CH296440A - Device for controlling turbo machines. - Google Patents

Device for controlling turbo machines.

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CH296440A
CH296440A CH296440DA CH296440A CH 296440 A CH296440 A CH 296440A CH 296440D A CH296440D A CH 296440DA CH 296440 A CH296440 A CH 296440A
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turbo
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Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/18Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  

  Einrichtung zur Regelung von     Turbomaschinen.       Bei Turbomaschinen, insbesondere bei  Dampfturbinen, wird     üblieherweise    die Lei  stung so geregelt,     dass    Düsen oder     Düsengrap-          pen    einer teilweise     beaufsehlagten        Regelstuie     der Reihe nach zu- oder abgeschaltet werden,  <B>je</B> nachdem die Leistung der Turbogruppe  grösser oder kleiner wird.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft nun  eine     Einriehtung    zur Regelung von     Turbo-          niasehinen,    die gekennzeichnet ist durch<B>Ab-</B>  sperrorgane, welche     Beaufsehlagungsöffnun-          gen    verschiedenen     Durchflussquerschnittes     einer Regelstufe der     Turbomasehine    einzeln  und in Kombinationen öffnen und schliessen,  wobei die Anzahl der Öffnungskombinationen  grösser ist als die Anzahl der Absperrorgane.  



  Die beiliegende Zeichnung zeigt     sehema-          tisch    ein Beispiel einer Regelungseinrichtung  gemäss der Erfindung. Es wird eine selbst  tätige Regelung angenommen, bei welcher  die Regelimpulse eines     Fliehkraftreglers    das  Öffnen und Schliessen der Absperrorgane be  wirken. Die Regelimpulse können mit bekann  ten, z. B. mechanischen oder hydraulischen  Mitteln     auf    die Absperrorgane übertragen und  wenn nötig     aueh    verstärkt werden.

   Die     Fig.   <B>1</B>  der     Zeiehnung    zeigt schematisch eine     Rege-          lungseinriehtung,    bei welcher sowohl     mecha-          nisehe    als auch hydraulische Mittel zu dieser       Übertra.-ung    verwendet werden.

   Die     Fig.    2  <U>zeigt</U>     in        abgewiekelter    Darstellung die     Noeken-          formen    der zu den mechanischen Mitteln ge  hörenden N     oekenseheiben,       In     Fig.   <B>1</B> ist bei<B>11</B> die Welle einer Turbo  maschine angedeutet, von welcher aus ein       Fliehkraftregler    12 und eine Ölpumpe<B>13</B> an  getrieben werden.

   Das von der Ölpumpe ge  förderte Drucköl gelangt über eine Blende  oder     Einstellsehraube    14 in eine     Öldrucklei-          tung   <B>15</B> und wirkt     auf    den Kolben<B>16</B> eines  Kraftgetriebes, dessen Bewegungen auf eine  Nockenwelle<B>17</B> einwirken. Der     auf    den Kol  ben<B>16</B> wirkende Öldruck wird geregelt von  einem an die Leitung<B>15</B> angeschlossenen und  vom Regler 12 betätigten     Öldruek-Regelventil     <B>18.</B> Auf der Nockenwelle<B>17</B> sitzen eine An  zahl     Nockenseheiben,    hier beispielsweise drei  Scheiben<B>19,</B> 20 und 21, denen drei Absperr  organe, hier z. B. drei Ventile 22,<B>23</B> und 24,  zugeordnet sind.

   Die     Absperrorgane    kontrol  lieren den     Zuifluss    des Treibmittels zu den     Be-          aufsehlagungsöffnungen    der Regelstufe der  Turbomaschine, also beispielsweise zu den<B>Dü-</B>  sengruppen<B>25, 26</B> und<B>27.</B>  



  Die     Durchflussquerschnitte    der<B>je</B> einem       Absehlussorgan        zugeordnetenBeaufschlagungs-          öffnungen    sind in verschiedener Weise abge  stuft, z. B. derart,     dass,    wie     Fig.   <B>1</B> zeigt, der  Querschnitt der Düsengruppe<B>26</B> doppelt so  gross ist wie derjenige der Düsengruppe<B>25,</B>  und der Querschnitt der Düsengruppe<B>27</B> wie  derum zweimal grösser ist als derjenige von  <B>'26.</B> Wird angenommen,     dass    der     Durchfluss-          querschnitt    der Düsengruppe<B>25</B> der Einheit       lf    gleichkommt,

   so ist also derjenige der<B>Dü-</B>  sengruppe<B>26</B> gleich dem Betrag     2f    und der      der Gruppe<B>27</B> gleich 4f. Mit, Hilfe der     Ab-          schlussorgane    können nun die     Beaufschla-          gungsöffnungen    einzeln     und    in verschiedenen  Kombinationen geöffnet und geschlossen wer  den, wobei die Anzahl der     öffnungskombi-          nationen    grösser ist als die Anzahl der<B>Ab-</B>  sperrorgane.

