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Title:
REGULATING SYSTEM FOR REGULATING THE SPEED OF ROTATION OF A TURBINE AND PROCESS FOR REGULATING THE SPEED OF ROTATION OF A TURBINE DURING RELEASE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/006351
Kind Code:
A1
Abstract:
A regulating system (1) is disclosed for regulating the speed of rotation of an electric current-generating turbine. The system has a first regulating structure (1) that may be connected to a regulating member (3) for regulating the speed of rotation of the turbine during idle or insulated running of the turbine. A deviation signal (X) dependent on the difference between set value (W2) and real value (W2) of the speed of rotation may be supplied to the first regulating structure (2). During release, the first regulating structure (2) transmits a closure signal to the regulating member (3) depending on the deviation signal (X). The first regulating structure (2) thus combines a function of regulation of the speed of rotation during idle and/or insulated running of the turbine with a function of prevention of a fast turbine shut-down during release. Also disclosed is a process for regulating the speed of rotation of a turbine during release.

Inventors:
JERYE BERNHARD (DE)
SCHWOPE ALFRED (DE)
Application Number:
PCT/DE1996/001342
Publication Date:
February 20, 1997
Filing Date:
July 22, 1996
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
JERYE BERNHARD (DE)
SCHWOPE ALFRED (DE)
International Classes:
F01D17/22; F01D21/00; F01D17/24; (IPC1-7): F01D17/22; F01D21/00
Foreign References:
DE1401456A11968-10-24
DE2627591A11977-12-29
DE1601849A11971-01-21
US4280059A1981-07-21
GB2011126A1979-07-04
DE1296657B1969-06-04
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Claims:
Patentansprüche
1. Regelsyεtem (1) zur Drehzahlregelung einer Turbine zur Er¬ zeugung elektriεchen Stroms mit einer ersten Regelεtruktur (2) mit einem PIRegler (4), welcher einen PRegler (5) und einen IRegler (4) umfaßt und dem ein Abweichsignal (X) zu¬ führbar ist, welches von der Differenz aus Sollwert (W2) und Istwert (Wl) der Drehzahl eindeutig abhängig ist, wobei die erste Regelstruktur (2) mit einem der Drehzahlregelung die nenden Stellglied (3) verbindbar ist, bei Leerlauf und/oder Inselbetrieb der Turbine der Drehzahlregelung dient und bei einem Lastabwurf dem Stellglied (3) ein Schließsignal zu¬ führt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Pro portionalitätskonεtante (Kl) deε PReglers (5) so groß ist, daß bei Anliegen eines Abweichsignals (X) vorgebbarer Min¬ destgröße das Auεgangεεignal (Yi) deε IReglerε (4) den Wert Null annimmt.
2. Regelεystem (1) nach Anspruch 1, in dem bei Erkennen eines Lastabwurfeε eine Rückεetzung deε Abweichsignals (X) auf den Wert Null erfolgt.
3. Regelsyεtem (1) nach Anεpruch 1 oder 2, mit einer zweiten Regelεtruktur (7) und einer KorrekturwertStruktur (8), wel¬ che KorrekturwertStruktur (8) mit der ersten Regelstruktur (2) und der zweiten Regelstruktur (7) so verbunden ist, daß bei Leerlauf bzw. Inselbetrieb der Turbine eine Nachführung des Ausgangεεignalε (Yl) der zweiten Regelstruktur (7) auf den Wert des' Ausgangssignals der ersten Regelstruktur (2) er¬ folgt.
4. Verfahren zur Regelung der Drehzahl einer Turbine bei ei¬ nem Lastabwurf, wobei einer ersten Regelεtruktur (2), die der Drehzahlregelung bei Leerlauf und/oder Inselbetrieb der Tur¬ bine dient und die einen PIRegler (4) aufweist, während des Netzbetriebε der Turbine ein Abweichsignal (X) zugeführt wird, so daß das Ausgangssignal (Yi) des IReglers (6) den Wert Null annimmt, und bei Auftreten eineε Laεtabwurfε das Abweichsignal (X) auf den Wert Null gesetzt sowie das Aus¬ gangssignal (Yl) des PIReglers (4) einem Stellglied (3) zur Regulierung der Drehzahl zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Stellglied (3) ein Stellventil ist, welches unmittelbar nach Auftreten eines Lastabwurfs durch das Ausgangεεignal des PIReglers (4) in eine vorgebbare Stellung gebracht und in dieser so lange ge¬ halten wird, bis die Drehzahl (Wl) der Turbine unter den Wert der Synchrondrehzahl abgefallen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Stellventil (3) einer Gasturbine, welches der Regulierung der Brennstoff zufuhr dient, geregelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Stellventil (3) einer Dampfturbine, welches der Regulierung der Dampfzu fuhr dient, geregelt wird.
Description:
Beschreibung

