Verfahren zum Testen der einzelnen Ventile bei Dampfturbinen und Testeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Testverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Testeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

[0003] Bei Dampfturbinen mit Einzel- oder Gruppenventilregelung, wobei die Ventile jeweils mit einem hydraulischen Stellantrieb versehen sind, der von einer unter dem Einfluß einer automatischen Regeleinrichtung stehenden Druckölleitung entgegen der Wirkung einer das Ventil in Schließrichtung beaufschlagenden Feder betätigbar ist, erfolgt die Zuführung zum ersten Schaufelkranz des Läufers so, daß mehrere Sektoren über den Umfang verteilt vorgesehen sind, die getrennt mit Dampf über jeweils ein oder mehrere Ventile entsprechend dem Kraftbedarf automatisch gesteuert werden. Hierbei kommt es immer wieder vor, daß einzelne Ventile, z.B. infolge Verunreinigungen im Dampf oder durch Ablagerungen ihre volle Funktionsfähigkeit verlieren, was insbesondere bei längerem Betrieb mit konstanter Last leicht eintreten kann. Meist fällt das Vorhandensein eines z.B. schwergängigen oder klemmenden Ventils vorerst gar nicht auf, da ja die übrigen Ventile die Minder- oder Nichtleistung dieses Ventils bei automatischer Regelung ausgleichen. Der Fehler wird meist erst dann erkannt, wenn ein Gängigmachen des Ventils ohne Ausbau desselben nicht mehr möglich ist.

[0004] Bisher war es nur bekannt, durch Abschließen eines in der jeweiligen Regelölleitung für das oder die Ventile vorhandenen handbetätigten Ventils eine Prüfung für die Funktionsweise des oder der über diese Regelleitung gesteuerten Ventile vorzunehmen. Da das Schließen und insbesondere das Öffnen dieser Handventile nicht feinfühlig genug erfolgen kann, traten dabei immer Störungen der Regelung der Turbine ein. Weiters ist es bekannt, das Kraftöl zu den einzelnen Kolben-Zylindereinheiten zu drosseln oder ganz abzusperren, was ebenfalls zu weitgehend unkontrollierten Ventilbewegungen führt.

[0005] So beschreibt die US-PS 4 059 960 eine Teilhub-Testeinrichtung für Ventile einer Dampfturbine mit Zwischenüberhitzung. Die Ventilbewegungen beim Test müssen sehr gering bleiben, damit keine merklichen Veränderungen der Dampfmenge und damit auch der Turbinenleistung auftreten. Überdies ist während der Dauer des Ventiltests das Stellsignal des Steuersystems vorzugsweise ausgeschaltet, sodaß kein geschlossener Regelkreis vorliegt. Bei einer Variante, bei welcher das Regelsignal ein eventuelles Testsignal überstimmt, würde bei Turbinen, die mit schwankenden Leistungen gefahren werden, ein Ventiltest aufgrund des immer wieder notwendigen Regelsignals meist unterbrochen und bis auf wenige Ausnahmen unmöglich gemacht. Hierbei verschweigt die US-PS 4 059 960, mit welchen Mitteln die Ventilsteuerung durchgeführt wird.

[0006] Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die oben angeführten Unzulänglichkeiten zu beheben. Diese Aufgabe wird durch die Maßnahme nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Hiebei ist das genaue Abgleichen des Öldruckes zwischen der Zuführleitung und der Test-Regelleitung in Kombination mit dem Öffnen der Verbindung erst nach Rückmeldung des erfolgten Abgleichers zu sehen.

[0007] Die dabei Verwendung findende Testeinrichtung ist im Anspruch 6 gekennzeichnet. Ihr Hauptmerkmal ist die Abgleicheinrichtung, welche mit einem an sich bekannten Umschaltventil in der Zuführleitung derart zusammenwirkt, daß das Öffnen des Umschaltventils erst nach Rückmeldung des Abgleiches des Druckes in Zuführ- und Test-Regeleinrichtung möglich ist.

