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Vorrichtung zur Regelung und Begrenzung der Umdrehungsgeschwindigkeit von mit zwei in entgegengesetzter Richtung rotierenden Schaufelsystemen versehenen und mit je einem elektrischen Generator verbundenen Dampfturbinen.
Bei Dampf-bezw. Gasturbinen ergeben sich wie bekannt grosse konstruktive Schwierigkeiten durch die grossen Umfangs-hezw. Umlaufsgeschwindigkeiten, die nötig sind, um eine ökonomische Ausnutzung der beim Ausströmen des Dampfes frei gemachten kinetischen Energie zu erzielen.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren, diese Schwierigkeiten zu vermindern, besteht darin, die Turbine aus zwei, in entgegengesetzter Richtung rotierenden Systemen herzustellen, durch welche Unterteilung die nötige Geschwindigkeit für jedes System auf die Hälfte der sonst nötigen sich ermässigen lässt.
Bei Turbinen der vorstehend gekennzeichneten Art ist es jedoch äusserst wichtig, die Geschwindigkeiten der beiden rotierenden Systeme derart zu regeln. dass dieselben praktisch konstant denselben Wert beibehalten.
Um diese Schwierigkeiten zu überwmden, hat man versucht jedes System mit einem elektrischen Generator zu verbinden, wobei die Generatoren an dasselbe Netz parallel angeschlossen werden. Bei Wechselstromgeneratoren lässt sich ein exakter Synchronismus erreichen ; bei Gleichstrommaschinen eine annähernde Übereinstimmung der Geschwindigkeiten.
Inzwischen ist oft eine grössere Genauigkeit in der Geschwindigkeitsregelung erwünscht als die welche bei Gleichstrommaschinen ohne weiteres erzielt werden kann, und ausserdem kann es mitunter erwünscht sein, die fraglichen Maschinen in Serie anstatt parallel zu verbinden.
Auch bringt die oben erwähnte Vorrichtung den Übelstand mit, dass falls man die elektrische Spannung durch einen Shunt-Regler regeln will man gezwungen ist, den Shuntwiderstand beider Generatoren gleichzeitig in derselben Weise zu verändern, weil sonst Ungleichheit in der Geschwindigkeit der Systeme entstehen würde.
Ferner ergibt sich bei Turbinen der eingangs gekennzeichneten Art der Übelstand, dass wenn z. B. durch einen entstandenen Schaden an einem Generator, das eine Schaufelsystem entlastet wird, dasselbe sein Geschwindigkeit in gefährlicher Weise vergrössern kann.
Um diesen Übelstand zu beseitigen, wäre es vorteilhaft, jedes System mit einem unabhängigen Sicherheitsregler zu versehen, welcher dazu bestimmt ist den Dampfzulass abzusperren, falls eine bestimmte Geschwindigkeit überschritten wird.
Vorliegende Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Regelung und Begrenzung der Umdrehungsgeschwindigkeit für Turbinen mit zwei in entgegengesetzter Richtung rotierenden Schaufelsystemen, bei welchen die Puffergeneratoren mit Shunt. oder Seriemagnetisierung versehen und parallel oder in Serie mit einander verbunden sein können. Diese Möglichkeit wird durch eine eigenartige Magnetisierungsregelung der Spannung erreicht, die ohne
Regelung des l\1agnetisiernngswiderstandes der beiden Generatoren sich ausführen lässt.
Ausserdem wird durch die Regelungsvorrichtung gewährleistet, dass keines der Systeme seine Geschwindigkeit über einen gewissen Grad vermehren kann, falls einer der Generatoren oder deren Verbindnngsleitungen von einz Unglücksfall betroffen werden sollte.
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Eine Ausfuhrungsform der Vorrichtung ist in der Zoichnm. q dargestellt.
Die Systeme sind jo mit einem Goschwindigkeitsrogulator von irgend einer'zweck- mässigen Konstruktion ; die Regler sind ausserdem mechanisch miteinander derart verbunden, dass sie einander entgegenwirken. So lange beide Systeme dieselbe Geschwindigkeit haben, bleiben die Regler also im Gleichgewicht, sollte aber die Geschwindigkeit des einen Systemes grösser als die des anderen werden, so wird das Gleichgewicht gestört und die Regler geben Ausschlag.
Die dadurch verursachte Bewegung verschiebt den Kontaktarm eines Widerstandes, der die Stromzufuhr zn den Magneten der Generatoren derart reguliert, dass der Magnetismus des schneller umlaufenden Generators im Verhältnis zu dem des langsamer
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laufenden Generators erforderliche Drehmoment vergrössert und der Geschwindigkeitsuntor- schied zwischen den Systemen bezw. den Generatoren kann, je nach der Empfindlichkeit der Regler und der Beschaffenheit des Widerstandes, innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden.
Die Regler selbst sind in Form gewöhnlicher Zentrifugalregler ausgebildet, welche Konstruktion sich auch in der Praxis am besten bewahrt. Es können jedoch ohneweiters auch andere Reglerarten verwendet werden, z. B. Zentrifugalpumpen, welche Druck auf eine Flüssigkeit bewirken, Hysteresis-oder Reibungsregler u. s. w.
