Steuerungseinrichtung für Ein- und Mehrfach-Entnahmedampfturbinen, Entnahme-Mehrdruck- und Mehrdruckdampfturbinen, die durch Druckflüssigkeit betrieben wird. Die Aufgabe einer gewöhnlichen Tur binensteuerung ist die Konstanthaltung der Drehzahl. Handelt es sich um eine Ent nahmeturbine, so kommt als weitere Bedin gung die Konstanthaltung des Entnahme druckes dazu. Beides geschieht bekanntlich mit einer gewissen Ungleichförmigkeit, die je naoh dem Zweck und der Güte der Steue rung grösser oder Meiner sein kann. Eine Leistungsänderung wird daher immer eine gewisse Drehzahländerung, und eine Ent nahmeänderung eine gewisse Entnahme druckänderung zur Folge haben.
Diese Re- geleigenschaften einer Entnahmesteuerung nimmt man nicht nur in Kauf, seie sind im Gegenteil erwünscoht, da gerade sie einen ge ordneten Parallelbetrieb mehrerer Maschinen erst ermöglichen. Hingegen ist es ganz un erwünscht und wird in den. meisten Fällen als störend empfunden, wenn durch Lei stungsänderungen Entnahmedruckänderungen und durch Entnahmeänderungen Drehzahl- änderungen verursacht werden, und zwar auch dann, wenn diese im Rahmen der üblichen Ungleichförmigkeit bleiben. An eine gute Entnahmeteuerung wird daher die Forderung gestellt, dass 1. bei Leistungsänderungen der Ent nahmedruck und 2. bei Entnahmeänderungen die Drehzahl praktiscoh konstant bleiben.
Diese Forderun gen sind dann erfüllt, wenn bei einer Lei stung änderung die durchströmende Dampf menge in den Einlass- und Überströmventilen um gleich viel ändert und wenn bei einer Entnahmeänderung sich die Leistungsände rungen der Hoeihdruckstufe einerseits und der Niederdruckstufe anderseits ausgleichen. Beides ist nur möglich, wenn die Ventil bewegungen bei diesen Regelvorgängen auf bestimmte Art aufeinander abgestimmt sind, Dem Bestreben, in dieser Richtung einen. Sohritt weiter zu kommen, verdankt die Druekflüssigkeitssteuerung gemäss der Erfin- dung ihr Entstehen.
Die erwähnte Abstim mung zwischen den Ventilbewegungen er möglicht sie dadurcb, dass zwischen den Reglern einerseits und den zu steuernden Ventilgruppen anderseits ein Druckwandler eingeschaltet ist, der Regelimpulse von den Reglern empfängt und gemäss diesen Flüssig keitsdrücke steuert, mit denen die Ventil gruppen betätigt werden.
An Hand der Zeichnung, die Ausfüh rungsbeispiele des Erflndungsgegenstandes darstellt, sei die Erfindung näher erläutert, wobei als Druckflüssigkeit Öl angenommen sei.
Fig. 1 zeigt die Steuerung in schema tischer Darstellung. Diese lässt in anschau licher Weise erkennen, dass die durch die beiden Regler, Geschwindigkeitsregler 1 und Druckregler 19, gesteuerten Öldrücke pn und pe, die wir als Primärdrücke bezeichnen, auf den Druekwanudler 9 wirken, der nun erst, die Sekundärdrücke pf und pd steuert, mit denen die Einlass- und Überströmventile 6 bezw. 7 betätigt werden. Die Einlass- und Über- strömventile werden also bei dieser Steuerung nicht mehr wie bisher unmittelbar durch den Gesehwindigkeits- und Entnahmedruckregler 1 bezw. 19 gesteuert, sondern durch je einen Stufenkolben 10, 11 (Fig. 2), der seinerseits die Regelimpulse von den genannten Reglern empfängt.
Das Innere des Druckwandlers 9 zeigt die Fig. 2, in der alles Unwesentliche weggelassen wurde. Die Stufenkolben 10, 11, auf deren Flächen die beiden Primärdrüeke pn und pe wirken, sind oben je zu einem Steuerschieber ausgebildet, mit dem sie die Sekundärdrücke pf und pu steuern. Dies ge schieht mit den beiden Steuerkanten X und Y, die in der Mlittellage der Stufenkolben die Öldurchfiüsse überdeckungslos schliessen und über die bei einer Verschiebung des Kolbens Drucköl unter die Kraftkolben 8 der Ventile 6, 7 gegeben oder von dort abgelassen wird, wie die mittleren Pfeile andeuten.
