Steuereinrichtung für Dampfturbinen Bei den üblichen Turbinensteuerungen, welche ausser den geschwindigkeitsabhängig gesteuerten Re gelventilen wenigstens ein Absperrventil aufweisen, das in der Regel durch die Schnellschlussvorrichtung betätigt wird, ergeben sich mit zunehmenden Lei stungen der Turbine immer grössere Schwierigkeiten bezüglich Handhabung und Bedienung der Anlage. Hierbei ist von wesentlicher Bedeutung, dass die Beanspruchung des Bedienungspersonals gering ge halten wird. Auch bauliche Gesichtspunkte bezüglich Anordnung und Lage der Teile der Steuereinrichtung spielen hierbei eine wesentliche Rolle.
Um die vorerwähnten Schwierigkeiten zu besei tigen, ist bereits vorgeschlagen, bei derartigen Steuer einrichtungen, deren Regelventile servomotorisch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, z. B. unter Einschaltung eines öldruckreglers, gesteuert werden, auch die Schnellschlussventile zur Ermöglichung einer Fernsteuerung mit einer servomotorischen Betäti gungseinrichtung zu versehen.
Diese Anordnung macht es möglich, bei einer gegebenen Reglereinstellung das Anfahren des Turbinensatzes durch das bzw. die Schnellschlussventile vorzunehmen, wobei durch Än derung des einem getrennt von den Schnellschluss- ventilen angeordneten Steuerschieber erteilten Impuls druckes das bzw. die Schnell'schlussventile in der mit Rücksicht auf die Betriebserfordernisse gewünschten Weise allmählich geöffnet werden können.
Es ist ferner eine Anlasssteuervorrichtung für Dampfturbinen mit einem hydraulischen Reglersystem bekanntgeworden, die ermöglicht, durch einen beson deren Anfahrsteuerschieber sowohl den Steuerkreis für eine öldruckgesteuerte Abschlussvorrichtung als auch unmittelbar die öldruckkreise der Regelventile unabhängig von dem Reglersystem in eine das An fahren des Maschinensatzes ermöglichende Stellung zu führen.
Diese bekannte Vorrichtung erfordert einen Eingriff in die von dem Maschinenregler gesteuerten Öldruckkreise und benötigt daher einen Steuerschieber für mehrere voneinander getrennte öldruckkreise.
Die Erfindung beschreitet einen abweichenden und in verschiedener Beziehung einfacheren und gün stigeren Weg. Die Erfindung betrifft eine Steuer einrichtung für Dampfturbinen mit wenigstens einem ferngesteuerten Schnellschlussventil sowie durch Kraft antriebe betätigten Regelventilen, die über Vorsteuer kreise von einem Regler beeinflusst werden, und mit einer Anfahrsteuervorrichtung zum Öffnen des Schnellschlussventils und Anlassen der Turbine durch Beeinflussung der Regelventile und besteht darin, dass die Anfahrsteuervorrichtung einerseits einen Steuerschieber für die Schnellschlussventilsteuerung,
anderseits ein den Steuerdruck für die Regelventile beeinflussendes Organ des vorhandenen Turbinen reglers umfasst, und dass der Steuerschieber und das genannte Organ des Turbinenreglers durch einen gemeinsamen Anfahrsteuerteil beim Anfahren aus dem Stillstand betätigt werden.
Vorzugsweise kann der Anfahrsteuerteil als Hebel system ausgebildet werden, dass einerseits mit dem Steuerschieber für die Schnellschlussventilsteuerung, anderseits mit einem Organ des Turbinenreglers in Beziehung gesetzt ist und von der Handhabe der Anfahrsteuervorrichtung betätigt werden kann.
Ist für die Turbinenregelung ein in Abhängigkeit von dem Öldruck eines Steuerkreisels arbeitender hydraulischer Regler vorhanden, bei dem der Öldruck des Steuerkreisels über einen Mernbrankörper ein Druckregelorgan für das unter Druck stehende Steuer mittel der Vorsteuerung für das oder die Regel ventile beeinflusst, so kann vorteilhafterweise die An ordnung derart getroffen werden, dass der Anfahr- steuerteil auf den Membrankörper des Turbinen reglers so einwirkt,
dass in dem unteren Drehzahl- Bereich die Turbinendrehzahl unabhängig von dem Druck des Steuerkreisels durch die Anfahrsteuervor- richtung willkürlich verändert werden kann.
Die erfindungsgemässe Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass infolge der Heranziehung von Elementen des Turbinenreglers selbst der Aufwand für die Anfahrsteuervorrichtung herabgesetzt und Ein griffe in die von dem Turbinenregler gesteuerten Öl- kreise vermieden werden.
