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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR CONTROLLING THE INLET TEMPERATURE OF A WORKING FLUID OF A STEAM TURBINE WHILE THERMAL ENERGY IS PROVIDED FLUCTUATINGLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/078472
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to two methods for controlling the inlet temperature of a working fluid of a steam turbine (1, 2) while thermal energy is provided fluctuatingly for heating/evaporating the working fluid of the steam turbine (1, 2), the steam turbine (1, 2) comprising at least one control valve (3, 4), by means of which the mass flow rate of the working fluid flowing into the steam turbine (1, 2) is controlled by variation of the control valve position. The methods control the mass flow rate such that the temperature of the working fluid is set by means of the mass flow rate, specifically in such a way that the components of the steam turbine that get hot do not experience any impermissible thermomechanical loads.

Inventors:
HAJE DETLEF (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/077000
Publication Date:
April 29, 2021
Filing Date:
September 25, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F01K7/16; F01K13/02; F01K11/02
Foreign References:
DE112015001579T52017-04-13
US4598551A1986-07-08
DE10221594A12003-11-27
US20140373540A12014-12-25
US20100162721A12010-07-01
DE102016218763A12018-03-29
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Regelung der Eintrittstemperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine (1,2) bei schwanken der Bereitstellung thermischer Energie zur Erhit zung/Verdampfung des Arbeitsfluides der Dampfturbine (1,2), wobei die Dampfturbine (1,2) wenigstens ein Stellventil (3,4) umfasst, über das, durch Verändern der Stellventilposition, eine Regelung des in die Dampfturbine (1,2) einströmenden Massenstroms des Ar beitsfluides erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Temperaturband mit einer oberen und einer unte ren Bandgrenze (TMAX, TMIN) festgelegt wird;

- bei einem unterschreiten der unteren Bandgrenze (TMIN), der Massenstrom des Arbeitsfluides, welcher der Dampfturbine (1,2) zugeführt wird, durch Ände rung der Stellventilposition, so reduziert wird, dass die Temperatur (TiST) des Arbeitsfluides inner halb des Temperaturbandes bleibt,

- bei einem nachfolgenden Anstieg der Temperatur (TiST) des Arbeitsfluides über die obere Bandgrenze (TMAX), der Massenstrom des Arbeitsfluides, welcher der Dampfturbine (1,2) zugeführt wird, durch Änderung der Stellventilposition, erhöht wird, so dass die Temperatur (TiST) des Arbeitsfluides innerhalb des Temperaturbandes bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturband keine festen absoluten Grenzen auf weist, sondern sich mit dem Durchwärmungszustand der Dampfturbine (1,2) verschiebt.

3. Verfahren zur Regelung der Eintrittstemperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine (1,2) bei schwanken der Bereitstellung thermischer Energie zur Erhit zung/Verdampfung des Arbeitsfluides der Dampfturbine (1,2), wobei die Dampfturbine (1,2) wenigstens ein Stellventil (3) umfasst, über das, durch Verändern der Stellventilposition, eine Regelung des in die Dampftur bine (1,2) einströmenden Massenstroms des Arbeitsflui- des erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstrom des Arbeitsfluides, welcher der Dampf turbine (1,2) zugeführt wird, durch ein Verändern der Stellventilposition, so geregelt wird, dass die Tempe- ratur (TiST) des Arbeitsfluides im Wesentlichen konstant gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren, zu erwartende Temperaturschwankungen be reits vor ihrem Eintreten berücksichtigt und die Stell ventilposition so verändert, dass die Temperaturschwan kungen minimiert werden. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid Frischdampf, Zwischenüberhitzungs dampf, oder Zudampf ist.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur Regelung der Eintrittstemperatur eines Arbeits fluides einer Dampfturbine bei schwankender Bereitstellung thermischer Energie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Ein- trittstemperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine bei schwankender Bereitstellung thermischer Energie nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche 1 und 3.