Regelsystem zur Drehzahlregelung einer Turbine sowie Verfah¬ ren zur Regelung der Drehzahl einer Turbine bei Lastabwurf

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem zur Drehzahlregelung einer Turbine zur Erzeugung elektrischen Stroms mit einer er¬ sten Regelstruktur, die bei Leerlauf- und/oder Inselbetrieb der Turbine der Drehzahlregelung dient, sowie ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl einer Turbine bei einem Lastabwurf.

Bei Turbinen, insbesondere Turbosätzen zur Erzeugung elektri¬ scher Energie, ist es aus betriebstechnischen Gründen häufig erforderlich, bei einem Lastabwurf, das heißt bei einer Redu- zierung der abzugebenden elektriεchen Leistung, einen

Schnellschluß zu verhindern. Ein Schnellschluß der Turbine erfolgt beispielsweise dann, wenn nach Lastabwurf die Dreh¬ zahl der Turbine einen kritischen Wert, beispielsweise 10 % der Nenndrehzahl, übersteigt. Die für die Verhinderung erfor- derlichen leittechnischen Sondermaßnahmen können durch den

Einsatz von zusätzlichen sogenannten Lastsprunggeräten reali¬ siert werden. Diese Lastsprunggeräte bewirken bei einem Lastabwurf ein sofortiges Schließen eines die Drehzahl regu¬ lierenden Stellventils, wobei die Dauer des Geschlossenhal- tens des Stellventils von der Höhe des Lastabwurfs, das heißt von der Verminderung der durch die Turbine und den zugehöri¬ gen Generator erzeugten elektrischen Leistung, abhängt. Nach Ablauf dieser Dauer erfolgt eine Übernahme der Drehzahlrege¬ lung durch den Drehzahlregler der Turbine. Dieser regelt die Drehzahl während des Leerlaufbetriebε sowie während des In¬ selbetriebs der Turbine, das heißt in dem Fall, in dem keine elektrische Leistung in ein Stromversorgungsnetz abgegeben wird. Während des Netzbetriebs, in dem elektrische Leistung in ein Stromversorgungsnetz abgegeben wird, ist die Turbine an den Generator gekoppelt, so daß die Drehzahl der Turbine durch die Nenndrehzahl (Synchrondrehzahl) festgelegt ist und der Drehzahlregler der Steuerung, beispielsweise der Brenn-

stoffzufuhr bei einer Gasturbine oder der Dampfzufuhr bei ei¬ ner Dampfturbine, dient.

In der DE-AS 1 296 657 ist ein elektrohydraulischer Regler für das Frischdampfventil einer Dampfturbine beschrieben. Das Frischdampfventil wird von einem Öffnungsregler in Abhängig¬ keit von seiner Stellung geregelt. Als Sollwert der Regelung dient entweder eine von der Drehzahl oder eine von der Lei¬ stung abhängige Größe. Bei einem Lastabwurf, d.h. bei plötz- lichem Abtrennen des Synchrongenerators vom Verbundnetz, wird eine reine Drehzahlregelung durchgeführt. Hierfür wird ein nicht näher bezeichnetes Lastsprungrelais eingesetzt.

