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EP3301267A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines turbosatzes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines turbosatzes Download PDF

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Publication number
EP3301267A1
EP3301267A1 EP16191429.6A EP16191429A EP3301267A1 EP 3301267 A1 EP3301267 A1 EP 3301267A1 EP 16191429 A EP16191429 A EP 16191429A EP 3301267 A1 EP3301267 A1 EP 3301267A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
turbine
valve
live steam
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16191429.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mirko Dänner
Axel Hamann
Christoph Schindler
Michael Winkel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP16191429.6A priority Critical patent/EP3301267A1/de
Priority to JP2019517020A priority patent/JP6704517B2/ja
Priority to CN201780060628.2A priority patent/CN109790761B/zh
Priority to PCT/EP2017/071741 priority patent/WO2018059864A1/de
Publication of EP3301267A1 publication Critical patent/EP3301267A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F01D17/04—Arrangement of sensing elements responsive to load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/06—Purpose of the control system to match engine to driven device
    • F05D2270/061—Purpose of the control system to match engine to driven device in particular the electrical frequency of driven generator

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a turbo set.
  • a turbine set is understood to mean an assembly which has at least one turbine, such as a turbine. a steam turbine, and a generator, such as e.g. a rotary or alternator, wherein the turbine drives the generator and this generates electrical rotary or alternating current, which is fed into a network, such as a supply network.
  • a turbine such as a turbine. a steam turbine
  • a generator such as e.g. a rotary or alternator
  • the turbine may have an overload valve that increases the ability of the turbine to absorb moisture.
  • the performance of the turbine can be increased with unchanged pressure.
  • the efficiency of the turbine decreases when the overload valve is open.
  • the overload valve should open only in special, selected operating cases. Such operating cases are a drop in frequency or a high electricity price.
  • the overload valve is opened with a fixed allocation to the opening of a live steam valve.
  • the overload valve and the main steam valve are rigidly positively coupled.
  • this rigid positive coupling of the overload valve and the main steam valve entails efficiency losses if the overload valve would not have to be opened.
  • an indicative binary signal is generated
  • another indicative binary signal is generated, and the two signals are combined with an AND gate to generate a drive signal to open the overload valve , So it is ensured with simple means that the overload valve is opened only when the main steam valve is fully open and there is a drop in frequency.
  • At least one power setpoint is compared with a power actual value to determine a control deviation and the overload valve is opened in dependence on the specific control deviation.
  • the control deviation can be fed to a PI controller.
  • a particularly fast and deviation-free adjustment of the power of the turbine in the case of a frequency drop can be achieved.
  • it can be provided to compare the mains frequency with the frequency setpoint and to determine a further value for determining the control deviation.
  • the further value may be, for example, a measure of the power required to stabilize the grid frequency.
  • the scheme can be further improved.
  • the control deviation can be fed to a PI controller.
  • the mains frequency is compared to the frequency setpoint to lock for the presence of a frequency drop.
  • the mains frequency is the frequency of the rotary or alternating current of the network. So even a simple way a frequency drop can be detected.
  • a value is indicatively determined for a frequency drop and is closed to a frequency drop, if the value is greater than a limit value. This ensures that there is no erroneous conclusion about a drop in frequency and that the overload valve is not opened unnecessarily, which would otherwise lead to losses of efficiency.
  • a live steam sensor signal is compared with a threshold value and closed to the open state when the main steam sensor signal is greater than the threshold value. This ensures that it is not incorrectly closed on an open steam main valve and the overload valve is not opened unnecessarily, which would otherwise lead to loss of efficiency.
  • the invention includes a computer program product and an apparatus for carrying out such a method.
  • Fig. 1 shows a turbo set 1.
  • a turbo set 1 is understood to mean a combination of rotating machines which serve to generate electricity.
  • a turbo set 1 usually consists of a turbine 2, such as a steam or a gas turbine, and a generator 3, which is driven by the turbine 2.
  • the turbine 2 is designed as a steam turbine.
  • the turbo set 1 in the present embodiment may also be referred to as a steam turbine set.
  • the turbine 2 has a high-pressure stage 4, a medium-pressure stage 5 and a low-pressure stage 6.
