CH318966A - Vorrichtung an einer Kaplanturbine, um bei plötzlicher Entlastung eine mechanische Beschädigung der Turbine zu verhindern - Google Patents

Vorrichtung an einer Kaplanturbine, um bei plötzlicher Entlastung eine mechanische Beschädigung der Turbine zu verhindern

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CH318966A
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Eric Hedstrom Sven
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Asea Ab
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06Regulating, i.e. acting automatically
    • F03B15/18Regulating, i.e. acting automatically for safety purposes, e.g. preventing overspeed
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description


  Vorrichtung an einer Kaplanturbine, um bei plötzlicher Entlastung eine mechanische  Beschädigung der Turbine zu verhindern    Die Erfindung bezieht sieh auf eine V     or-          richtung    an Kaplanturbinen, um bei plötz  licher Entlastung mechanische Schäden an  der Turbine zu verhindern.  



  Bei Kaplanturbinen muss der Winkel der  Laufschaufeln in einer bestimmten Beziehung  zu der Öffnung der Leitschaufeln stehen,  damit die Turbine mit dem höchsten Wir  kungsgrad arbeiten kann. Gewöhnlich wird  die Leitschaufeleinstellung über einen oder  mehrere hydraulische Servomotoren gesteuert  und der Laufschaufelwinkel in Abhängigkeit  von der Einstellung der Leitschaufeln einge  stellt über eine     Kurvenbahn    und andere  Servomotoren. Die Servomotoren für die  Lanfschaufeleinstellung erhalten indessen,  wenn ihre Abmessungen nicht untragbar  gross werden sollen, oder wenn nicht die me  chanischen Beanspruehungen zu gross werden  sollen, eine wesentlich längere Laufzeit als die  Servomotoren für die Leitschaufeleinstellung.

    Bei normalem Betrieb hat dieses Verhältnis  keine ungünstige Einwirkung, da hierbei im  allgemeinen eine genügend lange Zeit zur       Verfügung    steht, dass der Regelverlauf den  obengenannten gewünschten     Zusammenhang     aufrechterhalten kann.  



  Treten dagegen grosse und schnelle Be  lastungsänderungen ein, infolge einer plötz  lichen Entlastung, so bedingen gerade die Un  gleichheiten in der Laufzeit der Servomoto-    ren, dass die günstige Beziehung zwischen der  Einstellung der Leitschaufeln und der Lauf  schaufeln sich nicht hinreichend schnell ein  stellen kann. Eine Folge der ungenügenden       Übereinstimmung    zwischen der Öffnung der  Leitschaufeln und dem Winkel der Lauf  schaufeln ist, dass das rasch fallende Turbi  nenmoment negativ werden kann.

   Der Vor  zeichenwechsel des Turbinenmomentes ist. je  doch von grösstem Nachteil, da, hierbei das  Turbinenaggregat nach oben gerichteten  Kräften ausgesetzt ist, die eine beträchtliche  Höhe erreichen können und ein     Risiko    mit  sich führen, dass die Lage oder andere Teile  der Turbine oder Teile des Generators beschä  digt werden.

   Eine andere unvorteilhafte Wir  kung bei einer derartigen Entlastung besteht  darin, dass die Drehzahl der Turbine, nach  dem sie auf einen hohen Wert gestiegen ist,  infolge der bremsenden     Wirkung    der Tur  bine,     wenn    ihr Moment das Vorzeichen ge  wechselt hat, auf einen niedrigen     \'fiert    fällt,  wobei diese Drehzahländerung bedingt,     da.ss     die elektrischen Maschinen, die nach der Ent  lastung weiterhin von einem von der Turbine       angetriebenen    Generator gespeist werden, be  trächtlichen     Frequenzänderungen    unterwor  fen werden.  



  Der Zweck der Erfindung ist, diese Nach  teile zu vermeiden, so     d@ass    das Moment darin  gehindert wird, einen solchen Wert an-      zunehmen, der die obengenannten Nachteile  mit sich führt, und dass statt dessen dem     Mo-          ment    eine solche Grösse gegeben wird, dass ein  vorteilhafter Entlastungsverlauf oder Ver  lauf beim     Stillsetzen    des Aggregates erhalten  wird.  



  Das für die Erfindung Kennzeichnende  ist, dass der Turbinenregler, ausser mit nor  malen für die Drehzahlregelungen erforderli  chen Rückführmitteln mit weiteren     Rücekführ-          mitteln    versehen ist, die die Sclhliessbewegung  der Leitschaufeln in Abhängigkeit von der  Einstellung des Laufsehaufelwinkels verzö  gern, damit gewünschte, von der Einstellung  der Drehzahlregelung abweichende Lagen für  die Einstellung des Winkels der Laufschau  feln und die Öffnung der Leitschaufeln     erbal-          ten    werden.  



