A New Automatic Load Control for Turbine Generators96

7/27/2019 A New Automatic Load Control for Turbine Generators96

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kw t o 1 6 , 0 0 0 k w . T h a t i s , t h e m i l lA N e w A v u t o m a t i c L o a d C o n t r o l l o a d w o u l d v a r y b e t w e e n 5 , 0 0 0 a n d 8 , 0 0 0kw a b o v e a n d b e l o w t h e mean l o a d . T h ef o r T u r l i n e G e n e r a t o r s f r e q u e n c y o f t h e l o a d s w i n g s w a s e x p e c t e do b e a b o u t o n e p e r m i n u t e . The r a t eo f l o a d c h a n g e w a s e s t i m a t e d t o v a r y b e -H . B . RUUD S . B . FARNHAM t w e e n 2 , 0 0 0 a n d 5 , 0 0 0 kw p e r s e c o n d .NONMEMBER A I E E MEMBER A I E E L o a d - R e g u l a t i n g E q u i p m e n t

S y n o p s i s : I n a n i n t e r c o n n e c t e d p o w e r s y s - p o r t , R o c k I s l a n d , M o l i n e ) , w h i c h i s T U R B I N E P A R T St e m , l o a d c h a n g e s o f s u f f i c i e n t m a g n i t u d e t o s e r v e d i n p a r t b y t h e R i v e r s i d e P o w e r A s c h e m a t i c d i a g r a m o f t h e t u r b i n ea f f e c t s y s t e m f r e q u e n c y a r e n o r m a l l y s h a r e d . . . A l o a d s o fb y a l l t h e g e n e r a t o r s o n t h e s y s t e m i n p r o - S t a t i o n , w a s e x p e r i e n c i n g p e a k l o a d s o f s p e e d - g o v e r n i n g a n d c o n t r o l m e c h a n i s mp o r t i o n t o t h e i r r a t i n g s a n d t h e c h a r a c - a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 , 0 0 0 k w . F o r c o m - a s a p p l i e d t o t w o o f t h e f o u r m a j o rt e r i s t i c s o f t h e i r g o v e r n o r s . T h i s i n h e r e n t p a r i s o n , t h e p e a k l o a d s a n t i c i p a t e d f o r a s n a p p l i e d t o t o f e t h e f o u r mjr . . . , . . . '~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ e n e r a t i n g X u n i t s a t R i v e r s i d e i s s h o w n i ns h a r i n g o f l o a d c h a n g e s i s h i g h l y d e s i r a b l e t h e p r o p o s e d r o l l i n g m i l l w e r e i n t h e o r d e r F 2i n t h e m a j o r i t y o f c a s e s . I t m a y , h o w e v e r , o f 4 0 , 0 0 0 k w . T h e n a t u r e o f t h e f o r t h - F i l g u r e 2 . T h i s w i l l b e r e c o g z e d a s e s -p r e s e n t a p r o b l e m i n a f e w i n s t a n c e s i f s o m e . ' . . s e n t i a l l y t h e c o n v e n t i o n a l s p e e d g o v e r n o ro f t h e g e n e r a t o r s a r e r e m o t e g e o g r a p h i c a l l y c o m i n g l o a d m e a n t t h a t t h e u t l i t y w a s t o a n d o i l - a c t u a t e d v a l v e a r r a n g e m e n t , a l -a n d e l e c t r i c a l l y f r o m t h a t p a r t o f t h e s y s t e m b e f a c e d w i t h r e l a t i v e l y l a r g e , s u d d e n , a n d t h o u g h f o r p u r p o s e s o f t h i s a p p l i c a t i o n i tw h i c h i n c l u d e s a l a r g e f l u c t u a t i n g l o a d . I n r a p i d l y r e oc c u rr i n g l o a d c h a n g e s . The h a s s e v e r a l d i s t i n g u i s h i n g m o d i f i c a t i o n s .s u c h c a s e s i t w o u l d s o m e t i m e s b e p r e f e r a b l e power c o m p a n y ' s p r e v i o u s e x p e r i e n c ei f t h e l o a d c h a n g e s c o u l d b e c o n f i n e d i n w h o l e p w e r c p p e v s e x p e r i e n c e F i r s t , t h e s y n c h r o n i z i n g motor i s s u f f i -o r i n p a r t t o t h e l o c a l g e n e r a t o r s , t h e r e b y w i t h sdelo c h a n e h a d .encn c i e n t l y o v e r s i z e d t o p r o v i d e a t r a v e l t i m er e l i e v i n g t h e r e m a i n d e r o f t h e s y s t e m f r o m f i n e d t o e l e c t r i c s t e e l f u r n a c e l o a d s Wile b e t w e e n t h e " f u l l - o p e n " a n d " f u l l -h a v i n g t o r e s p o n d t o d i s t a n t l o a d f l u c t u a - t h e s e f u r n a c e l o a d c h a n g e s w e r e c o n s i d e r - c l o s e d ' p o s i t i o n s o f a p p r o x i m a t e l y f o u r t ot i o n s . T h i s s i t u a t i o n may b e c o m e a c u t e i n a b l y s m a l l e r t h a n t h o s e a n t i c i p a t e d f o r f st h e c a s e o f s y s t e m s i n t e r c o n n e c t e d t h r o u g h t h e r o l l i n g m i l l , o p e r a t i n g e x p e r i e n c e a s s e c o n d s , e n d a h t i m e o fl o n g t i e l i n e s , w h e r e a b r u p t l o a d c h a n g e s i n t h roug them i n d i a t e d t h a t auto- a p p r o x i m a t e l y 2 0 t o 3 0 s e c o n d s a c h i e v e de i t h e r s y s t e m r e s u l t i n l a r g e t r a n s f e r s o f g a i n e d t h r o u g h t h e m i n d i c a t e d t h a t a u t o - w i t h t h e c o n v e n t i o n a l g o v e r n o r m o t o r .s y n i c h r o n i z i n g p o w e r t h r o u g h t h e i n t e r c o n - m a t i c l o a d - r e g u l a t i n g c o n t r o l f o r t h e n e w T h i s h i g h e r s p e e d o f o p e r a t i o n i s e s s e n t i a ln e c t i n g t i e s . T h i s p a p e r d e s c r i b e s a n e w m i l l l o a d w o u l d b e h i g h l y d e s i r a b l e . i n o r d e r t o o m p l i s h a t h e d e s i e d t o h -a u t o m a t i c l o a d c o n t r o l a r r a n g e m e n t w h i c h S e c o n d , t h e I o w a - I l l i n o i s G a s a n d i vr d e r t o a c c o m p l i s h t h e d e s i r e d o b -h a s t h e a b i l i t y t o r e s p o n d t o l o c a l l o a d E l e c t r i c C o m p a n , i n c o - o p e r a t i o n w i t h j e c t i v e o f f o r c i n g t h e c o n t r o l l e d g e n e r a t o rc h a n g e s i n a n t i c i p a t i o n o f t h e i r e f f e c t on t o assume t h e l o c a l l o a d f u c t u a t i o n s i ns y s t e m f r e q u e n c y . A t t h e s a m e t i m e , h o w - o t h e r u t l i t i e s i n I o w a a n d M i s s o u r i , w a s a d v a n c e o f t h e i r t e n d e n e y t o c h a n g ee v e r , i t d o e s n o t d e p r i v e t h e c o n v e n t i o n a l i n t h e p r o c e s s o f c o n s t r u c t i n g a 1 6 1 - k v s y s t e m f r e q u e n c y .s p e e d g o v e r n o r o f i t s a b i l i t y t o c o n t r o l t h e i n t e r c o n n e c t i n g t r a n s m i s s i o n l i n e , F i g u r e S it op r i m e m o v e r i n p u t t o h e l p m a i n t a i n c o n - .Second instead of the spltt sermesi e l ds t n t s y t e f e q e n y . I n t h s a t e r r e b e n e f t f o m d e t o a h e en e c n e t i o n f a c l i - , .s t a n t s y s t e m f r e q u e n c y . I n t h i s l a t t e r re - . type o f m o t o r u s u a l l y employed, t h i s ap-s p e c t l i e s i t s e s s e n t i a l a n d u n i q u e d i f f e r e n c e b e n e f i t s f r o m t h e i n t e r c o n n e c t i o n f a c i l i - p l i c a t i o n m a k e s us e o f a s e p a r a t e l y ex-f r o m o t h e r s o m e w h a t s i m i l a r a r r a n g e m e n t s t i e s , t h e p a r t i c i p a t i n g p o w e r c o m p a n i e s c i t e d d - c s h u n t m o t o r . T h i s s e l e c t i o n i sd e s c r i b e d p r e v i o u s l y . i 1 . 3 a g r e e d t h a t e a c h p a r t i c i p a n t w a s t o c a r r y d e t e r m i n e b y c o n s i e r a i o s o e l c o n -t h e l o a d v a r i a t i o n s o c c u r r i n g i n i t s o w n d e t e r m i n e d b y c o n s i d e r a t i o n s o f t h e c o n -I n t r o d u c t o r y B a c k g r o u n d a r e a . I n b r i e f , t h e i n t e r c o n n e c t i o n f a c i l i - t h i r d , a s f l l b o w u a p r r e n t it i e s were t o b e e s s e n t i a l l y b a s e l o a d e d , d T h r d , a f o l l o w - u s a r r a n g e m e n t i sHE d e c i s i o n t o i n s t a l l a u t o i i i a t i c T h i s c o m p r i s e d t h e s e c o n d r e a s o n f o r t h e w h o e d mgite p r o p o r t i a l t o u t h el o a d - r e g u l a t i n g c o n t r o l on t h e t u r b i n e s i n s t a l l a t i o n o f a u t o m a t i c l o a d r e g u l a t o r s pa t t h e R i v e r s i d e P o w e r S t a t i o n o f t h e c o n t r o l t o c a r r y t h e A l c o a m i l l l o a d s p e e d - c h a n g e r l e a d s c r e w p o s i t i o n . Atc o n s t a n t s y s t e m r f r e q u e n c y v t l i i v o l t a g eI o w a - I l l i n o i s G a s a n d E l e c t r i c Company s w i n g s . cosatsse rqec,ti otgn e a r D a v e n p o r t , I o w a , w a s p r o m p t e d b y T h e A l u m i n u m Company o f A m e r i c a teeoeas sesnilypootoat h e Aluminum Company o f A m e r i c a c o n - f u r n i s h e d t h e u t i l i t y w i t h r e p r e s e n t a t i v e Pae4-29rcomndbyt eAEPwrs t r u c t i n g a r o l l i n g m i l l a d j a c e n t t o t h a t k i l o w a t t l o a d c u r v e s t a k e n a t a s i m i l a r , G e n e r a t i o n C o m m i t t e e a n d a p p r o v e d b y t h e A I E Ep o w e r s t a t i o n w i t h a l l p o w e r r e q u i r e - b u t s m a l l e r , r o l l i n g m i l l i n T e n n e s s e e . t e h n i c E a lP e r o g r a l m C m m i t t t e e f o r p r e s e n t a t i o n a tm e n t s o f t h e m i l l t o b e s u p p l i e d b y t h e From t h e s e c u r v e s t h e s e v e r i t y a n d f r e - O c t o b e r i 7 - 2 1 , 1 9 4 9 . M a n u s c r i p t s u b m i t t e d J u l yu t i l i t y c o m p a n y . T h e c o n s t r u c t i o n o f q u e n c y o f t h e l o a d s w i n g s f o r t h e m i l l i 2 , 1 9 4 4 9 . a e a a lbef rp i t n etmet h i s l a r g e c a p a c i t y m i l l made a u t o m a t i c u n d e r c o n s t r u c t i o n w e r e p r e d i c t e d . I t H . B . R U U D i s C h i e f S y s t e m S u p e r v i s o r , I o w a -l o a d - r e g u l a t i n g c o n t r o l d e s i r a b l e f o r t w o w a s e s t i m a t e d t h a t t h e l o a d s w i n g s I l l i n o i s G a s a n d E l e c t r i c C o m p a n y , R o c k I s l a n d ,* . S ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ I l l . ,nd S . B. FARNHAM i s w i t h t h e G e n e r a l E l e c t r i cr e a s o n s . F i r s t , t h e T n - i - z t y a r e a , ( D a v e n - w o u l d v a r y i n m a g n i t u d e f r o m 1 0 , 0 0 0 C o m p a n y , S c h e n e c t a d y , N . Y .1 9 4 9 , VOLUME 6 8 R u u d , F a r n h a m - A u t o r n a t i c L o a d C o n t r o l f o r T u r b i n e s 1 3 3 7