In der aktuellen Diskussion um die C0 2 -freie Erzeugung ther mischer Energie spielen Solarkraftwerke eine zunehmende Rol le. Bei Solarkraftwerken wird die Sonnenenergie in der Regel mit Hilfe von Spiegeln gebündelt. Bei dieser Art von Solar kraftwerken spricht man auch von Concentrated Solar Power Kraftwerken (kurz CSP). CSP-Kraftwerke werden insbesondere in Form von Paraboirinnenkraftwerken, mit solarer Erzeugerein heiten ausgebildet. Bei Paraboirinnenkraftwerken sind diese solaren Erzeugereinheiten Parabolspiegel, die in ihrem Brenn linienbereich eine Rohrleitung für ein Wärmeträgermedium (z.B. Wärmeträgeröl) aufweisen. In dieser Brennlinie wird bei Sonneneinstrahlung das Wärmeträgermedium erwärmt und an schließend über einen Wärmetauscher mit Wasser beziehungswei se Dampf (oder allgemein einem Arbeitsfluid) in Verbindung gebracht. Durch Wärmeübertragung wird Heißdampf erzeugt, wel cher in einem Dampfkreislauf eine Dampfturbine des So larkraftwerkes antreibt. Durch schwankende Sonneneinstrahlung beispielsweise durchziehende Bewölkung kann die zur Verfügung stehende thermische Energie zum erhitzen/verdampfen eines Ar beitsfluides stark schwanken.

Neben Paraboirinnenkraftwerken gibt es beispielsweise auch Solar-Turmkraftwerke, bei denen ein Spiegelfeld die Solar strahlung auf einen Receiver im Turm fokussiert.

Auch transiente Betriebszustände, wie die Einspeisung von Wärme aus einem thermischen Speicher können zu Temperatur schwankungen des Arbeitsfluides führen. Für heißgehende Bauteile der Dampfturbine stellen rasche Tem peraturänderungen allerdings eine große thermomechanische Be anspruchung da. Um die Beanspruchung innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, wird die Temperatur, des der Dampfturbine zugeleiteten Arbeitsfluides gemessen und überwacht. Bei zu starken Änderungen innerhalb kurzer Zeit erfolgt eine Ab schaltung (Schnellschuss) der Dampfturbine durch Unterbre chung der Dampfzufuhr. Hierdurch sollen thermomechanisch be dingte Beschädigungen (Anrissbildung) von Bauteilen vermieden werden.

Durch den Schnellschuss kann allerdings eine noch vorhandene thermische Leistung nicht mehr genutzt werden, wodurch der Nutzungsgrad der Dampfturbinenanlage sinkt, was für den Be treiber der Anlage als erheblicher Nachteil zu werten ist.

Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Re gelung der Eintrittstemperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine bei schwankender thermischer Energie bereitzu stellen, welches auch unter stark schwankender Bereitstellung thermischer Energie einen zuverlässigen Betrieb ohne Schnell schluss der Turbine ermöglicht.

Die Aufgabe wird gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Verfah rens durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Eine alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 3.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erste erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Ein- trittstemperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine, bei schwankender Bereitstellung thermischer Energie, zur Erhit zung/Verdampfung des Arbeitsfluides der Dampfturbine, wobei die Dampfturbine wenigstens ein Stellventil umfasst, über das, durch Verändern der Stellventilposition, eine Regelung des in die Dampfturbine einströmenden Massenstroms des Ar beitsfluides erfolgt, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Temperaturband mit einer oberen und einer unteren Bandgrenze festgelegt wird; bei einem unterschreiten der unteren Bandgrenze, der Mas senstrom des Arbeitsfluides, welcher der Dampfturbine zu geführt wird, durch Änderung der Stellventilposition, so reduziert wird, dass die Temperatur des Arbeitsfluides innerhalb des Temperaturbandes bleibt, bei einem nachfolgenden Anstieg der Temperatur des Ar beitsfluides über die obere Bandgrenze, der Massenstrom des Arbeitsfluides, welcher der Dampfturbine zugeführt wird, durch Änderung der Stellventilposition, erhöht wird, so dass die Temperatur des Arbeitsfluides innerhalb des Temperaturbandes bleibt.

