Regeleinrichtung an Dampfturbinenanlagen mit Zwischenüberhitzung Es ist bekannt, dass bei Dampfturbinen anlagen mit Zwvischenüberhitzung die im Zwi- schenüberhitzer gespeicherte Dampfmenge zum Beispiel bei plötzlicher Entlastung des Gene- rators die Turbogruppe auch dann noch auf unzulässige Drehzahlen bringen kann, wenn die Regelventile der Hochdruckturbine vom Drehzahlregler mit nur geringer Ungleich förmigkeit von zum Beispiel 4l bis 5 % ge schlossen werden.
Die im Zwisehenüberhitzer gespeicherte Dampfmenge entleert sieh näm lich durch die Niederdruckturbine, wobei ihre Energie in der Niederdruckturbine bei leerlau fendem Generator ausser zur Deckung der Leerlaufverluste zur Beschleunigung der Ge samtgruppe dient. Je nach Rauminhalt und Druck im Zwischenüberhitzer und je nach der Anlaufzeit der Turbogruppe können sich bei Kondensationsturbinen auch nach Schlie ssen der Regelventile weitere Drehzahlerhöhun gen in der Grössenordnung von 15 bis 25 % ergeben, die mechanisch unzulässig sind.
Es ist daher bekannt, bei solchen Anla gen vor der Eintrittsstelle des zwischenüber hitzten Dampfes in die Niederdruckturbine ein oder mehrere Zwischenventile anzuordnen, die unter dem Einfluss des Sicherheitsreglers der Turbine stehen und geschlossen werden, wenn die Schnellschlussdrehzahl überschritten wird. Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, dass beim Ansprechen des Schnell schlussreglers die Turbine ganz abgestellt wird. Um dies zu vermeiden, hat man auch schon vorgeschlagen, das Zwischenventil in einem bestimmten Arbeitsbereich des Dreh zahlreglers unter dessen Einfluss zu stellen, z. B. so, dass es etwa gleichzeitig mit dem ersten Regelventil geöffnet bzw. geschlossen wird.
Auch diese Anordnung hat den Nachteil, dass sie noch mit einer mi bmossen vorüber gehenden Drehzahlerhöhung verbunden ist, da vom Zeitpunkt. der Lastabschaltung bis zum Beginn der Schliessbewegung des Zwischen ventils wertvolle Zeit.
von einigen Zehntel sekunden verstreicht, in der zunächst die Regel ventile für die höheren Lastbereiche schliessen müssen. Dies ist deswegen ,ungünstig, weil die Hauptenergiezufuhr zur Gruppe, die wegen des überwiegenden Leistungsanteils des Nie derdruckzylinders aus dem Zwischenüberhitzer kommt, erst nach einem gewissen Drehzahl anstieg gedrosselt wird. Es ist daher sehr schwer,
mit dieser Anordnung ein Auslösen der Schnellschlussorga.ne zu verhindern. Würde man das Zwischenventil auch im Bereich der Öffnung der Regelventile für höhere Lasten mit unter den Einfluss des Drehzahlreglers stellen, so würden bei Teillasten der Maschine zusätzliche Drosselverluste auftreten, die wirt- schaftlieh unzulässig sind.
Bei andern bekannten Anordnungen wird das (oder werden die) Zwischenventil (e) nicht nur im Bereich kleiner Frischdampf mengen, sondern im gesamten Lastbereich un- mittelbar oder mittelbar unter den Einfluss des Drehzahlreglers gestellt. Man kann in einem solchen Fall die Drehzahlregelung mit vorübergehend vergrösserter Ungleichförmig keit und nachgiebiger Rückführung ausfüh ren. Dies hat jedoch trotz stabiler Regelungs den Nachteil grösserer vorübergehender Dreh zahländerungen bei stärkeren Lastschwan kungen.