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F i g u r e 1 . Ma pW I S C O N S I N o f i n t e r c o n n e c t e dW i C ONS I N ~ ~ ~ ~ ~ s y s t e m

FORT DODGEO ..\ .

I O W A C I T Y 0 D A V E N P O R TL I E S M O I N E S 0 0 O L NN E B R A S K A RS MOI>O M O C K I S L A N DRE D O A j

0\LARINDA0 MARYVILLE_ - ,X 1 \ L L N O S

S T . J O S E P H

0 KANSAS C I T Y

PAOLA 0K A N S A S M I S S O U RIM O R A N 0

-SOLID L I N E S - 1 6 1 KV C I R C U I T S- _ _ _ _ _ __ | _ _ _ _ _ 8 B R O K E N L I N E S - 6 9 K V C I R C U I T S

t o t h e k i l o w a t t l o a d o n t h e t u r b i n e g e n - i n c h . T h e i n i t i a l s t e a m p r e s s u r e r e g u l a t o r d i r e c t v o l t a g e o f t h e c o r r e c t p o l a r i t y t oe r a t o r . I f , h o w e v e r , f o r a n y r e a s o n t h e r e i s c a l i b r a t e d t o a s s u m e c o n t r o l i f t h e p r e s - c a u s e r o t a t i o n o f t h e s y n c h r o n i z i n g m o t o rs h o u l d b e a n a p p r e c i a b l e n o n l i n e a r i t y b e - s u r e f a l l s b e l o w 7 5 0 p o u n d s . i n t h e d i r e c t i o n t o p i c k u p l o a d . T h et w e e n k i l o w a t t l o a d a n d m e c h a n i s m m a g n i t u d e o f t h e d i r e c t v o l t a g e , a n d , c o n -p o s i t i o n a s m i g h t r e s u l t f o r e x a m p l e f r o m E L E C T R I C A L C O N T R O L S s e q u e n t l y t h e r a t e a t w h i c h l o a d i s p i c k e dt h e i n h e r e n t c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s t e a m T he c o n t r o l l i n g q u a n t i t y w h i c h i n i t i a t e s u p , d e p e n d s o n t h e m a g n i t u d e o f t h e A l c o ai n l e t v a l v e s a n d p a s s a g e s , t h i s c a n b e c o m - o p e r a t i o n o f t h e a u t o m a t i c l o a d - r e g u l a t i n g l o a d c h a n g e . O n c e t h e t u r b i n e g e n e r a t o rp e n s a t e d f o r i n t h e g e a r i n g o r l i n k a g e c o n t r o l e q u i p m e n t i s c u r r e n t i n t h e f e e d e r o u t p u t s a t i s f i e s t h e new l o a d r e q u i r e -t h r o u g h w h i c h t h e f o l l o w - u p d e v i c e i s a c - c i r c u i t s t o t h e A l c o a m i l l . T h i s c u r r e n t i s m e n t s , t h e v o l t a g e f r o m t h e f o l l o w - u pt u a t e d . W h i l e t h e d e v i c e i t s e l f m a y b e t o t a l i z e d i n t h e s e c o n d a r i e s o f t w o c u r r e n t d e v i c e r e - e s t a b l i s h e s t h e b a l a n c e o f t h ea n y t h i n g c a p a b l e o f p r o d u c i n g a v o l t a g e t r a n s f o r m e r s , o n e e a c h i n t h e same p h a s e b r i d g e , t h e a m p l i d y n e g e n e r a t o r o u t p u tw h o s e m a g n i t u d e i s p r o p o r t i o n a l t o p o s i - o f t h e t w o 1 3 . 8 - k y m i l l f e e d e r c i r c u i t s , a s v o l t a g e r e t u r n s t o z e r o , a n d t h e s y i n -t i o n , s u c h a s a p o t e n t i o m e t e r , a s e l s y n , i n d i c a t e d i n F i g u r e s 3 a n d 4 . T h e t o t a l - c h r o n i z i n g m o t o r c o m e s t o r e s t . T h e s eo p e r a t i n g a s a n i n d u c t i o n - v o l t a g e r e g u l a - i z e d c u r r e n t p r o d u c e s a v o l t a g e d r o p s e q u e n c e s t a k e p l a c e w i t h s u c h r a p i d i t yt o r , w a s c h o s e n f o r c o n v e n i e n c e i n t h i s a c r o s s r e s i s t o r R , o f a b r i d g e c i r c u i t , a s t h a t t h e t u r b i n e g e n e r a t o r o u t p u t f o l l o w sa p p l i c a t i o n . i n d i c a t e d i n F i g u r e 4 . T wo a r m s o f t h e t h e f l u c t u a t i n g A l c o a l o a d d e m a n d s w i t h i nF o u r t h , a n i n i t i a l s t e a m - p r e s s u r e r e g u - b r i d g e a r e t h e o p p o s i n g c o n t r o l f i e l d s o f a a p p r o x i m a t e l y 1 t o 1 1 / 2 s e c o n d s ; a n d a tl a t o r i s i n c l u d e d , w h o s e f u n c t i o n i t i s t o c o n t i n u o u s l y d r i v e n a m p l i d y n e g e n e r a - t h i s r a t e t he l o a d s w i n g s d o n o t c a u se ap r e v e n t t h e p o s s i b l e " c a r r y - o v e r " o f t o r , c o n n e c t e d t h r o u g h r e c t i f i e r s . The m e a s u r a b l e c h a n g e i n s y s t e m f r e q u e n c y .w a t e r f r o m t h e b o i l e r t o t h e t u r b i n e i n l e t o t h e r t w o a r m s a r e f o r m e d b y a p o t e n t i o m - I t w i l l b e a p p a r e n t t h a t b y a d j u s t i n gs h o u l d e x c e s s i v e d e m a n d s b e p l a c e d u p o n e t e r o r v a r i a b l e a u t o t r a n s f o r m e r , a c r o s s t h e o h m i c v a l u e o f r e s i s t o r R a c r o s s w h i c ht h e b o i l e r b y t h e l o a d r e g u l a t o r . N o r - w h i c h a r e e s t a b l i s h e d t h e r e f e r e n c e v o l t - t h e A l c o a l o a d c u r r e n t p r o d u c e s t h e c o n -m a l l y t h e a n t i c i p a t e d l o a d i n c r e a s e s w i l l a g e s E 1 a n d E 2 . T h e p r o p o r t i o n a l i t y b e - t r o l l i n g v o l t a g e d r o p , t h e c o n t r o l l e d g e n -b e w it hi n t h e a b i l i t y o f t h e b o i l e r s t o t w e e n t h e s e v o l t a g e s d e t e r m i n e s t h e b a s e e r a t o r c a n b e made t o a s s u m e a l l o r a n yh a n d l e w i t ho u t s u f f e r i n g a n e x c e s s i v e l o a d a t w h i c h t h e c o n t r o l l e d m a c h i n e d e s i r e d p a r t o f t h e A l c o a l o a d c h a n g e s .p r e s s u r e d r o p . I f , h o w e v e r , f o r a n y o p e r a t e s . H e n c e , t h e p o s i t i o n o f t h e I n t h i s m a n n e r , w i t h a l l f o u r o f t h e l a r g er e a s o n c i r c u m s t a n c e s w e r e s u c h t h a t a m o v a b l e a r m o f t h e p o t e n t i o m e t e r o r t u r b i n e g e n e r a t o r s a t R i v e r s i d e s i m i l a r l ys u d d e n l o a d d e m a n d m i g h t r e d u c e t h e v a r i a b l e a u t o t r a n s f o r m e r m a y a c t u a l l y b e e q u i p p e d , t h e t o t a l f l u c t u a t i n g l o a d c a nb o i l e r p r e s s u r e t o a p o i n t w h e r e w a t e r c a l i b r a t e d i n b a s e - l o a d k i l o w a t t s . A t b e c a r r i e d b y a n y o n e m a c h i n e , o r d i v i e d e dc a r r y - o v e r c o u l d r e s u l t , t h i s i n i t i a l p r e s - e a c h v a l u e o f s t e a d y b a s e l o a d o n t h e a m o n g t h e m i n a n y r a t i o d e s i r e d .s u r e r e g u l a t o r i s d e s i g n e d t o a s s u m e c o n - g e n e r a t o r , t h e f o l l o w - u p d e v i c e d e s c r i b e d I t i s t o b e n o t e d i n F i g u r e 4 t h a t t h e r e f -t r o l b y p u l l i n g a p a r t a t e l e s c o p i n g c o n - p r e v i o u s l y o n t h e t u r b i n e g o v e r n o r r e - e r e n c e v o l t a g e s a n d t h e f o l l o w - u p v o l t -n e c t i o n , F i g u r e 2 , a n d t h e r e b y p r e v e n t e s t a b l i s h e s t h e b a l a n c e o f t h e b r i d g e , a g e s a r e s u p p l i e d f r o m a common s o u r c e .a n y f u r t h e r i n c r e a s e i n t h e l o a d i n g o f t h i s An y c u r r e n t i n t h e A l c o a f e e d e r s , b y N o t o n l y m u s t t h e s e v o l t a g e s b e i n p h a s em a c h i n e u n t i l n o r m a l b o i l e r p r e s s u r e h a s p r o d u c i n g a v o l t a g e a c r o s s r e s i s t o r R , w i t h o n e a n o t h e r , b u t a l s o t h e y m l u s t b eb e e n r e - e s t a b l i s h e d . R a t e d s t e a m p r e s - u n b a l a n c e s t h e b r i d g e , a n d t h u s c a u s e s d e r i v e d f r o m t h e s a m e p h a s e i n w h i c h t h es u r e f o r t h i s u n i t i s 8 5 0 p o u n d s p e r s q u a r e t h e a m p l i d y n e g e n e r a t o r t o p r o d u c e a c u r r e n t t r a n s f o r m e r s f o r t h e A l c o a l o a d1 3 3 8 R u u d , F a r n i z a m - A u t o m a - t i c L o a d C o n t r o l f o r T u r b i n e s AJEE T R A N S A C T I O N S


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I N I T I A L P R E S S U R EEGULAtOR.T R ~ ~ I P G V A L V E ITHECYLINDER GOVERNOR~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~EVCT E L E S C O P I N G OU T O FC O N N E C T I O N ACTION

RO M EMERGENCY S T O P VALVE

B E A R I A R T E I N G T

E R l ) 4 ) l o J T ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ S Y C H O N I Z A I N G S

, > ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ o fh e g e n e r a t o r s i s e q u i p p e d w i t h i t s ownE N A F F L E t 1 1 1 1 ~ ~ ~ ~ ~ c o n r o l d e v i c e s . T h e s e a r e i n d e p e n d e n tCY LINDER GOVERNOREMERGKEl|D R N C l Y l l I L e l e c t r i c a l l y f r o n e a n o t h e r , e x c e p t f o r

I N I T I A L 2 PRESSURE RE G T R I P n t l V A V l E [ l l L r I V A t h e i r common e o f t h e b u s p o t e n t i a li l h ] 1 [ | l lrlr CLO ED ~ ~ ~ ~ t r a n s f o r m n e r ad t h e c u r r e n t t r a n s f o r m -A J X I I I U I ( v L e N ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ e r sn t h e A l c o a m l i l l f e e d z e r .

F i g u r e 2 . S c h e m a t i c d i a g r a m o f P LA C I A E Q U I P M E N T I N A N D OUOT O Ft u r b i n e - c o n t r o l l i n g m e c h a n i s m11 S E R V I C EC O N N E C T I O N ~ ACIONPILT 1 1 1

V A L V E l l l l ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ T h eo n t r o l p a n e l s f o r t h e l o a d - r e g u l a t -M A I N H Y D R A U L I C i n g e q u i p m e n t a r e l o c a t e d i n t h e p o w e r