Die Rück führung der Stufenkolben 10, 11 erfolgt durch die gesteuerten Drücke selbst, indem sie auf die obere Stirnfläche der Stufen- kolben wirken. Ihre Sollwerte sind bestimmt durch das Gleichgewicht mit den Drücken pn und pe, zu denen sie auf diese Art in eine bestimmte Abhängigkeit kommen. Wie Fig. 2 zeigt, unterscheiden sich die beiden Stufen kolben 10, 11 nur durch die Druckrichtung von pe, die am einen Kolben (10) nach oben, am andern (11) nach unten geht. Bezüglich des Verhaltens der beiden Sekundärdrücke wirkt sich das so aus, dass bei einer Erhöhung von pn sowohl pf als auch pu zunehmen, w ahrend ä bei einer Erhöhung el von pe, pf zu nimmt und pu abnimmt.
Das bedeutet, dass bei einer Leistungserhöhung, die ja durch eine Erhöhung von pn angezeigt wird, beide Ventilgruppen öffnen und bei einer Ent nahmevergrösserung die Einlassventile öffnen und die Überströmventile schliessen. Damit bei diesen Regelvorgängen im einen Fall der Entnahmedruck, im andern Fall die Dreh zahl nicht gestört werden, müssen die Ventil bewegungen und folglich auch die entspre chenden Sekundärdruekänderungen, wie be reits oben gezeigt, in bestimmten Verhält nissen zueinander stehen. Eine solche Ab stimmung der Sekundärdrücke aufeinander ist aber ohne weiteres möglieh durch ge eignete Wahl der verschiedenen Kolben flächen.
Allerdings setzt dies eine lineare Abhängigkeit der durchströmenden Dampf- niengen von den Sekundärdrücken voraus, die durch Anwendung von Drosselkragen an den Ventilen bis zu einem gewissen Grade auch erreicht wird. Mit derselben Genauig keit, mit der dies möglich ist, hält dann auch die Steuerung die eingangs erwähnten Re gelbedingungen ein.
In der üblichen Darstellungsweise und entsprechend ausführlicher zeigt Fig. 3 die Steuerungseinrichtung an einer Entnahme- 25 mit der Zuleitung 26 und der Entnahmeleitung 27, den Einlass- ventilen 6, den Übenströmventilen 7, von welchen beiden Arten nur je eines darges.te!llt ist, ihren.
Kraftkolben 8, dem Rückschlag und Absperrventil 21 in der Entnahme leitung, dem Geschwindigkeitsregler 1 mit Ü.lregulierbüehse 3 und Olreguliersvhlitz 4, Ein.stellschmuhe 5 und Za,hnradölpumpe 2. 19 ist der Entnahmedruckregler, der durch Impulsleitung 28 mit der Dampfentnahme stufe der Turbine verbunden ist. Dass eigent- lche Zentralsteuerorgan isst der Druck- wandler 9.
Ihm werden durch die Leitungen 22 und 23 die durch Geschwindigkeitsregler 1 und Entnahmedruckregler 19 gesteuerten Primärdrücke pn und pe zugeführt. Durch die Leitung 29 erhält der Druckwandler das Kraftöl von der Pumpe 2 mit dem Druck pp; bei 35 fliesst das durch die beiden Stufen kolben abgesteuerte Öl weg. Die durch den Druckwandler 9 gesteuerten Sekundärdrücke pf und pü werden durch die Leitungen 30 und 31 zu den Kraftkolben 8 der Einlass- und Überströmventile 6 und 7 geleitet. Der Schnitt durch den Druckwandler zeigt die beiden Stufenkolben 10 und 11, die grund sätzlich mit denjenigen der Fig. 2 über einstimmen.
Sie unterscheiden sich von diesen nur dadurch, dass das gesteuerte Öl anstatt aussen herum, durch das Kolbeninnere auf die obern Stirnflächen geleitet wird. Die übrigen Unterschiede werden weiter unten in einem andern Zusammenhang noch erörtert.