Die Erfindung betrifft nun eine Regeleiii- riehtung an Dampfturbinenanlagen mit Zwi- schenüberhitzung mit mindestens einem Zwi schenventil, das in der Dampfleitung zwischen dem Zwischenüberhitzer und der Niederdruck turbine angeordnet ist und den Dampfzufluss zu dieser beeinflusst, und ist gekennzeichnet durch einen Druckverhältnisregler,
dessen Öl- ablassventil in dem das Zwischenventil steuern den Regelölsystem angeordnet ist und dessen Reglerkolben einerseits unmittelbar unter dem Einfluss des Druckes im Regelölsystem des Drehzahlreglers der Turbine, anderseits unter dem Einfluss eines Druckes steht, der bei plötzlichen Lastabschaltungen langsamer sinkt als der Druck auf der andern Seite des Regler kolbens, so dass das Ölablassventil zwecks Schliessung des Zwischenventils geöffnet wird.
Die Zeichnung zeigt schematisch zwei Bei spiele der erfindungsgemässen Regeleinrich tung. Nach Fig. 1 stehen die Regelventile 1 der Dampfturbine in bekannter Weise unter dem Einfluss eines Drehzahlreglers 3, der bei zu nehmender Drehzahl ein Ölablassventil öffnet und so an einer Drosselstelle 5 den Öldruck p1 absenkt, wobei eine Feder über dem Kraft kolben des Regelventils 1 dieses schliesst. Vor dem Niederdruckteil der Turbine ist ein Zwi schenventil 2 angeordnet, das durch einen Öldruck p2 gesteuert wird.
Der Öldreck p2 wird durch das Ölablassventil 8 eines Druck- verhältnisreglers 7 hinter einer Drosselstelle 6 geregelt. Der Regler 7 besteht aus einem feder belasteten Kraftkolben, dessen Federseite un mittelbar unter dein vom Drehzahlrealer der Turbine gesteuerten Öldruck p1 steht, wäh rend die Oberseite des Kolbens an eine Ver- zögerungsbremse, z. B. an einen als Übertra- gungsa rgan wirkenden Windkessel 9 ange schlossen ist, der seinerseits über eine Drossel stelle 10 mit dem Öldrucksystem p1 in Ver bindung steht.
Im Beharrungszustand ist der Druck p1' im Windkessel 9 gleich dem Druck p1 vor dem Regelventil 1, der Kolben des Reglers 7 steht in der höchsten Lage und das Ölablassventil 8 ist geschlossen. Der Öldruck p2 vor dem Zwischenventil 2 ist dann gleich dem Druck der Ölpumpe 4 und das Zwischen ventil 2 ist ganz geöffnet. Tritt eine rasche Lastabsenkung und Drehzahlsteigerung ein, so sinkt der Öldruck p1 vor dem Regelventil 1 abhängig vom Drehzahlregler, während der Druck p1' im Windkessel vorübergehend noch den vorhergehenden Beharrungswert beibehält.
Überschreitet der Druckunterschied pl'-pl einen Grenzwert, der durch die Feder über dem Kolben des Reglers 7 einstellbar ist, so bewegt sich dieser Kolben nach unten, öffnet das Ventil 8, senkt den Öldruck p2 vor dem Zwischenventil 2 ab und schliesst dieses. Hier durch wird erreicht, dass angenähert gleich zeitig mit dem Schliessen der Regelventile der Turbine auch das Zwischenventil 2 schliesst, jedoch nur so lange, bis der neue Beharrungs- zustand erreicht. ist.
Sobald nämlich der Druck p1' in dem Windkessel 9 dem Öldruck p1 vor dem Regelventil 1 nachgefolgt ist, bewegt sich der Kolben 7 wieder nach oben, schliesst das Ölablassventil 8 und öffnet das Zwischen ventil 2 wieder vollständig. Der Regler 7 mit dem Kraftkolben und dem Windkessel 9 ist also ein Diuiekverhältnisregler,
der abhängig von der Geschwindigkeit des Drehzahlanstieges der Turbine das Zwischenventil 2 vorüber gehend um so mehr schliesst., je rascher und je stärker die Drehzahl angestiegen ist.
Aller- dings kann es vorkommen, dass das Zwischen- ventil 2 stärker schliesst als das Frischdampf ventil 1, wodurch der Druck im Zwischen- überhitzer unzulässig ansteigen würde. Um dies zu vermeiden, ist ein Sicherheitsventil 11 notwendig.
In ähnlicher Weise kann diese Regelung des Zwischenventils auch mit andern an sich bekannten Ausführungen des Steuer- mechanismus, z. B. mit Gestängerüekführung, elektrisch oder pneumatisch ausgeführt wer den.