B E A R I N GEADER ~ ~ CY LNDE

a r e c o n n e c t e d . T h i s i s n e c e s s a r y b o t h t o CYIDRstation s w i t c h b o a r d room n e a r t h e c o n -r e f l e c t i n t h e b r i d g e c i r c u i t a f u l l m n e a s - v e n t i o n a l g e n e r a t o r c o n t r o l p a n e l s . T h eu r e o f t h e q u a n t i t i e s i n v o l v e d , r a t h e r v o l t a g e s , a n d t h u s a f f e c t s b o t h s i d e s o f t h e s w i t c h b o a r d o p e r a t o r i s r e s p o n s i b l e f o rt h a n o n l y a c o m p o n e n t d e p e n d e n t o n b a l a n c e d b r i d g e e q u a l l y . H e n c e t h e t h e l o a d i n g o f t h e g e n e r a t o r , w h e t h e r t h ev e c t o r r e l a t i o n s h i p s , a n d a l s o t o a v o i d k i l o v a r c o m p o n e n t p r o d u c e s n o n e t u n i t i s o n m a n u a l o r e i t h e r o f t h r e e d i f -o p e r a t i o n o f t h e c o n t r o l s i n r e s p o n s e t o c h a n g e i n t h e a m p l i d y n e c o n t r o l f i e l d s . f e r e n t a u t o m a t i c c o n t r o l s . On t h e g e n -t h e r e a c t i v e p o w e r o r k i l o v a r d e n i l a n d s o f I n t h i s m a n n e r , t h e o v e r - a l l s y s t e m i s e r a t o r l o a d r e g u l a t i n g c o n t r o l p a n e l t h e r et h e A l c o a l o a d . W V i t h t h e c o n n e c t i o n s a s r e s p o n s i v e t o k i l o w a t t s a l o n l e , i n s p i t e o f aemutd1n i h ti n d i c a t e d , o r w i t h a n y c o m p a r a b l e a r - t h e f a c t t h a t t h e c o n t r o l l i n g q u a n t i t y i s d i c a t i n g i n s t r u m e n t s , t w o t r a n s f e rr a n g e m e n t i n w h i c h t h e r e f e r e n c e v o l t a g e s l o a d c u r r e n t . s w i t c h e s . The f i r s t t r a n s f e r s w i t c h s e l e c t s ,a n d k i l o w a t t c o m p o n e n t o f l o a d c u r r e n t S i n g l e - p h a s e q u a n t i t i e s a r e u t l i z e d , t he d e si r e d t y p e o f c o n t r o l . T h e c o n t r o l sa r e i n p h a s e t h e b r i d g e i s i n s e n s i t i v e t o b o t h i n t h e i n t e r e s t o f s i m p l i c i t y , a n d b e - a v a i l a b l e a r ek i l o v a r s , s i n c e t h e k i l o v a r c o m p o n e n t o f c a u s e , w i t h t h e e x p e c t e d l o a d s b e i n g e s -l o a d c u r r e n t p r o d u c e s a v o l t a g e v e c t o r s e n t i a l l y b a l a n c e d , a n e n t i r e l y a c c e p t a b l e 1 . M I a n u a l c o n t r o l .w h i c h i s a t r i g h t a n g l e s t o t h e r e f e r e n c e d e g r e e o f a c c u r a c y c a n b e r e a l i z e d . E a c h 2 . T i e - l i n e b i a s c o n t r o l u n d e r w h i c h t h e1 9 4 9 , VOLUME 6 8 R u u d , F a r n h a m - A u t o m a t i c L o a d C o n t r o l f o r T u r b i n e s 1 3 3 9