Wie der Schnitt zeigt, gelangt der Pri märdruck pn in die Räume R, wo er an beiden Stufenkolben nach oben drückt. Der andere Primärdruck pe wird über einen Hahn 12 nach den Räumen<B>S</B> und T geleitet, wo er am Stufenkolben 10 nach oben, am Stufen kolben 11 dagegen nach unten drückt. X und Y sind wieder die Steuerkanten. In den Räumen V und W herrschen die Sekundär drücke pf und pü.
Die zwei hauptsächlichsten Regelvor gänge, Leistungsänderung und Entnahme änderung, spielen sich wie folgt ab: Bei einer Leistungserhöhung z. B. fällt zunächst die Drehzahl, und es erhöht der Gesehwindigkeitsregler 1 den Primärdruck pn. Da der Vorgang ohne nennenswerte Stö rung des Entnahmedruckes vor sich geht, bleibt der andere Primärdruck pe konstant. Infolg e der Änderung von pn gehen beide Stufenkolben nach oben, öffnen mittels der Steuerkanten X die Kraftölzuflüsse zu den Räumen F und W, wodurch die Sekundär- drücke pf und pü erhöht werden.
Dies be wirkt einerseits eine Wiederherstellung des gestörten Gleichgewichtes an den beiden Stufenkolben und damit ehne Rückführung derselben in. ihre Ausgangsstellung, ander seits ein Öffnen der Einlass- und Überström- ventile 6 und 7, wodurch die gewollte Lei stungserhöhung vollzogen wird. Im Falle einer Leistungsabnahme steigt die Drehzahl, fällt pn, öffnen die Steuerkanten Y, fallen die Drücke pf und pü und sehliessen die Eimass- und Überströmventile 6 und 7.
Bei seiner Entnahmevergrösserung fällt zuerst der Entnahmedruck und es erhöht der Entnahmedruckregler 19 den Druck pe. In folgedessen geht der Kraftkolben 10 nach oben und öffnet den Kraftzufluss mittels der Steuerkante X; der Kolben 11 geht naeh unten und öffnet den Steuerölabfluss mittels der Steuerkante Y. Der steigende Druck pf öffnet die Einilassventile6, der fallende Druck pü schliesst die Überströmventile 7.
Beide Stufenkolben 10, 11 werden durch die Än derungen der Sekundärdrücke pf und p" rückgeführt. Bei einer Entnahmeverkleine- rung verläuft der beschriebene Vorgang genau in umgekehrter Richtung.
Verhalten in den Grenzfällen: Ausser,den oben besprochenen zwei Regel bedingungen müssen an eine einwandfreie Entnahmesteuerung noch weitere Anforde rungen gestellt werden. Diese betroffen das Verhalten; der Steuerung an den Grenzen des normalen Regulierbereiches. Diese Grenzen sind: erreicht, wenn eine der beiden Ventil gruppen ausgesteuert, das heisst entweder ganz offen oder ganz geschlossen ist.
Die von der Steuerung verlangte Doppelaufgabe; die Einhaltung einer bestimmten Leistung und die EinhaUung einer bestimmten Ent nahmemenge, kann die Steuerung nur mit Hilfe zweier Ventilgruppen, Einlass- und Übersträmventillen, lösen.
Da aber in diesen Grenzfällen eine ,der beiden: Gruppen als Re- geloTgan ausscheidet, so können auch nicht mehr beide Bedingungen gleichzeitig ein- gehalten werden, sondern entweder die eine oder die andere. Insgesamt lassen sich vier solcher Grenzfälle unterscheiden.
Ihnen sind auch die Abweichungen an den Stufenkolben zwischen der Fig. 3 und der Fig. 2 zuzu schreiben, die oben erwähnt wurden und die auf das Anbringen der vier Absteuerkanten A-D zurückzuführen sind.
