Verfahren und Einrichtung zur Leistungsregelung an einem Kraftwerksblock

Abstract

 Bei dem Verfahren zur Leistungsregelung an einem aus Dampferzeuger, Dampfturbine und Generator bestehenden Kraftwerksblock wird die elektrische Leistung über einen Stelleingriff in die Energiezufuhr des Dampferzeugers geregelt, wobei mit Hilfe einer modellmäßigen elektrischen Nachbildung der Regelstrecke "Dampferzeuger" aus der Stellgröße des Leistungsreglers ein die Führungsgröße "Druck" einer unterlagerten, mit der Regelgröße "Druck" und der Stellgröße "Dampfdurchsatz" arbeitenden Turbinenregelung beeinflussendes Korrektursignal gebildet wird.
Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Regelung von Kraftwerksblöcken.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Leistungsregelung an einem aus Zwangsdurchlauf - Dampferzeuger, Dampfturbine und Generator bestehenden Kraftwerksblock.

[0002] Bei dem bisher üblichen Regelverfahren wird die von der Turbine abgegebene elektrische Leistung von einem PI-Regler, dem Turbinenregler, geregelt. Er wirkt direkt auf das Turbineneinlaßventil.

[0003] Der Druck im Dampferzeuger vor dem Turbinenventil, der sogenannte Vordruck, wird von einem PID-Regler geregelt. Der Stelleingriff erfolgt in die Energiezufuhr der Dampferzeugung, also auf den Brennstoff- und Luftstrom oder auf Brennstoff-Luft- und Speisewasserstrom.

[0004] Die Regelstrecke ist insbesondere bei kohlebeheizten Dampferzeugern sehr träge und hat darüber hinaus integrales Verhalten. Die Folge ist, daß der Vordruckregler nur schwach aufgeschaltet werden darf, also mit kleiner Proportionalitätskonstante und großer Nachstellzeit, so daß Störungen sehr langsam ausgeregelt werden.

[0005] Es besteht die Aufgabe, das bekannte Regelverfahren so zu verbessern, daß es erheblich schneller auf Störungen bzw. Änderungen in der Regelstrecke reagiert.

[0006] Eine Lösung der gestellten Aufgabe, wird in dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren gesehen. Durch die dynamische Korrektur, in der das Speicherverhalten und Dampferzeugungsverhalten des Dampferzeugers nachgebildet ist, wird der Vordruck so vorgesteuert, daß die Regelstrecke "Dampferzeuger und dynamisch vorgesteuerter Turbinenregelkreis" aus der Sicht des Leistungsreglers einfaches Verzögerungsverhalten mit einer geringen Zeitkonstante hat. Der Leistungsregelkreis ist folglich unkritisch und sehr schnell. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Nachstellzeit des Leistungsreglers etwa um den Faktor 100 verringert werden kann.

[0007] Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Beispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt und im folgenden beschrieben.

[0008] Der Kraftwerksblock besteht aus dem Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger 1, der Dampfturbine 2 und dem elektrischen Generator 3.

[0009] In dem Dampferzeuger 1 wird das über die Leitung 4 zugeführte Speisewasser mit Hilfe des über die Leitung 5 zugeführten Brennstoff- bzw. Brennstoff-Luftgemischs verdampft und mit dem Vordruck p_i über das Einlaßventil 6 der Dampfturbine 2 zugeführt.

[0010] Die vom Generator 3 abgegebene elektrische Leistung P_eli wird in einer Vergleichsstelle 7 mit einem in dem Sollwertsteller 8 eingestellten Leistungssollwert P_els verglichen. Die resultierende Regeldifferenz dP_el wird einem Leistungsregler 9 mit PID-Verhalten zugeführt, dessen Ausgangsgröße als Stellsignal y_L auf ein in die Energiezufuhr 5 eingreifendes Stellglied 10 und evtl. auf ein in den Speisewasserstrom eingreifendes Stellglied wirkt.