[0008] Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.

[0009] In der Zeichnung ist ein Schaltbild für einen Regelungs-Sektor der Dampfturbine mit den für die Erfindung erforderlichen Einrichtungen dargestellt.

[0010] Gezeigt ist eine Sektorsteuerung mit vier Ventilen 5, von denen jedes jeweils einen Sektor versorgt und die nacheinander an einer gemeinsamen Dampfzuführung 14 angeordnet sind. Über den Umfang der Dampfturbine sind mehrere derartige Regelungssektoren vorhanden, wobei die automatische Steuerung für die Turbine meist so arbeitet, daß bei kleinen Lastschwankungen von einer Grundeinstellung für alle Ventile aus nur die Ventile 5 eines der Sektoren in ihrer Stellung verändert werden, und die übrigen Sektoren bei der Grundeinstellung verbleiben.

[0011] Der Durchlaß 15 von den einzelnen Ventilen 5 führt zum Leitapparat der Turbine. Die einzelnen Regelungssektoren können selbstverständlich eine andere als die gezeigte Anzahl von Ventilen aufweisen, wobei Regelungen mit getrennt gesteuerter Zufuhrleitung für jedes Ventil 5 durchaus bekannt sind.

[0012] In der Zeichnung führt eine gemeinsame Druckölleitung 4, deren Druck von der automatischen Steuereinrichtung für die Turbine geregelt wird, mit ihren Zweigleitungen 4′ zu den einzelnen Kolben-Zylindereinheiten 10 der Ventile 5. Diese Kolben-Zylindereinheiten arbeiten gegen den Druck von die Ventile in Schließrichtung beaufschlagenden Federn, so daß der in der Druckölleitung 4 bzw. den Zweigleitungen 4′ herrschende Öldruck die Öffnungsstellung der einzelnen Ventile bestimmt.

[0013] In die einzelnen Zweigleitungen 4′ sind von Magneten 16 betätigbare Umschaltventile 3 vorgesehen, die an eine gemeinsame Testregelleitung 11 zusätzlich angeschlossen sind. Durch wahlweise Betätigung der Magnete 16 über die elektrischen Leitungen vom Testgerät 1 aus können die Kolben-Zylindereinheiten 10 einzeln an die Testregelleitung 11 angeschlossen werden, wobei gleichzeitig eine Abkoppelung von der Zuführ-Zweigleitung 4'' erfolgt.

[0014] Zwischen der Druckleitung 4 und der Testregelleitung 11 ist eine Abgleicheinrichtung 12 bestehend aus einem Differentialdruckmesser eingebaut, der seine Messwerte über eine Leitung 18 an das Testgerät 1 weitergibt.

[0015] In die Testregelleitung 11 ist ein vom Testgerät regelbarer Druckwandler 2 eingebaut, dessen Zuleitung 6′ an eine Öldruckleitung 6 angeschlossen ist, in welcher ein höherer Druck herrscht als der maximale Steuerdruck in der Regeldruckleitung 4.

[0016] Wenn die Steuereinrichtung, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, mit einer hydraulischen Schnellschlußsteuerung versehen ist, die aus in den einzelnen Kolben-Zylindereinheiten 10 angeordneten Sicherheitsventilen besteht, die gegen den Druck, mit welchem die Kolben der Kolben-Zylindereinheit 10 betätigt werden, über eine Druckleitung 6, 6˝ geschlossen gehalten werden, wobei diese Druckleitung 6 im Falle einer Schnellabschaltung der Turbine, durch die Regeleinrichtung vom Öldruckerzeuger abgekoppelt und an eine Rücklaufleitung (nicht gezeigt) zum Ölvorratsbehälter angeschlossen werden kann, wird diese Leitung 6 mit Vorteil bei der erfindungsgemäßen Testeinrichtung verwendet, da hierbei auch sofort die Zuleitung 6′ zur Testregelleitung 11 drucklos wird. Das Testgerät 1 selbst wird in vorteilhafter Weise ebenfalls an eine Stromversorgung 7 angeschlossen, welche im Falle einer vorerwähnten Schnellabschaltung der Turbine automatisch unterbrochen wird.