In der GB 2 011 126 A ist ein Regelsystem einer Gasturbine beschrieben, bei dem ein Brennstoff-Zuführventil mit einem PI-Regler geregelt wird. Hierbei handelt es sich um ein Re¬ gelsystem, welches im reinen Netzbetrieb der Gasturbinenanla¬ ge führend ist und so ausgelegt ist, daß es bei Laständerun¬ gen eine entsprechende Nachregelung gewährleistet. Solche Re- gelsysteme bergen in sich den Konflikt, daß der Integral-Teil für eine gute Qualität der Regelung eine lange Zeitkonstante und für eine möglichst schnelle Reaktion auf eine Änderung der Last der Gasturbine hingegen eine kurze Zeitkonstante be¬ nötigt. Selbst bei Anordnung eines zusätzlichen Brennstoff- Rückführventils, durch das bei einer Laständerung Brennstoff rückgeführt und somit die Menge des in die Brennkammer ein¬ strömenden Brennstoffs reduziert wird, bewirkt die gewählte Zeitkonstante des Integrator-Teils unerwünschte Schwankungen in der Drehzahl der Turbine. Eine schnelle Anpassung der Brennstoffmenge an die nach einer Laständerung geforderte

Drehzahl, d.h. ein möglichst schnelles Einregeln der Drehzahl auf die geforderte konstante Drehzahl erfolgt durch eine Oberlagerung des Drehzahl-Differenzsignals mit einem konstan¬ ten Signal. Hierdurch wird die Antwort des Integrators auf das Differenzsignal beschleunigt. Für die Ausregelung der Drehzahl liegt an dem Funktionsgenerator ständig das Dreh-

zahl-Differenzsignal .an. Der Funktionsgenerator reduziert so¬ mit auf eine Änderung der Drehzahl, entsprechend dem von Null verschiedenen Drehzahl-Differenzsignal, so daß über das Brennstoffzuführventil die zugeführte Brennstoffmenge ver- ringert ist.

In der DE 26 27 591 B2 ist eine Regeleinrichtung für Turbinen mit einem Drehzahlregler und einem Leistungsregler angegeben. Die beiden Regler sind mit einer Minimum-AuswahlStruktur ver- bunden und werden während eines Netzbetriebes der Turbine einander nachgeführt. Durch die Minimum-Auswahlstruktur wird der jeweils kleinere Wert des Drehzahlreglers oder des Lei- stungsreglers ausgewählt und einem Proportionalglied zuge¬ führt, welches einen Ventil-Stellwert erzeugt. Der Drehzahl- regier ist so ausgelegt, daß beim Eintreten einer plötzlichen Lastabschaltung die sich ergebende Erhöhung der Drehzahl der Turbine klein gehalten wird, daß sich insbesondere eine Stei¬ gerung von nur etwa 1 % gegenüber der Betriebsdrehzahl er¬ gibt. Als einzige konkret beschriebene Ausführungsform ist ein Drehzahlregler angegeben, der einen Proportional-, einen Integral- und einen Differential-Anteil aufweist. Bei Wegfall der Belastung der Turbine durch den Generator wird über den Differential-Anteil der Ausgang des Drehzahlreglers sofort nach unten gesteuert, und die Turbine auf eine festgelegte Umdrehungszahl eingeregelt. Die bei einem Lastabwurf gestie¬ gene Umdrehungszahl wird somit durch den Differential-Teil sofort wieder verringert. Hierzu wird dem Differential-Teil als Signal unmittelbar die Netzfrequenz und lediglich dem Proportional- und dem Integral-Teil die Differenz aus Soll- frequenz und Netzfrequenz zugeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einheitliches und einfaches Regelsystem ohne zusätzliches Lastsprunggerät für eine Turbi¬ ne anzugeben, welches bei einem Lastabwurf einen Schnell- schluß der Turbine verhindert. Eine weitere Aufgabe der Er-

findung besteht darin, ein Verfahren zur Regelung der Dreh¬ zahl bei einem Lastabwurf einer Turbine anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe gelöst durch ein Regelsystem zur Drehzahlregelung einer Turbine zur Erzeu¬ gung von elektrischem Strom mit einer ersten Regelstruktur mit einem PI-Regler, die mit einem der Drehzahlregelung die¬ nenden Stellglied verbindbar ist und bei Leerlauf- und/oder Inselbetrieb der Turbine der Drehzahlregelung dient sowie bei einem Lastabwurf dem Stellglied ein Schließsignal zuführt, wobei der ersten Regelstruktur ein Abweichsignal zuführbar ist, welches von der Differenz aus Sollwert und Istwert der Drehzahl abhängig ist. Der P-Regler der ersten Regelstruktur hat vorzugsweise eine solche Proportionaitätskonstante, daß bei Anliegen des Abweichsignals mit einer vorgebbaren Min¬ destgröße das Ausgangssignal des I-Reglers den Wert Null an¬ nimmt.