[0011] Parallel dazu wird das Stellsignal y_L des Leistungsreglers 9 dem Positiveingang eines Differenzglieds 11 und dem Eingang eines Übertragungsgliedes ,12 höherer Ordnung zugeführt, in welchem das Dampferzeugungsverhalten der Regelstrecke "Dampferzeuger" elektrisch nachgebildet wird. Das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 12 ist dem Negativeingang des Differenzgliedes 11 aufgeschaltet, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Verzögerungsgliedes 13 erster Ordnung verbunden ist, welches das Speicherverhalten des Dampferzeugers elektrisch nachbildet.

[0012] Der das Druckkorrektursignal p_k führende Ausgang des Verzögerungsgliedes 13 ist mit dem Negativeingang eines zweiten Differenzgliedes 14 verbunden, an dessen Positiveingang der Vordruck-Sollwert p _s geschaltet ist. Die auf diese Weise dynamisch korrigierte Führungsgröße "Vordruck" für die Turbinenregelung wird einem Vordruckregler 15 mit PI-Verhalten zugeführt, seine Regelgröße ist der an einer Druckmeßstelle 16 in der Dampfleitung zur Dampfturbine 2 gemessene Istwert p_i des Vordrucks. Das Stellsignal y_T des Turbinenreglers 15 betätigt das Turbineneinlaßventil 6 und beeinflußt somit den Dampfdurchsatz durch die Turbine. Dieser Turbinenregelkreis ist schnell und unkritisch, so daß in Verbindung mit dem Leistungsregelkreis, der ebenfalls schnell und unkritisch ist, ein weitgehend verzögerungsfreies Ansprechen der Gesamtregelung des Kraftwerksblocks auf Änderungen der Führungs- bzw. Regelgröße "elektrische Leistung" erfolgt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Leistungsregelung an einem aus Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger, Dampfturbine und Generator bestehenden Kraftwerksblock, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Generatorleistung über einen Stelleingriff in die Energiezufuhr des Dampferzeugers geregelt wird und daß in einer modellmäßigen elektrischen Nachbildung der Regelstrecke "Dampferzeuger" aus der Stellgröße des Leistungsreglers ein die Führungsgröße "Druck" einer unterlagerten Turbinenregelung beeinflussendes Korrektursignal gebildet wird, wobei die Turbinenregelung mit der Regelgröße "Druck" und der Stellgröße "Dampfdurchsatz" betrieben wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) einen Leistungsregler (9) mit PID-Verhalten, mit der Regeldifferenz (dP_el) der elektrischen Generatorleistung als Eingangsgröße, dessen Ausgangssignal als Stellsignal (y_L) Stellglieder in den dem Dampferzeuger (1) zugeführten Energiestrom betätigt,

b) einen Turbinenregler (15) mit PI-Verhalten, dessen Ausgangssignal als Stellsignal (y_T) auf die Turbineneinlaßventile (6) wirkt und dessen Eingängen ein am Ausgang des Dampferzeugers (1) gewonnenes Drucksignal (p_i) als Regelgröße und ein Differenzsignal aus Drucksollwert (p_s) und einem Druckkorrekturwert (_Pk) als Führungsgröße aufgeschaltet ist,

c) ein Übertragungsglied (12) höherer Ordnung, das das Dampferzeugungsverhalten der Regelstrecke "Dampferzeuger" nachbildet, und dessen Eingang mit dem Ausgang des Leistungsreglers (9) verbunden ist,

d) ein erstes Differenzglied (11), dessen Positiveingang mit dem Ausgang des Leistungsreglers (9) und dessen Negativeingang mit dem Ausgang des Funktionsgenerators (12) verbunden ist,

e) ein Verzögerungsglied erster Ordnung, das die Speicherwirkung des Dampferzeugers näherungsweise nachbildet und dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Differenzglieds (11) verbunden ist,

f) ein zweites Differenzglied (14), dessen Positiveingang mit dem Sollwert (p ) der Regelgröße "Druck" des Turbinenreglers (15) und dessen Negativeingang mit dem Korrektursignal (Pk) aus dem Verzögerungsglied (13) beaufschlagt ist und dessen Ausgangssignal die Führungsgröße des Turbinenreglers (15) ist.

Zeichnung