  In der Zeichnung sind Ausführungsbei  spiele des Erfindungsgegenstandes und eine  Variante dargestellt.  



  Fig. 1 zeigt ein Schaubild des Momentes,  des Laufschaufelwinkels, der     Leitschaufel-          öffnung    und der Drehzahl als Funktion der  Zeit, und  Fig. 2 zeigt ein Schaubild des Turbinen  momentes als Funktion der     Leitschaufelöff-          nung    für einige verschiedene Werte des Lauf  schaufelwinkels.  



  Fig. 3 zeigt ein schematisches Ausfüh  rungsbeispiel unter Verwendung eines elek  trohydraulischen Turbinenreglers und  Fig. 4 eine die Variante bildende Abände  rung einer Einzelheit in der     Anordnung    nach  Fig. 3.  



  Fig. 5 zeigt ein Beispiel unter Verwen  dung eines mechanisch wirkenden     lhydrau-          lisehen    Turbinenreglers.  



  In Fig. B ist ein Beispiel dargestellt, bei  welchem die Bewegung der Kolbenstange für  die Einstellung der Laufradschaufeln in  einem hydraulischen Servomotor nachgebildet  wird.  



  Fig. 7 zeigt ein Beispiel mit einem soge  nannten Stoppmagneten.  



  In Fig. 1 ist die Abszisse die Zeitachse,  und die     Kurven    sind hier als Funktion der  Zeit eingetragen, wobei die gestrichelten Li-    nien sich auf den Verlauf ohne die erfin  dungsgemässe     Anordnung        beziehen    und die  vollausgezogenen Linien einen Verlauf an  geben, der durch die Erfindung erzielt wer  den kann. Auf der Ordinate gehen alle Kur  ven von dem Wert 1 ans, der den normalen  Betrieb bezeichnet. Die Kurven geben in der  Reihenfolge von oben an: die Drehzahl ' der  Turbine, den Laufsehaufelwinkel f3, die     Leit-          schaufelöffnung    a und dlas Übersehussmoment  M-M0, das heisst das Moment, dlas von der  Turbine nach Abzug des Leerlaufmomentes  Mlo abgegeben wird in Funktion der Zeit in  sec.  



  Wenn bei der plötzlichen Entlastung das  Schliessen der Leitschaufeln der Turbine grad  linig bis auf Null (Punkt K2) gemäss der  Kurve a geschieht, treten die ungünstigen  Verhältnisse ein, die durch die gestrichelten  Teile der Kurven dargestellt sind. Wenn die  Leitschaufeln ganz gesclhlossen sind (K2),  hat also das Moment M-Mlo, nachdem es ge  radlinig auf Null gesunken ist, im Punkte P6  das Vorzeichen gewechselt und einen negati  ven Mindestwert 3Mm,in angenommen. Infolge  der Rückführmittel, die auf den normalen  Turbinenregler einwirken, tritt ein Regel  verlauf ein, der durch die anschliessenden,  gestrichelten Linien dargestellt ist.

   Die Dreh  zahl f hat hierbei aus demselben Grunde     Pen-          delungen    zwischen einem Wert ausgeführt,  der den normalen beträchtlich übersteigt, und  einem Wert, der den normalen untersehreitet.  Während des Teils des Verlaufes, der in dlemn  Schaubild dargestellt ist, hat, wie ersichtlich,    der Laufsehaufelwinkel     f#    nur eine verhältnis  mässig unbedeutende Änderung erfahren.       #    ändert sieh linear mit der Zeit t.  



  In Fig. 2 wird das oben erläuterte. Über  schussmoment als Funktion der     Leitschaufel-          öffnung    für drei fallende Werte des Lauf  schaufelwinkels     #1,    ss2,     #3    dargestellt, wobei       sehaufehvinkels        ss1,        fl:,          ss@        kleiner    als     fl@    und     ss2    kleiner als     ss,    ist.

    Der für die Turbine     -ünstig-ste        tlrbeitspunkt          i"-,t    für jeden Wert des     La.ufsehaufelwinkels     mit. einem Punkt P,     Pl,        P5    angegeben. Bei  normalem Betrieb, demgemäss     Fil-.    1 der  Wert 1 auf der Ordinate entspricht, sei nach      Fig. 2 angenommen, dass der Arbeitspunkt  der Turbine mit dem Punkt P3 auf der Kurve  p1 zusammenfällt. Nach einer plötzlichen Ent    lastung wird die Leitschaufelöffnung, wie er  wähnt, rasch verkleinert, während der     Lauf-          sehaufelwinkel    sich anfangs wesentlich lang  samer verändert.

