element
12 First PI controller
13 Second PI controller
14 First comparator
15 Second comparator
16 subtractor elements
17 Changeover switch
AS operation signal
FA frequency drop
GW limit value
LI output actual value
LS output target value
NF grid frequency, network frequency
OG openness
RA control error
RW reference value
SW threshold
VS 1st valve control signal
VS' Second valve control signal
WE value
ZU open state
Claims (13)
周波数目標値に対する周波数低下(FA)に関して、前記送電網周波数(NF)を監視するステップと、
開状態(ZU)に関して、前記生蒸気弁(7)の状態を検出するステップと、
周波数低下(FA)の検出に応答して、かつ前記生蒸気弁(7)の検出された開状態(ZU)に応答して、前記過負荷弁(8)を開くステップと、を有し、
前記周波数低下(FA)と前記生蒸気弁(7)が完全に開かれていることとが同時に検出された場合にのみ、前記過負荷弁(8)は開かれ、
周波数低下(FA)の検出に応答して、指示二値信号が生成され、前記生蒸気弁(7)の開状態(ZU)の検出に応答して、さらなる指示二値信号が生成され、前記過負荷弁(8)を開くための作動信号(AS)を生成するために、前記2つの指示信号はAND要素(10)と組み合わせられる、方法。 A method of operating a turbine generator (1) having a turbine (3) and a generator (2) connected to the turbine (3), the generator (2) comprising a three-phase current or a three-phase alternating current. The current is designed to be fed into the grid at a grid frequency (NF), the turbine having a live steam valve (7) and an overload valve (8), the method comprising:
Monitoring the grid frequency (NF) for frequency reduction (FA) with respect to a frequency target,
Detecting the state of the live steam valve (7) with respect to the open state (ZU);
Opening the overload valve (8) in response to detecting a frequency drop (FA) and in response to a detected open state (ZU) of the live steam valve (7),
The overload valve (8) is opened only when it is simultaneously detected that the frequency reduction (FA) and the live steam valve (7) are completely opened,
An indicator binary signal is generated in response to detecting a frequency drop (FA) and a further indicator binary signal is generated in response to detecting the open state (ZU) of the live steam valve (7). The method wherein the two indicator signals are combined with an AND element (10) to generate an actuation signal (AS) for opening the overload valve (8) .
前記デバイス(9)は、指示二値信号を生成し、前記生蒸気弁(7)の開状態(ZU)の検出に応答して、さらなる指示二値信号を生成するように設計されており、前記デバイス(9)は、前記2つの信号を論理的に組み合わせるAND要素(10)を有し、前記デバイス(9)は、前記過負荷弁(8)を開く作動信号(AS)を生成するように設計されている、デバイス。 A device (9) for controlling the turbine (3) of a turbine generator (1) having a turbine (3) and a generator (2) connected to the turbine (3), the generator (2) ) Is designed to supply a three-phase current or a three-phase alternating current into the grid at a grid frequency (NF), said turbine (3) comprising a live steam valve (7) and an overload valve (7). 8) and the device (9) monitors the grid frequency (NF) for frequency reduction (FA) with respect to a frequency target to determine the open state (ZU) of the live steam valve (7). Designed to open the overload valve (8) in response to detecting the frequency drop (FA) and in response to a detected open state (ZU) of the live steam valve (7), The overload valve (8) is opened only when it is simultaneously detected that the frequency reduction (FA) and the live steam valve (7) are completely opened,
The device (9) is designed to generate an indicator binary signal and in response to detecting an open state (ZU) of the live steam valve (7), to generate a further indicator binary signal, The device (9) has an AND element (10) that logically combines the two signals so that the device (9) generates an actuation signal (AS) that opens the overload valve (8). Device that is designed for.
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