Durch das Verfahren wird ein bestimmtes Temperaturband vorge geben, innerhalb dessen sich die Temperaturänderungen bewegen können, ohne dass dies zu einer Änderung der Stellventilposi tion führt. Erst das Über-/Unterschreiten der Bandgrenzen führt zu einer Veränderung der Stellventilposition des Stell ventils. Die Temperaturänderung auf Grund durchziehender Be wölkung setzt sich typischerweise aus einem kurzzeitig Tempe ratursprung mit einem nachfolgend weiteren langsameren Tempe raturabfall zusammen. Die Temperaturänderung ist dabei so lange nicht problematisch und bewirkt somit auch keine Ände rung der Stellventilposition, so lange die Temperaturänderung sich in dem vorgegebene Temperaturband bewegt. Typischerweise kurzzeitige (unmittelbar) zulässige Temperatursprünge liegen dabei bei ca. 20-30K und der nachfolgend zulässige langsame Temperaturabfall bei ca. l-3K/min.

Bei einem unzulässig hohen Temperaturabfall und damit einer Unterschreitung der Bandgrenze würde das Stellventile leicht schließen, was zu einer Reihe positiver Effekte führen würde und in vielen Fällen einen Schnellschluss vermeiden könnte. Insbesondere führt das Schließen des Stellventils zu den fol genden Effekten: die Verdampfungstemperatur in dem zur Dampfturbinenanlage gehörenden Dampferzeuger steigt auf Grund der Druckerhö hung an; die Grädigkeit eines Überhitzers sinkt wegen dem geringe ren Massenstrom und der höheren Dichte; die Temperatur des Dampfes in den zuströmenden Dampflei tungen fällt auf Grund der Kompression des Dampfes (Rück stau) weniger stark ab; der Druck in der Turbine als maßgebliche Größe für den Wärmeübergang zwischen dem Dampf und den Turbinenbautei len sinkt ab, so dass ein höherer Freibetrag (Temperatur sprung/Temperaturänderung) möglich ist; mittelfristig (einige Minuten) kann die Temperatur des Wärmeträgermediums stabil gehalten werden, da es gegen über einer ungeregelten Lösung weniger stark abkühlt.

Das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend Anspruch 1 arbei tet somit als „Limiter", d.h. es werden die jeweils maximale Abweichung je Zeit vorgegeben. Die Limits (Band Ober- und Un tergrenze) sind dabei so zu wählen, dass ein Schnellschluss nur dann ausgelöst wird, wenn eine tatsächliche Gefährdung der Bauteile durch thermomechanische Beanspruchung zu be fürchten ist. Der Eingriff des „Limiters" würde zwar eine (wärmebedingte) Leistungsminderung bewirken, würde aber einen Schnellschluss und damit die Beendigung der mechanischen Energiebereitstellung verhindern.

Bei einem nachfolgenden Anstieg der Dampftemperatur käme der „Limiter" außer Eingriff und das Stellventil würde wieder weiter geöffnet. Damit würde wieder die gesamte Leistung zur Verfügung stehen. Da sich die Turbinenbauteile auf Grund des „Limiter" Eingriffs weniger stark abgekühlt haben, steht auch noch der Temperatursprung nach oben (obere Bandgrenze) nahezu vollständig zur Verfügung. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Temperaturband keine festen absoluten Grenzen aufweist, sondern sich mit dem Durchwärmungszustand der Dampfturbine verschiebt. Sinkt die Temperatur der Dampfturbine beispiels weise durch längere Bewölkung ab, so verschiebt sich auch das Temperaturband zu einer niedrigeren mittleren Temperatur. Hierdurch kann verhindert werden, dass es auch bei einer langsam sinkenden Temperatur, welche keine unzulässig hohen thermomechanischen Spannungen hervorruft, zu einem unter schreiten der Banduntergrenze und damit zu einem nicht not wendigen Eingriff in die Regelung der Dampfturbine kommt.

Das zweite erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Ein- trittstemperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine, bei schwankender Bereitstellung thermischer Energie, zur Erhit zung/Verdampfung des Arbeitsfluides der Dampfturbine, wobei die Dampfturbine wenigstens ein Stellventil umfasst, über das, durch Verändern der Stellventilposition, eine Regelung des in die Dampfturbine einströmenden Massenstroms des Ar beitsfluides erfolgt, zeichnet sich dadurch aus, dass der Massenstrom des Arbeitsfluides, welcher der Dampfturbine zugeführt wird, durch ein Verändern der Stellventilposition, so geregelt wird, dass die Temperatur des Arbeitsfluides im Wesentlichen konstant gehalten wird. Im Wesentlichen bedeutet dabei innerhalb der durch die Regelung vorgegeben Schwan kungsbreite.