Im folgenden soll die Erfindung näher anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden, das sich auf eine Turbinensteuerung mit öldruckregelung be zieht.
Mit 1 ist in der Figur ein Schnellschlussventil be zeichnet. 2 bedeutet ein Turbinenregelventil. Die beiden Ventile sind in üblicher Weise der Turbine vorgeschaltet, derart, dass der Dampf, bevor er in die Turbine eintritt, zunächst durch das Schnellschluss- ventil 1 und danach durch das Regelventil 2 strömt. Selbstverständlich können aus Sicherheitsgründen so wohl zwei Schnellschlussventile wie eine Mehrzahl von Regelventilen vorhanden sein, durch die die Beauf- schlagung der einzelnen Düsengruppen geregelt wird.
Zur Steuerung des Regelventils 2 dient ein Steuer zylinder 3, dessen Arbeitsweise durch den hydrau lischen Regler 4 überwacht wird. Mit 5 ist eine Haupt- ölpumpe bezeichnet, die von der Turbine über eine Kupplung 6 angetrieben wird und die für beliebige Steuerzwecke unter Druck stehendes Steueröl fördert. Ausserdem ist mit der Turbine noch ein Steuerkreisel 7 verbunden, der einen sich mit der Turbinendrehzahl ändernden Steuerdruck erzeugt. 8 bedeutet den Sicher heitsregler, der mit dem Schnellschlussschieber 9 zu sammenarbeitet.
Die Steuerung arbeitet nun in be kannter Weise derart, dass Drucköl des Steuerkreisels 7, dessen Druck sich in ganz bestimmter Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl ändert, auf die Balg membran 41 des Turbinenreglers 4 einwirkt. >Aber einen Stift 41a der Balgmembran wird gegen die Kraft einer verstellbaren Reglerfeder 42 die Steuerhülse 43 verstellt.
Infolge der Verschiebung der Steuerkanten der Steuerhülse 43 wird der über den Schnellschluss- schieber 9 dem Vorsteuerkolben 31 des Steuerzylin ders 3 zugeführte Druck geregelt; derart, dass mit sinkendem bzw. zunehmendem Steuerdruck des Regel kreisels der Vorsteuerzylinder 31 nach oben " bzw. unten verschoben wird und die Druckmittelzufuhr zu dem Steuerzylinder 3 von der Hauptölpumpe 5 in dem Sinn beeinflusst wird, dass bei abnehmender Dreh zahl der Ventilteller 21 im Sinne einer weiteren Öffnung des Ventils und bei zunehmender Drehzahl im Sinne einer Schliessung des Ventils verstellt wird.
Der Steuerzylinder 3 ist hierbei mit einer Rückfüh rungseinrichtung 32 versehen, durch die übersteue- rungen vermieden werden.
Die vorstehend erläuterte bekannte Turbinen- regeleinrichtung ist nun mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Anfahrvorrichtung 10 versehen. Diese Anfahrvorrichtung weist den Anfahrsteuerhebel <B>101</B> auf, der einerseits von der mit der Handhabe 102 verbundenen Spindel 102a angetrieben werden kann, anderseits über ein Druckglied 103 ermöglicht, auf die Balgmembran 41 des Reglers einzuwirken.
Die Anfahrsteuervorrichtung 10 umfasst ausserdem noch den Anfahrschieber 104, auf welchen die Spindel 102a oder der Steuerhebel 101 auf dem unteren Teil des Hubes einwirken können. Der Anfahrschieber hat die Bestimmung, eine Fernsteuerung des Servoantrie- bes 11 des Schnellschlussventils 1 zu ermöglichen. Dieser Servoantrieb besitzt einen zweiteiligen Kolben 12, der aus dem Kolbenteller 12a und dem Kolben teil 12b zusammengesetzt ist. 13 bedeutet den Zylin der, in dem sich der Steuerkolben für das Schnell schlussventil befindet. Zwischen den beiden Kolben teilen 12a und 12b liegt eine Auslösefeder 14.
In den Zylinderraum 15 zwischen dem Zylinderdeckel und dem Kolbenteil 12b kann über die Leitung 16 von dem Anfahrschieber 104 ein Druckmittel (ins besondere Drucköl) zugeführt werden. Anderseits kann dem unteren Raum des Steuerzylinders für das Schnellschlussventil 1 über eine Leitung 17 von dem Schnellschlussschieber 9 unter Druck stehendes Steuer- öl, das von der Hauptölpumpe 5 bzw. beim Anfahren von einer parallel arbeitenden Hilfspumpe gefördert wird, zugeführt werden.