  • a live steam valve 7 and an overload valve 8 are shown.
  • the main steam valve 7 may be a throttle valve, with which a steam supply to the turbine 3 and thus the speed of the turbine can be influenced.
  • steam flows in succession through the high-pressure stage 4, the intermediate-pressure stage 5 and the low-pressure stage 6 of the turbine 3.
  • the turbine 3 drives then the generator 2, the electrical rotary or alternating current with a grid frequency NF supplies.
  • the overload valve 8 is arranged parallel to the main steam valve 7, but allows in the present embodiment, a feed of steam in a central region of the high-pressure stage 4.
  • open overload valve 8 input stages of the high-pressure stage 4 are bridged and the remaining stages of the high-pressure stage 4 with a applied higher steam pressure in order to achieve an increase in performance of the turbine 3.
  • present embodiment may also be provided that when the open overload valve 8 steam at the high-pressure stage 4 of the turbine 3 can be passed directly to the medium-pressure stage 5 in order to achieve an increase in performance if necessary.
  • Fig. 2 shows a device 9 for controlling the turbine 3 of the turbine set. 2
  • the device 9 has in the present embodiment, an AND gate 10, a characteristic element 11, a first PI controller 12, a second PI controller 13, a first comparator 14, a second comparator 15 and a subtractor 16 and a changeover switch 17th on.
  • the characteristic element 11 is designed to read in a value for the network frequency NF and to compare it with a frequency reference value.
  • the characteristic element 11 determines a value WE.
  • the value WE is representative of a difference of the two frequency values and, in the present embodiment, is a power offset, which is a value for the power required to stabilize the line frequency.
  • the first comparator 14 compares the value WE with a limit value GW.
  • the limit value GW has a size of zero percent in the present exemplary embodiment. If there is a deviation between the network frequency NF and the frequency setpoint that is greater than zero percent, in the present exemplary embodiment, a frequency drop FA is concluded.
  • the frequency drop FA in the present embodiment is a binary signal which is logically one when there is a frequency drop FA. Otherwise the signal is logic zero.
  • the frequency drop FA is supplied to the AND gate 10 as one of two input quantities.
  • a power actual value LI and a power setpoint LS of the turbine 3 are fed to the subtracter 16 and a control deviation RA is determined.
  • the control deviation RA is supplied to the first PI controller 12 as an input variable, which provides a first valve control signal VS for actuating the live steam valve 7.
  • the opening degree OG of the main steam valve 7 is detected.
  • the opening degree OG is supplied to the second comparator 15 as a first input.
  • a threshold value SW is supplied to the second comparator 15.
  • the threshold SW has a size of 99 percent in the present embodiment.
  • the open state ZU is supplied to the AND gate 10 as a second input.
  • the AND gate 10 supplies a drive signal AS in the form of a binary signal logic one, which drives the changeover switch 17.
  • the control deviation RA On the drive towards the changeover switch 17 switches the control deviation RA on the second PI controller 13.
  • the control deviation RA is supplied as an input variable, which provides a second valve control signal VS 'for driving the overload valve 8.
  • the second PI controller 13 is acted on by a predetermined reference value RW, which is selected so as to ensure that the second PI controller 13 does not generate the overload valve 8 opening signal .
  • the reference value RW has a magnitude corresponding to a frequency excursion of 5 percent, i. a line frequency NF that is 5 percent greater than the frequency reference.
  • control deviation RA determined from the actual power value LI and the power setpoint LS and the value WE is supplied to the first PI controller 12 and then the second valve control signal VS 'is supplied to the main steam valve 7.
  • the opening degree OG is detected and determined by means of the second comparator 15 of the open state ZU and the AND gate 10 is supplied.
  • the AND gate 10 supplies the drive signal AS, whereupon the control deviation RA is switched to the first PI controller 12, which then supplies the first valve control signal VS to the overload valve 8.
  • the overload valve 8 is kept closed. In other words, the overload valve 8 is only opened when at the same time a frequency drop FA and the main steam valve 7 are fully open.