Die Aufgabe, bei raschen Belastungssen kungen an der Turbine das Zwischenventil vorübergehend durch den Drehzahlregler der- selben zu beeinflussen, kann auch durch eine Regeleinrichtung gelöst werden, bei welcher nach Fig. 2 ein Druckverhältnisregler 7, des sen Ölablassventil 8 wiederum in dem das Zwischenventil 2 stehenden Regelölsystem p.2 angeordnet ist und dessen Reglerkolben gleich wie bei der vorher beschriebenen Einrichtung einerseits unmittelbar mit dem Regelölsystem p1 des Drehzahlreglers 3 der Turbine in Ver bindung steht, während anderseits dieser Kol ben über einen als Übertragungsorgan wirken den Druckbalg 12 mit der Dampfleitung am Eimass der Niederdruckturbine verbunden ist.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist nach Fig. 2 folgende: Jedem Öldruck p1 vor dem Regelventil 1 entspricht bei konstantem Frischdampfdruck ein bestimmter Frischdampfdurehsatz GF durch das Ventil 1. Der Zusammenhang zwi schen dem Öldruck p1 und der Frischdampf- menge GF kann mit guter Annäherung linear gestaltet werden. Bei Beharrung ist die Nieder- druekdampfmenge GN durch das Zwischen ventil 2 gleich oder proportional der Frisch dampfmenge GF. Der Druck pN vor der Niederdruckturbine ist seinerseits proportional der Niederdrnckdampfmenge GN und bei Be harrung proportional der Frischdampfmenge GF und dem Öldruck p1 vor dem Regelventil 1.
Am Regler 7 wird einer Ölkolbenfläche FK, die unter dem Öldruck p1 steht, ein Druck balg 12 mit dem Querschnitt FB ent gegen- gesehaltet, der unter dem Einfluss des Druckes pN vor der Niederdruckturbine steht. Die Flächen FB des Dru ckbalges und FK des Ölkolbens müssen so abgeglichen sein, dass bei Beharrung FB ³ pN = FK ³ p1 ist. Da die Drücke pN und p1 bei Beharrung bei allen Lasten ein ander angenähert proportional sind, sind die Kräfte am Druckverhältnisregler 7 bei allen Belastungen im Beharrungszustand annähernd ausgeglichen. Durch die unter dem Ölkolben gezeichnete Feder wird der Regler 7 in Schliessstellung des Ölablassventils 8 gedrückt, so dass das Zwischenventil 2 immer offen ist.
Bei rascher und genügend starker Ent lastung und entsprechendem Drehzahlanstieg der Turbine wird der Öldruck p1 vor dem Regelventil 1 und damit die Frischdampf menge GF vom Drehzahlregler 3 rasch abge senkt, während infolge der Speieherwirkung des Zwischenüberhitzers der Druck pN vor der Niederdruckturbine vorübergehend noch kon stant bleibt oder nur langsam absinkt. Am Regler 7 überwiegt also die Kraft auf den Druckbalg und drückt das Ölventil 8 nach unten in Öffnungsstellung, sobald der Öldruck p1 vor dem Regelventil 1 um einen durch die Regelfeder unter dem Kolben einstellbaren Wert #pl abgesunken ist.
Dabei wird das Zwischenventil 2 soweit geschlossen, bis auch der Druck pN vor der Niederdruckturbine so weit abgesunken ist, dass wieder FB³pN=FK³pl wird. Der Drackverhältnisregler 7 drosselt also das Ventil 2 bei allen Laständerungen praktisch gleichzeitig mit den Bewegungen des Drehzahlreglers 3, und zwar jeweils nur so weit, da.ss die Dampfmenge GN vor der Nieder druckturbine in jedem Augenblick den Ände rungen der Frisehdampfmengc Gr folgt.
Der Ansprechbeginn dieser Zusatzregelung hängt von dem durch die Feder unter dem Ölkolben des Reglers 7 eingestellten Wert dpl ab. So bald der neue Beharrungszustand erreicht und auch der Druck im Zwischenüberhitzer genügend abgesunken ist-, öffnet sieh das Zwi- sehenv entil 2 wieder ganz.