Der Kolbenteller 12a ist mit der Spindel 16 des Schnellschlussventils verbunden und dient zum Antrieb des Ventiltellers 1c. In die Druckölleitung 16 zu dem Zylinderraum ist noch ein Rückschlagdrosselventil 16a eingeschaltet, das sich dadurch auszeichnet, dass der Strömungswiderstand (die Drosselwirkung) in der einen Richtung wesent lich grösser als in der anderen Strömungsrichtung ist. 19 bedeutet noch einen Prüfschieber.
Im folgenden soll die Wirkungsweise der erfin dungsgemäss ausgebildeten Steuereinrichtung näher erläutert werden.
Ist die Maschine ausser Betrieb, so befindet sich die Anfahrsteuervorrichtung 10 in der Ausschalt stellung. Die Spindel 102a der Anfahrsteuervorrich- tung bzw. die Handhabe 102 befinden sich dann in der unteren Lage (nicht dargestellt). Jedoch ist durch eine strichpunktierte Linie die Lage des Hebels 101 angedeutet. Bei dieser Lage des Steuerhebels 101 er gibt sich, dass die Baigmembran durch den Steuer hebel 101 über das Druckglied 103 nach oben zu sammengedrückt ist und dass sich, angetrieben durch den Stift 41a der Balgmembran 41, die Steuerhülse 43 in der oberen Stellung befindet.
Da bei dieser Stellung der Steuerhülse das Öl aus dem Folgekolben ab strömen kann, :ergibt sich, dass beim Vorhandensein eines Öldruckes in der Zuleitung zu dem Vorsteuer zylinder 31 dieser Druck abgesenkt wird. Ein solcher Druck wird beim Anfahren der Maschine, auch wenn das Turbinenaggregat noch stillsteht, durch eine Hilfspumpe erzeugt, die anstelle der Hauptölpumpe bei entsprechender Betätigung des Schnellschluss- schiebers 9 die Steuerkreise mit Drucköl versorgt.
Infolge der Absenkung des Öldruckes unter dem Vorsteuerzylinder 31 ergibt sich zwangläufig, dass beim Sinken des Vorsteuerkolbens der unterhalb des Arbeitskolbens liegende Druckraum mit von der Hilfspumpe geliefertem Drucköl beaufschlagt wird, dass der Arbeitskolben des Steuerzylinders 3 nach oben geht und über das entsprechende Hebelgestänge 23 das Regelventil in die Schliessstellung bewegt.
Hier bei bedeutet 22 den Ventilkörper. In der Ausschalt stellung der Anfahrsteuervorrichtang 10 bzw. frei der unteren Lage der Spindel 102a und des Hebels 101 befindet sich gleichzeitig der Steuerkolben des An fahrschiebers in der unteren Stellung. Hierdurch er gibt sich, dass lder Zylinderraum oberhalb des Kolben teiles 12b über dass Rückschlagdrosselventil 16a und den in der dargestellten Stellung befindlichen Prüf schieber 19 mit Druck beaufschlagt ist.
Währenddes sen befindet sich der Kolbenteller 12a, der oberhalb und unterhalb von dem über die Leitung 17 und den eingelegten Schnellschlussschieber 9 zugeführten Drucköl umgeben ist, in der dargestellten unteren Schliessstellung, in welcher der Ventilteller 1c dem Dampfdurchtritt (durch Pfeile angedeutet) absperrt. Unter dem Einfluss des Druckmittels oberhalb des Kolbenteiles 12b wird letzterer unter Spannung der Feder 14 nach unten gedrückt und unter Abdichtung auf den Kolbenteller gepresst.
Zunächst tritt noch keine Änderung der Stellung ödes Schn:ellschlussventils ein. Wird nun die Bedienungshandhabe 102 und damit die Antriebsspindel der Anfah rvorrichtung aus der Ausschaltstellung entfernt, so wird der Anfahr- schieber 104 =gesteuert, während die Bewegung der Balgmembran 41 noch ohne Wirkung ist.
Durch ,die Umsteuerung des Anfahrschiebers wird die Druck- ölzufuhrabgesperrt, die Druckölleitung 16 an einen Ablauf angeschlossen und von Druck entlastet. Das Drucköl aus dem Zylinderraum oberhalb des Kolben teiles 12b kann nun langsam über das Rückschla;- drosselventil 16a und den Prüfschieber 19 ;sowie den geöffneiten Anfahrschieber 104 ablaufen. Hierbei wird der Kolben 12, dessen Teile 12a, 12b dicht anein ander anliegen, nach oben verschoben.
Durch den unterhalb des Kolbentellers 12a liegenden Druck aus Leitung 17 wird die Ventilspindel 1 b und der Ven tilteller 1c des Schnellschlussventils 1 in die Öffnungs- stellung bewegt.