  • the efficiency can be increased in nominal operation and with the overload valve 8, the power of the turbine can be dynamically increased in the case of frequency drops.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Turbosatzes (1) mit einer Turbine (3) und einem mit der Turbine (3) gekoppelten Generator (2), wobei der Generator (2) zum Einspeisen von elektrischem Dreh- oder Wechselstrom mit einer Netzfrequenz (NF) in ein Netz ausgebildet ist, wobei die Turbine (3) ein Frischdampfventil (7) und ein Überlastventil (8) aufweist, mit den Schritten: Überwachen der Netzfrequenz (NF) auf einen Frequenzabfall (FA) gegenüber einem Frequenz-Sollwert hin, Erfassen eines Zustands des Frischdampfventils (7) auf einen geöffneten Zustand (ZU) hin, und Öffnen des Überlastventils (8) auf ein Erfassen eines Frequenzabfalls (FA) und auf einen erfassten geöffneten Zustand (ZU) des Frischdampfventils (7) hin.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Turbosatzes.
  • Unter einem Turbosatz wird dabei eine Baugruppe verstanden, die zumindest eine Turbine, wie z.B. eine Dampfturbine, und einen Generator, wie z.B. einen Dreh- oder Wechselstromgenerator aufweist, wobei die Turbine den Generator antreibt und dieser elektrischen Dreh- oder Wechselstrom erzeugt, der in ein Netz, wie ein Versorgungsnetz, eingespeist wird.
  • Die Turbine kann ein Überlastventil aufweisen, das die Schluckfähigkeit der Turbine erhöht. So kann die Leistung der Turbine bei unverändertem Druck erhöht werden. Jedoch sinkt der Wirkungsgrad der Turbine bei geöffnetem Überlastventil. Somit soll das Überlastventil nur in speziellen, ausgewählten Betriebsfällen öffnen. Derartige Betriebsfälle sind ein Frequenzabfall oder ein hoher Strompreis.
  • Daher wird das Überlastventil mit einer festen Zuordnung zur Öffnung eines Frischdampfventils geöffnet. Mit anderen Worten, das Überlastventil und das Frischdampfventil sind starr zwangsgekoppelt. Diese starre Zwangskopplung des Überlastventils und des Frischdampfventils zieht jedoch Wirkungsgradeinbußen nach sich, wenn das Überlastventil nicht geöffnet werden müsste.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Wege aufzuzeigen, wie der Wirkungsgrad einer Turbine verbessert werden kann.
  • Erfindungsgemäß werden bei einem Verfahren zum Betreiben eines Turbosatzes mit einer Turbine und einem mit der Turbine gekoppelten Generator, wobei der Generator zum Einspeisen von elektrischen Dreh- oder Wechselstrom mit einer Netzfrequenz in ein Netz ausgebildet ist und wobei die Turbine ein Frischdampfventil und ein Überlastventil aufweist, die Schritte durchgeführt:
    • Überwachen der Netzfrequenz auf einen Frequenzabfall gegenüber einem Frequenz-Sollwert hin,
    • Erfassen eines Zustands des Frischdampfventils auf einen geöffneten Zustand hin, und
    • Öffnen des Überlastventils auf ein Erfassen eines Frequenzabfalls und auf einen erfassten geöffneten Zustand des Frischdampfventils hin.
  • So wird sichergestellt, dass das Überlastventil nur dann geöffnet wird, wenn das Frischdampfventil vollständig geöffnet ist und ein Frequenzabfall vorliegt. So kann der Wirkungsgrad im Nennbetrieb erhöht werden und mit dem Überlastventil kann im Fall von Frequenzabfällen die Leistung der Turbine dynamisch gesteigert werden.
  • Bevorzugt wird auf ein Erfassen eines Frequenzabfalls hin ein indikatives binäres Signal erzeugt, auf ein Erfassen eines geöffneten Zustands des Frischdampfventils ein weiteres indikatives binäres Signal erzeugt, und die beiden Signale werden mit einem UND-Glied verknüpft, um ein Ansteuersignal zum Öffnen des Überlastventils zu erzeugen. So wird mit einfachen Mittel sichergestellt, dass das Überlastventil nur dann geöffnet wird, wenn das Frischdampfventil vollständig geöffnet ist und ein Frequenzabfall vorliegt.