   Bei einem solchen Verlauf  kann man daher annehmen, dass das Moment  auf Null nach der Kurve ss1 fällt, und dass es  darauf weiter sinkt, nachdem es das Vorzei  chen gewechselt hat. Wenn das Moment den  Nullwert unterschreitet (a1 in Fig. 2), treten  indessen die obengenannten schädlichen Wir  kungen am Turbinenaggregat auf, dadurch,  dass dieses nach aufwärts gerichteten Kräften  ausgesetzt wird, die eine erhebliche Grösse an  nehmen können.

   Um diesen Nachteil zu ver  meiden, wird die Schliessgesehwindigkeit der  Leitschaufeln zu einem Zeitpunkt a1 in Fig. 2  verändert, wo das Moment einen Wert an  nimmt, den man im weiteren Verlauf im  wesentlichen unverändert beibehalten will,  und darauf die Schliessbewegung der     Leit-          schaufeln    vom Punkt P3 an geregelt, so dass  der zuletztgenannte Wert des Momentes bei  behalten wird. In Fig. 1 wurde dieser Wert  so gewählt, dass das Überschussmoment vom  Punkt P2 weg praktisch Null wird.

   Beim  Vergleich mit Fig. 2 bedeutet dies, dass das  Moment verhindert wird nach der Kurve ss1  unter den Nullwert bei a1 bei fortgesetzter  Schliessbewegung zu fallen, und dass es statt  dessen dazu gebracht wird, praktisch von       #1(o)    bis ss2 i0) bis ss3 (o) den Wert Null bei  zubehalten in dem Masse, wie der Laufschau  felwinkel durch die Einwirkung der Kurven  bahnsteuerung verringert wird, wobei die  Kurven ss1, ss2 und ss3 die Einzelkurven einer  Kurvenschar sind.  



  In Fig. 3 wird schematisch eine Ausfüh  rungsform dargestellt in ihrer Verwendung  bei einer Turbine mit elektrohydraulischem  Regler 16, 18. Die Turbine 1 hat einstellbare  Laufradsehaufeln 2 und Leitsehaufeln 3, die  in der üblichen Weise mittels Gelenken mit  einem Leitschaufelring 4 verbunden sind. Der  in der Welle 5 der Turbine eingebaute Servo  motor 6 ist grösserer Deutlichkeit wegen in    etwas grösserem Massstab gezeigt. Der Kolben  dieses     Servomotors    ist mit der Kolbenstange  7 fest verbunden, die bei ihrer     Aufwärts-          oder    Abwärtsbewegung die     Einstellung    oder  Laufschaufeln beeinflusst.

   In der Fig. 3 ist  ein einfaches Hebelarmsystem zur Erzielung  dieser Bewegung der Schaufeln dargestellt,  die auf einer kreisförmigen Scheibe angeord  net sein können, auf der ein exzentrisch ge  lagerter Zapfen den Lagerpunkt für das ge  nannte Hebelarmsystem bildet. Der Servo  motor 6 wird von dem Reglerventil 8 ge  steuert, durch das Druckluft nach der     Ober-          oder    Unterseite des Kolbens des Servomotors  geleitet wird.

   Der Schieber des Reglerventils  ist in der Nähe des Mittelpunktes des Hebel  armes 9 gelagert dargestellt, dessen eines  Ende an der     Kolbenstange    7 und dessen an  ders Ende mit einem kurzen Hebelarm 10 be  weglich verbunden ist, der vertikal bewegt  werden kann und mit einer Rolle an einer  Kurvenbahn auf einem um die     Axe    11'       schwenkbaren    Segment 11     ruht.    Eine Verbin  dungsstange 12 überführt die Bewegung des       Anla.ssgestänges    13, das die Einstellung des       Leitsehaufelringes    4 betätigt, auf das Seg  ment 11.

   Das     Anla.ssgestänge    13 wird von  einem Servomotor 14 gesteuert, dessen     Reg-          lerscliieber    15 mit dem elektrohydraulischen  Steuergerät 16 des Reglers 18 verbunden ist.  Dieses ist durch die Feder 31 beeinflusst und  hat zwei Spulen, von denen die eine, 17, mit  dem schematisch angedeuteten eigentlichen  Regler 18     verbunden    ist, der z. B. gemäss der       schweiz.    Patentschrift Nr. 241759 ausgeführt  ist und     durch    einen     Tachometergenerator    be  tätigt wird.  