Im Gegensatz zum Limiter greift die Regelung beim zweiten er findungsgemäßen Verfahren nicht erst ein, wenn die thermome chanische Beanspruchung einen kritischen Wert erreicht, son dern regelt die Temperatur des Arbeitsfluides fortwährend und wirkt dabei auf eine Vergleichmäßigung der Temperatur des Ar beitsfluides hin.

Die Regelung unterscheidet sich damit wesentlich von den bis herigen Regelungsarten, Drehzahlregelung, Druckregelung und Leistungsregelung, die ebenfalls über die Stellventilposition der Turbine wirken. Die regelungsarten sind für konventionel- le Dampfturbinen gut geeignet, führen jedoch insbesondere bei Solarkraftwerken zu unerwünschten Schnellschlüssen oder hohen thermomechanischen Beanspruchungen. Mit der vorgeschlagenen Temperaturregelung können hingegen die den solarthermischen Prozessen innewohnenden Schwankungen der Wärmebereitstellung durch einen leittechnischen Eingriff kompensiert werden, und zwar ohne das bei einem Limiter vorliegende Totband.

Die Regelung kann dabei beispielsweise auf eine vorgegebene oder eine aus Messdaten rollierend ermittelte Temperatur re geln. Dabei wird die Stellventilposition so angepasst, dass die zu erwartenden Temperaturschwankungen möglichst unmittel bar kompensiert werden. Auf diese Weise können die Tempera turschwankungen in der Turbine auf ein Minimum reduziert wer den.

Die Erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Eintritts temperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine bei schwankender Bereitstellung thermischer Energie sind nicht beschränkt auf den Frischdampf, sondern können genauso vor teilhaft für Zwischenüberhitzungsdampf, oder Zudampf einge setzt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len näher erläutert.

Es zeigt:

- Fig.l: Ein CSP-Kraftwerk welches zum Betreiben mit den Erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist.

- Fig.2: Eine beispielhafte Dampftemperaturverteilung an einem wolkigen Tag in einem CSP-Kraftwerk mit herkömmlicher Regelung der Turbine.

- Fig.3: Eine beispielhafte Dampftemperaturverteilung an einem wolkigen Tag in einem CSP-Kraftwerk bei ei ner erfindungsgemäßen Regelung mittels „Limiter" nach Anspruch 1 - Fig.4: Eine beispielhafte Dampftemperaturverteilung an einem wolkigen Tag in einem CSP-Kraftwerk bei ei ner erfindungsgemäßen Regelung der Dampftemperatur nach Anspruch 3.

Die Figuren zeigen vereinfachte und schematische Darstellun gen der Erfindung. Gleiche bzw. funktionsgleiche Teile sind nachfolgend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein CSP-Kraftwerk welches zum Betreiben mit den Erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist. Das CSP-Kraftwerk ist im Ausführungsbeispiel als Paraboirinnenkraftwerk ausge bildet. Das Verfahren ließe sich aber ohne weiteres auch bei einem Solarturmkraftwerk anwenden.

Das CSP-Kraftwerk umfasst zwei Fluidkreisläufe einen solar thermischen Kreislauf 5 und eine Wasser-Dampfkreislauf 6.

Der solarthermische Kreislauf 5 umfasst eine Reihe von Para bolspiegeln 7 durch deren Brennlinien Rohre hindurchgeführt werden, welche mit einem Wärmeträgerfluid beispielsweise ei nem Thermoöl oder einer Salzlösung gefüllt sind. Durch die Sonnenstrahlung wird das das Wärmeträgerfluid erhitzt, dabei kann das Wärmeträgerfluid Temperaturen von etwa 400°C bei So larturmkraftwerken sogar bis 600°C erreichen.