Regler, welcher Art auch immer, sollen im Folgenden Differentialregler genannt werden.
Will man, wie oben gesagt die Möglichkeit erhalten, die Spannung der Generatoren durch Magnetisierungsregelung zu variieren, so kann ein Teil des obgenannten Widerstandes zum Magnetisierungswiderstand ausgebildet werden. Obwohl die Regelung in erster Hand dann nur für die Magnetisierung des einen Generators stattfindet, veranlasst der Differentialregler, dass sich die Widerstände für die verschiedenen Generatoren derart verteilen, dass Geschwindigkeitsgteichheit entsteht.
In der Zeichnung sind shunt-gewickelte Generatoren in Parallelschaltung dargestellt ; die Generatoren können jedoch auch in Serie geschaltet sein ; desgleichen können auch parallel oder in Serie gekuppelte Generatoren mit Serien-oder Compoundwicklungen verwendet werden. Wie in solchen Fällen die Schaltung der Einzelapparate vorzunehmen ist, dürfte für jeden Fachmann klar sein ; von der Angabe besonderer Schaltungsschemata wird daher abgesehen.
A, B sind die rotierenden Schaufelsysteme, C D die Induktoren der beiden Generatoren und E F die Magnetwindungen derselben. Die Regler G H sind durch eine Stange K ver- bunden, die, falls gewünscht, von einer Feder I betätigt werden kann, um die Gleich- gewichtslage der Regelung stabil zu machen. Auch kann ein Katarakt in bekannter Weise angebracht werden.
K stellt den vom Differentialregler beeinflussten Kontaktarm des Widerstandes L dar.
M ist der Kontaktarm des Widerstandes N, welcher als Spannungsregler dient. Die Wirkung der Vorrichtung dürfte vollkommen klar sein, weshalb eine fernere Beschreibung darüber überflüssig ist.
Die Stange V ist an ihrem einen Ende mit einem Haken 0 versehen, der, falls die Abweichung von der Mittellage zu gross wird, gegen einen der Anschläge P Q stösst, dadurch wird der Arm R ausgelöst und unter Einwirkung der Feder S oder irgend einer anderen geeigneten Vorrichtung derart gedreht, dass ein Sperrventil T zugemacht wird.
Die Wirkung dieser Vorrichtung ist wie folgt : Die Aufgabe der beschriebenen Vorrichtung besteht, wie vorstehend schon ausgeführt, darin, zu grosse Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Systemen zu verhindern, worin ebenfalls inbegriffen ist, dass das eine System zufolge irgend eines Unglücksfalles zu schnell laufen würde.
Die Vorrichtung hat also nicht zur Aufgabe, die absolute Geschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher (lie Maschinen arbeiten sollen. Hierzu ist ein gewöhnlicher Regler erforderlich, we) cher zweckmässig mit dem einen Systeme verbunden wird (der Regler ist n) der Zeichnung nicht gezeigt). Da dieser Regulator die Geschwindigkeit dieses Systemes bestimmt und der Differontialregler das Entstehen von GeschwindigkeitsdiSerenzen verhindert, so muss die ganze Vorrichtung mit den vorgeschriebenen Geschwindigkeiten so lange arbeiten, so lange Alles normal arbeitet.
Sollte aber ein Unglücksfall eintreffen, so dass das eine System entlastet oder das andere gebremst wird, so wird das entlastete bezw. das nicht gebremste System seine Geschwindigkeit vermehren und wenn dies System nicht das mit dem Hauptrcgler verbundene ist, kann die Geschwindigkeit desselben leicht einen gefährlichen Betrag erreichen. Da aber die beiden Systeme nicht gleichzeitig zu schnell laufen können, da dies vom Hauptregler verhindert wird, ist das Zuschnellaufon immer von einem grossen Geschwindigkeitsuntprschied zwischen den Systemen begleitet.
Ein solcher Geschwindig-
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Hauptrcgler verbundene System gewesen sein, welches zu sehnet ! gelaufen is < , so hätte dieser Regler das Eintreten einer allzu grossen Geschwindigkeit verhindert, weshalb es, streng genommen, nicht nötig ist, den Differentialregler die Dampfzufuhr bei Geschwindigkeits- differenzen in beiden Richtungen absperren zu lassen ; da es aber vorteilhaft ist, dass der Dampf bei einem eintretenden UnglUcksfaDe ganz abgesperrt und nicht nur gedrosselt wird, damit die Geschwindigkeiten nicht zu gross werden, ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung wie oben beschrieben ausgeführt ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Regelung und Begrenzung der Umdrehungsgeschwindigkeit von mit xwei in entgegengesetzter Richtung rotierenden Schaufelsystemen versehenen und mit je einem elektrischen Generator verbundenen Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes System mit einem Geschwindigkeitsregler zweckmässiger Konstruktion verbunden ist, welche Regler einander entgegenwirken, so dass sie Ausschlag nur beim Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen den Systemen machen und dabei die Magnetisierung des einen oder der beiden Generatoren derart beeinflussen, dass die Magnetisierung des schnelleren Generators bezüglich derselben des langsameren vermehrt wird.