   Je nach der Anzahl der ge  öffneten     AbsehlLissorgane    kann im Beispiel  von     Fig.   <B>1</B> der     Durehiliissq-tierschnitt    gleich       lf,   <B><I>2f, 3f,</I></B><I> 4f,<B>5f, 6f</B></I> oder     7f    sein. Mit     nur    drei       Absehlussorganen    kann die     Turbomasehine    so  geregelt werden,     dass    über ihren     Lastbereieh     verteilt sieben Belastungspunkte vorhanden  sind, für welche das Treibmittel nicht gedros  selt wird.  



  Wird die Turbomaschine wie in     Fig.   <B>1</B>  selbsttätig geregelt, -wobei die     Nockenseheiben     <B>19,</B> 20 und 21 Bestandteile der mit<B><I>A,</I></B><I> B</I> und<B>C</B>  bezeichneten Absperrorgane bilden, so sind die  Nocken so auszubilden,     dass    die     Beaufsehla-          gungsöffnungen    in der gewünschten Reihen  folge geöffnet und geschlossen werden.

       Fig.    2  zeigt schematisch<B>je</B> eine Abwicklung<B><I>A,</I></B><I> B</I>  und<B>C</B> der     Nockenformen    der drei     Nocken-          scheiben   <B>19,</B> 20 und 21, welche den in     Fig.   <B>1</B>  mit den gleichen     Grossbuehstaben    bezeichneten  Absperrorganen zugeordnet sind. Die Zahlen  <B>0, 1,</B> 2<B>... 7</B> bezeichnen verschiedene Stellun  gen der Nockenwelle, wobei<B>0</B> diejenige Stel  lung bedeutet, bei welcher alle Absperrorgane  gerade noch geschlossen sind, während<B>1 ... 7</B>  die Stellungen bezeichnen, bei denen bei voll  geöffneten Absperrorganen die verschiedenen  möglichen Öffnungskombinationen vorliegen.

    Ist die     NToekenwelle    beispielsweise in Stel  lung<B>1,</B> so ist<B>A</B> geöffnet, B und<B>C</B> sind ge  schlossen; ist sie in Stellung 2, so ist<B>A</B> ge-    schlossen, B geöffnet,     C    geschlossen; in Stel  lung<B>3</B> ist<B>A</B> geöffnet, B geöffnet und<B>C</B><I>ge-</I>  schlossen. In dieser Weise können alle<B>Ab-</B>  sperrorgane in verschiedenen Kombinationen  geöffnet     und    geschlossen werden, bis in Stel  lung<B>7</B> alle miteinander geöffnet sind.  



  Eine mit einer     Regeleinriehtung    nach der  Erfindung versehene     Turbomasehine    kann  stufenweise belastet oder entlastet werden,  wenn sie bei ganz geöffneten Absperrorganen  immer     mir    bei den durch die Stellungen der  Nockenwelle festgelegten Lastpunkten betrie  ben wird.

   Eine stufenlose     LastregelLing    kann  in bekannter Weise     dadureh    erzielt werden,       dass    entweder mit einem zusätzlichen Drossel  organ die ganze     Treibmittelmenge    zwischen  den einzelnen     ungedrosselten    Lastpunkten ge  drosselt wird, oder     dass    ein zusätzliches<B>Ab-</B>  sperrorgan eine     zusätzliehe        Beaufschlagungs-          öffnung    unter Drosselung einer     Teil.-Treib-          mittelmenge    öffnet Lind schliesst.

   Die     besehrie-          bene        Regeleinriehtung    kann in bekannter  Weise auch so     aus-.gestaltet    werden,     dass    die  jeweilen zuletzt sieh öffnende     Absperrvorrieh-          tung    die für eine- stufenlose Lastregelung  nötige Drosselung der sie     durehfliessenden        Teil-          Treibmittelmenge    vornimmt.



  Device for controlling turbo machines. In turbo machines, especially steam turbines, the power is usually regulated in such a way that nozzles or nozzle groups of a partially activated control stage are switched on or off in sequence, depending on the power of the turbo group greater or smaller becomes.



  The present invention now relates to a device for regulating turbo-niasehines, which is characterized by shut-off devices which open and close command openings of different flow cross-sections of a control stage of the turbo-machine individually and in combinations, the number the number of opening combinations is greater than the number of shut-off devices.



  The accompanying drawing schematically shows an example of a control device according to the invention. An automatic control is assumed, in which the control pulses of a centrifugal governor effect the opening and closing of the shut-off devices. The control pulses can be known with th, z. B. mechanical or hydraulic means are transferred to the shut-off devices and if necessary also reinforced.