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l o a d o n t h e g e n e r a t o r i s a u t o m a t i c a l l y a d -j u s t e d t o m a i n t a i n t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e1 6 1 - k v i n t e r c o n n e c t i o n w i t h o t h e r p o w e r T O M O L I N E T O M O L I N EG E N E R A T I N G S T A T I O N G E N E R A T I N G S T A T I O N 1 6 1 K V . I N T E R C O N N E C T I O Ncompanies. W I T H O T H E R U T I L I T I E S3 . A u t o m a t i c l o a d r e g u l a t o r c o n t r o l u n d e r 6 9 K V . B U Sw h i c h t h e g e n e r a t o r ' s l o a d i s d e t e r m i n e d NOIRMALLYb y t h e b a s e l o a d s e t t i n g a n d t h e l o a d o n t h e C L O S E Df e e d e r s t o t h e A l c o a m i l l .4 . T i e - l i n e b i a s c o n t r o l a n d l o a d r e g u l a t o r i 5 M V A I 5 M V A 1 5 M Y AV5MVA 5 0 M V Ac o n t r o l a c t i n g s i m u l t a n e o u s l y . 1 3 KV . B U S V UT h e s e c o n d t r a n s f e r s w i t c h i s u s e d o n l y N a 2 NORAL N o . 2 Af o r c h a n g i n g t o o r f r o m a u t o m a t i c l o a d -r e g u l a t o r c o n t r o l . T h i s s w i t c h h a s t h ep o s i t i o n s o f " o f f " , " t e s t " , a n d " r e g u l a t e . 'T h e u s e o f t h e s e t w o t r a n s f e r s w i t c h e s 1 3 K U S N O I ANORMALLYm a k e s t h e c h a n g e f r o m o n e t y p e o f c o n t r o l O P E Nt o a n o t h e r c o n t r o l a s i m p l e , o r d e r l y p r o - T O A 4 0 A 0 0 0 A O L L C N R C I T SG E N E R A T O R NO . G E N E R A T O R N O . 2 GENERATOR NO . 3 GENERATORO . 4c e d u r e . A l t h o u g g o o d o e r a t i n g p r a c - 2 0 , 0 0 0 KW 2 q 0 0 0 KW . 2 0 , 0 0 0 K W . 4 0 , 0 0 0 K W .1 3 8 0 0 V O L T S 1 3 i 8 0 0 V O L T S 1 O 8 0 0 V O L T S 13,800 O L T St i c e r e q u i r e s a d e f i n i t e s e q u e n c e o f s w i t c h 3 0 - 6 0 , ' 3 0 - 6 0 - 3 0 6 0 ' x , 3 0 - 6 0 - \ 0o p e r a t i o n s , t h e t w o t r a n s f e r s w i t c h e s h a v e 1 , _ 0 0 R P M 1 8 0 R P M 3 , 6 0 0 R P M 3 , 6 0 0 R P Mt h e i r c o n t a c t s s o i n t e r c o n n e c t e d t h a t i t i si m p o s s i b l e f o r t h e g e n e r a t o r t o t a k e o n o r F i g u r e 3 . E l e c t r i c a l d i a g r a m o f R i v e r s i d e S t a t i o nd r o p a l a r g e b l o c k o f l o a d d u e t o i m p r o p e ro p e r a t i o n o f t h e s e s w i t c h e s .T h e p r o c e d u r e f o r p l a c i n g a g e n e r a t o r t h e b r i d g e c i r c u i t d u e t o t h e o u t p u t o f t h e t o r f r o m a u t o m l a t i c l o a d r e g u l a t o r c o n t r o lo n a u t o m a t i c l o a d - r e g u l a t o r c o n t r o l w i l l s e l s y n f o l l o w - u p d e v i c e on t h e g o v e r n o r i s a s i m p l e o p e r a t i o n . T h e A l c o a m i l lb e e x p l a i n e d s t e p - b y - s t e p . A s s u m e t h a t l e a d s c r e w i s e x a c t l y e q u a l i z e d b y t h e u n - l o a d on t h e s u b j e c t m a c h i n e i s r e d u c e d t ot h e 4 0 , 0 0 0 - k w g e n e r a t o r i n t h e R i v e r s i d e b a l a n c e c a u s e d b y t h e p o s i t i o n o f t h e b a s e - z e r o b y t u r n i n g r e s i s t o r R " a l l - o u t . " A sS t a t i o n i s o n m a n u a l c o n t r o l a n d i s c a r r y - l o a d a d j u s t i n g a u t o t r a n s f o r m e r . W h e n t h e m i l l l o a d i s r e m o v e d f r o m t h i s l o a di n g 2 0 , 0 0 0 kw o f s y s t e m l o a d . T h e s y s - t h e s e two q u a n t i t i e s a r e e q u a l , t h e o u t p u t r e g u l a t o r , i t must n e c e s s a r i l y a n d s i m u l -t e m l o a d , w h i c h a l s o i s s h a r e d b y o t h e r o f t h e a m p l i d y n e i s z e r o . T h e a m p l i d y n e t a n e o u s l y b e a d d e d t o t h e l o a d on t h em a c h i n e s , i n c l u d e s a v ar yi n g c o m p o n e n t o u t p u t i s i n d i c a t e d on a z e r o - c e n t e r v o l t - o t h e r m a c h i n e s . W h e n t h e m i l l l o a d c o m -o f 3 0 , 0 0 0 t o 4 0 , 0 0 0 kw c a u s e d b y t h e A l c o a m e t e r . p o n e n t h a s b e e n r e m o v e d f r o m t h e l o a d -m i l l . A s s u m e t h a t i t i s d e s i r e d t o c o n f i n e T h e s e c o n d t r a n s f e r s w i t c h i s t h e n m e a s u r i n g b r i d g e c i r c u i t , t h e g e n e r a t o ro n e - h a l f o f t h i s f l u c t u a t i n g l o a d t o t h e t u r n e d t o t h e " r e g u l a t e " p o s i t i o n . T h i s w i l l b e e s s e n t i a l l y b a s e l o a d e d ; a n d t h es u b j e c t m a c h i n e . d i s c o n n e c t s t h e s y n c h r o n i z i n g m o t o r a r - o u t p u t o f t h e a m p l i d y n e t o t h e s y n c h r o -T h e o p e r a t o r f i r s t a d j u s t s r e s i s t o r R mature f r o m i t s s t a t i o n b a t t e r y s o u r c e n i z i n g motor w i l l b e z e r o . W i t h t h e am-i n t h e l o a d - m e a s u r i n g b r i d g e c i r c u i t , a n d c o n n e c t s i t t o t h e o u t p u t o f t h e a m- p l i d y n e o u t p u t v o l t m e t e r r e a d i n g z e r oF i g u r e 4 , t o t h e " a l l - o u t " p o s i t i o n i f i t i s p l i d y n e g e n e r a t o r . T h e a u t o m a t i c l o a d v o l t a g e , t he s e c o n d t r a n s f e r s w i t c h c a n b en o t a l r e a d y s o s e t . W i t h R " a l l - o u t " , t h e r e g u l a t o r e q u i p m e n t n o w c o n t r o l s t h e t u r n e d t o t h e " o f f " p o s i t i o n w h i c h r e -b r i d g e c a n n o t b e a f f e c t e d b y t h e m i l l g e n e r a t o r l o a d . moves t h e a u t o m a t i c l o a d r e g u l a t o r f r o ml o a d . The g e n e r a t o r , a t t h i s s t a g e , d o e s n o t c o n t r o l w i t h n o s h i f t i n g o f g e n e r a t o r l o a d s .T h e o p e r a t o r t h e n s e l e c t s t h e n e w t y p e r e s p o n d t o t h e m i l l l o a d c h a n g e s , b e c a u s e R T h e d e s i r e d t y p e o f g e n e r a t o r c o n t r o l i so f a u t o m a t i c l o a d c o n t r o l b y t u r n i n g t h e i s i n t h e " a l l - o u t " p o s i t i o n . The m a c h i n e t h e n s e l e c t e d w i t h f i r s t t r a n s f e r s w i t c h .f i r s t t r a n s f e r s w i t c h t o t h e a u t o m a t i c l o a d c a r r i e s o n l y t h e 2 0 , 0 0 0 kw a s d i c t a t e dr e g u l a t o r p o s i t i o n . T h e o p e r a t i o n o f t h i s b y t h e b a s e l o a d a d j u s t o r . T h e o p e r a t o r S Y N C H R O N I Z I N Gs w i t c h c o n n e c t s t h e p o t e n t i a l t o t h e l o a d - t h e n p r o c e e d s t o c h a n g e t h e p e r c e n t o f W h e n s y n c h r o n i z i n g a g e ne r at o r w i t hm e a s u r i n g b r i d g e a n d e n e r g i z e s t h e a m - A l c o a l o a d c a r r i e d b y t h i s g e n e r a t o r f r o m t h e s y s t e m u n d e r m a n u a l c o n t r o l , a t r a v e lp l i d y n e d r i v i n g m o t o r . A t t h i s s t a t e t h e z e r o t o 5 0 p e r c e n t b y a d j u s t i n g R . A s h e t i m e o f a p p r o x i m a t e l y 2 0 t o 3 0 s e c o n d sl o a d r e g u l a t o r d o e s n o t t a k e c o n t r o l b e - i n c r e a s e s R t o w a r d 5 0 p e r c e n t , t h i s s i m u l - b e t w e e n t h e " hi g h s p e e d " a n d " l o wc a u s e t h e o u t p u t o f t h e a m p l i d y n e i s n o t t a n e o u s l y r e m o v e s 5 0 p e r c e n t o f t h e A l c o a s p e e d " p o s i t i o n s o f t h e s y n c h r o n i z i n g d e -c o n n e c t e d t o t h e s y n c h r o n i z i n g m o t o r . l o a d f r o m t h e o t h e r m a c h i n e s on t h e v i c e i s d e s i r a b l e i n o r d e r t o g i v e t h eT h e s e c o n d t r a n s f e r s w i t c h i s t h e n s y s t e m . o p e r a t o r t h e r e q u i s i t e d e g r e e o f c o n t r o l .t u r n e d t o t h e " t e s t " p o s i t i o n . T h i s p o s i - The g e n e r a t o r now c a r r i e s 2 0 , 0 0 0 kw The 4 - t o 5 - s e c o n d t r a v e l t i m e a s p r o -t i o n p e r m i t s t h e o p e r a t i o n o f t h e m o t o r - p l u s o n e - h a l f o f t h e A l c o a l o a d ; t h a t i s , v i d e d i n t h i s a p p l i c a t i o n t o r e a l i z e t h e o b -o p e r a t e d b a s e - l o a d a d j u s t o r b y t h e o p e r - t h e g e n e r a t o r l o a d v a r i e s f r o m 3 5 , 0 0 0 t o j e c t i v e o f a u t o m a t i c a l l y c o n f i n i n g l o c a la t o r . I t a l s o m a k e s o p e r a t i v e a s y n - 4 0 , 0 0 0 kw a s t h e A l c o a l o a d c h a n g e s . I f l o a d s w i n g s t o t h e c o n t r o l l e d m a c h i n ec h r o n i z i n g m o t o r c o n t r o l s w i t c h l o c a t e d t h e s y s t e m l o a d o r t h e A l c o a m i l l l o a d m u s t t h e r e f o r e b e e x t e n d e d t o a p p r o x i -a t t he l o a d r e g ul at o r c o n t r o l p a n e l . T h e c h a n g e s s u f f i c i e n t l y t o demand a new b a s e m a t e l y 2 0 o r 3 0 s e c o n d s when t h e m a -o p e r a t o r t h e n a d j u s t s t h e a c t u a l l o a d o n l o a d o n t h e g e n e r a t o r , t h i s i s a c c o m p l i s h e d c h i n e i s u n d e r m a n u a l c o n t r o l . T h i s i s a c -t h e g e n e r at o r w i t h t h i s c o n t r o l s w i t c h , i f b y s i m p l y r e s e t t i n g t h e b a s e l o ad a d j u s t - c o m p l i s h e d b y s u p p l y i n g t h e s y n c b r o n i z -t h i s i s n e c e s s a r y . W A i t h t h e g e n e r a t o r i n g a u t o t r a n s f o r m e r . A s i n d i c a t e d p r e - i n g m o t o r a r m a t u r e a t r e d u c e d v o l t a g ec ar ry i n g 2 0 , 0 0 0 k w , t he v ar ia b l e a u t o - v i o u s l y , t h i s a d j u s t m e n t i s a c t u a l l y c a l i - o b t a i n e d f r o m t h e s t a t i o n b a t t e r y t h r o u g ht r a n s f o r m e r , w h i c h s e r v e s a s b a s e - l o a d b r a t e d i n b a s e l o a d k i l o w a t t s . a n a p p r o p r i a t e s e r i e s r e s i s t o r o r p o t e n -a d j u s t o r , i s s e t s o t ha t t he u n b a l a n c e i n T h e p r o c e d u l r e f o r r e m o v i n g a g e ne r a - t i o m e t e r .1 3 4 0 R u u d , F a r n h v a m - A u t o m a r i c L o a d C o n t r o l f o r T u r b i n e s AIEE T R t A N S A C T I O N S