Durch das Regelsystem mit der ersten Regelstruktur ist ge- währleistet, daß ohne zusätzliche Geräte oder elektrische

Schaltungen eine unverzügliche Ansteuerung eines Stellglieds erfolgt. Hierdurch wird die im Falle eines Lastabwurfε auf¬ tretende Erhöhung der Drehzahl auf einen zulässigen, keinen Schnellschluß hervorrufenden Wert beschränkt.

Der PI-Regler eignet sich sowohl für eine Drehzahlregelung der Turbine bei Leerlauf- und/oder Inselbetrieb als auch für eine Regelung des Stellgliedε, so daß dieses nach einem Lastabwurf unmittelbar durch ein Schließsignal in eine vor- gebbare Stellung gebracht wird. Das Stellglied verbleibt in dieser Stellung für eine von der Höhe des Lastabwurfs be¬ stimmten Zeitdauer und nach dieser Zeitdauer wird es durch ein Ansteigen deε Auεgangssignals der erεten Regelstruktur in eine für den Leerlauf- und/oder Inselbetrieb erforderliche Stellung eingeregelt.

Durch ein entsprechendes Abweichsignal kann erreicht werden, daß der Integrator bis auf den Wert Null herunter integriert und bei diesem Wert während des Netzbetriebes der Turbine verbleibt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß während eines normalen Netzbetriebs die erste Regelstruktur zwar nicht das Stellglied ansteuert, aber ständig ein von Null verschiedenes Abweichsignal erhält, wodurch die erste Regelstruktur in einem übersteuerten Zustand ist. Das Aus¬ gangssignal der ersten Regelstruktur wird durch einen vorgeb- baren maximalen Ausgangssignalwert begrenzt. Dieser maximale Ausgangssignalwert wird von dem Ausgangssignal des P-Reglers dominiert. Ist die Proportionalitätskonstante Kl des P- Reglerε dabei so gewählt, daß das Produkt aus Proportionali- tätεkonεtante und dem Abweichεignal größer oder gleich dem maximalen Ausgangssignal der ersten Regelstruktur ist, so ist das Ausgangssignal des I-Reglers automatiεch auf Null be¬ grenzt. Hierdurch iεt gewährleiεtet, daß bei Auftritt eines Laεtabwurfε der integrale Anteil der erεten Regelεtruktur den Wert Null aufweiεt. Durch ein Rücksetzen des Abweichsignals ebenfalls auf den Wert Null liefert die erste Regelstruktur unmittelbar nach Auftritt des Lastabwurfs ein Ausgangεsignal, welches ebenfalls den Wert Null hat. Dieseε "Null"-Ausgangs¬ signal liegt unmittelbar nach dem Lastabwurf somit auch an dem Stellglied an, welches hierdurch unverzüglich seine vor- gegebene Stellung, insbesondere eine Schließposition, ein¬ nimmt. Das Abweichsignal wird beispielεweiεe zu Null gemacht, indem der Sollwert der Drehzahl gerade auf den Wert der Syn¬ chrondrehzahl gesetzt wird, welcher während des Netzbetriebs und bei Auftreten eines Lastabwurfs mit dem Istwert der Dreh- zahl übereinstimmt:

Nach Lastabwurf, das heißt Trennung vom Generator mit Um¬ schaltung der Turbine in Leerlauf- und/oder Inselbetrieb, er¬ folgt eine Regelung der Drehzahl über die erste Regelεtruk- tur. Die Zeitdauer, in welcher das Stellglied in der vorgeb¬ baren Stellung, insbesondere einer Schließposition, ver¬ bleibt, ist abhängig von der Höhe des Lastabwurfs, insbeson-

dere proportional zu dieser. Die erste Regelstruktur führt eine Drehzahlregelung derart aus, daß der vorgegebene Soll¬ wert, insbesondere die Synchrondrehzahl der Turbine, erreicht wird. Nach einem Lastabwurf steigt die Drehzahl der Turbine über die Synchrondrehzahl an und fällt nach Erreichen eines maximalen Werts wieder ab. Sobald die Drehzahl unter die Syn¬ chrondrehzahl abgefallen ist, erfolgt über die erste Regel¬ struktur eine Ansteuerung des Stellglieds, beispielεweise ein erneutes Öffnen eines Stellventilε, εo daß die Drehzahl in Abhängigkeit der Parameter und deε Regelalgorithmus (Pl- Algorithmuε) der ersten Regelstruktur der Synchrondrehzahl angeglichen wird.

Um eine konstante Drehzahl von dem Umschalten aus dem Leer- lauf- und/oder den Inselbetrieb in den Netzbetrieb zu gewähr¬ leisten, weist das Regelsyεtem vorzugsweise eine zweite Re¬ gelstruktur und eine Korrekturwertstruktur auf. Die Korrek¬ turwertstruktur ist mit der ersten Regelstruktur εowie der zweiten Regelεtruktur εo verbunden, daß bei Leerlauf- und/oder Inεelbetrieb eine Nachführung deε Auεgangεεignals der zweiten Regelstruktur auf den Wert des Ausgangεεignalε der erεten Regelεtruktur erfolgt. Hierdurch εind zu jeder Zeit deε Leerlauf- und/oder Inεelbetriebε die Auεgangεεignale der erεten und der zweiten Regelstruktur identisch, so daß bei einem Umschalten auf Netzbetrieb dem Stellglied, welches im Netzbetrieb mit der zweiten Regelstruktur und im Inselbe¬ trieb mit der ersten Regelstruktur verbunden iεt, daε gleiche Auεgangεεignal zugeführt wird.

Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Rege¬ lung der Drehzahl einer Turbine bei einem Laεtabwurf gelöst, indem eine erste Regelεtruktur, die der Drehzahlregelung bei Leerlauf- und/oder Inselbetrieb dient und die einen PI-Regler aufweist, während des Netzbetriebs ein Abweichsignal zuge- führt wird, so daß das Ausgangssignal des I-Reglers den Wert Null annimmt, und bei Auftreten eineε Lastabwurfs das Ab¬ weichsignal auf den Wert Null gesetzt sowie das Ausgangssi-

gnal des PI-Reglers einem Stellglied zur Regulierung der Drehzahl zugeführt wird.

Das Verfahren hat den Vorteil, daß in einer einzigen Regel- εtruktur εowohl die Drehzahl bei Leerlauf- und/oder Inεelbe- trieb als auch bei Lastabwurf zur Vermeidung eines Schnell¬ schlusses der Turbine verwendet wird. Durch geeignete Wahl der Parameter des PI-Reglers wird gewährleistet, daß durch das während des Netzbetriebs an der ersten Regelstruktur an- liegende Abweichsignal die erste Regelstruktur so übersteuert ist, daß der Anteil des I-Reglers an dem Auεgangsεignal der erεten Regelεtruktur Null beträgt. Bei Auftreten deε Laεtab- wurfs, bei dem beiεpielεweise der Generator von der Turbine getrennt und die Regelung eines Stellglieds der Turbine auf die erste Regelstruktur umgeschaltet sowie das Abweichεignal ebenfalls auf Null gesetzt wird, wird das Ausgangssignal der ersten Regelεtruktur durch den P-Regler gegeben. Dieεer lie¬ fert bei Anliegen deε "Null"-Abweichsignals ebenfalls ein Ausgangεsignal mit dem Wert Null, so daß das von dem Aus- gangssignal angesteuerte Stellglied unverzüglich in eine vor¬ gebbare Stellung übergeht. Das Stellglied kann beispielsweise ein Stellventil sein, welches bei Anliegen eines Eingangs- signalε mit dem Wert Null in eine minimale Öffnungsstellung geht, so daß die Drehzahl der Turbine auf einen Wert be- schränkt wird, der unterhalb deε maximal zuläεεigen Werts liegt. Hierdurch wird bei Lastabwurf wirksam ein Schnell¬ schluß der Turbine verhindert.