Fall 1. Die Einlassventile sind ganz ge öffnet: Werden im Verlaufe eines Regelvorgan ges die Einlassventile 6 ganz geöffnet, so be deutet das, dass von diesem Augenblick an nicht mehr genügend Dampf in die Turbine gelangt, um sowohl den Leistungsbedarf als auch die Entnahmemenge zu decken. Mit wenigen Ausnahmen verlangt die Praxis in solchen Fällen ein Einhalten der Leistung auf Kosten der Entnahme. Um bei dieser Steuerung ein solches Verhalten zu erreichen, sind besondere Vorkehrungen notwendig, die einerseits in einer Abstimmung der Federn der Einlassventile zum Ölpumpendruck pp be stehen, anderseits im Anbringen der Absteuer kante B am Kalben 10.
Die Bestimmung der Ventilfedern geschieht so, dass mit der maxi malen Ventilöffnung zugleich auch der maxi male Steueröldruck erreicht wird. Dieser liegt knapp unter dem Pumpendruck und wird durch diesen bestimmt. Die Folge davon ist, dass, sobald die Einlassventile ganz offen sind, der Druck pf nicht weiter steigen kann. Dies wäre aber zur Erhaltung des Gleich gewichtes am Kolben 10 erforderlich und hat weiter zur Folge, dass jedesmal, wenn die Einlassventile ganz offen sind, der Kolben 10 seine normale Lage verlässt und sich nach oben verschiebt. Dabei wird durch die für diesen Fall vorgesehene Absteuerkante B ein zweiter Ölabfluss aus den Räumen S und T freigegeben, nämlich durch das Innere des Kolbens 10, wodurch pe abgesenkt wird.
Dies geschieht nun nur so weit, als zur erneuten Herstellung des Gleichgewichtes am Kolben 10 notwendig ist, wobei pe um soweiter abge senkt wird, je höher pn steigt und umgekehrt. Der Kolben 10 steuert jetzt nicht mehr den Druck pf, sondern den Druck pe, und zwar nach Massgabe von pn. Eine Beeinflussung dieser Vorgänge vonseiten des Entnahme- druckreglers 19 tritt nicht ein, da sich dieser mit dem Moment, wo die Absteuerkante B eingreift, durch gänzliches Schliessen seines Ölabflusses 20 von selbst ausschaltet. Dies geht so vor sich, dass durch die Absenkung von pe die Überströmventile 7 mehr geöffnet werden, als dies zur unveränderten Einhal tung der Entnahme nötig wäre, so dass der Entnahmedruck fällt, und zwar um weit mehr, als der Ungleichförmigkeit des Ent nahmedruckreglers 19 entspricht.
Dadurch w ird der Entnabmedruckregler zum voll ständigen Schliessen seines Ölabflusses ver anlasst, womit er sich gleichzeitig auch aus- sehaltet. Damit bleibt nur noch der Ge schwindigkeitsregler 1 zur Steuerung der Turbine. Dieser steuert nach wie vor den Druck pn, da aber dieser jetzt mit Hilfe des Kolbens 10 über die Absteuerkante B den Druck pe steuert, bestimmt der Geschwin digkeitsregler beide Drücke, die für die Öff nung der Überströmvenfile 7 massgebend sind. Die letzteren stehen jetzt also nur noch unter dem Einfluss des Geschwindigkeits reglers 1 und werden ausschliesslich durch diesen gesteuert. Selbstverständlich geschieht dies im Sinne der Einhaltung der Leistung, wogegen die Entnahme fallengelassen wird.
Während dieses Zustandes bleibt pf auf seinem Maximalwert, und es bleiben die Ein- dassv entile 6 geöffnet stehen.
Diese greifen erst wieder in den Regelvorgang ein, wenn infolge abnehmender Leistung oder abneh- nienderEntna.hmP; derEntnahmedruck wieder auf seinen normalen Wert ansteigt. und der Druckregler 19 selbst einen Anstieg von pe verhindert, indem er seinen Chlabfluss 20 wieder öffnet.
Sobald dies geschieht, fängt auch die Kante B ihren ölabfluss mehr und mehr zu dmosseln an, wodurch schliesslich die Steuerung von p8 wieder an den Druck regler 19 übergeht und der normale Zustand wieder hergestellt wird.
Fall. 2. Die Einlassventile sind geschlos- sen: Dieser Fall ist im Sinne obiger Ausfüh- rungen nur dann von Bedeutung, wenn an der Entnahmestelle nicht nur Dampf entnom- men, sondern auch zugesetzt werden kann, das heisst wenn es sich z. B. um eine Ent nahme-Zweidruckturbine handelt. Die Steue rung einer solchen Turbine wird weiter unten besonders behandelt werden, so dass an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen zu werden braucht.