  Das obere Ende der Kolbenstange 7 be  einflusst     die    Lage des     beweglichen    Kontaktes  eines     Potentiometers    19, das an eine Gleich  spannung durch die Klemmen 20 angeschlos  sen ist. Auf dem     Anlassgestänge    13 ist eine  Kurvenschablone 21 angeordnet, auf deren  obern Fläche eine an der     vertikal    beweglichen  Stange 22 angeordnete Rolle ruht. Die Stange  22 steuert die bewegliche Klemme eines Po  tentiometers 23, das mit seinen Klemmen 24  an derselben     Gleichspannungsquelle    wie die      Klemmen 20 angeschlossen ist. Die beweg  lichen Klemmen der Potentiometer 19 und 23  sind an die Enden der weiteren Spule 25 an  geschlossen, die auf dem Steuergerät 16 an  geordnet ist.

   In den Zuleitungen zu den Reg  lerspulen 17 und 25 sind die Kontakte 26'  eines Umschaltrelais 26 angeordnet, wodurch  die eine oder die andere Reglerspule ausge  schaltet werden kann. Das Relais 26 kann  beispielsweise als frequenzfühlendes oder  drehzahlfühlendes Relais und an eine Span  nung angeschlossen gedacht werden, deren  Frequenz sich nach der Kurve f in Fig. 1 än  dert.  



  Die normalen Rückführmittel werden  durch diejenigen des Reglers 18 gebildet, die  eine Rückführung entsprechend der Drehzahl  des Turbinenaggregates bewirken, wobei das  Relais 26 über seine Kontakte 26' die Regler  spule 17, die auf das Gerät 16 einwirkt, wel  ches die Stange 15 verstellt eingeschaltet hält.  Bei normaler Regelung erfolgt zuerst die Ein  stellung des Leitschaufelringes q mit Hilfe  des Servomotors 14, und in Abhängigkeit  hiervon wird die Kurvenbahn 11 so gesteuert,  dass die Laufradschaufeln die für den höchsten  berechneten Wirkungsgrad der Turbine rich  tige Einstellung erhalten.  



  Die weiteren Rückführmittel werden durch  das Potentiometer 19 und die Kurven  schablone 21 mit Stange 22 und Potentiometer  23 gebildet. Bei einer plötzlichen Entlastung  und infolge der damit verbundenen erhöhten  Drehzahl des Turbinenaggregates bewirkt der  Regler 18 eine Schliessbewegung. Während  dieser Bewegung tritt das Relais 26 in Tätig  keit, unterbricht die Reglerspule 17 und  schaltet zur weiteren Rückführung die Reg  lerspule 25 über die Kontakte 26' ein, wobei  der Regler 18 von seinem Steuergerät 16 ab  geschaltet wird und letzteres von 25 betätigt  wird. Diese weitere Rückführung entsteht  durch gewisse Fehlkombinationen in der Be  wegung der Gestänge 13 und 7, dadurch, dass  ein Potentialunterschied aus den Potentio  metern 19 und 23 hergeleitet wird.

   Dieser Un  terschied erzeugt die Rückführung, und die  Regelung wird fortgesetzt, bis der Unter-    schied Null wird. Die Steuerung der Servo  motoren der Turbine wird nun von demn  Stromkreis übernommen, der über die Poten  tiometer 19 und 23 die Reglerspule 25 an  schliesst, wobei die der Spule 25 zugeführte  Spannung gebildet ist. Es wvird vorerst eine  unveränderte Schliessgeschwindigkeit der Ge  stänge 13, 7 erhalten. Die Arbeitsfläche der  Kurvenschablone 21 soll eine solche Form  haben, dass, bevor die Punkte P1, P2 erreicht  werden, die Stange 7 sich in der     Schliessrieh-          tung    s bewegt. Die Spannung wird Null, wenn  das Moment MZ-M0 der Turbine beispiels  weise Null wird.

   Man kommt dann ange  nähert zu der Nullinie in Fig. 2 (Punkt P2  in Fig. 1), und der Strom durch die Spule  25 wird danach, das heisst nach den Punkten  P1, P2, durch das Potentiometer 19 bestimmt,  weil sich nun die Stange 22 im flachen Teil  der Schablone 21 befindet und sich deshalb  nicht mehr bewegen kann. Die Umkehr der  Polarität im Stromkreis wird gleichzeitig da  mit erhalten, dass das Moment sein Vorzeichen  zu ändern bestrebt ist. Die Polarität im  Stromkreis ist dabei so, dass bei einem positi  ven Moment gemäss Fig. 2 eine Schliessbewe  gung der Stangen 7 und 13 in Richtung der  Pfeile s erzielt wird.