Das erhitzte Wärmeträgerfluid zirkuliert innerhalb des solar thermischen Kreislaufs 5. Hierzu sind innerhalb des solar thermischen Kreislaufs 5 mehrere Fluidpumpen 8, 9 angeordnet. Je nach Betriebsmodus kann das Wärmeträgerfluid über Wärme tauscher fluidkommunizierend Wärme an den Wasser- Dampfkreislauf 6 übertragen oder einem Wärmespeicher 10 zuge führt werden, um dort gespeichert zu werden und bei nachlas sender Sonneneinstrahlung (beispielsweise nachts oder bei aufziehender Bewölkung), dem solarthermischen Kreislauf 5 wieder zu Verfügung gestellt zu werden. Prinzipiell ist auch ein Mischbetrieb möglich, bei dem ein Teil der Wärme dem Wär mespeicher 10 und ein anderer Teil dem Wasser-Dampfkreislauf 6 zur Verfügung gestellt wird. Die Regelung kann auf einfache Weise mittels eines Regelventil 11, welche im solarthermi schen Kreislauf 5 angeordnet sind erfolgen.

Der Wasser-Dampfkreislauf 6 umfasst einen Verdampfer 12, so wie einen ersten Überhitzer 13. Der Verdampfer 12 sowie der erste Überhitzer 13 sind als Wärmetauscher ausgebildet und fluidkommunizierend mit dem solarthermischen Kreislauf 5 ver bunden. Hierdurch kann die Wärme vom Wärmeträgerfluid des so larthermischen Kreislaufs 5 auf den Wasser-Dampfkreislauf 6 übertragen werden. Dabei wird das Wasser im Wasser- Dampfkreislauf 6 im Verdampfer 12 verdampft und nachfolgend im Überhitzer 13 auf Frischdampfparameter gebracht. Der Frischdampf kann dann über eine Frischdampfleitung 14 der Dampfturbine zugeführt werden. Im Ausführungsbeispiel weist die Dampfturbine einen Hochdruckteil 1 (HD-Teil) und einen Mitteldruckteil 2 (MD-Teil) auf. Der Frischdampf wird dabei zunächst in den Eintrittsbereich des HD-Teils 1 geführt und entspannt sich innerhalb des HD-Teils 1 anschließend verlässt der entspannte Dampf den HD-Teil 1 über einen Austrittsbe reich und wird einer Zwischenüberhitzung zugeführt. Die Zwi schenüberhitzung weist einen weiteren Wärmetauscher 15 auf, der ebenfalls mit dem solarthermischen Kreislauf 5 gekoppelt ist. Im Wärmetauscher 15 wird der Dampf bei konstantem Druck auf annähernd Frischdampftemperatur erwärmt und über eine Zwischenüberhitzungsleitung 16 in den Eintrittsbereich des MD-Teils 2 geleitet. Dort wird der Dampf erneut entspannt und über den Austrittsbereich einem Kondensator 17 zugeführt in dem der Dampf kondensiert und von wo er erneut dem Verdampfer 12 zugeführt werden kann. Durch die Entspannung des Dampfes innerhalb des HD- und des MD-Teils 1, 2 wird die thermische Energie des Dampfes in mechanische Energie umgewandelt. Diese mechanische Energie kann mit Hilfe eines mit der Dampfturbine gekoppelten Generators 18 in elektrischen Strom umgewandelt werden.