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R I V E R S I D E 1 3 , 8 0 0 V O L T G E N E R A T O RBUS F i g u r e 4 . S i m p l i f i e d d i a - p e n d e n t u p o n a v a i l a b l e s t e a m i n g c a p a c i t y2 - _ g r a m o f a u t o m a t i c c o n t r o l o n e a c h b o i l e r s y s t e m a n d t o t a l s y s t e ml - H - l Z d c i r c u i t e l e c t r i c l o a d . T h e A l c o a l o a d w i l l b eP O T E N T i A L Z-Jo d i v i d e d b e t w e e n a s m a n y g e n e r a t o r s a s i sT R A N S . the'_"'S E L S Y N p r a c t i c a l s o a s t o c a u s e t h e g r e a t e s t num-I C E - U P b e r o f b o i l e r s t o s ha r e t h e s u d d e n c h a n g e sA U R I A B L E R o f s t e a m d e m a n d . T h i s p r a c t i c e w i l l , o f-EE' c o u r s e , b e m o d i f i e d b y g e n e r a t i n g u n i tR o v e r - a l l e f f i c i e n c i e s . F o r g r e a t e s t e c o n -o m y , i t a p p e a r s t h a t t h e n e w e r , m o r eD.C,IELDshudbbaelddT U R B I N E e f f i c i e n t m a c h i n e s s ho u l d b e b as e l o ad e dGENERATORL I S CR A " H R M O I Z I N G i n s o f a r a s i s p r a c t i c a b l e , l e a v i n g t h e o l d e rM l O R a n d g e n e r a l l y l e s s e f f i c i e n t m a c h i n e s t oA M P L I D Y N E F I E L D S A C S O U R C E c a r ry t he p r e d o m i n a n t p a r t o f t h e f l u c -

FEEDERS T O t u a t i n g l o a d .ALCOA M I L LJ O I N T O P E R A T I O N WITH T I E L I N E a r e a l l p e r f o r m e d s i m u l t a n e o u s l y b y t h e C O M P A R I S O N W I T H OTHER S I M I L A RL O A D I N G C O N T R O L L E R f i r s t o f t h e t w o p r e v i o u s l y m e n t i o n e d c o n - E Q U I P M E N T

C o n v e n t i o n a l s l o w - a c t i n g t i e - l i n e l o a d t r o l s w i t c h e s . T h i s s a m e s w i t c h a l s o c o n - O t h e r a u t o m a t i c l o a d - c o n t r o l s y s t e m sb i a s c o n t r o l e q u i p m e n t a l s o i s e m p l o y e d a t n e c t s t he s y n c h r o n i z i n g m o t o r a r m a t u r e h a v e b e e n d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . " . 2 I 3 TheyR i v e r s i d e f o r r e g u l a t i n g t h e l o a d i n g o f t h e e i t h e r t o t h e a m p l i d y n e g e n e r a t o r o r t o h a v e h a d t h e common c h a r a c t e r i s t i c t h a t1 6 1 - k v i n t e r c o n n e c t i o n w i t h t h e o t h e r t h e r e d u c e d v o l t a g e s o u r c e , a s r e q u i r e d . when t h e a u t o m a t i c l o a d c o n t r o l f e a t u r eu t i l i t i e s . Not o n l y w i l l t h i s b e r e q u i r e d t o T he m o t o r f i e l d i s a t a l l t i m e s e x c i t e d a t w a s i n s e r v i c e , t h e s p e e d g o v e r n o r w a so p e r a t e a l o n e i n t h e u s u a l m a n n e r , b ut c o n st a n t r at e d v o l t a g e . made i n o p e r a t i v e , e x c e p t t h a t o n o v e r -a l s o i t m u s t b e s u i t a b l e f o r s i m u l t a n e o u s s p e e d i t c ou l d t ak e p r e c e d e n c e o v e r t h eo p e r a t i o n i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e a u t o - NORMAL O P E R A T I N G P R A C T I C E o t h e r c o n t r o l s a n d s h u t d o w n t h e m a c h i n e .m a t i c t u r b i n e l o a d - r e g u l a t i n g e q u i p m e n t . A t t h e t i m e o f w r i t i n g , t h e i n s t a l l a t i o n C o n v e r s e l y , i f t h e m a c h i n e w a s u n d e r t h eAn o b v i o u s r e q u i r e m e n t o f t h i s j o i n t o f l o a d r e g u l a t i n g e q u i p m e n t h a s n o t b e e n c o n t r o l o f i t s s p e e d g o v e r n o r , t he a u t o -o p e r a t i o n i s t h a t e a c h c o n t r o l l e r p e r f o r m c o m p l e t e d , b u t t h i s t y p e o f a u t o m a t i c m a t i c l o a d c o n t r o l f e a t u r e s w e r e n e c e s -i t s a l l o t e d f u n c t i o n s w i t h o u t i n t e r f e r i n g c o n t r o l i s i n p r o c e s s o f i n s t a l l a t i o n o n t h e s a r i l y d i s c o n n e c t e d . N e v e r w a s i t p o s s i b l ew i t h t h e n o r m a l o p e r a t i o n o f t h e o t h e r . f o u r m a j o r g e n e r a t i n g u n i t s a t t h e R i v e r - t o o p e r a t e t h e m a c h i n e u n d e r b o t h t y p e sD u r i n g s u c h t i m e s a s b o t h c o n t r o l l e r s s i d e S t a t i o n . A l l f o u r m a c h i n e s h av e o f c o n t r o l s i m u l t a n e o u s l y . To t h e b e s ta r e o p e r a t i n g s i m u l t a n e o u s l y , t h e t u r b i n e 1 3 , 8 0 0 - v o l t 3 - p h a s e 6 0 - c y c l e g e n e r a t o r s . o f t h e a u t h o r s ' k n o w l e d g e , t h e R i v e r s i d el o a d c o n t r o l e q u i p m e n t w i l l o p e r a t e o n C o n t r o l e q u i p m e n t a s d e s c r i b e d i n t h i s i n s t a l l a t i o n i s t h e f i r s t e m b o d i l r e n t o f a nt h e s y n c h r o n i z i n g m o t o r i n t h e m a n n e r p a p e r i s b e i n g i n s t a l l e d o n o n e 4 0 , 0 0 0 - k w a r r a n g e m e n t p e r m i t t i n g s i m u l t a n e o u sd e s c r i b e d p r e v i o u s l y . T h e t i e - l i n e c o n - u n i t a n d o n e 2 0 , 0 0 0 - k w u n i t , b o t h o f c o n t r o l b y b o t h t h e s p e e d g o v e rn o r a n dt r o l l e r , h o w e v e r , w i l l n o t o p e r a t e d i r e c t l y w h i c h a r e 3 , 6 0 0 - r p m m a c h i n e s . L o a d t h e a u t o m a t i c l o a d r e g u l a t i n g e q u i p m e n t .o n t h e s y n c hr o