DE1601849C3

DE1601849C3 - Control device for turbines with speed and power control

Info

Publication number: DE1601849C3
Application number: DE19681601849
Authority: DE
Inventors: Herwig Dr.-Ing. Fischbeck; Benvenuto Dr.-Ing. Jaeger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1968-01-11
Filing date: 1968-01-11
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE1601849A1; DE1601849B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Turbinen mit Drehzahl- und Leistungsregelung, wobei ein die Leistungsregelung umgehender Drehzahlreglerzweig vorgesehen ist.The present invention relates to a control device for turbines with speed and power control, wherein a speed controller branch that bypasses the power control is provided.

Eine derartige Reglereinrichtung ist aus der Zeitschrift »Energie und Technik«, Oktober 1965, S. 394 bis 398 bekannt. Dort ist ein elektronischer Drehzahlregler für Dampfturbinen zur. frequenzabhängigen Leistungsregelung beschrieben. Neben einem Leistungsregelungskreis besitzt der Regler eine Zusatzeinrichtung, die die Turbine bei Fallen des Leistungsschalters unabhängig von der eingestellten Statik unterhalb der Schnellschlußdrehzahl abfängt.Such a control device is from the magazine "Energie und Technik", October 1965, p. 394 known until 398. There is an electronic speed controller for steam turbines. frequency-dependent Power control described. In addition to a power control circuit, the controller has an additional device, the turbine if the circuit breaker falls, regardless of the set droop intercepts below the trip speed.

Dazu wird die Frequenzabweichung, die aus einer eingestellten Sollfreuenz/o und der Istfrequenz/ gebildet wird, einmal direkt und einmal differenziert einem Vergleichsverstärker zugeführt und dort mit einem eingestellten Grenzwert fg verglichen. Erst bei Überschreitung dieses Grenzwertes greift die Zusatzeinrichtung in den Leistungsregelungskreis ein, d. h., die Begrenzung der Drehzahl wird erst wirksam, wenn ein bestimmter Grenzwert überschritten wird.For this purpose, the frequency deviation, which is formed from a set nominal frequency / o and the actual frequency /, is fed directly to a comparison amplifier and compared there with a set limit value fg . Only when this limit value is exceeded does the additional device intervene in the power control circuit, ie the speed limitation only becomes effective when a certain limit value is exceeded.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Regelung von Turbinen zu schaffen, mit der ein Übergang vom Verbund- zum Inselbetrieb ohne Umschaltoperationen an der Regelung möglich ist und mit. deren Hilfe auch bei kritischen Lastabschaltungen keine Überdrehzahlen, die zum Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen (Schnellschluß) führen, auftreten können.It is the object of the invention to provide an arrangement for regulating turbines with which a Transition from network to island operation is possible without switching operations on the control and with. their help, even with critical load shutdowns, no overspeed that could trigger Safety devices (quick circuit) lead, can occur.

Diese Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur direkten Drehzahlregelung der Turbine im Falle einer Laständerung der Leistungsregler dem Drehzahlregler unterlagert ist, wobei der Leistungsregler derart ausgebildet ist, daß er eine Summierstelle zur Bildung der Differenz zwischen seinem Eingangssignal, nämlich einem modifizierten Drehzahlfehler- und Grundleistungssollwertsignal, und dem Leistungsistwertsignal, einen dieser Summierstelle nachgeschalteten Integralregler mit einem Ausgangswertbegrenzer, dessen Ausgangswert zu dem Eingangswert des Leistungsreglers in einer weiteren Summierstelle addierbar ist, enthält.This object is achieved according to the invention in a control device of the type specified at the outset solved that for direct speed control of the turbine in the event of a load change of the power controller is subordinate to the speed controller, wherein the power controller is designed such that it has a summing point to form the difference between its input signal, namely a modified speed error and basic power setpoint signal, and the power actual value signal, one of these summing points downstream integral controller with an output value limiter, the output value of which corresponds to the Input value of the power controller can be added in a further summing point, contains.

Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Forderung nach einem linearen Zusammenhang zwischenIt is assumed here that the requirement for a linear relationship between

ίο Frequenz- und Leistungsänderung durch ein Korrektursignal in der Größe von etwa 10 bis 20% des eigentlichen Regelsignals erfüllt werden kann. Beschränkt man den Einfluß der unterlagerten Leistungsregelung auf etwa 10 bis 20%, gemessen am Signalpegel der Drehzahlregelung, so erhält man einerseits eine lineare Frequenz-Leistungskennlinie, und andererseits kann in extremen Fällen, wie z.B. im Inselbetrieb oder bei plötzlichen Lastabschaltungen, die Leistungsregelung immer von der Drehzahlregelung überspielt werden.ίο Frequency and power change through a correction signal can be fulfilled in the size of about 10 to 20% of the actual control signal. Limited the influence of the subordinate power control to about 10 to 20%, measured on Signal level of the speed control, on the one hand a linear frequency-performance curve is obtained, and on the other hand, in extreme cases, such as in isolated operation or in the event of sudden load disconnections, the power control can always be overwritten by the speed control.

Im folgenden wird an Hand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the figures.

F i g. 1 zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Regelkreis, undF i g. 1 shows an example of the control loop according to the invention, and

Fig. 2 stellt eine besonders vorteilhafte Ausbildung des in Fig. 1 enthaltenen Leistungsreglers 2 dar.Fig. 2 shows a particularly advantageous embodiment of the power regulator 2 contained in FIG. 1 represent.

Der in Fig. 1 gezeigte Regelkreis enthält einen konventionellen Drehzahlregler 1, der hier als P-Regler ausgebildet ist, einen Leistungsregler 2, einen Öffnungsbegrenzer 3, einen Stellgrößenregler 4 und eine Turbine 5. Vom Ausgang der Turbine werden der Wert für die Istdrehzahl n,- auf den Eingang des Drehzahlreglers 1 und das Leistungsistwertsignal P,- auf den Leistungsregler 2 zurückgeführt. In der Summierungsstelle 6 werden die Differenz zwischen dem vorgegebenen Drehzahlsollwert n_s und dem Drehzahlistwert«,· und in der Summierungsstelle7.1 die Summe aus dem modifizierten Drehzahlfehlersignal P_st des Drehzahlreglers 1 und einem Grundleistungssollwert P₀ gebildet.The control loop shown in Fig. 1 contains a conventional speed controller 1, which is designed here as a P controller, a power controller 2, an opening limiter 3, a manipulated variable controller 4 and a turbine 5. The value for the actual speed n, - fed back to the input of speed controller 1 and the actual power value signal P, - fed back to power controller 2. In summation point 6, the difference between the specified speed setpoint n _s and the actual speed value «, · and in summation point 7.1 the sum of the modified speed error _signal P st of speed controller 1 and a basic power setpoint P _{0 are} formed.

In F i g. 2 werden die Werte Pq und P_st in der Summierungsstelle 7.1 addiert und unverzögert auf die Summierungsstelle 7.3 weitergegeben. In der Summierungsstelle 7.2 werden die Summe aus P₀ und P_sl mit dem Leistungsistwertsignal P₁- verglichen. Die Differenz dieser Werte wird über einen Integralregler 2.1 auf die Summierungsstelle 7.3 gegeben und dort addiert. Das Ausgangssignal des Integralreglers wird in dem Ausgangswertbegrenzer 2.2 begrenzt. Dadurch wird sichergestellt, daß das korrigierende Signal des Leistungsreglers niemals die eingestellten Grenzen, deren Höhe etwa bei 10 bis 20% des Gesamtsignalpegels liegt, übersteigt.In Fig. 2 the values Pq and P _{st are added} in the summation point 7.1 and passed on without delay to the summation point 7.3. In the summation point 7.2, the sum of P ₀ and P _{sl are} compared with the _{actual power value signal P 1} -. The difference between these values is given to the summation point 7.3 via an integral controller 2.1 and added there. The output signal of the integral controller is limited in the output value limiter 2.2. This ensures that the corrective signal from the power controller never exceeds the set limits, which are around 10 to 20% of the total signal level.