[0017] Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Das Testgerät 1 wird an einer der vorgesehenen Anschlußstellen für die einzelnen Regelsektoren mit den elektrischen Leitungen 17 für die Magnete 16, die Meldeleitung 18 für den Differenzdruckanzeiger 12 und die Steuerleitung 19 für den Druckwandler 2 angeschlossen. Dann wird der Druckwandler über die Steuerleitung 19 so eingestellt, daß der Druck in der Testregelleitung 11 demjenigen in der Regeldruckleitung 4 bzw. 4′ entspricht, was vom Differenzdruckmesser 12 über die Leitung 18 angezeigt wird. Wenn Druckgleichheit in den beiden Leitungen 4 und 11 herrscht, wird über die entsprechende Leitung 17 einer der Magnete 16 betätigt, wodurch das ihm zugeordnete Umschaltventil 3 die Druckversorgung für die zugehörige Kolben-Zylindereinheit 10 an die Leitung 11 anschließt. In dem Testgerät ist eine Sicherheitsvorrichtung eingebaut, welche eine Betätigung der Magnete 16 nur bei Druckgleichheit in den beiden Leitungen 4 und 11 gestattet. Nunmehr kann durch langsames Ändern des Druckes in der Testregelleitung 11, damit die automatische Regeleinrichtung durch Steuerung der Ventile 5 in den anderen Sektoren bzw. im vorgesehenen Regelsektor ohne Beeinträchtigung des Betriebes den sich ändernden Dampfdurchfluß ausgleichen kann, das zu testende Ventil 5 über seinen Gesamthub ein oder mehrmals verstellt werden. Die Kontrolle dafür, daß das Ventil über seinen ganzen Hubweg verstellt wird, kann auf verschiedene Weise, z.B. durch Messung, Endschalter, oder durch Rückrechnung aus den Daten, welche die automatische Regelung während des Testvorganges liefert, erhalten werden. Dieser Vorgang wird für jedes der Ventile 5 in dem Regelsektor wiederholt.

[0018] Nach Beendigung des Testvorganges für das gerade geprüfte Ventil 5 wird der Druck in der Leitung 11 wieder mit dem in der Regeldruckleitung 4 herrschenden Druck abgeglichen und dann erst durch Betätigung des Magneten 16 das Umschaltventil 3 wieder auf die Versorgung der Kolben-Zylindereinheit über die Regelleitung 4 umgestellt.

[0019] Die Überprüfung der einzelnen Ventile 5 auf ihre vollen Hubeigenschaften kann selbstverständlich dann nicht durchgeführt werden, wenn die Turbine entweder mit voller Belastung arbeitet, d.h. mit allen Ventilen voll geöffnet, oder mit minimaler Teillast, so daß nur ein Ventil zum Teil geöffnet ist.

[0020] Die erfindungsgemäße Testeinrichtung bietet zum einen den Vorteil, daß sämtliche Ventile, die Fehler aufweisen, genau festgestellt werden können und zum anderen den Vorteil, daß Störungen des Ventiles durch regelmäßige Betätigungen (beim Test) gar nicht erst auftreten.

[0021] Das Testgerät kann auch mit einem Maximal- und Minimaldruckbegrenzer ausgerüstet sein, so daß Verstellungen des Testregeldruckes nur in dem Bereich wirksam durchgeführt werden können, in welchem die Regeleinrichtung über die Regelöldruckleitung 4 arbeitet, um Fehlbedienungen bei kleiner oder sehr großer Last zu verhindern.