Daε Verfahren eignet sich sowohl für Gas- als auch Dampftur- binen, wobei' in einer Gasturbine das von der ersten Regel¬ struktur angesteuerte Stellglied ein Stellventil ist, welcheε der Regulierung der Brennstoffzufuhr dient. Bei einer Dampf¬ turbine ist das Stellglied ein Stellventil, welches der Re¬ gulierung der Dampfzufuhr dient.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele für das Re¬ gelsystem sowie für das Verfahren zur Regelung der Drehzahl einer Turbine näher beschrieben.

Figur 1 gibt einen schematischen Aufbau des Regelsystems an, und

Figur 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Sollwerts der Dreh¬ zahl, deε Istwerts der Drehzahl sowie des Hubε eineε der Drehzahlregelung dienenden Stellventils.

In Figur 1 ist ein Regelsystem 1 zur Regelung einer Gastur¬ bine im Netzbetrieb sowie bei Lastabwurf und Leerlauf¬ und/oder Inεelbetrieb εchematisch dargestellt. Das Regelsy¬ stem 1 weist eine erste Regelstruktur 2 auf, die einen PI- Regler 4 enthält und die aus einem P-Regler 5 (Proportiona¬ litätskonstante Kl) und einem I-Regler 6 besteht. Weiterhin enthält das Regelsystem 1 eine zweite Regelstruktur 7, die einen P-Regler (Proportionalitätskonstante K2) aufweist. Die erste Regelstruktur 2 und die zweite Regelstruktur 7 sind je- weils mit einem Generator-Leistungεεchalter 9 verbunden, wel¬ cher über eine Minimum-Auswahlvorrichtung 11 mit einem Stell¬ glied 3 zur Drehzahlregulierung der Turbine verbunden ist. Ausgangεεeitig iεt die erste Regelstruktur 2 zudem mit einer Korrekturwert-Struktur 8 verbunden. An der Minimum-Auεwahl- Vorrichtung 11 liegt zudem ein Begrenzungεsignal Y 3MI N an, das die Ansteuerung des Stellglieds 3 begrenzt.

Während deε Netzbetriebε der Gaεturbine erfolgt die Lei¬ stungsεteuerung über die zweite Regelεtruktur 7. Der Lei- stungsschalter 9 schaltet hierbei die zweite Regelstruktur 7 über die orrichtung 11 an das Stellglied 3. Die Drehzahl der Gasturbine liegt somit bei ihrem Synchronwert. Die Leistungε- steuerung erfolgt derart, daß der zweiten Regelstruktur 7 die Differenz x aus einem Sollwert W2 der Drehzahl und aus dem Istwert Wl, dem Synchronwert, zugeführt wird. Dieser Diffe¬ renzwert x stellt ein Abweichsignal dar. Es wird neben der zweiten Regelstruktur 7 auch der erεten Regelεtruktur 2, und

zwar beiden Reglern 5,6, zugeführt. Dieεes Abweichsignal führt zu einer Übersteuerung der ersten Regelεtruktur 2, wel¬ che durch ihren Beschränkungswert Ylmax beschränkt ist. Die Ausgangsεignale Y p ,Yi des P-Reglers 5 bzw. deε I-Reglers 6 werden addiert. Die Summe bildet das Auεgangεεignal Yl der ersten Regelstruktur 2. Durch geeignete Wahl der Proportiona¬ litätskonstante Kl des P-Reglers 5 entspricht das Ausgangε- εignal Yp deε P-Reglers 5 gerade dem Beschränkungεwert Ylmax der ersten Regelstruktur 2. Durch die Übersteuerung und/oder die Wahl der Proportionalitätskonstante Kl integriert der I- Regler 6 gegen Null, εo daß εein Auεgangεwert Yi Null wird. Der Auεgangεwert Yl = Y p + Yi der erεten Regelεtruktur 1 be¬ trägt gerade Yl ma χ- Be i Netzbetrieb hat der Sollwert W2 ent- εprechend der gewünεchten Leistungsabgabe der Turbine einen fest einstellbaren oder durch ein Leistungsregelungssystem regelbaren Wert. Die Differenz aus diesem Sollwert W2 und dem Istwert Wl wird durch den P-Regler 7 verstärkt und dem Stell¬ glied 3 zugeführt. Der Sollwert W2 ist bei einem Lastabwurf über einen Sollwertschalter 12 auf die Synchrondrehzahl der Turbine vorgebbar.