   Fig. 1 of the drawing shows schematically a control unit in which both mechanical and hydraulic means are used for this transmission.

   FIG. 2 shows, in an angled representation, the notch shapes of the notch disks belonging to the mechanical means, in FIG. 1 is at 11 the shaft of a turbo machine indicated, from which a centrifugal governor 12 and an oil pump <B> 13 </B> are driven.

   The pressurized oil delivered by the oil pump reaches an oil pressure line via an orifice or adjusting tube 14 and acts on the piston 16 of a power transmission, the movements of which act on a camshaft > 17 </B> act. The oil pressure acting on the piston <B> 16 </B> is regulated by an oil pressure control valve <B> 18 </B> connected to the line <B> 15 </B> and actuated by the regulator 12 Camshaft <B> 17 </B> sit a number of cam discs, here for example three discs <B> 19, </B> 20 and 21, which three shut-off organs, here z. B. three valves 22, <B> 23 </B> and 24 are assigned.

   The shut-off devices control the inflow of the propellant to the inlet openings of the control stage of the turbo machine, for example to the nozzle groups 25, 26 and 27. B>



  The flow cross-sections of the admission openings assigned to each closure element are graded in various ways, e.g. B. in such a way that, as shown in FIG. 1, the cross section of the nozzle group <B> 26 </B> is twice as large as that of the nozzle group <B> 25, </B> and the Cross section of the nozzle group <B> 27 </B> is in turn twice larger than that of <B> '26. </B> If it is assumed that the flow cross section of the nozzle group <B> 25 </B> of the unit lf equals

   so that of <B> nozzle </B> group <B> 26 </B> is equal to the amount 2f and that of group <B> 27 </B> is equal to 4f. With the help of the closing organs, the loading openings can now be opened and closed individually and in various combinations, the number of opening combinations being greater than the number of locking organs.

   Depending on the number of opened abscess organs, in the example of FIG. 1, the dural cut can be equal to lf, <B> <I> 2f, 3f, </I> </B> <I> 4f, <B> 5f, 6f </B> </I> or 7f. With just three shut-off organs, the turbo-machine can be regulated in such a way that there are seven load points distributed over its load range for which the propellant is not throttled.



  If the turbo machine is automatically regulated as in Fig. 1, -Where the cam disks <B> 19, </B> 20 and 21 are components of those marked with <B> <I> A, </I> < / B> <I> B </I> and <B> C </B> form the designated shut-off devices, the cams must be designed so that the monitoring openings are opened and closed in the desired order.

       2 shows schematically <B> <I> A, </I> </B> <I> B </I> and <B> C </B> of the cam shapes of the three cam disks 19, 20 and 21, which are assigned to the shut-off devices denoted by the same capital letters in FIG. 1. The numbers <B> 0, 1, </B> 2 <B> ... 7 </B> designate different positions of the camshaft, where <B> 0 </B> means the position in which all shut-off devices are just closed, while <B> 1 ... 7 </B> designate the positions in which the various possible opening combinations are present when the shut-off devices are fully open.

    For example, if the NToekenwelle is in position <B> 1 </B>, <B> A </B> is open, B and <B> C </B> are closed; if it is in position 2, <B> A </B> is closed, B is open, C is closed; in position <B> 3 </B>, <B> A </B> is open, B open and <B> C </B> <I> closed </I>. In this way, all of the shut-off devices can be opened and closed in various combinations until they are all open together in position 7.



  A turbo machine provided with a control unit according to the invention can be loaded or relieved step by step if it is always operated with me at the load points set by the positions of the camshaft when the shut-off devices are fully open.

   A stepless load control can be achieved in a known manner by either throttling the entire amount of propellant between the individual unthrottled load points with an additional throttle organ, or that an additional shut-off element under an additional actuation opening Throttling of a partial amount of propellant opens and closes.

   The described regulating device can also be designed in a known manner in such a way that the respective shut-off device that opens last performs the throttling of the partial propellant flowing through it, which is necessary for stepless load regulation.

 

Claims (1)

PATENTANNSPRUCH: Einrichtung zur Regelung von Turbo- masehinen, gekennzeichnet durch Absperr organe, welche Beaufsehlagungsöffnungen ver schiedenen Di-irehfILissqLiersehnittes einer Re gelstufe der Turbomasehine einzeln und in Kombinationen öffnen und schliessen, wobei die Anzahl der öffnungskombinationen grösser ist als die Anzahl der Absperrorgane. PATENT CLAIM: Device for regulating turbo-machines, characterized by shut-off devices, which open and close command openings of various di-irefILissqLiersehnittes of a regulating stage of the turbo-machine individually and in combinations, the number of opening combinations being greater than the number of shut-off devices.
CH296440D 1951-12-28 1951-12-28 Device for controlling turbo machines. CH296440A (en)

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