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Regelvorrichtung für Fliigelradturbinen.
Die Erfindung betrifft eine besondere Regelvorrichtung, die bei plötzlicher Entlastung eine kleinstmögliche Drehzahlsteigerung ergibt und einen unzulässigen Druckanstieg im Druckrohr sowie das Abreissen der Wassersäule im Saugrohr und ein Hochsteigen des Turbinenläufers verhindert.
Bei plötzlicher voller Entlastung werden bei Fliigelradturbinen die Leitschaufeln innerhalb einer bestimmten Zeit vollständig geschlossen. Um den Drehzahlanstieg möglichst niedrig zu halten, muss die Schliesszeit entsprechend klein gewählt werden, was jedoch eine starke Drucksteigerung in der Zuführungsleitung zur Folge hat. Die Drucksteigerung wirkt aber ihrerseits einer schnellen Herabsetzung der Turbinenleistung entgegen, da sie wie ein erhöhtes Gefälle wirkt. Bei Turbinen mit lotrechter Achse kommt noch hinzu, dass, falls bei vollständigem Abschluss des Leitkranzes ein Rückschlag des Wassers im Saugrohr entsteht, dieser so stark sein kann, dass der umlaufende Teil der Turbine angehoben wird.
Zur schnelleren Erreiehung der Solleistung bei Entlastung werden bei Flugelradturbinen Leitkranz und Laufrad in der Regel so gesteuert, dass die neue Leistung durch schnelle Bewegung des Leitkranzes eingestellt wird und das Laufrad zur Wirkungsgradverbesserung langsam nachfolgt oder dass Laufrad und Leitkranz zunächst oder endgültig in entgegengesetztem Sinn bewegt werden. Diese an sich bekannten Verfahren setzen voraus, dass die durch die langsame Folgebewegung des Laufradkraftkolbens vorhandene nachträgliche Leistungsveränderung eine weitere Änderung der Drehzahl bewirkt, da die Korrektureinstellung des Leitkranzes vom Gesehwindigkeitsregler vorgenommen werden muss.
Die Erfindung zeigt nun einen Weg, um unter Berücksichtigung der Leistungskennlinie und der Grösse der Leistungsänderung bei Flügelradturbinen von einer bestimmten Stellung der Leitschaufeln ab die Schliessbewegung der letzteren von der Schliessbewegung der Laufradsehaufeln abhängig zu machen, wodurch bei kleiner Drehzahlsteigerung und voller Entlastung erhebliche Drucksteigerungen verhindert und ein Hochsteigen des Turbinenläufers vermieden wird.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 die Leistungskennlinien einer Kaplanturbine und in Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Anmeldungsgegenstandes.
Die Leistungsabnahme einer Kaplanturbine verläuft bei allmählichem gleichzeitigem Abschliessen von Lei-und Laufrad dem Diagramm entsprechend nach Kurve-1 herunter bis auf N = 0. Hiebei treten, wenn nur geringe Drehzahlsteigerungen zugelassen werden, in der Regel die genannten Nachteile auf. Wird das Leitrad dagegen im Augenblick der Entlastung ohne Veränderung der Stellung des Laufrades innerhalb einer kleinen Schliesszeit nur bis etwa auf ein Drittel der grössten Öffnung geschlossen, so nimmt die Leistung nach Kurve B ebenfalls bis auf Null ab. Wenn nun zur Herabsetzung der Leerlaufwassermenge das Laufrad, dem Leitkranz nachfolgend, zu schliessen beginnt, wurde die Turbine sich wieder beschleunigen und Leistung aufzunehmen bestrebt sein.
Um dies zu verhindern, ist gemäss der Erfindung Vorkehrung getroffen, den Leitkranz weiter so zu schliessen, dass trotz der Öffnungsverminderung des Laufrades die Leistung der Turbine bei Null verharrt. Die Schliessbewegung des Leitkranzes geschieht daher, zunächst in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsregler, schnell mit kurzer Schliesszeit, bis die Leistung Null geworden ist, dann langsam in Abhängigkeit von der Schliessbewegung des Laufrades.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird der Leitkranz C der Turbine in an sich bekannter Weise durch einen Regler B unter Verwendung eines Kraftverstärkers gesteuert, der durch sein Steuer-
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in der Weise zusammenarbeitet, dass der Regler beim Schliessen der Leitschaufeln eine bestimmte Stellung der letzteren nicht überschreiten kann. Gemäss der weiter oben erörterten Kurve nach Fig. 1 wäre dies beispielsweise die Stellung, bei der die Leitschaufeln bis auf ein Drittel der vollen Öffnung geschlossen sind. Von dieser Stellung aus kann alsdann der Regler B die Leitsehaufeln nur noch in Abhängigkeit von der Stellung des Laufrades F schliessen, d. h. beide geregelte Teile kommen in langsamerer Bewegung als vorher das Leitrad allein gemeinsam zu vollständigem Abschluss.
Hieraus ergeben sieh dann die Vorteile, die weiter oben bereits erörtert worden sind.
Eine weitere Losungsmogliehkeit für diese Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass die Hemmung der Schliessbewegung der Leitradschaufeln von der Stellung der Laufradsehaufeln dadurch abhängig gemacht wird, dass man die Bewegungsvorriehtung für die letzteren auf den Flüssigkeitsstrom einwirken lässt, der die Leitschaufeln zu verstellen hat.
Ist die gesamte Anordnung beispielsweise so getroffen, dass zu dem Zeitpunkt, wo die Leitschaufeln mit schneller Bewegung bis auf etwa ein Drittel geschlossen worden sind, die Schliessbewegung der Laufradschaufeln beginnt, so kann von der Bewegungsvorriehtung der Laufradschaufeln aus ein Drosselorgan in Tätigkeit gesetzt werden, das die Betriebsflüssigkeit für die Leitsehaufelbewegung teilweise absperrt und die Bewegung dadurch erheblich verlangsamt.
Die gegenseitige Beeinflussung zwischen Laufrad-und Leitkranzregehtng muss dabei so vorbestimmt sein, dass die Schliess bewegung beider Teile gleichzeitig zu Ende kommt.
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1. Regelvorriehtung für Flugelradturbinen, bei der bei plötzlicher Entlastung der Turbine zunächst lediglich der Leitapparat geschlossen wird, während die Laufradsehaufeln in ihrer Stellung unverändert oder nahezu unverändert bleiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessbewegung der Leitschaufeln (e) von einer bestimmten Stellung der letzteren, die abhängig ist von der Leistuugs- kennlinie der Turbine, von der Schliessbewegung der Laufradschaufeln F) abhängig gemacht ist, z.
B. durch ein zwischen der Bewegungsvorrichtung der Laufradschaufeln und dem Turbinenregler (B) vorgesehenes Verbindungsglied (G) mit Anschlag .