   Die Zeit für eine voll  ständige     Schliessung    der     Laufradsehaufeln     wäre jedoch an und für sich, wie erwähnt,  wesentlich länger als die für das v     ollständi-e     Schliessen der     Leitseha.ufeln        erforderliche     Zeit;

   aber dadurch,     da.ss    die Kolbenstange 7  das     Potentiometer    19 und die     Kurv        en-          schablone        '211    das     Potentiometer    23 steuert,  ist es möglich, eine     Rückführung    des     Regel-          verlaufe.s    zu erhalten, der die     Sehliessbe-%ve-          gung    der     Leitschaufeln    in     Abhängigkeit    von  der Einstellung der     Laufschaufeln    verzögert.  



  Es werden dadurch     gewünsebte,    von der  Einstellung der Drehzahlregelung abweichende  Lagen für die Einstellung des Winkels der  Taufschaufeln und die Öffnung der     Leit-          schaufeln    erhalten.  



  Bei der in     Fig.    q gezeigten Abänderung  ist nur der rechte Teil der     Fig.    3 geändert,  indem das Umschaltrelais 26 in Wegfall ge-      kommen und statt dessen ein Stromventil 29  im Stromkreis der Reglerspule 25 angeordnet  ist. An den Punkten 27 und 28 soll die An  ordnung nach Fig. 4 an die entsprechenden  Punkte in dem Schaltbild nach Fig. 3 an  geschlossen werden. Bei dieser Ausführungs  form ist der Regler 18 ständig eingeschaltet,  und während eines normalen Regelverlaufes  sind die Potentiometer 19 und 23 so ge  steuert, dass das Ventil 29 im wesentlichen in  Abhängigkeit von der Formgebung der Kur  venschablone 21 sperrt. Die Spulen 17, 25  sind hier dauernd eingeschaltet.

   Die Regler  spule 25 muss natürlich bedeutend kräftiger  bemessen werden als die Reglerspule 17, so  dass ihr Regeleingriff den Regeleingriff der  Spule 17 überwiegt. Bei einer plötzlichen Ent  lastung wird die Kurvenschablone<B>21</B> und mit  ihr der bewegliche Kontakt des Potentio  meters 23 verschoben. Die Anordnung muss  daher aus den oben angegebenen Gründen so  bemessen sein, dass der Wechsel der Polarität  im Stromkreis durch die Reglerspule 25 er  halten wird in einem Zeitpunkt, wo der     Vor-          zeiehenwechsel    des Momentes stattgefunden  haben sollte.

   Beim Wechsel der Polarität  fliesst ein Strom durch das Ventil 29 und     so-          Mit    durch die Spule 25, die so angeordnet ist,  dass der Reglerschieber 15 dem Servomotor  14 eine solche Bewegung erteilt, dass die     Leit-          schaufeln    schliessen. Das Ventil 29 ist so ein  geschaltet und gerichtet, dass oberhalb eines  gewissen Momentes des Turbinenaggregates  die Spule 25 blockiert ist, jedoch beine Unter  sehreiten des genannten Grenzwertes von  einem Strom durchflossen wird, der von der  erwähnten Differenzspannung erzeugt wird.  



  In Fig. 5 erfolgt die Bewegung mittels  eines nmechanisch-hydraulischen Reglers, und  diese Figur     zeigt    eine Art, wie man die früher  erwähnte Differenzbildung zwischen der Ein  stellung der Laufradschaufeln und der     Leit-          schauteln    für die Rückführung an dem Servo  motor der Leitschaufeln erzielen kann. Die  Figur zeigt einen Pendelregler 30, der bei  spielsweise von der Turbinenwelle über eine  Riemenseheibe 31 angetrieben wird. Das eine  Ende des Reglergestänges 32 ist an demn Pen-         delregler    gelagert, und das andere Ende ist  durch ein     Gelenk    33 mit einem Hebelarm 34  verbunden.

   Die Enden dieses Hebelarmes wer  den teils von einer     Stange    35 beeinflusst, die  sich über eine Rolle auf eine Kurven  schablone 36 stützt, die der Bewegung der       Anlassstange    13 folgt, und teils von einer fe  dernden Stange mit     ölkatarakt    37, wobei die  ser Stange von einer andern Kurvenschablone  38 auf derselben     Anlassstange    eine Bewegung  erteilt wird. Die     Schablonen.    36     und    38 ergeben  hierbei die normale für die     Drehzahlregelung     erforderliche Rückführung.