Um den in die Dampfturbine einströmenden Massenstrom zu re geln ist in der Frischdampfleitung 14 und in der Zwischen überhitzungsleitung 16 jeweils ein Stellventil 3, 4 angeord- net. Durch eine Veränderung der Stellventilposition des Stellventils 3, 4 kann der in den jeweiligen Turbinenteil (HD/MD-Teil) einströmende Dampfmassenstrom geregelt werden. Die Stellventile 3, 4 sind mit einer Regeleinrichtung 19 ver bunden, die die entsprechenden Stellsignale an die Stellven tile 3, 4 übermittelt. Die Regeleinrichtung 19 umfasst ferner Temperatursensoren 20, 21 die die IST-Temperatur (Ti ST) des Dampfes in der Frischdampfleitung 14 und der Zwischenüberhit zungsleitung 16 erfassen.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Dampftemperaturverteilung an einem wolkigen Tag in einem CSP-Kraftwerk. Die Temperatur des Dampfes, welcher der Dampfturbine zugeführt wir, schwankt da bei auf Grund der durchziehenden Wolkenfelder während des Ta gesverlaufes zwischen etwa 340°C und 380°C. So lange die Tem peraturschwankungen nur gering sind, hat dies keinen Einfluss auf den Betrieb des CSP-Kraftwerkes. Größere Temperaturände rungen innerhalb kürzerer Zeit stellen allerdings für heißge hende Bauteile der Dampfturbine eine große thermomechanische Beanspruchung dar. Um die Beanspruchung innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, werden die der Dampfturbine zugeleiteten Dampftemperaturen Ti S gemessen und von der Regelungseinrich tung 19 überwacht. Bei einer zu starken Änderung der Dampf temperatur T IST innerhalb kurzer Zeit erfolgt eine Abschaltung (Schnellschluss) der Dampfturbine. Dabei wird die Dampfzufuhr vollständig unterbrochen, so dass keine Leistung mehr an liegt. Durch den Schnellschluss soll eine thermomechanisch bedingte Beschädigung der Bauteile vermieden werden. Die überwachten Grenzwerte umfassen typischerweise einen kurz fristig zulässigen Temperatursprung (20-30K) mit einer nach folgenden weiteren Temperaturänderung (l-3K/min).

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, kommt es im vorliegenden Bei spiel, zwischen 14.00-16.00 Uhr zu zwei starken Temperaturab fällen, welche zu einem Schnellschluss und damit zum Herun terfahren der Dampfturbine führen würde. Gleichzeitig ist zu erkennen, dass die Temperatur des Dampfes noch bei deutlich über 300°C liegt. Diese thermische Energie würde beim Schnellschluss nicht weiter genutzt werden, was zu einer deutlichen Verschlechterung des Nutzungsgrades führen würde.

Um die thermische Energie zukünftig nicht ungenutzt zu las sen, schlägt die vorliegende Erfindung die in der in Fig. 3 gezeigten Regelung vor, bei der ein Temperaturband mit einer oberen und einer unteren Bandgrenze T M I N ) festgelegt wird. Das Temperaturband ist dabei so auszuwählen, dass ein Temperatursprung innerhalb dieses Bandes keine unzulässig ho hen thermomechanischen Beanspruchungen hervorruft. Das Tempe raturband muss dabei keine absoluten Temperaturgrenzen auf weisen, sondern kann sich flexibel mit dem Durchwärmungszu- stand der Dampfturbine 1,2 verändern.

Das Temperaturband hat im Ausführungsbeispiel beispielsweise ein DT von 60°C, die obere Bandgrenze liegt bei T MAX = 400°C und die untere Bandgrenze bei T M I N = 340°C. Bei kurzfristigen Temperaturänderungen des Arbeitsfluides, die sich innerhalb der Bandgrenzen bewegen, greift das Verfahren nicht ein. Erst wenn der Temperaturabfall so groß ist, so dass die Temperatur des Arbeitsfluides Ti S die untere Bandgrenze (T M I N ) ZU unter schreiten droht erfolgt eine Änderung der Stellposition des Stellventils 3, 4. Dabei wir das Stellventil 3, 4 in Schließ richtung verfahren, so dass der Massenstrom des Arbeitsflui des so reduziert wird, dass die Temperatur des Arbeitsfluides (T IST ) innerhalb des Temperaturbandes bleibt.

Zwischen der oberen und unteren Bandgrenze (T MAX /T MIN ) und der oberen und unteren Temperaturgrenze (T MAXMAX /T MINMIN ) besteht vorzugsweise ein gewisser Abstand (TMAX<TMAXMAX und TMIN>TMINMIN), so dass der Schnellschluss nicht unmittelbar beim Erreichen der Bandgrenze ausgelöst wird.

Das Verfahren des Stellventils 3, 4 in Schließrichtung be wirkt im Einzelnen, dass: die Verdampfungstemperatur in dem zur Dampfturbinenanlage gehörenden Verdampfer 12 auf Grund der Druckerhöhung an steigt; die Grädigkeit eines Überhitzers 13 wegen dem geringeren Massenstrom und der höheren Dichte sinkt; die Temperatur des Arbeitsfluides Ti S in der zuströmenden Frischdampf- und Zwischenüberhitzungsleitungen 14, 16 auf

Grund der Kompression des Dampfes (Rückstau) weniger stark abfällt; der Druck in der Turbine 1, 2 als maßgebliche Größe für den Wärmeübergang zwischen dem Dampf und den Turbinenbau teilen absinkt, so dass ein höherer Freibetrag (Tempera tursprung/Temperaturänderung) möglich ist; mittelfristig (einige Minuten) die Temperatur des Wärme trägermediums stabil gehalten werden kann, da es gegen über einer ungeregelten Lösung weniger stark abkühlt.