Es sei nur erwähnt, dass die Abstenerkante D für diesen Fall vorgesehen isst, damit der hier beschriebene Druckwand- ler mit geringfügigen Änderungen auch für die Entnahme-Zweidrucksteuerung verwen det werden kann.
Fall 3. Die Übrströmventile sind ganz geöffnet: Die Überströmventile 7 öffnen bei zu nehmender Leistung oder abnehmender Ent nahme. Kommen sie im Verlaufe eines solchen Regelvorganges in ihre Endlage, so kann der Entnahmedruck nicht mehr auf seinem vorgeschriebenen Wert gehalten werden und steigt darüber hinaus. Da dies nicht immer zulässig ist, muss eine Massnahme getroffen werden, um den Entnahmedruck nach oben zu begrenzen, was auf folgende Art vor sich geht: Wie bei den Einlassventilen, so werden auch bei den Überströmventilen die Federn so gewähnt, dass der maximale Steueröldruck und die maximale Ventilöffnung gleichzeitig erreicht werden.
Die Unmöglichkeit eines wei- teren teren Druckanstieges über diesen Maximalwert hinaus bewirkt, dass der Kolben 11 durch den steigenden Druck pn oder den füllenden Druck pe aus seiner normalen Lage heraus nach oben geschoben wird, wobei dieser mit der Absteuerkante C einen zweiten Ölabfluss aus den Räumen R freigibt. Der Primär druck pn wird dadurch an einem weiteren Anstieg gehindert, so dass auch die Einlass ventile nicht weiter öffnen können. Die ver langte Leistung kann dann natürlich nicht eingehalten werden, so dass die Drehzahl fällt und der Geschwindigkeitsregler seinen Öl abfluss bei 4 gänzlich schliesst.
Die Öffnung des Abflusses bei C geht nun aber nur so weit, bis die Drücke p, und, pn am Kolben 11 ei miteinander ins Gleichgewicht kommen, was darauf hinausläuft, dass pn durch pe gesteuert wird. Auf diese Vorgänge hat der Druck pü keinen Einfuss, da er dabei unverändert auf seinem Maximum stehen bleibt. Man hat also auch hier wieder den Fall, dass der eine Regler ausgeschaltet und die Turbine durch den andern allein weiter gesteuert wird. In diesem Fable wird der Geschwin digkeitsregler 1 ausgeschaltet, der Ent nahmedruckregler 19 steuert die Turbine auf Einhaltung der Entnahme und lässt dabei die Leistung abfallen.
In Fällen, wo zu Gunsten der Leistungs- ausnützung der Turbine auf die Begrenzung des Entnahmedruckes verzichtet wird, kann der Ölabfluss über die Absteuerkante C durch Umstellen des Hahnes 14 mittels des Hand griffes 16 ausgeschaltet werden. Diese Stel lung des Hahnes 14 zeigt Fig. 4.
Fall 4. Die Überströmventile sind ge schlossen: Werden bei einem Regelvorgang infolge zunehmender Entnahme oder abnehmender Leistung die Überströmventile 7 geschlossen, so wird entweder die verlangte Entnahme nicht gehalten oder der Leistungsbedarf über schritten. Das eine hat eine Entnahmedruck absenkung, das andere eine Drehzahlerhö hung zur Folge. Der Druck pe wird daher steigen und die Einlassventile zu öffnen ver suchen, pn dagegen fallen und die Einlass ventile zu schliessen versuchen.
Daraus kann sich folgender Zustand ergeben: Ist der Druck pn zufällig ziemlich klein, so wird er die durch pe angestrebte Öffnung der Ein lassventile nicht verhindern können, da er nicht genügend' abnehmen kann, so dass diese unter dem alleinigen Einfluss des Ent- nahmedruckreglers@ öffnen, um die verlangte Entnahme einzuhalten. Dies, hätte aber un vermeidlich eine Überschreitung des Lei- stungs:bedarfes und ein Hochgehen der Dreh zahl zur Folge, so dass- die Turbinedurch den Sicherheitsregler abgestellt würde.