n i z i n g m o t o r , b u t i n d i r e c t l y r e g u l a t i n g c o n t r o l e q u i p m e n t o f a d i f f e r e n t The e a r l i e r l o a d c o n t r o l s w e r e a p p l i e dt h r o u g h t h e t u r b i n e b a s e l o a d a d j u s t i n g m a n u f a c t u r e i s b e i n g i n s t a l l e d o n t w o t o m a c h i n e s s e r v i n g i n d u s t r i a l p o w e ra u t o t r a n s f o r m e r . I t s o p e r a t i o n , t h e r e - 2 0 , 0 0 0 - k w 1 , 8 0 0 - r p m u n i t s . s y s t e m s , w h e r e i n t h e g e n e ra t i n g c a p a c i t yf o r e , w i l l b e t o r e s e t t h e t u r b i n e b a s e - N o r m a l o p e r a t i n g p r a c t i c e p e r t a i n i n g w a s r e l a t i v e l y s m a l l c o m i p a r e d w i t h t h a tl o a d a d j u s t m e n t p e r i o d i c a l l y , i n a c c o r d - t o t h e n u m b e r o f m a c h i n e s s i m u l t a n e o u s l y o f t h e u t i l i t i e s w i t h w h i c h t h e y w e r e i n -a n c e w i t h t h e d i c t a t e s o f t h e t i e - l i n e l o a d - u n d e r a ut o m a t i c l o a d r e g u l a t o r c o n t r o l t e r c o n n e c t e d . The p u r p o s e o f t he a u to -i n g . I n t h i s w a y , f u l l f r e e d o m a n d i n d e - a n d t h e p r o p o r t i o n i n g o f A l c o a m i l l l o a d m a t i c c o n t r o l s w a s t o c o n f i n e t h e l o c a lp e n d e n c e o f a c t i o n i s a f f o r d e d t o b o t h b e t w e e n t h e m h a s n o t b e e n e s t a b l i s h e d . l o a d s w i n g s i n s o f a r a s p r a c t i c a b l e t o t h et y p e s o f c o n t r o l . S u c h c o u l d n o t b e t h e N o r m a l p r a c t i c e c a n b e d e t e r m i n e d o n l y i n d u s t r i e s ' own g e n e r a t o r s , a n d t h i s w a sc a s e i f b o t h a t t e m p t e d t o o p e r a t e d i r e c t l y a f t e r t h e a c c u m u l a t i o n o f a c t u a l o p e r a t i n g a c c o m p l i s h e d s u c c e s s f u l l y . H o w e v e r , i no n t h e s y nc h ro n i z i ng m o t o r , s i n c e i t m a y e x p e r i e n c e . T h e a b i l i t y o f t h e b o i l e r t h e e v e n t o f a d r o p i n t h e f r e q u e n c y o f t h eb e s h o w n t h a t o n e w o u l d n u l l i f y t h e c o r - s y s t e m s t o r e s p o n d t o t h e d e m a n d s w i l l b e i n t e r c o n n e c t e d s y s t e m , a s m i g h t b e o c -r e c t i v e e f f e c t s o f t h e o t h e r . a p r i m e c o n s i d e r a t i o n . I n t h e s t a t i o n c a s i o n e d b y t h e t r i p p i n g o u t o f a t r a n s -W T h e n t h e A l u m i n u m M i l l i s n o t o p e r a - t h e r e a r e t h r e e b o i l e r s y s t e m s o p e r a t i n g m i s s i o n l i n e o r t h e l o s s o f a m a j o r u n i t o ft i n g , o r i f f o r a n y o t h e r r e a s o n t h e t u r b i n e a t d i f f e r e n t p r e s s u r e s a n d t e m p e ra t u r e s. t h e u t i l i t i e s ' g e n e r a t i o n , t h e r e w a s n o e x -l o a d c o n t r o l e q u i p m e n t i s r e m o v e d f r o m T h e r e s e r v e s t e a m i n g c a p a c i t y v a r i e s b e - p e c t a t i o n t h a t t h e i n d u s t r i e s ' m a c h i n es e r v i c e , t h e t i e - l i n e c o n t r o l l e r i s t r a n s - t w e e n s y s t e m s . A l l b o i l e r s a r e e q u i p p e d w o u l d p i c k u p l o a d i n a n e n d e a v o r t o s u p -f e r r e d d i r e c t l y t o t h e s y n c h r o n i z i n g w i t h f u l l a u t o m a t i c c o n t r o l a n d n o r m a l l y p o r t f r e q u e n c y . T h i s w a s e n t i r e l y r a -m o t o r . T he m o t o r s p e e d , h o w e v e r , i s b u r n e i t h e r p o w d e r e d c o a l o r n a t u r a l t i o n a l , s i n c e t h e i n d u s t r i e s ' m a c h i n e s i nt h e n r e d u c e d a s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y t o a g a s . g e n e r a l a r e r e l a t i v e l y s o s m a l l a p a r t o f t h el e v e l c o n s i s t e n t w i t h t h a t n o r m a l l y e m - I n v i e w o f t h e n a t u r e o f t h e f u e l , f u l l i n t e r c o n n e c t e d s y s t e m g e n e r a t i o n a s t o b ep l o y e d i n s u c h c a s e s , t h a t i s , a p p r o x i - a u t o m a t i c b o i l e r c o n t r o l , a n d t h e f a c t t h a t i n e f f e c t u a l i n a t t e m p t i n g t o m a i n t a i nm a t e l y 2 0 t o 3 0 s e c o n d s f o r t h e r a n g e o f f o u r g e n e r a t o r s w i l l b e e q u i p p e d w i t h s a g g i n g f r e q u e n c y .t r a v e l b e t w e e n t h e " ' f u l l y - o p e n " ' a n d a u t o m a t i c l o a d r e g u l l a t o r c o n t r o l , t h e p r o - S u c h a s i t u a t i o n , h o w e v e r , c o u l d n o t b e" f u l l y - c l o s e d " v a l v e p o s i t i o n s . p o r t i o n i n g o f m i l l l o a d b e t w e e n m a c h i n e s t o l e r a t e d i n l o a d c o n t r o l e q u i p m e n t a p -The o p e r a t i o n s i n c i d e n t t o t r a n s f e r - i s n o t e x p e c t e d t o p o s e a s e r i o u s p r o b l e m . p l i e d t o t h e g e n e r at o rs o f a p o w e r c o m -r in g t he c o n t r o l t o c o n f o r m t o a n y o f t h e The a c t u a l p r o p o r t i o n i n g w i l l v a r y f r o m p a n y . I n t h i s s e r v i c e , e v e r y g e n e r a t i n gs e v e r a l a v a i l a b l e m e t h o d s o f o p e r a t i o n d a y t o d a y a n d f r o m h o u r t o h o u r , d e - u n i t m u s t , a t a l l t i m e s i t i s i n o p e r a t i o n , b e