   An einer Stelle  des Gestänges 32 ist. eine Stange 39 gelagert,  die mit dem     Reglerschieber    15 für den     Servo-          motor    14 verbunden ist. In der     genannten     Stange 39 ist ein federndes Element 40 ent  halten. Die Stange 39 ist jenseits des Regler  sehiebers verlängert und an ihrem untern  Ende mit einer Platte 41 versehen.  



  Am obern Ende der Kolbenstange 7 ist  das eine Ende eines Hebelarmes 42 gelagert.  Das andere Ende ist mit einer Stange 43 dreh  bar verbunden, die     mit    Hilfe     einer    Kurven  schablone 44 bei der Verschiebung     des    An  lassgestänges 13 in vertikaler Richtung be  wegt wird. Auf dem Gestänge 42 ist ausser  dem eine Stange 45 gelagert, die mit dein  Schieber 46 eines Servomotors 47 verbunden  ist. Die Kolbenstange dieses Servomotors ist  mit einer Platte 48 versehen, die dazu be  stimmt ist, die Platte 41 der Stange 39 zu be  tätigen.  



  Der Schieber 46 soll sieh bei normaler  Rückführung, die hier durch das von den       Xurv        enschablonen    36-38     gesteuerte    Stangen  s\     stem    erfolgt, in einer solchen Stellung be  finden, dass der Kolben im Servomotor 4 7 in  seine oberste Lage geführt gehalten wird.  Wenn die Turbine einen plötzlichen Schliess  impuls erhält, das heisst wenn das     Anlassge-          stänge    13 eine schnelle Bewegung nach rechts  gemäss der Figur erfährt, bewegt sich die  Stange 43 nach unten und damit auch die  Stange 45, da, wie oben angeführt, es der  Kolbenstange 7 zuerst nicht gelungen -war,  sich     zli    verschieben.

   Der Schieber 46 im  Servomotor 47 erhält bei der weiteren Rück-      führung, die durch die Schablone 44 und die  Stangen 42, 45 erfolgt, eine Bewegung ans  seiner Ruhelage, und nach einer bestimmten  Zeit fasst die Platte 48 die Platte 41 und än  dert die Einstellung des Reglerschiebers 15,  so dass der Schliessbewegung des Anlass  gestänges 13 entgegengewirkt wird. Naclh den  Punkten P1, P2 bestimmt hier somit der  Servomotor 47 den Vorgang.  



  Fig. 6 zeigt. ein Beispiel mit zwei Ände  rungen gegenüber Fig. 5. Die eine     Änderung-          ist    eine solche, dass die Bewegung der Kolben  stange 7 in einem getrennten Servomotor 49  abgebildet ist, und die andere Änderung be  trifft eine Art der Beeinflussung des     Regler-          sclhiebers    15. Der Kolben des Servomotors 49  soll eine Bewegung erfahren, die vollständig  der Bewegung des Kolbens im Servomotor 6  entspricht. Dies wird mit Hilfe eines Gelenk  systems erreicht, das seine Bewegung von  einer auf dem Anlassgestänge 13 angebrachten  Kurvenschablone 50 erhält.

   Mit Hilfe einer  auf der Stange 51 angeordneten Stützwelle,  die auf der Kurvenschablone 50 aufliegt,  kann eine vertikale Bewegung auf las Ge  stänge 52 überführt werden, das mit der  Stange 51 und mit der Kolbenstange 53 des  Servomotors 49 gelenkig verbunden ist. In  dem zwischenliegenden Punkt ist die Stange  des Reglerschiebers 54 gelagert. Die Kolben  stange 53 kann durch die angegebene Anord  nung die gleiche Bewegung erhalten wie die  Kolbenstange 7, welche den     Laufsclhaufelbetä-          tigungsteil    bildet, und das eine Ende des  Hebelarmes 42 ist deshalb mit der Kolben  stange 53 gelenkig verbunden. Das andere  Ende des Hebelarmes 42 ist in     derselben     Weise wie vorher beschrieben mit dem Ende  der Stange 43 verbunden.

   In einem zwischen  liegenden Punkt auf dem Hebelarm 42 ist die  Stange 45 gelagert. Diese ist unten mit einer  Platte 55 versehen, die bei der Bewegung der  Stange nach unten eine Platte 56 auf der  Reglerstange für den Schieber 15 betätigt.  Die normale Rückführung erfolgt lhier durch  die Schablonen 36 und 38.  