  • Bevorzugt wird, z.B. auf das Ansteuersignal hin, zumindest ein Leistungs-Sollwert mit einem Leistungs-Istwert verglichen um eine Regelabweichung zu bestimmen und das Überlastventil wird in Abhängigkeit von der bestimmten Regelabweichung geöffnet. Z.B. kann die Regelabweichung einem PI-Regler zugeführt werden. So kann eine besonders schnelle und abweichungsfreie Anpassung der Leistung der Turbine im Fall von einem Frequenzabfall erreicht werden. Zusätzlich oder auch alternativ kann vorgesehen sein, die Netzfrequenz mit dem Frequenz-Sollwert zu vergleichen und einen weiteren Wert zur Bestimmung der Regelabweichung zu bestimmen. Der weitere Wert kann z.B. ein Maß für eine Leistung sein, die erforderlich ist, um die Netzfrequenz zu stabilisieren. So kann die Regelung nochmals verbessert werden.
  • Bevorzugt wird, z.B. auf das Ansteuersignal hin, ein Leistungs-Sollwert mit einem Leistungs-Istwert verglichen um eine Regelabweichung zu bestimmen und das Frischdampfventil wird in Abhängigkeit von der bestimmten Regelabweichung geöffnet. Z.B. kann die Regelabweichung einem PI-Regler zugeführt werden. So kann eine besonders schnelle und abweichungsfreie Anpassung der Dampfzufuhr zu der Turbine erreicht werden.
  • Bevorzugt wird die Netzfrequenz mit dem Frequenz-Sollwert verglichen, um auf Vorliegen eines Frequenzabfalls zuschließen. Die Netzfrequenz ist dabei die Frequenz des Dreh- oder Wechselstromes des Netzes. So kann auch einfachem Wege ein Frequenzabfall erfasst werden.
  • Bevorzugt wird durch Auswerten zumindest der Netzfrequenz und des Frequenz-Sollwertes ein Wert indikativ für einen Frequenzabfall bestimmt und auf einen Frequenzabfall geschlossen, wenn der Wert größer als ein Grenzwert ist. So wird sichergestellt, dass nicht fehlerhafter Weise auf einen Frequenzabfall geschlossen wird und das Überlastventil nicht unnötigerweise geöffnet wird, was sonst zu Wirkungsgradeinbußen führen würde.
  • Bevorzugt wird ein Frischdampfsensorsignal mit einem Schwellwert verglichen und auf den geöffneten Zustand geschlossen, wenn das Frischdampfsensorsignal größer als der Schwellwert ist. So wird sichergestellt, dass nicht fehlerhafter Weise auf ein geöffnetes Frischdampfventil geschlossen wird und das Überlastventil nicht unnötigerweise geöffnet wird, was sonst zu Wirkungsgradeinbußen führen würde.
  • Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Turbosatzes mit einer Turbine und einem mit der Turbine gekoppelten Generator, und
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Regelung der in Fig. 1 gezeigten Turbine.
  • Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen.
  • Fig. 1 zeigt einen Turbosatz 1. Dabei wird unter einem Turbosatz 1 eine Kombination von rotierenden Maschinen verstanden, die der Stromerzeugung dienen. Ein Turbosatz 1 besteht in der Regel aus einer Turbine 2, wie z.B. einer Dampf- oder einer Gasturbine, und einem Generator 3, der von der Turbine 2 angetrieben wird.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Turbine 2 als Dampfturbine ausgebildet. Somit kann der Turbosatz 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch als Dampfturbosatz bezeichnet werden. Die Turbine 2 weist eine Hochdruckstufe 4, eine Mitteldruckstufe 5 und eine Niedrigdruckstufe 6 auf.
  • Ferner sind in der Fig. 1 von dem Turbosatz 1 ein Frischdampfventil 7 und ein Überlastventil 8 dargestellt.
  • Das Frischdampfventil 7 kann ein Drosselventil sein, mit dem eine Dampfzufuhr zu der Turbine 3 und damit die Drehzahl der Turbine beeinflusst werden kann. Dabei strömt Dampf nacheinander durch die Hochdruckstufe 4, die Mitteldruckstufe 5 und die Niedrigdruckstufe 6 der Turbine 3. Die Turbine 3 treibt dann den Generator 2 an, der elektrischen Dreh- oder Wechselstrom mit einer Netzfrequenz NF liefert.