Da dies natürlich nicht vorkommen darf, erhält der Kolben 11 eine weitere Absteuerkante A, durch die verhindert wird, d'ass der Druck p, weiter steigt, wenn die überströmventile ge- schlo,ssen sind. Da eine wesentliche Absen- kung des Druckes pü von dem Moment an, wo die Überströmventile schliessen, nicht möglich ist, wird das Gleichgewicht am Kol ben 11 nicht weiter bestehen können und dieser aus einer normalen Lage heraus nach unten gehen.
Durch diese Verschiebung wird an der Absteuerkante A ein zweiter Abfluss aus den Räumen S und T freigegeben und der Druck pe an einem weiteren Ansteigen gehindert. Die Einlassventile können daher nicht so weit öffnen, wie das mit Rücksicht auf die Entnahme nötig wäre, so dass der Entnahmedruek fällt und der Entnahme druckregler 19 seinen Ölabfluss 20 gänzlich schliesst. Der Druck pe wird dann ausschliess lich durch die Absteuerkante A in Abhängig keit von pn gesteuert, so dass die Einlass ventile 6 nur noch unter dem Einfluss des Geschwvindigkeitsreglers 1 stehen. Die Tur bine wird damit nur noch dem Leistungs bedarf entsprechend und ohne Rücksicht auf den zu geringen Entnahmedruck geregelt.
Umstellung von Entnahme- auf Konden sationsbetrieb: Wird während einer längeren Betriebs dauer der Turbine kein Dampf entnommen, so ist es wirtschaftlicher, den Entnahme druck nicht weiter einzuhalten und die Über- strömventile 7 gänzlich zu öffnen. Dies ge schieht bei dieser Steuerungseinrichtung durch Umlegen des Handgriffes 15 am Druckwandler. Mit diesem Griff wird der gemeinsame Reiber der Hähne 12 und 13 be tätigt. Mit dem Hahn 12 wird der Entnahme druckregler 19 von den Räumen S und T ab geschaltet und gleichzeitig ein Abfluss über die Blende 18 freigegeben. (17 ist eine Zu laufblende zum Regler 19.) Mit dem Hahn 13 werden die Überströmventile 7 vom Raum W abgeschaltet und statt dessen mit dem unter Pumpendruck pp stehenden Raum U verbunden.
Um sicher zu sein, dass der Turbine tatsächlich kein Dampf entnommen wird, was beim Umschalten zu Belastungs stössen führen würde, wird vorher zweck mässig das Rückschlagventil 21 von Hand ge schlossen. Da durch das Umstellen des Hahnes 12 in den Räumen S und T keine Druckänderung eintreten darf, wird das Öl vom Hahn 12 nicht einfach in den Ablauf 35 abgelassen, sondern durch die Blende 18 noch auf einen gewissen Druck angestaut, der identisch ist mit demjenigen, den der Ent nahmedruckregler 19 für die Entnahme menge Null einstallt und der auch unmittel bar vor dem Umstellen in den Räumen und T geherrscht hat.
Anwendung bei Entnahme-Zweidruck steuerungen: Die Regelvorgänge sind bei der Entnahme- Zweidrucksteuerung grundsätzlich dieselben wie bei der vorgehend beschriebenen Ent nahmesteuerung, und zwar nicht nur im Ent nahmebetrieb, was ja selbstverständlich ist, sondern auch im Zubsatzbetrieb. Die Auf gabe dieser Steuerung ist gegenüber der Entnahmesteuerung einfach erweitert durch die zusätzliche Bedingung, dass der Ent- nahmedruek auch dann einzuhalten ist, wenn, anstatt der Turbine Dampf zu entnehmen, solcher an der Entnahmestelile zugeführt wird.
Diese Bedingung schliesst in sich, dass stets aller anfallende Niederdruekdampf ver arbeitet und nur so viel Frischdampf zu- gesetzt wird, als zur Erzeugung der verlang ten Leistung erforderlich ist.
Hierin liegt aber gegenüber .der Aufgabe der Entnahme steuerung nichts wesentlich Neues, so dass es möblieh iet, für diese Steuerung den Druck- @n,andler der Entnahmesteuerung zu ver- wen.den. Die Anpaesung an den erweiterten Zweck ist durch den Einbau zweier Federn 37 und 38, Fig. 5, ohne weiteres möglich.
