DE906810C

DE906810C - Device for controlling several steam turbines or centrifugal pumps working in parallel

Info

Publication number: DE906810C
Application number: DEA4115D
Authority: DE
Original assignee: BERGWERKS und HUETTENBAU GES M; Askania Werke AG
Current assignee: BERGWERKS und HUETTENBAU GES M; Askania Werke AG
Priority date: 1944-04-26
Filing date: 1944-04-26
Publication date: 1954-03-18

Description

Vorrichtung zum Regeln mehrerer parallel arbeitender Dampfturbinen oder Kreiselpumpen Bei dem Betrieb parallel arbeitender Dampfturbinen oder Kreiselpumpen ist darauf Bedacht zu nehmen, daß bei Laständerungen die parallel arbeitenden Maschinen möglichst gleichmäßig an der Last beteiligt bleiben, daß sich also mit anderen Worten ein durch eine Laständerung ausgelöster Eingriff eines Reglers nicht dahin auswirkt, daß z. B. im Falle von Dampfturbinen nach Abschluß des Regelspiels die eine Turbine einen ungleich größeren Lastanteil als die andere übernimmt. Genau das gleiche gilt selbstverständlich für parallel arbeitende Kreiselpumpen, wie man sie häufig in Dampfkraftanlagen zur Speisung der Kessel ansetzt.Device for controlling several steam turbines working in parallel or centrifugal pumps When operating steam turbines or centrifugal pumps working in parallel Care must be taken that the machines working in parallel when the load changes Stay involved in the load as evenly as possible, that is to say, in other words a controller intervention triggered by a load change does not have the effect of that z. B. in the case of steam turbines after completion of the control game the one turbine takes on a much larger share of the load than the other. Exactly the same is true of course for centrifugal pumps working in parallel, as they are often used in Steam power plants are used to feed the boiler.

Bei anlagen der letztgenannten Art wurde jeder der für die einzelnen Kreiselspeisepumpen vorgesehenen Regler mit einer .Stellungsrückführung ausgerüstet, die geeignet ist, eine ungleiche Lastverteilung zu verhindern. Eine solche Rückführung besteht bekanntlich im wesentlichen darin, daß der Kraftschalter des Reglers, etwa ein Steuerschieber, nicht nur von dem eigentlichen Primärimpuls (der Last), sondern auch rückwärts von Seiten des Stellmotors beeinflußt wird, der an dem Regelorgan, z. B. an einem in der Pumpenleitung angeordneten Drosselventil, angreift.In the case of systems of the latter type, each one of the individual Centrifugal feed pumps provided controller equipped with a position feedback, which is suitable to prevent an uneven load distribution. Such a repatriation is known essentially in that the power switch of the controller, for example a control slide, not just from the actual primary pulse (the Load), but is also influenced backwards by the servomotor on the control element, z. B. acts on a throttle valve arranged in the pump line.

Diese Ausführung ist aber insofern unzulänglich, als der Stellmotor unmittelbar an dem zu regelnden Ventil anzuordnen und, um das Rückführgestänge kurz halten zu 'können, der Kraftschalter (Steuerschieber) seinerseits dicht an den ,Stellmotor heranzurücken ist. Diese räumliche Anordnung verbietet sich aber in vielen Fällen. Der Kraftschalter muß räumlich weit getrennt vom Stellmotor angeordnet werden. Alsdann ergibt sich aber die Notwendigkeit eines übermäßig langen Rückführgestänges, das praktisch untragbar ist. Dieser Schwierigkeit kann man nun der Erfindung gemäß in recht einfacher Weise Herr werden, und zwar auf Grund der Erkenntnis, daß als Rückführwert der Druck des Arbeitsmittels, und zwar im Falle der Turbine der Dampfdruck, im Falle einer Pumpe der Pumpenaustrittsdruck, herangezogen werden kann. Dies bedeutet, daß an .Stelle eines langen Rückführgestänges von der Turbine bzw. der Pumpe lediglich eine einfache Druckübertragungsleitung fest verlegt zu werden braucht.However, this design is inadequate as the servomotor to be arranged directly on the valve to be controlled and to short the return linkage To be able to hold ', the power switch (control slide) in turn close to the servomotor is to move closer. However, this spatial arrangement is not possible in many cases. The power switch must be arranged spatially far apart from the servomotor. Then but there is the need for an excessively long return linkage, the is practically unsustainable. This difficulty can now according to the invention in become master quite simply, on the basis of the knowledge that as a feedback value the pressure of the working medium, in the case of the turbine the steam pressure, in the case of a pump, the pump outlet pressure can be used. This means that Instead of a long return rod from the turbine or pump only a simple pressure transmission line needs to be permanently installed.