Bei Auftreten eines Lastabwurfε werden die folgenden Maßnah¬ men durchgeführt:

Der Sollwert W2 der Drehzahl wird auf den Synchronwert ge¬ setzt, wodurch Istwert Wl und Sollwert W2 übereinεtimmen, εo daß die Differenz x auε beiden Werten, daε heißt das Abweich¬ signal, gerade Null beträgt. Der Leiεtungεεchalter 9 wird um¬ geschaltet, so daß die erste Regelstruktur 2 mit dem Stell- glied 3 verbunden wird.

Die während des Netzbetriebs ständig in Bereitschaft stehende Regelstruktur 2 übernimmt somit die Drehzahlregelung der Gasturbine. Da unmittelbar nach Erkennen des Lastabwurfε das Abweichsignal X den Wert Null hat, liegt sowohl an dem P-Reg¬ ler 5 als auch an dem I-Regler 6 ein Eingangssignal mit dem Wert Null an. Das Ausgangsεignal Yp des P-Reglers 5 hat somit

ebenfalls den Wert Null; das Ausgangssignal Yi des I-Reglers 6hat aufgrund des vorher Gesagten sowieso den Wert Null. So¬ mit hat das Ausgangssignal Yl der ersten Regelstruktur 2 ebenfalls den Wert Null. Dieser Wert Null wird dem Stellglied 3 als Eingangssignal zugeführt. Dieses Stellglied 3 ist ein Stellventil, welches die Brennstoffzufuhr der Gasturbine steuert. Bei Anliegen des "Null"-Ausgangεεignalε der ersten Regelstruktur 2 geht eε auf eine vorab eingestellte minimale Öffnungsstellung. Hierdurch wird die Brennstoffzufuhr schlag- artig auf einen zur Inbetriebhaltung der Gaεturbine erforder¬ lichen Mindeεtdurchsatz begrenzt. Durch die schlagartige Be¬ grenzung der Brennεtoffzufuhr wird erreicht, daß die Drehzahl der Turbine nur kurzfriεtig auf einen höheren Wert ansteigt, dann aber wieder unter den Synchronwert zurückfällt. Dies iεt in Figur 2 εchematisch und nicht maßstäblich dargeεtellt.

Figur 2 zeigt nicht maßεtäblich übereinander dargestellt den zeitlichen Verlauf des Sollwerts W2 der Drehzahl, des Ist¬ werts Wl der Drehzahl sowie deε Hubε Z deε Stellventils 3. Bis zu einer Zeit ti sind sämtliche drei Werte konstant, wo¬ bei der Sollwert W2 der Drehzahl größer als der Istwert (der Synchronwert) ist. Bei Erreichen der Zeit ti, daε heißt bei einem Auftritt eineε Laεtabwurfs, wird der Sollwert W2 schlagartig auf den Synchronwert (entspricht Istwert Wl zu dieεem Zeitpunkt) heruntergeεetzt. Hierzu wird der Sollwert- εchalter 12 geεchlossen. Hierdurch geht der Hub Z deε Stell¬ ventils 3, wie oben beschrieben, ebenfalls nahezu schlagartig auf einen vorgegebenen Wert zurück. Nach der Zeit ti steigt die Drehzahl Wl kurzfristig an und fällt schnell wieder ab, wobei zur Zeit t 2 die Drehzahl Wl den Synchronwert wieder un¬ terschreitet. Bis zu dieser Zeit t 2 bleibt der Hub Z des Stellventils 3 über die erste Regelstruktur 2 gesteuert auf den vorgegebenen Minimalwert begrenzt. Nachdem der Istwert Wl der Drehzahl den Synchronwert, das heißt den Sollwert W2, un- terschritten hat, wird daε Abweichsignal X positiv, und die erste Regelεtruktur 2 beginnt, den Hub Z des Stellventils 3

so zu verändern, daß die Drehzahl auf den Synchronwert einge¬ regelt wird.