  Wird auch bei diesem Beispiel das Verbal  ten bei einem schnellen Schliessen betrachtet,    so ist die Steuerung des Servomotors 49 so,  dass sein Kolben zu Beginn nur ehne unbedeu  tende Bewegung erfährt, während die Stange  43 schnell nach unten geht. Die Stange 45  führt eine Differenzbewegung aus, weleche die  Differenz ist zwischen der in Abhängigkeit  von der Einstellbewegung der Laufradschau  feln 2 erzeugten Bewegung der Kolbenstange  53 und einer durch die Bewegung des     Leit-          schaufelapparates    erzeugten Bewegung der  Stange 43. Die Stange 45 wird daher eben  falls gesenkt, und die Platte 55 betätigt die  Platte 56 und führt den Schieber 15 in eine  solche Lage, dass die Schliessbewvegung des  Anlassgestänges 13 unterbroehen wird.

   Die  weitere Rüekführung erfolgt hier somit durch  die Organe 44, 55 und 40.  



  In Fig. 7 ist. eine Anwendung der Erfin  dung im Zusammenhang mit der Verwendung  eines sogenannten  Stoppmagneten  darge  stellt. Das letztgenannte Organ besteht bei  spielsweise aus einer kräftigen Schrauben  feder 57, die normalerweise zusammengepresst  gehalten wird. Die Feder kann durch ein Re  lais 58 freigegeben werden, das eine Sperre  59 von der Feder abzieht. Das Relais löst bei  gewissen Fehlern in der Anlage aus, und sein  Zweck ist, die Turbine rasch zu schliessen  bzw. eine Notbremsung zu veranlassen.

   Da  durch, dass die Sperre 59 von der Feder ab  gezogen wird, kann diese eine Platte 60 be  tätigen, die an der     R.eglerstange        39    angeord  net ist, wodurch der Schieber<B>1.5</B>     gezwungen     wird, eine solche Lage einzunehmen, dass eine       Celiliessbewe--yung    des     Anla.ssg-estä        nges    13 er  reicht     wird.    Das damit verbundene schnelle       Schliessen    der     Turbine    bedingt indessen nach  dem, was oben     gesagt    wurde.

   grosse     L"ngele-          Oenheiten.    Es wirkt daher eine am     Hebelarm     42     angreifende        Staiig-e    62 auf ein Drossel  organ 61 in. der     Zuführungsleitung    des  Servomotors 14 ein, durch die das Ö1  bei der     Schliessbewegung    der Stange<B>13</B>       eingepresst    wird.

       Auf    diese Weise     kann    die       Schliessbewegung    aufgehalten     werden.    Die       normale    Rückführung     erfolgt    daher bei die  ser Figur durch die     Schablone    36 und 38 und  die weitere Rüickfülhrung durch die Schablone      44 und die Stange 62. Die Grösse der durch  das Drosselorgan 61 bewirkten Drosselung  ist in jedem Augenblick abhängig von dem  Unterschied     zwischen    der Einstellung des  Leitschaufelapparates und der Einstellung  dles Laufsehaufelwinkels.  