Dabei wird es sich im allgemeinen im Falle einer Turbine empfehlen, den Druck in ihrer ersten Radkammer auf den 'Kraftschalter als Rückführwert aufzuschalten, weil sich in dessen Schwankungen die Änderungen der Turbinenleistung, d. h. ihres Leistungsanteiles, besonders gut widerspiegelt.In general, in the case of a turbine, it is advisable to to apply the pressure in your first wheel chamber to the force switch as a feedback value, because in its fluctuations the changes in the turbine power, d. H. theirs Performance share, reflects particularly well.

Handelt es sich um parallel arbeitende Kreiselspeisepumpen, für .die. wie üblich je eine Dampfturbine als Antrieb vorgesehen ist, so beständen an sich gemäß der Erfindung zwei ;Schaltungsmöglichkeiten, nämlich entweder die Verwendung des Druckes in der ersten Radkammer der Turbine oder des Pumpenaustrittsdruckes als Rückführwert. In allen iFällen, in denen die Pumpenkennlinie (QH-Linie) steil abfällt und deshalb mit jeder Mengenänderung eine fühlbare Druckänderung einhergeht, könnte der letztgenannte Weg beschritten und demgemäß der Austrittsdruck der von der Dampfturbine angetriebenen Pumpe auf den Kraftschalter eines Reglers geschaltet werden, der ein die Pumpenfördermenge beherrschendes Ventil vorstellt. Verläuft die Pümpenkennlinie dagegen flach, so daB sich erst bei beträchtlichen Mengenänderungen eine beträchtliche Druckänderung ergibt, so kommt, abgesehen von anderen Gründen, schon im Einblick auf die zu fordernde Stabilität der Regelung nur der zuerst erwähnte Weg in Betracht.Are centrifugal feed pumps working in parallel for .the. as usual, a steam turbine is provided as a drive, so there would be per se according to the invention two; circuit possibilities, namely either the use the pressure in the first wheel chamber of the turbine or the pump outlet pressure as a feedback value. In all cases in which the pump curve (QH curve) is steep drops and therefore a noticeable change in pressure is associated with every change in quantity, the last-mentioned route could be followed and, accordingly, the outlet pressure of the steam turbine driven pump is switched to the power switch of a controller which introduces a valve that controls the pump delivery rate. Runs the pumping characteristic, on the other hand, is flat, so that only when there are considerable changes in volume If there is a considerable change in pressure, apart from other reasons, Already in view of the required stability of the regulation only the first mentioned Way into consideration.