1 9 4 9 , VOLUME 6 8 R u u d , F t r n h a i m - A u t o m a t i c L o a d C o n t r o l f o r T u r b i n e s 1 3 4 1


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a b l e t o p i c k up l o a d i n r e s p o n s e t o i t s C o n c l u s i o n s a b i l i t y o f t h e c o n t r o l l e d m a c h i n e t o h e l ps p e e d g o v e r n o r . S t a t e d a n o t h e r w a y , s u p p o r t s y s t e m f r e q u e n c y .e v e n t h o u g h t h e m a c h i n e m a y b e p e r - I t h a d b e e n h o p e d t o i n c l u d e w i t h i n 3 . T h e s p e e d o f r e s p o n s e o f a p p r o x i m a t e l yf o r m i n g i t s i n t e n d e d f u n c t i o n s u n d e r t h e t h i s p a p e r t h e r e s u l t s o f a c t u a l o p e r a t i n g 4 t o 5 s e c on d s b e t w e e n " n o l o a d " a n d " f u l lc o n t r o l o f t h e a u t o m a t i c l o a d r e g u l a t o r a s e x p e r i e n c e w i t h t h e new r e g u l a t i n g e q u i p - l o a d " i s w i t hi n t he c a p a b i l i t i e s o f m o d e r nt u r b i n e g e n e r a t o r s , a n d p r o b a b l y a p p r o x i -l o n g a s s y s t e m f r e q u e n c y r e m a i n s n o r m a l , m e n t . m a t e s t h e maximum r a t e a t A h i c h b o i l e ra n y d r o p i n f r e q u e n c y m u s t b e t h e s i g n a l U n f o r t u n a t e l y , h o w e v e r , a t t h e t i m e l o a d i n g c a n b e i n c r e a s e d w i t h o u t t h e l i k e l i -f o r t h e m a c h i n e t o i n c r e a s e i t s o u t p u t t o o f w r i t i ng t he e q u i p m e n t h a d n o t y e t h o o d o f w a t e r c a r r y - o v e r .h e l p o f f s e t t h e d r o p . The n e w c o n t r o l b e e n c o m p l e t e l y i n s t a l l e d . H e n c e t h e s e 4 . F l e x i b i l i t y a n d e c o n o m y o f o p e r a t i o n a r ee q u i p m e n t d e s c r i b e d h e r e i n f u l f i l l s t h i s r e m a r k s n e c e s s a r i l y r e f l e c t e x p e c t a t i o n a s s u r e d s i n c e a l l m a c h i n e s i n t h e s t a t i o n a r ec r i t e r i o n . r a t h e r t h a n r e a l i z a t i o n . N o t w i t h s t a n d - s i m i l a r l y e q u i p p e d , a n d s i n c e e a c h o f t h eI t s o p e r a t i o n m ay b e v i s u a l i z e d a s i n g t h i s , t h e w i d e b a c k g r o u n d o f e x - c o n t r o l l e d m a c h i n e s c an b e made t o a s s u m es i m p l y t . a t o f a l a e u a o r o l n sprenetaae n c u a n y d e s i r e d p o r t i o n o f t h e t o t a l f l u c t u a t i n gs i m p l y t h a t o f a l o a d r e g u l a t o r , s o l o n g a s p e r i e n c e t h a t h a s b e e n a c c u m u l a t e d w i t h l o a d w i t h i n i t s r a t i n g .s y s t e m f r e q u e n c y r e m a i n s c o n s t a n t . U n - t h e e s s e n t i a l c o m p o n e n t s o f t h i s c o n t r o ld e r t h i s c o n d i t i o n , t he g o v e rn o r a rm , t o p a s u s e d f o r o t h e r g o v e r n o r a p p l i c a t i o n s , R e f e r e n c e so f F i g u r e 2 , p i v o t s a b o u t p o i n t A a s a f u l - a m p l i d y n e g e n e r a t o r v o l t a g e r e g u l a t o r s , 1 . A U T O M A T I C L O A D C O N T R O L F O R T U R B I N Ec r u m . I f s y s t e m f r e q u e n c y c h a n g e s , c u r r e n t c o n t r o l l e r s , a n d l o c o m o t i v e c o n - G E N E R A T O R S , F . E . C r e v e r , R . L . J a c k s o n . E l e c -p o i n t B b e c o m e s t h e f u l c r u m . P r a c - t r o l s g i v e s a b a s i s f o r t h e f o l l o w i n g s u m - t r i c a l E n g i n e e r i n g ( A I E E T r a n z s a c t i o n s ) v o l u m e 6 4 ,t i c a l l y , o f c o u r s e , b o t h m o t i o n s c a n a n d m a r y : 2 . A t O m A T I C R e G OTRIGE A' ' * Z ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 2 A I J T O M A T I C REGULATION OF T U L R B I N E GENRRA-d o o c c u r c o n t i n u a l l y a n d s i m u l t a n e o u s l y . T O R S T O R E L I E VE P O W ER - S UP P L Y S Y S T E M S O Fd o n c e t h c o n t i n u a l d s i m u l a t i n g f u n c t a n e o u . 1 . The c o n t r o l a r r a n g e m e n t d e s c r i b e d S T E E L - M I L L L O A D S W I N G S , W . W . E b e r h a r d t , C . W .H e n c e t h e l o a d r e g u l l a t i n g f u n c t i o n i n n o h e r e i n a f f o r d s a m e a n s f o r c o n f i n i n g l o a d H a r r i s o n , E . J . K o h n , A . G . D a r l i n g . E l e c t r i c a lway i m p a i r s t h e a b i l i t y o f t h e m a c h i n e s w i n g s t o n e a r - b y g e n e r a t o r s , t h e r e b y r e l i e v - E N g i n e e r i n g ( A I E E T r a n s a c t i o n s ) v o l u m e 6 4 ,t o " s t e p i n t o t h e b r e a c h " w h e n e v e r a i n g t i e l i n e s a n d d i s t a n t g e n e r a t o r s f r o m N o v e m b e r 1 9 4 5 , p a g e s 7 5 1 - 5 8 .s y s t e m emergency c a l l s f o r i t s f u l l c a p a - h a n d l i n g l a r g e f l u c t u a t i n g l o a d s . 3 . S U D D E N L Y A P P L I E D L O A D S C A R R I E D B Y As y s t e m e m e r g e n c y c ap a - ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ V A R I A B L E - R A T I O S Y N C H R O N O U S I N I D U C T I O N F R E -b i l i t i e s t o w a r d h e l p i n g t o m a i n t a i n s y s t e m 2 . F o r t h e f i r s t t i m e , t h e l o a d - r e g u l a t i n g Q U E N C Y C H A N G E s R a A S G v o m e 6 7 , P a r t I I , 1 9 4 8 ,f r e q u e n c y . f u n c t i o n i s o b t a i n e d w i t h o u t s a c r i f i c i n g t h e p a g e s 9 1 - 9 4 .