  Die im Zusammenhang mit Fig. 6 be  schriebene Anordnung zur Nachbildung der  Bewegung der Kolbenstange 7 kann natürlich  auch bei einer andern Anordnung verwendet  werden, die im Zusammenhang mit Fig. 3 be  schrieben ist. Die Drosselanordnung 61 kann  natürlich auch bei derselben Anordnung an  gewendet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRLUCH Vorrichtung an einer Kaplanturbine, um bei plötzlicher Entlastung eine mechanische Beschädigung der Turbine infolge axialer Be- weggingen der Turbinenwelle zu verhindern, die durch fehlerhafte Einstellung des Reg lers verursacht werden kann, mit welchem voneinander abhängige Lagen für das Lauf rad und die Leitschaufeln zur Erzielung der höchsten Leistung eingestellt werden, da durch gekennzeichnet, dass der genannte Reg ler ausser mit normalen für die Drehzahl regelungen erforderlichen Rückführmitteln mit weiteren Rückführmitteln versehen ist, die die Schliessbewegung der Leitschaufeln in Abhängigkeit von der Einstellung des Lauf schaufelwinkels verzögern, damit gewünschte,
    von der Einstellung der Drehzahlregelung ab weichende Lagen für die Einstellung des Winkels der Laufschaufeln und die Öffnung der Leitsehaufeln erhalten werden. UNTERANSPRÜCHE 1. V orrichtung nach Patentanspruch, da- dureh gekennzeiehnet, dass die Genannten weiteren Rückführmittel ein von dem Betäti gungsorgan des Leitschaufelapparates betä tigtes Organ (49) aufweisen, dessen Bewe gung mit der Bewegung des Laufsehaufel betätigungsteils (7) übereinstimmt. 2.
    Vorrichtung nach Patentanspruch, da- dureh gekennzeichnet, dass der normale Reg ler (16, 18) der Turbine ein elektrohydrau- lischer ist, wobei die weiteren Rückführmittel eine dem elektrohydraulischen Steuergerät, (las dem genannten Regler zugeordnet ist, zu geführte Spannung erzeugen, die die Diffe renz ist zwischen einer Spannung, die einem Potentiometer (19) entnommen wird, das in Abhängigkeit von dem Winkel der Laufschau feln (2) gesteuert ist, und einer Spannung, die einem Potentiometer (23) entnommen wird, das über eine Kurvenschablone (21) in Abhängigkeit von der Leitschaufelöffnung gesteuert ist, wobei die Potentiometer (19, 23) an die gleiche Gleichstromquelle (20, 21) an geschlossen sind.
    3. Vorriehtimg nach Unteranspruch 2, in welcher eine Steuerspule (25) auf dem elektro hydraulischen Steuergerät (16) angeordnet ist zur Entgegennahme der weiteren Rückfüh rungsimpulse, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalter (26) angeordnet ist, der bei der genannten Belastungsänderung den Regler (18) von dem Steuergerät (16) abschaltet Lind die Spannungsdifferenzen einschaltet (Fug. 3). 4. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass der Umschalter (26) ein frequenzfühlendes Relais ist. 5. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass der Umschalter (26) ein drehzahlfühlendes Relais ist. 6.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 2, in ;welcher eine Steuerspule (25) auf einem elek trohydraulischen Steuergerät (16) angeordnet. ist zur Entgegennahme der gerannten weite ren Rückführungsimpulse, dadurch gekenn zeichnet, dass :
    die genannte Steuerspule (25) und die Steuerspule (17) des normalen Reg lers (18) dauernd eingeschaltet sind, wobei in dem Stromkreis der erstgenannten Steuer spule (25) ein Sperrventil (29) einschaltet und so gerichtet i,-t" dass oberhalb eines ge wissen Momentes des Turbinenaggregates die erstgenannte Steuerspule (25) blockiert isst, jedoch beim Unterschreiten ,des genannten Grenzwertes von einem Strom durchflossen wird, der von der genannten Differenzspan- nung erzeugt wird, wobei die Steuerspule (2ä) so bemessen ist, dass ihr Regeleingriff den Regeleingriff der Steuerspule (17) des normalen Reglers (18) überwiegt. 7.
    Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der normale Regler der Turbine ein mechanisch-hydraulischer ist, wobei die weiteren Rückführmittel eine me chanisch gebildete Differenzbewegung erzeu gen, die die Steuerbewegung des Servomotors (14) der Leitschaufelanordnung beeinflusst, welche Differenzbewegung als Differenz zwischen einer in Abhängigkeit von der Ein stellbewegung der Laufradschaufeln (2) er zeugten Bewegung und einer durch die Be- wegung des Leitschaufelapparates erzeugten Bewegung erhalten wird (Fig. 6 und 7). B.
    Vorriehtung nach Patentansprueh, zur Aufrechterhaltung der richtigen Beziehung zwischen der Bewegung der Laufradsehaufeln und der Bewegung des Leitschaufelapparates auch bei Notbremsung, dadurch gekennzeich net, dass in der Steuerleitung des Servomotors für den Leitschaufelapparat eine Drosselung (61) angeordnet. ist, deren Grösse in jedem Au;lenbliek abhängig ist. von dem rntersehied zwischen der Einstellung des Leitschaufel- apparates und der Einstellung des Lauf sehaufelwinkels (Fig. 7).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1048839B (de) * 1957-03-21 1959-01-15 Voith Gmbh J M Einrichtung zur Begrenzung der Drehzahlsteigerung bei ploetzlicher Abnahme der Belastung von Stroemungsmaschinen, insbesondere von Kaplan-Turbinen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1048839B (de) * 1957-03-21 1959-01-15 Voith Gmbh J M Einrichtung zur Begrenzung der Drehzahlsteigerung bei ploetzlicher Abnahme der Belastung von Stroemungsmaschinen, insbesondere von Kaplan-Turbinen

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