Steigt die Temperatur des Arbeitsfluides Ti ST , beispielsweise auf Grund höhere Sonneneinstrahlung wieder an, so wird spä testens beim Erreichen der oberen Bandgrenze (TM A X)t der Mas senstrom des Arbeitsfluides, welcher der Dampfturbine 1, 2 zugeführt wird, durch Änderung der Stellventilposition er höht, so dass die Temperatur des Arbeitsfluides Ti S innerhalb des Temperaturbandes bleibt und wieder die gesamte Leistung zur Verfügung steht. Da sich die Turbinenbauteile auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens weniger stark abkühlen, steht auch noch der Temperatursprung nach oben nahezu voll ständig zur Verfügung. Die Änderung der Stellventilposition kann auch bereits unterhalb der oberen Bandgrenze (TM A X)t bei spielsweise beim Erreichen der Bandmitte oder einer mittleren Bauteiltemperatur erfolgen.

Da für die thermomechanische Belastung der heißgehenden Bau teile der Dampfturbine 1, 2 im Wesentlichen die kurzfristigen Temperaturänderungen verantwortlich sind, kann nachdem sich die Temperatur auf eine weitgehend konstanten oder nur noch leicht veränderlichen Wert eingependelt hat die Bandgrenzen an die neue IST-Temperatur des Arbeitsfluides (Ti ST ) angepasst werden. Fig. 4 zeigt die gleiche Bewölkungssituation wie in Fig. 3.

Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Regelung, die erst beim Überschreiten der festgelegten Bandgrenzen erfolgt, ver sucht die Regelung nach Fig. 4 durch ein Verändern der Stell ventilposition des Stellventils 3, 4 den Massenstrom des Ar beitsfluides so zu verändern, dass die Temperatur des Ar beitsfluides (T IST ) im Wesentlichen konstant gehalten wird. Hierzu misst die Regeleinheit mittels der Temperatursensoren 20, 21 die Temperatur des Arbeitsfluides Ti S und passt unmit telbar die Stellventilposition an, sobald sich die Temperatur des Arbeitsfluides Ti S außerhalb eines gewissen Toleranzbe reichs befindet. Diese Art der Regelung benötigt einen deut lich höheren Regelaufwand, sorgt allerding dafür, dass die Temperatur des Arbeitsfluides Ti S nahezu konstant gehalten werden kann.

Die Regelung kann dabei beispielsweise auf eine fest vorgege bene oder eine aus Messdaten rollierend ermittelte Temperatur T SOLL regeln. Auch ist es möglich, dass das Verfahren zu er wartende Temperaturschwankungen bereits vor ihrem Eintreten berücksichtigt und die Stellventilposition so verändert, dass die Temperaturschwankungen minimiert werden. Eine solche zu erwartende Temperaturschwankung könnte beispielsweise ein hereinziehende Bewölkung sein, welche mit Hilfe eines Wetter radars oder anderer Wetterbeobachtungen bereits rechtzeitig vorausgesagt werden kann.

Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich Grundsätzlich, eine entsprechende Vorrichtung vorausgesetzt, für die Rege lung der Temperatur des Frischdampfs als auch für den Zwi schenüberhitzungsdampf und Zudampf.

Generell kann festgehalten werden, dass die beiden vorge stellten Verfahren, es durch eine Veränderung der Stellven tilposition eines Stellventils ermöglichen, den Massenstrom und damit die Temperatur des in eine Dampfturbine einströmen den Arbeitsfluides zu beeinflussen und die Temperaturschwan kungen infolge schwankender Sonneneinstrahlung oder transien- ter Betriebszustände, in zulässigen Grenzen zu halten. Ein bislang erfolgter Schnellschluss der Turbine kann dadurch in vielen Fällen vermieden werden.