Allerdings darf dies nicht so verstanden werden, dass nach dem Einbau dieser Federn eine Entnahmeturbine einfach als Entnahme- Zweid.ruckturbine betrieben werden könnte. Eine solche Erweiterung des Arbeitsbereiches der Steuerung setzt., wie wir sehen werden, auch eine Neubemessung der Stufenkolben voraus und kann daher nicht ohne Aus- weclrslung dieser Teile vorgenommen werden.
In der Beschreibung der Entnahmesteue- rung wurde gezeigt, dass zwischen Entnahme menge und Primärdruck p, eine bestimmte Zuordnung besteht. Diese kann im Sinne der Fig, 6 mit Entnahmemenge E als Abszisse und Primärdruck pe als Ordinate, durch eine Gerade angenähert werden. Der der Entnahme Null entsprechende Druck pe* wird durch die Minimalwerte der übrigen Drücke an den Stufenkolben aufgenommen, so dass als wirksamer Teil von pe nur die schraffierte Fläche übrig bleibt.
Bei einer Entnahme-Zweidrucksteuerung ergibt sich nun die Notwendigkeit, die Änderung des Druckes pe auch auf dien Zusatzbereich aus zudehnen, was aber nur nach Fig. 7 möglich ist (Zusatzmenge Z). Eine Verlängerung des Verlaufes nach Fig. 6 nach links würde negative Drücke in der Steuerflüssigkeit be dingen und kommt deshalb nicht in Frage. Für Entnahme-Zweidrucksteuerungen muss somit pe* grösser gewählt werden. Die durch den erhöhten Druck auf die Stufenkolben ausgeübte Belastung ist daher erheblich grösser als bei der reinen Entnahmesteuerung und muss durch Federn aufgenommen wer den. Diese Federn 37 und 38 haben nicht zu regeln, sondern einfach mit praktisch kon stanter Kraft auf die Stufenkolben 10, 11 zu drücken, und zwar am Kolben 10 nach unten und am Kolben 11 nach oben.
Als resultie render Einfluss des Druckes pe und der Fe dern ergeben eich Kräfte, die einem Druck verlauf nach Fig. 8 entsprechen. Wie man sieht, ist dabei die auf den Entnahmebereich entfallende Änderung von pe kleiner als bei der reinen Entnahmesteuerung, was durch entsprechende Vergrösserung der Stufen kolbenflächen ausgeglichen werden russ. Damit sind die Verhältnisse für den Druck- wandler dieselben geworden wie für die reine Entnahmesteuerung und im Entnahme bereich spielen sich denn auch die Regel vorgänge genau so ab, wie bei dieser. Der Übergang von Entnahme- auf den Zusatz betrieb oder umgekehrt geht vollkommen stetig vor sich.
Mit abnehmder Entnahme schliesst der Druckwandler 9 die Einlass ventile 6 und öffnet die Überströmventile 7. Im Augenblick, wo die Entnahme zu Null wird, sind die Einlass- und Überströmventile so weit offen, dass sie die gleiche Dampf menge durchlassen. Wird nun beim Zwei druckbetrieb an der Entnahmestelle noch Niederdruckdampf zugesetzt, so schliessen die Einlassventile und öffnen die Über- krömventile weiter. Durch die Einlassventile strömt dann weniger Dampf als durch die Überströmventile. ImZweidruckbereich spielt sich ein Regelvorgang - z. B. eine Erhöhung der Zusatzdampfmenge - folgendermassen ab.
Er beginnt mit einer Erhöhung des Dampfdruckes vor den Überströmventilen, was den Entnahmedruckregler 19 veranlasst, den Druck pe im Raume T abzusenken. Hierauf geht dem Kolben 10 nach unten und schliesst die Einlassventile, der Kolben 11 nach oben und öffnet die Überströmventile. Da diese Ventilbewegungen wie bei einer Entnahmeänderung im richtigen Verhältnis zueinander stehen, ändert sich dabei die Ge samtbelastung nicht, so dass auch pn konstant bleibt und die Regelvorgänge im Druck- wandler überhaupt nicht beeinflusst.