Ansprüche

1. Verfahren zum Testen der einzelnen Ventile bei Dampfturbinen mit Einzel- oder Gruppenventilregelung, wobei die Ventile (5) jeweils mit einem hydraulischen Stellantrieb (10) versehen sind, der von einer unter dem Einfluß einer automatischen Regeleinrichtung stehenden Druckölleitung (4,4') entgegen der Wirkung einer das Ventil (5) in Schließrichtung beaufschlagenden Feder betätigbar ist, bei welchem die Zuführleitung (4'') für das Drucköl des zu testenden Ventils (5) von der unter dem Einfluß der automatischen Regeleinrichtung stehenden Druckölleitung (4,4') abgeschlossen und an eine Test-Regelleitung (11) angeschlossen wird, in der ein von der automatischen Regelleitung unabhängig einstellbarer Öldruck erzeugt wird, und bei welchem durch Rückmeldung von Vergleichseinrichtungen, wie z. B. Öldruckmesser oder Stellwertanzeiger die Funktionsweise des jeweiligen Ventils (5) überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldruck in der Test-Regelleitung (11) mit dem Öldruck in der Zuführleitung (4′) abgeglichen und erst nach einer Rückmeldung des erfolgten Abgleiches die Verbindung zwischen Zuführleitung (4'') und der Test-Regelleitung (11) geöffnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Test-Regelleitung (11) derart eingestellt wird, daß das zu testende Ventil (5) zumindest einmal über seinen Gesamthub bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Test-Regelleitung (11) so langsam verändert wird, daß die automatische Regeleinrichtung durch Steuerung zumindest eines der nicht getesteten Ventile (5) die Störung des Betriebes durch die Verstellung des zu testenden Ventiles ausgleichen kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Test-Regelleitung (11) gegebenenfalls mit einer hydraulischen Schnellschlußsteuerung verbunden wird, sodaß im Falle einer Schnellabschaltung der Turbine die Test-Regelleitung (11) drucklos gemacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Ventiltests das Wiederanschließen der Zuführleitung (4′) an die unter dem Einfluß der automatischen Regeleinrichtung stehenden Druckölleitung (4) erst nach einer Rückmeldung des erfolgten Abgleiches des Öldruckes in den entsprechenden Leitungen erfolgt.

6. Testeinrichtung für die einzelnen Ventile bei Dampfturbinen mit Einzel- oder Gruppenventilregelung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Ventile (5) jeweils mit einem hydraulischen Stellantrieb versehen sind, der von einer unter dem Einfluß einer automatischen Regeleinrichtung stehenden Druckölleitung (4,4') entgegen der Wirkung einer das Ventil (5) in Schließrichtung beaufschlagenden Feder betätigbar ist und bei welcher jeder Stellantrieb (10) an eine Test-Regelleitung (11) der Testeinrichtung wahlweise anschließbar ist, in welcher Testeinrichtung mittels einer von der automatischen Regeleinrichtung unabhängigen Drucksteuerung für das Drucköl und entsprechenden Vergleichseinrichtungen, wie z.B. Öldruckmessung oder Stellwertänderungsmessung der automatischen Regeleinrichtung, die Funktionsweise des jeweils im Testkreis liegenden Ventiles (5) überprüfbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Testeinrichtung mit einer Abgleicheinrichtung (12) zur Angleichung des Druckes in der Testregelleitung (11) an den in der Drucköl-Zuführleitung (4) vor dem Umschaltventil (3) herrschenden Druck vor Beginn und am Ende des Testvorganges versehen ist, und daß vor jeder Zuführleitung (4'') für das Drucköl zu den einzelnen Stellantrieben (10) ein Umschaltventil (3) angeordnet ist, welches bis zur Rückmeldung gleichen Druckes in den Zuführleitungen (4, 4′) und in der Testleitung (11) aus der Abgleicheinrichtung (12) durch ein Testgerät (1) gesperrt ist und erst danach geöffnet werden kann.

7. Testeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein einer Schnellschlußleitung (6) für die einzelnen Ventile (5), die unter höherem Druck als die Regelleitung (4) steht, die Testeinrichtung über einen verstellbaren Druckwandler (2) an die Schnellschlußleitung (6) angeschlossen ist.

8. Testeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung für das Testgerät (1) über die automatische Regeleinrichtung bei Betätigen der Schnellschlußeinrichtung abschaltbar ist.

Claims

1. Method of testing the individual valves in steam turbines with individual or group valve control, where the valves (5) are each provided with a hydraulic actuator (10) which is operable by a pressure oil line (4, 4') under the influence of an automatic control device counter to the action of a spring loading the valve (5) in closing direction, wherein the supply line (4'') for the pressure oil of the valve (5) to be tested is closed off from the pressure oil line (4, 4') under the influence of the automatic control device and is connected to a test control line (11), in which is generated an oil pressure which is adjustable independently of the automatic control line, and wherein as a result of the check-back indication of comparison devices such as, for example, oil pressure gauges or control output indicators the method of functioning of the valve (5) in question is checked, characterized in that the oil pressure in the test control line (11) is balanced with the oil pressure in the supply line (4') and only after check-back indication that balancing has been effected is the connection between the supply line (4'') and the test control line (11) opened.

2. Method according to claim 1, characterized in that the pressure in the test control line (11) is adjusted in such a way that the valve (5) to be tested is moved at least once over its total stroke.

3. Method according to claim 2, characterized in that the pressure in the test control line (11) is varied so slowly that the automatic control device by controlling at least one of the non-tested valves (5) may compensate the disturbance of operation resulting from the movement of the valve to be tested.

4. Method according to claim 1, characterized in that the test control line (11) is possibly connected to a hydraulic emergency trip control so that, in the event of a turbine trip, the test control line (11) is rendered unpressurized.

5. Method according to claim 1, characterized in that on completion of the valve test the reconnection of the supply line (4') to the pressure oil line (4) under the influence of the automatic control device is effected only after check-back indication that the balancing of the oil pressure in the corresponding lines has been effected.

6. Test device for the individual valves in steam turbines with individual or group valve control for effecting the method according to claim 1, wherein the valves (5) are each provided with a hydraulic actuator which is operable by a pressure oil line (4, 4') under the influence of an automatic control device counter to the action of a spring loading the valve (5) in closing direction, and in which each actuator (10) is selectively connectable to a test control line (11) of the test device, in which test device, with the aid of a pressure control for the pressure oil which is independent of the automatic control device and with the aid of suitable comparison devices such as, for example, oil pressure measurement or control output change measurement of the automatic control device, the method of functioning of the valve (5) situated in the test circuit may be checked, characterized in that the test device is provided with a balancing device (12) for adjusting the pressure in the test control line (11) to the pressure prevailing in the pressure oil supply line (4) upstream of the changeover valve (3) prior to the start and at the end of the test process, and that disposed upstream of each supply line (4'') for the pressure oil to the individual actuators (10) is a changeover valve (3) which is blocked by a test appliance (1) up to check-back indication from the balancing device (12) of equal pressure in the supply lines (4, 4') and in the test line (11) and may only be opened after check-back indication.

7. Test device according to claim 6, characterized in that, when an emergency trip line (6) for the individual valves (5) is provided which is subject to a higher pressure than the control line (4), the test device is connected via an adjustable pressure transducer (2) to the emergency trip line (6).

8. Test device according to claim 6 or 7, characterized in that the power supply for the test appliance (1) may be disconnected by the automatic control device upon operation of the emergency trip device.