  • Das Überlastventil 8 ist parallel zum Frischdampfventil 7 angeordnet, erlaubt aber im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Einspeisung von Dampf in einen mittleren Bereich der Hochdruckstufe 4. Mit anderen Worten, bei geöffneten Überlastventil 8 werden Eingangsstufen der Hochdruckstufe 4 überbrückt und die restlichen Stufen der Hochdruckstufe 4 mit einem höheren Dampfdruck beaufschlagt, um eine Leistungssteigerung der Turbine 3 zu erreichen. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, dass bei geöffneten Überlastventil 8 Dampf an der Hochdruckstufe 4 der Turbine 3 direkt zu der Mitteldruckstufe 5 geleitet werden kann, um bei Bedarf eine Leistungssteigerung zu erreichen.
  • Es wird nun zusätzlich auf Fig. 2 Bezug genommen.
  • Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 9 zur Regelung der Turbine 3 des Turbosatzes 2.
  • Die Vorrichtung 9 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein UND-Glied 10, ein Kennlinien-Glied 11, einen ersten PI-Regler 12, einen zweiten PI-Regler 13, einen ersten Komparator 14, einen zweiten Komparator 15 und ein Subtrahierglied 16 sowie einen Wechselschalter 17 auf.
  • Das Kennlinien-Glied 11 ist dazu ausgebildet, einen Wert für die Netzfrequenz NF einzulesen und mit einem Frequenz-Sollwert zu vergleichen.
  • Anhand des Ergebnisses dieses Vergleichs zweier Frequenzwerte bestimmt das Kennlinien-Glied 11 einen Wert WE. Der Wert WE ist repräsentativ für eine Differenz der beiden Frequenzwerte und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Leistungs-Offset, der ein Wert für die Leistung ist, die erforderlich ist, um die Netzfrequenz zu stabilisieren.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel vergleicht der erste Komparator 14 den Wert WE mit einem Grenzwert GW. Der Grenzwert GW weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Größe von Null Prozent auf. Wenn eine Abweichung zwischen der Netzfrequenz NF und dem Frequenz-Sollwert vorliegt, die größer als Null Prozent ist, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einen Frequenzabfall FA geschlossen.
  • Der Frequenzabfall FA ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein binäres Signal, das logisch Eins ist, wenn ein Frequenzabfall FA vorliegt. Sonst ist das Signal logisch Null. Der Frequenzabfall FA wird dem UND-Glied 10 als eine von zwei Einganggrößen zugeführt.
  • Dem Subtrahierglied 16 werden neben dem Wert WE als Eingangsgrößen ein Leistungs-Istwert LI und ein Leistungs-Sollwert LS der Turbine 3 zugeführt und eine Regelabweichung RA bestimmt.
  • Die Regelabweichung RA wird dem ersten PI-Regler 12 als Eingangsgröße zugeführt, der ein erstes Ventil-Steuersignal VS zum Ansteuern des Frischdampfventils 7 bereitstellt.
  • Mit einem Sensor (nicht dargestellt) wird der Öffnungsgrad OG des Frischdampfventils 7 erfasst. Der Öffnungsgrad OG wird dem zweiten Komparator 15 als erste Eingangsgröße zugeführt. Als zweite Eingangsgröße wird dem zweiten Komparator 15 ein Schwellwert SW zugeführt. Der Schwellwert SW hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Größe von 99 Prozent. Wenn der Öffnungsgrad OG also 99 Prozent übersteigt, also das Frischdampfventil 7 vollständig geöffnet ist, erzeugt der zweite Komparator 15 ein binäres Signal logisch Eins für einen geöffneten Zustand ZU. Andernfalls ist das logische Signal Null.
  • Der geöffnete Zustand ZU wird dem UND-Glied 10 als zweite Einganggröße zugeführt.