Im Leerlauf sind P₀ und P₁- gleich Null. Für diesen Fall und ebenso für den Inselbetrieb stellt die Anordnung eine Drehzahlregelung mit proportional wirkendem Verhalten dar. Der Leistungsregler wird an den durch den Ausgangswertbegrenzer 2.2 gegebenen Anschlag laufen. Dies hat eine Verfälschung der Leerlaufdrehzahl zur Folge, die jedoch durch eine entsprechende Korrektur am Drehzahlsollwert n_s rückgängig gemacht werden kann.When idling, P ₀ and P ₁ - are equal to zero. For this case and also for isolated operation, the arrangement represents a speed control with proportionally acting behavior. The power controller will run against the stop given by the output value limiter 2.2. This leads to a falsification of the idling speed, which can, however, be reversed by a corresponding correction to the speed setpoint n _s.

Ist der Turbosatz mit einem Netz synchronisiert, dann wird er über den Leistungssollwert belastet, und der Drehzahlregler 1 arbeitet als Stützleistungssollwertgeber im Sinne einer Frequenzstützung. Unter der Voraussetzung, daß das stationäre Übertragungs-If the turbo generator is synchronized with a network, then it is loaded above the power setpoint, and the speed controller 1 works as a support power setpoint generator in the sense of a frequency support. Under the prerequisite that the stationary transmission

verhalten der nachgeschalteten Stellorgane innerhalb des Signalbereichs des Reglers linear ist, wird nunmehr eine Übereinstimmung zwischen dem Leistungssollwert, der der Summe aus dem Grundleistungssollwert P₀ und dem vom Drehzahlregler erzeugten modifizierten Drehzalilfehlersignai P_sl entspricht, und dem Leistungsistwertsignal P₁ eingeregelt. Wesentlich hierbei ist, daß alle Signaländerungen vom Stützleistungssollwertgeber, d. h. Drehzahlregler, den Leistungsregler unverzögert durchlaufen. Damit ist sichergestellt, daß im Falle eines Lastabwurfes das Stellsignal für die öffnung der Dampfventile unmittelbar reduziert wird entsprechend einer Drehzahlsteigerung der Turbine und dadurch ein Hochlaufen bis auf Überdrehzahlen, die ein Ansprechen der Sicherheitseinrichtungen bewirken, vermieden wird.If the downstream control elements behave linearly within the signal range of the controller, a correspondence between the power setpoint, which corresponds to the sum of the basic power setpoint P ₀ and the modified speed error signal _{P sl} generated by the speed controller, and the _{actual power value signal P 1 is} regulated. It is essential here that all signal changes from the support power setpoint generator, ie the speed controller, pass through the power controller without delay. This ensures that, in the event of a load shedding, the control signal for opening the steam valves is reduced immediately, corresponding to an increase in the speed of the turbine, and thereby avoiding running up to excessive speeds which cause the safety devices to respond.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Control device for turbines with speed and power control, wherein a speed control branch bypassing the power control is provided, characterized in that for direct speed control of the turbine in the event of a load change, the power controller is subordinate to the speed controller, the power controller (2) being designed in such a way that it has a summing point (7.2) for forming the difference between its input signal, namely a modified speed error (P _{s /} ) and base power _{setpoint signal (P 0} ), and the _{actual power value signal (P 1} -), an integral controller (2.1) connected downstream of this summing point an output value limiter (2.2), the output value of which can be added to the input value of the power regulator in a further summing point (7.3).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the amount of the output value limiter (2.2) specified signal limits is set to around 10 to 20% of the input signal of the power controller (2).