Durch weitere Bewegung des Batäti- gungsorgans 102 der Anfahrsteuervorrichtung 10, die willkürlich vorgenommen werden kann, wird nun- mehr über das Glied 103 eine Bewegung ;der Balg- membran 41 und @damit des Stössels 41a nach unten ermöglicht, so dass die Steuerkanten der Steuerhülse 43 sich gegenüber der öldurchtrittsöffnungen des Folgekolbens verschieben und der unterhalb des Vorsteuerzylinders 31 liegende Steuerdruck ansteigt.
Infolgedessen steigt der Vorsteucrkolben 31 nach oben, so dass durch Freigabe der Ölzuführung zu dem oberhalb des Arbeitskolbens des Steuerzylinders 3 liegenden Rauar das Regelventil 2 aus der Schliess stellung angehoben wird.
Durch weiteres Betätigen der Anfahhrsteuervorrichtung 10 bzw. der Bedie nungshandhabe 102 kann der ,Druck unter dem Vorsteuerkolben <B>31</B> erhöht und damit das Regel ventil 2 weiter geöffnet werden, wodurch ein all- mähliches Hochfahren. der Turbine ermöglicht wird.
Ist der Bereich der Betriebsdrehzahl erreicht, so gelangt der Hebel 101 ausser Wirkung, das heisst die Arbeitsweise des Reglers :ist allein. von dem Steuerdruck des Steuerkveüsels 7 ;abhängig.
Grundsätzlich kann mit der beschriebenen An fahrsteuervorrichtung auch .das Abstellen der Ma schine vorgenommen werden. Falls jedoch zusätzlich von lder Anfahrsteuervorrichtungauch .die Hilfspum- pen geschaltet werden, ist es vorteilhafter,
durch Betätigung des Schnellschlussschiebers ein Abschalten der Turbine durch Sohliessen ,des Schnellschlvssventils herbeizuführen. Ein Wiederöffner des Schnell- sohlussventils .ist in diesem Falle jedoch nur dann möglich, wenn die Anfahrsteuenvorrichtung zuvor in die Ausschaltstellung gebracht war.
Wie erwähnt, ist in .der Leitung 16 noch ein Prüfschieber 19 vorhanden. Dieser Prüfschieber soll .es ermöglichen, die Wirkungsweise kies Schnellschluss- ventils unabhängig von der A nfahrvorrichtung zu erproben. Wird der Schi@ebmangehoben, so kann durch die Zuleitung 16 Drucköl in den Zylinder raum oberhalb ,
d-es Kolbenteiles 12b geführt und .beim Vorhandensein von Drucköl in, der Leitung 17 ein Umsteuern ,des Schnellschlussventils aus der Schliess- in die Offenstellung durchgeführt werden.
Die erfindungsgemässe Anordnung ermöglicht es auch, die ganze, Anfahrvonichtung mit einem moto rischen Antrieb zu versehen, beispielsweise um durch Druckknöpfe den Anfahrvorgang einleiten zu kön nen. .Durch den Motor, dessen Bewegung durch entsprechende Steuereinrichtungen überwacht wird, wird in diesem Fall die drehbare Spindel der An- fahrsteuervorrichtung 10 bewegt.
Es äst auch ohne weiteres möglich, ,die Anfährs,teuereinrächtung von einer Programmsteuereinrichtung abhängig zu ma chen, derart, dass adergesamte Anfahrvorgang voll kommen selbsttätig durch die Programmsteuerein- richtung überwacht wird.
Es empfiehlt Gnch in diesem Fall, mit der Einrichtung noch Rückmeldevorrich- tungen zu kombinieren, die jederzeit zeigen, in wel chem Stadium sich !der Anfahrvorgang befindet.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht ,auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Viel mehr kann die Erfindung auch bei Steuerungen mit anderen Turbi;nenreglerkonstruktionen, beispielsweise mechanischen Reglerausführungen, Anwendung fin den. Ferner ist es auch möglich, gegenüber dem Ausführungsbeispiel ein oder mehrere Schnellschluss- ventile mit einer abweichenden Ausführung des Servoantrieibes zu versehen.
Ebenso können für die Regelung auch mehrere Regelventile vorhanden sein, die von dem Regler beeinflusst werden. Auch mit ,den anderen Einzelheiten kann die Ausbildung -der Steuer teile verändert werden.
Beispielsweisekann mit Vor- teil für die zwangläwfige Steuerung dies Anfahrschie- bers und des auf den Regler beim Anfahren ein- wirkenden Organs eine Nockensteu erung vorgesehen werden, z.
B. in der Weise, dass eingesonderter, durch eine drehbare Welle .angetriebener Steuer- rocken den A.nfahrschieber 104 .steuert, während ein zweiter Steuernocken auf den Stössel 103 ein wirkt.