  • Wenn sowohl ein Frequenzabfall FA und ein geöffneter Zustand ZU vorliegen, liefert das UND-Glied 10 ein Ansteuersignal AS in Form eines binären Signals logisch Eins, das den Wechselschalter 17 ansteuert. Auf das Ansteuern hin schaltet der Wechselschalter 17 die Regelabweichung RA auf den zweiten PI-Regler 13 auf. Mit anderen Worten, dem zweiten PI-Regler 13 wird die Regelabweichung RA als Eingangsgröße zugeführt, der ein zweites Ventil-Steuersignal VS' zum Ansteuern des Überlastventils 8 bereitstellt.
  • Wenn hingegen kein Ansteuersignal AS logisch Eins, sondern Null, anliegt, wird der zweite PI-Regler 13 mit einem vorbestimmten Referenzwert RW beaufschlagt, der so gewählt ist, dass sichergestellt ist, dass der zweite PI-Regler 13 kein das Überlastventil 8 öffnendes Signal erzeugt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Referenzwert RW eine Größe auf, die einer Frequenzüberhöhung von 5 Prozent entspricht, d.h. einer Netzfrequenz NF, die um 5 Prozent größer als der Frequenz-Sollwert ist.
  • Im Betreiben wird die aus dem Leistungs-Istwert LI und dem Leistungs-Sollwert LS sowie dem Wert WE bestimmte Regelabweichung RA dem ersten PI-Regler 12 zugeführt und dann das zweite Ventil-Steuersignal VS' dem Frischdampfventil 7 zugeführt. Der Öffnungsgrad OG wird erfasst und mittels des zweiten Komparators 15 der geöffnete Zustand ZU bestimmt und dem UND-Glied 10 zugeführt.
  • Wenn ferner mit dem ersten Komparator 14 ein Frequenzabfall FA erfasst wurde, liefert das UND-Glied 10 das Ansteuersignal AS, woraufhin die Regelabweichung RA auf den ersten PI-Regler 12 aufgeschaltet wird, der dann das erste Ventil-Steuersignal VS dem Überlastventil 8 zuführt. Wenn hingegen kein Frequenzabfall FA vorliegt wird das Überlastventil 8 geschlossen gehalten. Mit anderen Worten, das Überlastventil 8 wird nur dann geöffnet, wenn zugleich ein Frequenzabfall FA und das Frischdampfventil 7 vollständig geöffnet sind.
  • So kann der Wirkungsgrad im Nennbetrieb erhöht werden und mit dem Überlastventil 8 kann im Fall von Frequenzabfällen die Leistung der Turbine dynamisch gesteigert werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Turbosatzes (1) mit einer Turbine (3) und einem mit der Turbine (3) gekoppelten Generator (2), wobei der Generator (2) zum Einspeisen von elektrischem Dreh- oder Wechselstrom in ein Netz mit einer Netzfrequenz (NF) ausgebildet ist, wobei die Turbine ein Frischdampfventil (7) und ein Überlastventil (8) aufweist, mit den Schritten:
    Überwachen der Netzfrequenz (NF) auf einen Frequenzabfall (FA) gegenüber einem Frequenz-Sollwert hin,
    Erfassen eines Zustands des Frischdampfventils (7) auf einen geöffneten Zustand (ZU) hin, und
    Öffnen des Überlastventils (8) auf ein Erfassen eines Frequenzabfalls (FA) und auf einen erfassten geöffneten Zustand (ZU) des Frischdampfventils (7) hin.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei auf ein Erfassen eines Frequenzabfalls (FA) hin ein indikatives binäres Signal erzeugt wird, auf ein Erfassen eines geöffneten Zustands (ZU) des Frischdampfventils (7) ein weiteres indikatives binäres Signal erzeugt wird, und die beiden indikativen Signale mit einem UND-Glied (10) verknüpft werden, um ein Ansteuersignal (AS) zum Öffnen des Überlastventils (8) zu erzeugen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    wobei zumindest ein Leistungs-Sollwert (LS) mit einem Leistungs-Istwert (LI) verglichen wird um eine Regelabweichung (RA) zu bestimmen, und das Überlastventil (8) in Abhängigkeit von der bestimmten Regelabweichung (RA) geöffnet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei zumindest ein Leistungs-Sollwert (LS) mit einem Leistungs-Istwert (LI) verglichen wird um eine Regelabweichung (RA) zu bestimmen, und das Frischdampfventil (7) in Abhängigkeit von der bestimmten Regelabweichung (RA) geöffnet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    wobei die Netzfrequenz (NF) mit dem Frequenz-Sollwert verglichen wird um auf Vorliegen eines Frequenzabfall (FA) zu schließen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei durch Auswerten von zumindest der Netzfrequenz (NF) und dem Frequenz-Sollwert ein Wert (WE) indikativ für einen Frequenzabfall (FA) bestimmt wird, und auf einen Frequenzabfall (FA) geschlossen wird, wenn der Wert (WE) größer als ein Grenzwert (GW) ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei ein Frischdampfsensorsignal (FS) mit einem Schwellwert (SW) verglichen wird, und auf den geöffneten Zustand (ZU) geschlossen wird, wenn das Frischdampfsensorsignal (FS) größer als der Schwellwert (SW) ist.