Die Zeichnung veranschaulicht schaubildlich einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens, und zwar zeigt Abb. i die Reglerschaltung gemäß der (Erfindung für eine Kraftanlage mit zwei parallel an das Dampfnetz angeschlossenen Turbinen, Abb. 2 die Schaltung für zwei in ein und dieselbe Speiseleitung fördernde Speisepumpen, Abb.3 eine Parallele zur Abb.2 mit der Abänderung, daß für den Antrieb der Pumpen je eine Dampfturbine vorgesehen ist. Gemäß der Abb. i treiben die beiden Turbinen i und 2 je einen Generator 3 bzw. q. und werden aus einer Dampfleitung 5 gespeist. Jede der Turbinen ist, wie üblich, mit Eintrittsventilen 6 bzw. 7 versehen, die im !Sinne einer Beherrschung der Turbinenleistung zu steuern sind. Demgemäß greift an jedem der Ventile 6 und 7 ein Stellmotor 8 bzw. 9 an, der .einem Strahlrohrkraftschalter io bzw. i i nachgeschaltet ist. Im vorliegenden Beispiel sollen die Ventile 6 und 7 im .Sinne einer Gleichhaltung des Dampfdruckes in der Gegendruckleitung 12 gesteuert werden. Der Druck in dieser Leitung gilt also als Meßwert, nach dem .die beiden Strahlrohre io und ii zu verstellen sind. Von der Leitung 12 zweigt eine Steuerdruckleitung 13 zu einem Wellrohrsystem 1q. ab, das einvorgeschaltetes Strahlrohr 15 beaufschlagt. iDer von diesem Strahlrohr in einer Leitung 16 erzeugte Druckunterschied gegenüber dem Luftdruck ändert sich gegenläufig zum Druck in der Leitung 12 und wirkt auf je eine Membran 17 bzw. i8 -der beiden Strahlrohre io und i i. Wenn der aus. der iGegendruckleitung 12 zu befriedigende Bedarf steigt und infolgedessen der Druck in der Leitung 12 sinkt, wird das Strahlrohr 15 entgegengesetzt dem Sinne des Uhrzeigerumlaufes ausgeschwenkt, seine Düse stärker beaufschlagt und damit der Druck in der Leitung 16 gesteigert. Dies hat zur Folge, daß die Strahlrohre io und ii im gleichen Sinne wie das Strahlrohr 15 ausschlagen und die beiden Ventile 6 und 7 weiter öffnen, was notwendig ist, um trotz -des größeren aus der Leitung 12 entnommenen :Bedarfes einen Druckabfall in der Leitung 12 zu verhindern.The drawing diagrammatically illustrates some exemplary embodiments of the inventive idea, namely Fig. i shows the regulator circuit according to the (invention for a power plant with two turbines connected in parallel to the steam network, Fig. 2 the circuit for two feed pumps conveying into one and the same feed line, Fig.3 a parallel to Fig.2 with the modification that for the drive of the pumps a steam turbine is provided. According to Fig. I, the two turbines are driving i and 2 each have a generator 3 or q. and are fed from a steam line 5. Each of the turbines is, as usual, provided with inlet valves 6 and 7, the are to be controlled in the sense of mastering the turbine power. Accordingly takes effect a servomotor 8 or 9 on each of the valves 6 and 7, the .ein power switch io or i i is connected downstream. In the present example, the valves 6 and 7 controlled in the sense of maintaining the steam pressure in the counterpressure line 12 will. The pressure in this line is therefore a measured value after which the two Nozzles io and ii are to be adjusted. A control pressure line branches off from line 12 13 to a corrugated pipe system 1q. from, which acts on an upstream jet pipe 15. iThe pressure difference generated by this jet pipe in a line 16 opposite the air pressure changes in the opposite direction to the pressure in the line 12 and acts on a membrane 17 or i8 each of the two radiant tubes io and i i. If the out. the Counterpressure line 12, the demand to be satisfied increases and, as a result, the pressure decreases in the line 12, the jet pipe 15 is opposite to the direction of the clockwise rotation swiveled out, its nozzle acted upon more strongly and thus the pressure in the line 16 increased. This has the consequence that the jet pipes io and ii in the same sense how to knock out the jet pipe 15 and open the two valves 6 and 7 further, what is necessary to despite the greater taken from the line 12: demand to prevent a pressure drop in line 12.

Damit nun am Abschluß .dieses Regelspieles die (zuvor vorhanden gewesene) gleiche Verteilung der Last auf die Turbinen i und 2 gewahrt bleibt, müssen die beiden Strahlrohre io und ii noch zusätzlich in Abhängigkeit von dem Leistungsanteil der ihnen zugeordneten Turbine beeinflußt werden. In Abweichung von den älteren Anlagen (mit einer Gestängerückführung vom Stellmotor 8 bzw. 9 zum Strahlrohr io bzw. ii) wird nach der Erfindung von der ersten Radkammer der Turbinen i und 2 je eine Steuerdruckleitung ig bzw. 2o zu einem Bourdonrohr21 bzw. 22 geführt, das an dem. Strahlroter in zur Membran 17 bzw. 18 entgegengesetzter Richtung angreift, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Einstellschiebers 23 bzw. 2q., mit dem das ÜUbersetzungsverhältnis zwischen Membran 17 und Bourdonrohr 21 geändert und damit :die Lastverteilung auf die beiden Turbinen i und 2 beliebig eingestellt werden kann.So that at the end of this rule game the (previously existing) equal distribution of the load on the turbines i and 2 is maintained, the both beam pipes io and ii additionally depending on the power share the turbine assigned to them can be influenced. In contrast to the older ones Systems (with a rod return from the servomotor 8 or 9 to the jet pipe ok or ii) is according to the invention of the first wheel chamber of the turbines i and 2 each a control pressure line ig or 2o led to a Bourdon tube21 or 22, which is connected to to the. Ray roter attacks in the opposite direction to the membrane 17 or 18, possibly with the interposition of an adjusting slide 23 or 2q., with which changed the transmission ratio between membrane 17 and Bourdon tube 21 and thus: the load distribution on the two turbines i and 2 can be set as desired can be.