Revendications

1. Procédé pour tester les soupapes individuelles de turbines à vapeur avec un réglage individuel ou par groupe, les soupapes (5) étant pourvues respectivement d'une commande de positionnement hydraulique (10) qui peut être actionnée par un conduit d'huile sous pression (4,4') soumis à l'influence d'un dispositif de réglage automatique contre l'action d'un ressort sollicitant la soupape (5) en direction de la fermeture, dans lequel le conduit d'amenée (4'') pour l'huile sous pression de la soupape à tester (5) est fermé relativement au conduit d'huile sous pression (4,4') soumis à l'influence du dispositif de réglage automatique et est raccordé à un conduit de réglage test (11), dans laquelle est produite une pression d'huile pouvant être réglée indépendamment du conduit de réglage automatique, et dans lequel, par des informations en retour de dispositifs de comparaison, comme par exemple des dispositifs de mesure de pression d'huile ou des indicateurs de valeurs de réglage, on surveille le fonctionnement de la soupape (5) respective, caractérisé en ce que la pression d'huile dans le conduit de réglage test (11) est mise au niveau de la pression d'huile dans le conduit d'amenée (4') et qu'on ouvre seulement après une information en retour de l'égalisation effectuée la liaison entre le conduit d'amenée (4'') et le conduit de réglage test (11).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression dans le conduit de réglage test (11) est réglée de façon que la soupape à tester (5) est déplacée au moins une fois sur sa course totale.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pression dans le conduit de réglage test (11) est modifiée avec une lenteur telle que le dispositif de réglage automatique, par la commande d'au moins l'une des soupapes (5) non testées, puisse équilibrer le fonctionnement perturbé par le réglage de la soupape à tester.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de réglage test (11) est relié le cas échéant à une commande hydraulique de fermeture rapide de sorte que dans le cas d'un arrêt rapide de la turbine, le conduit de réglage test (11) soit amené à un état sans pression.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après avoir terminé le test de soupape, le raccordement du conduit d'amenée (4') au conduit d'huile sous pression (4) soumis à l'influence du dispositif de réglage automatique à lieu seulement après une information en retour de l'égalisation effectuée de la pression d'huile dans les conduits correspondants.

6. Dispositif de test pour les soupapes individuelles dans des turbines à vapeur avec réglage individuel ou par groupe pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans lequel les soupapes (5) sont pourvues, respectivement, d'une commande de positionnement hydraulique qui peut être actionnée par un conduit d'huile sous pression (4,4') soumis à l'influence d'un dispositif de réglage automatique contre l'action d'un ressort sollicitant la soupape (5) en direction de la fermeture et dans lequel chaque commande de positionnement (10) peut être raccordée sélectivement à un conduit de réglage test (11) du dispositif de test, dans ce dispositif de test on peut vérifier au moyen d'une commande sous pression pour l'huile sous pression indépendante du dispositif du réglage automatique, et de dispositifs de comparaison correspondants, comme par exemple la mesure de la pression d'huile ou la mesure de la modification de la valeur de réglage du dispositif de réglage automatique, le fonctionnement de la soupape (5) se trouvant respectivement dans le cercle de test, caractérisé en ce que le dispositif de test est équipé d'un dispositif d'équilibrage (12) pour adapter la pression dans le conduit de réglage test (11) à la pression régnant dans le conduit d'amenée d'huile sous pression (4) devant la soupape d'inversion (3) avant le début et à la fin de l'opération de test, et qu'on a disposé dans chaque conduit d'amenée (4'') pour l'huile sous pression vers les différentes commandes de positionnement (10) une soupape d'inversion (3) qui est bloquée par un appareil de test (1) jusqu'à l'information en retour de la même pression dans les conduits d'amenée(4,4') et dans le conduit test (11) du dispositif d'équilibrage (12), et qui peut-être ouverte seulement ensuite.

7. Dispositif de test selon la revendication 6, caractérisé dans le cas de l'existence d'un conduit de fermeture rapide (6) pour les différentes soupapes (5), qui est soumis à une pression plus élevée que le conduit de réglage (4), le dispositif de test est raccordé par un convertisseur de pression réglable (2) au conduit de fermeture rapide (6).

8. Dispositif de test selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'alimentation en courant de l'appareil de test (1) peut-être fermée par le dispositif du réglage automatique lors de l'actionnement du dispositif de fermeture rapide.

Zeichnung