  8. Computerprogrammprodukt, aufweisend Softwarekomponenten zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Vorrichtung (9) zur Regelung einer Turbine (3) eines Turbosatzes (1) mit der Turbine (3) und einem mit der Turbine (3) gekoppelten Generator (2), wobei der Generator (2) zum Einspeisen von elektrischem Dreh- oder Wechselstrom mit einer Netzfrequenz (NF) in ein Netz ausgebildet ist, wobei die Turbine (3) ein Frischdampfventil (7) und ein Überlastventil (8) aufweist, wobei die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, die Netzfrequenz (NF) auf einen Frequenzabfall (FA) gegenüber einem Frequenz-Sollwert hin zu überwachen, einen geöffneten Zustand (ZU) des Frischdampfventils (7) zu erfassen, und das Überlastventil (8) auf ein Erfassen eines Frequenzabfalls (FA) und auf einen erfassten geöffneten Zustand (ZU) des Frischdampfventils (7) hin zu öffnen.
  10. Vorrichtung (9) nach Anspruch 9,
    wobei die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, ein indikatives binäres Signal zu erzeugen und auf ein Erfassen eines geöffneten Zustands (ZU) des Frischdampfventils (7) hin ein weiteres indikatives binäres Signal zu erzeugen, wobei die Vorrichtung (9) ein UND-Glied (10) zum logischen Verknüpfen der beiden Signale aufweist, und die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, ein Ansteuersignal (AS) zum Öffnen des Überlastventils zu (8) erzeugen.
  11. Vorrichtung (9) nach Anspruch 10,
    wobei die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, auf das Ansteuersignal (AS) hin zumindest einen Leistungs-Sollwert (LS) mit einem Leistungs-Istwert (LI) zu vergleichen um eine Regelabweichung (RA) zu bestimmen und das Überlastventil (8) in Abhängigkeit von der bestimmten Regelabweichung (RA) auf einen Frequenzabfall (FA) zu öffnen.
  12. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    wobei die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, einen Leistungs-Sollwert (LS) mit einem Leistungs-Istwert (LI) zu vergleichen um eine Regelabweichung (RA) zu bestimmen und in Abhängigkeit von der bestimmten Regelabweichung (RA) das Frischdampfventil (7) zu öffnen.
  13. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    wobei die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, die Netzfrequenz (NF) mit dem Frequenz-Sollwert zu vergleichen, um auf Vorliegen eines Frequenzabfalls (FA) zuschließen.
  14. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    wobei die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, durch Auswerten zumindest der Netzfrequenz (NF) und des Frequenz-Sollwertes einen Wert (WE) indikativ für einen Frequenzabfall (FA) zu bestimmen und auf einen Frequenzabfall (FA) zu schließen, wenn der Wert (WE) größer als ein Grenzwert (GW) ist.
  15. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
    wobei die Vorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, ein Frischdampfsensorsignal (FS) mit einem Schwellwert (SW) zu vergleichen und auf den geöffneten Zustand (ZU) zu schließen, wenn das Frischdampfsensorsignal (FS) größer als der Schwellwert (SW) ist.
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