:Bei parallel betriebenen Kreiselspeisepumpen ist die iSchaltung grundsätzlich die gleiche, wie sich aus Abb. Z ergibt, nur daß hier die zu dem Bourdonrohr 21 bzw. 22 führende @Steuerdruckleitung i g' bzw. 2o' von dem Austrittsstutzen der Pumpe 25 bzw. 26 abzweigt. Um welchen Antrieb es sich im einzelnen handelt, ist grundsätzlich gleichgültig. In Abb. 2 wird von Elektropumpen ausgegangen. Bei solchen empfiehlt es sich, von einer Drehzahlregelung des .Motors abzusehen und statt dessen die Pumpenleistung mit einem in die Förderleitung eingeschalteten Ventil 27 bzw. 28 zu beherrschen. Der Kolben,des !Stellmotors 8' bzw. g greift also an dem Ventil 27 bzw. 28 an.: In the case of centrifugal feed pumps operated in parallel, the circuit is basically the same as shown in Fig. Z, only that here the control pressure line ig 'or 2o' leading to the Bourdon tube 21 or 22 branches off from the outlet connection of the pump 25 or 26 . It is basically irrelevant which drive it is in detail. In Fig. 2 it is assumed that electric pumps are used. In such cases, it is advisable to refrain from regulating the speed of the motor and instead to control the pump output with a valve 27 or 28 connected to the delivery line. The piston of the servomotor 8 'or g therefore acts on the valve 27 or 28.

Der Vollständigkeit halber sei noch zu Ab'b.2 bemerkt, daß hier im Sinne einer Gleichhaltung des Druckunterschiedes zwischen der Speiseleitung 29 und der Dampfleitung 30 geregelt werden soll und mithin das vorgeschaltete Strahlrohr 15 mit zwei gegeneinandergeschalteten Wellrohren iq.a und iq.b versehen ist, die jeweils an,die Leitung 29 bzw. 30 angeschlossen sind.For the sake of completeness, it should be noted with regard to Fig. 2 that in order to keep the pressure difference between the feed line 29 and the steam line 30 equal, the aim is to regulate the upstream jet pipe 15 with two corrugated pipes iq.a and iq.b connected against one another is, which are each connected to the line 29 and 30, respectively.

(Bedient man sich bei Speiseanlagen gemäß A#bb.3 als Antrieb für die Pumpen 25 und 26 einer Dampfturbine, so kann hinsichtlich der Rückführung gemäß der Erfindung sowohl nach der Abb. i als auch nach der Abb. 2 verfahren werden.(If you use feed systems according to A # bb.3 as a drive for the Pumps 25 and 26 of a steam turbine, with regard to the return according to FIG the invention can be proceeded according to both Fig. i and Fig. 2.

Das linke Pumpenaggregat mit der Pumpe 25 zeigt eine mit Abb. i übereinstimmende Schaltung, d. h. eine von der ersten Radkammer .der Turbine führendeSteuerdruckleitung i9, das rechte Pumpenaggregat mit der Pumpe 26 die Rückführung gemäß der Abb. 2, also mit anderen Worten eine Steuerdruckleitung 2o', die den Austrittsdruck der Pumpe 26 auf das IBourdonrohr 22 des Strahlrohres i i überträgt.The left-hand pump unit with pump 25 shows one that corresponds to Fig. I Circuit, d. H. a control pressure line leading from the first wheel chamber of the turbine i9, the right pump unit with pump 26 the return according to Fig. 2, In other words, a control pressure line 2o ', the outlet pressure of the Pump 26 transfers to the IBourdon tube 22 of the jet pipe i i.

Wann die eine und wann die andere Schaltungsart zu wählen ist, hängt, wie schon eingangs erwähnt, in ersterLinie von demVerlauf derPumpenkennlinie ab.When one and when the other type of circuit is to be selected depends on As already mentioned at the beginning, it depends primarily on the course of the pump characteristic.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for indirect control of several in parallel working steam turbines or centrifugal pumps, especially for steam boiler feed, with one power switch for each turbine or each pump, on the one hand depending on on the load and on the other hand depending on the performance share of the relevant Turbine 'resp. Pump is controlled, characterized in that as a measured value for the power component is the pressure of the working medium, in the case of the turbine, the steam pressure (i9, 2o), preferably in its first wheel chamber, in the case of the pump, the pump outlet pressure (ig, 2o) serves.

2. Apparatus according to claim i for working in parallel on a network Centrifugal feed pumps, at least one of which is driven by a steam turbine is, characterized in that the outlet pressure (2ö) of the steam-driven Pump (26) is connected to the power switch (i i) of a controller (9 '), which is a the valve (28) controlling the pump delivery is adjusted (Fig. 3).