Grenzfälle: Die in der Beschreibung der Entnahmesteuerung behandelten Grenzfälle treten selbstverständlich auch bei dieser Steuerung auf. Mit Ausnahme von Grenz fall 2 ist das Verhalten der Steuerung in allen Fällen dasselbe wie bei der Entnahme steuerung. Grenzfall 2 ist durch geschlossene Einlassventile gekennzeichnet. Er tritt nur bei der Entnahme-Zweidrucksteuerung ein, und zwar dann, wenn die Zusatzdampfmenge für den augenblicklichen Leistungsbedarf allein genügt. Die Einlassventile sind dann geschlossen und die Überströmventile regeln die Drehzahl allein.
Damit diese aber unter dem Einfluss des Entnahmedruckreglers, 19 nicht zu viel Dampf einlassen und dadurch die Turbine zum Durchbrennen bringen, müssen sie für ,die Dauer ,dieses Betriebs zustande,- dessen Einfluss entzogen werden. Dies geschieht durch .die eigens für diesen Zweck an der Durchflussstelle von T nach S am Kolben 10 vorgesehene Abeteuerkante D.
Mit dem vdlleetändigen, Schliessen -der Einlass- ventileerreicht auch der Druck im Raume T7 sein Minimum, @s,o -dass sich ,der Kolben 10 bei einer weiteren Abnahme von pe nicht mehr in seiner normalen Gleichgewichtslage halten kann und durch die Feder 37 nach unten ge schoben wird. Dadurch kommt die Absteuer kante D so weit nach unten, dass sie den Durehfluss von T nach S drosselt und damit bewirkt, dass der Druck bei T nur so weit fällt, als für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichtes in dieser neuen Lage nötig ist.
Die Hölle dieses Druckes hängt allein von pn ab, was bedeutet, dass pn mit dem Kolben 10 den Druck bei T steuert. Sowohl dieser Druck als auch pn selbst wirken auf den Kolben 11 und steuern mit diesem den Druck pa. Damit ist die Regelung der Überström- ventile ganz an den Geschwindigkeitsregler übergegangen, der nun unabhängig von der anfallenden Zusatzdampfmenge gerade so viel Dampf einlässt, als zur Erzeugung der verlangten Leistung nötig ist. Der dadurch bewirkte Druckanstieg vor den Überström- ventilen veranlasst den Entnahmedruckregler 19, seinen Ölabfluss gänzlich zu öffnen, wo mit er sich selbst ausschaltet.
Das Umschalten auf reinen Kondensa tionsbetrieb geschieht auch bei dieser Steue rung wieder mit dem Handgriff 15. Da das Ventil 21 aber nicht wie bei der Entnahme steuerung ein Riickschlagventil ist, sondern ein entlastetes Ventil, geht dieses beim Um stellen auf Kondensationsbetrieb nicht selbst tätig zu, sondern muss voll Hand geischlossen werden. Handelt es sich um eine Mehrdruck steuerung, so wird beim Umschalten auf reinen Kondensationsbetrieb die Nieder druckventilgruppe nicht geöffnet, sondern geschlossen.
Das hier beschriebene Prinzip der Steue rung von Regelorganen durch Stufenkolben lässt sieh auch bei verwiekelteren Turbi nensteuerungen anwenden, wie Mehrfach- Entnahme- oder Mehrdrueksteuerungen und allen Kombinationen aus diesen beiden. Bei allen diesen Steuerungsarten bestellt die Auf gabe der Reglung im Einhalten bestimmter Grössen, wie Drehzahl, Entnahmedruck, Zu- satzd.ruek (bei Zwei- oder Mehrdruekturbi- nen). Wir nennen diese Grössen nachstehend "2. Variable". Jeder von ihnen entspricht eine 1. Variable, die alle unabhängig von einander veränderlich sind, wie Leistung, Entnahmemenge, Zusatzmenge. Jede 2.
Va riable wird durch einen Regler gemessen, Ge schwindigkeitsregler, Entnahmedruckregler, Zusatzdruckregler. Fs sind also ebensoviele Regler wie Variable, aber auch ebensoviele Regelventilgruppen, z. B. Eimass-, Über- ström- oder Zusatzventile vorhanden. Jede Ventilgruppe wird durch einen eigenen Stufenkolben gesteuert. Diese sind in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut und bilden den sogenannten Druckwandler.