Das Ausgangεεignal Yl der erεten Regelstruktur 2 wird der Korrektursollwert-Struktur 8 zugeführt, wobei ein darin ge¬ bildeter Korrektursollwert dw additiv dem Abweichsignal X der zweiten Regelstruktur 7 zugeführt wird. Das Abweichsignal X ist bei Erreichen der Synchrondrehzahl (Wl = W2) gleich Null. Die Struktur 8 weist einen P-Regler 13 auf, deεεen Proportio- nalitätεkonεtante l/k2 den reziproken Wert der Proportionali¬ tätskonstante K2 des P-Reglers der zweiten Regelstruktur 7 aufweist. Der Ausgangswert des P-Reglerε 13 wird einem Hal¬ teglied 14 zugeführt, daε, wenn Netzεchalter (nicht darge¬ εtellt) und Generatorleistungsschalter 9 für einen Netzbe- trieb der Turbine gleichzeitig eingeschaltet εind, den Aus¬ gangswert festhält. Das an das Halteglied 14 abgegebene Hal¬ tesignal wird über ein logisches "Und"-Glied 15 erzeugt, wel¬ chem jeweils ein Steuersignal 16,17 entsprechend der jeweili¬ gen Stellung des Netzschalterε und des Generator-Leistungs- εchalterε 9 zugeführt wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Ausgangεsignal der zweiten Regelstruktur 7 während des Leer¬ lauf- und/oder Inselbetriebs der Gasturbine ständig auf dem Wert des Ausgangssignals Yl der ersten Regelstruktur 2 gehal¬ ten wird. Bei einem Umschalten des Leiεtungsεchalters 9 auf Netzbetrieb ist somit gewährleistet, daß die Drehzahl durch das Umschalten nicht verändert wird, insbeεondere kein Dreh- zahlεprung auftritt.

Eε verεteht sich, daß das Regelsyεtem 1, die erste Regel- Struktur 2, die Korrekturwert-Struktur 8 und die zweite Re¬ gelstruktur 7 alε elektriεche oder elektroniεche Bauteile, alε integrierte Schaltungen und/oder Software-Schaltungen realisiert sein können.

Die Erfindung zeichnet εich dadurch aus, daß die Beherrschung eines Lastabwurfs ohne zusätzliches Lastabwurfgerät erzielt wird. Die Regelung nach Erkennen eines Lastabwurfs wird voll-

ständig von der ersten Regelstruktur übernommen. Diese dient auch der Regelung der Drehzahl der Turbine während des Leer¬ lauf- und/oder Inselbetriebs. Die Regelstruktur weist einen PI-Regler auf, dessen integraler Anteil während des normalen Netzbetriebs auf den Wert Null gedrückt wird. Dies wird vor¬ zugsweise dadurch erreicht, daß die erste Regelstruktur wäh¬ rend deε Netzbetriebε ständig durch ein Abweichsignal, wel¬ ches der Abweichung zwischen einem vorgegebenen Soll- und Istwert der Drehzahl entspricht, angesteuert wird. Dieseε Ab- weichsignal wird bei Auftreten eines Lastabwurfs auf den Wert Null gesetzt, so daß das Eingangs- und das Ausgangssignal der ersten Regelstruktur ebenfallε gerade Null beträgt. Das Aus- gangssignal der ersten Regelstruktur wird auf ein Stellglied der Turbine übertragen, welches der Regulierung der Drehzahl dient und bei Anliegen des Ausgangsεignals mit dem Wert Null in eine vorgegebene minimale Regelstellung geht. Mit dem er¬ findungsgemäßen Regelsystem und dem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren wird gewährleiεtet, daß bei einem Laεtabwurf die Drehzahl der Turbine εicher unter einem kritischen Wert, welcher einen Schnellschluß bewirken würde, bleibt.