D i s c u s s i o n t o a l t e r n a t i n g c u r r e n t must t a k e p l a c e power o u t p u t ) m a y b e l i n e a r l y p r o p o r t i o n a lc o n t i n u o u s l y a n d w i t h n e g l i g i b l e t i m e l a g , t o t h e p o w e r f l o w measurement t e l e m e t e r e da s d i s c o n t i n u o u s a c t i o n c o u l d n o t b e t o i t .t o l e r a t e d . A s u i t a b l e a m p l i f i e r w o u l d b e n e e d e dD e p e n d i n g o n t h e n a t u r e o f t h e c h a n n e l t o s t e p u p t h e 0 . 5 - am p e r e 3 - vo l t - a m p e r eG . S . L u n g e ( G e n e r a l E l e c t r i c Company, f o r t r a n s m i t t i n g t h e t e l e m e t e r e d q ua nt i t y, o u t p u t o f t h e t o r q u e b a l a n c e c o n v e r t e r t oS c h e n e c t a d y , N . Y . ) : T h i s l o a d r e g u l a t o r , e i t h e r a t o r qu e b al a n c e t e l e w at t m e t e r o r a t h a t r e qu i r e d by t h e a m p l i d y n e f i e l d c i r -i f c o n n e c t e d i n a c c o r d a n c e w i t h F i g u r e 4 f r e q u e n c y - t y p e t e l e w a t t m e t e r w o u l d b e c u i t .o f t h e p a p e r , i s o b v i o u s l y a p p l i c a b l e i f t h e s u i t a b l e . I f m o r e t h a n o n e f l u c t u a t i n g I n t h i s c a s e t h e r e g u l a t e d v o l t a g el i n e o r l i n e s f e e d i n g t h e f l u c t u a t i n g l o a d l o a d c i r c u i t i s i n v o l v e d , t he t e l e m e t e ri n g a - c s u p p l y a l s o s h o ul d b e u s e d t o s u p p l yl e a v e t h e c o n t r o l l e d g e n e r a t i n g s t a t i o n e q u i p m e n t w o u l d b e a r r a n g e d i n t h e u s u a l t h e a m p l i d y n e f i e l d b r i d g e c i r c u i t a n d t h ei t s e l f , s o t h a t i n s t r u m e n t t r a n s f o r m e r m a n n e r t o t o t a l i z e t he k i l o w at t l o a d i n t h e f o l l o w - u p S e l s y n s u p p l y c i r c u i t , t o e l i m i n a t es e c o n d a r y c i r c u i t s c a n b e c o n n e c t e d d i r e c t l y v a r i o u s c i r c u i t s . A t o r q u e b al a n c e c o n - t h e e f f e c t s o f v a r i a t i o n i n g e n e r a t i n g s t a t i o nt o t h e r e g u l a t o r . v e r t e r w o u l d b e s u i t a b l e f o r c o n v e r t i n g v o l t a g e .H o w e v e r , t h i s l o a d r e g u l a t o r i s e q u a l l y t h e d - c m i l l i a t n p e r e o u t p u t o f t h e t e l e m - T h e o v e r - a l l t i m e l a g o f t h e i n s t r u m e n ta p p l i c a b l e i f t h e g e n e r a t i n g s t a t i o n i s m a n y e t e r i n g e q u i p m e n t t o a p r o p o r t i o n a l s i n g l e - c o m b i n a t i o n s u g g e s t e d i n t h i s d i s c u s s i o nm i l e s f r o m w h e r e t h e a c t i v e p o w e r f l o w t o p h a s e a l t e r n a t i n g c u r r e n t . F o r t h i s p a r - i s l e s s t h a n o n e s e c o n d , r e g a r d l e s s o ft h e f l u c t u a t i n i g l o a d c a n b e m e a s u r e d , t i c u l a r a p p l i c a t i o n , t h e r e s t r a i n i n g e l e m e n t w h e t h e r a t o r q u e b a l a n c e o r a f r e q u e n c y -p r o v i d e d t h a t t h i s m e a s u r e m e n t i s t e l e m - o f t h e t o r q u e b a l a n c e c o n v e r t e r w o u l d t y p e t e l e m e t e r i s u s e d , a n d t h e r e a r e noe t e r e d t o t h e g e n e r a t i n g s t a t i o n a n d h a v e i t s p o t e n t i a l c o i l s e n e r g i z e d f r o m a r o ta t in g p a r ts i n v o l v e d i n t h e i n s t r u m e n t s ,c o n v e r t e d b a c k t o a s u i t a b l e p ro p or t io n a l r e gu l at e d ( c o n s t a n t ) v o l t a g e a - c s o u r c e . o t h e r t h a n t h e j e w e l l e d b e a r i n g s h a f t a n dv a l u e o f s i n g l e - p h a s e a l t e r n a t i n g c u r r e n t . T h i s f e a t u r e i s e s s e n t i a l i n o r d e r t ha t t h e d i s k a s s e m b l y i n t h e f r e q u e n c y - t y p e t e l e m -B o t h t he t e l e m e t e r i n g a n d t h e r e c o nv e rs i on c on v e rt e r c u r r e nt o u t p u t ( r a t h e r t h a n i t s e t e r t r a n s m i t t e r .

1 . 3 4 2 R u u d , F a r n h c a m - A u t o m a t i c L o a d C o n t r o l f o r T u r b i n e s AIEE T R A N S A C T I O N S

A New Automatic Load Control for Turbine Generators96

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