Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung von Dampfturbinenanlagen mit Zwischenüberhitzung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Dur Geschwindigkeitsregelung von Dampfturbinenanlagen, :
die mit Zwischenüberhitzung arbeiten, und schafft einen Geschwindigkeitsregler, der wirksam übermässige Steigerungen oder Drehzahl von Turbinen beim Abschalten einer Last regelt,-und- einen kontinuierlichen, Betrieb .gewährleistet,
bei dem der Übersang vom normalen Beharrungszustand in einen Zustand-, bei dem .die Belastung abgeschaltet ist, und dann in einen Le,erlaufzustanld ungehindert und automatisch durchgeführt werden kann. Wenn Lasten an Turbinen .aus irgendwelchen Gründen ab geschaltet werden, nimmt die Drehzahl der Turbinen im allgemeinen scharf zu.
Diese gesteigerte Ge- schwindigkeit wird .durch verschiedene Faktoren he- einflu.sst, wie etwa die Zeitkonsbanite der entspre- cheniden Steuerelemente, die Anlasszeit für Turbi- nenläufer, die Leistung ,dies Dampfsammlers., !die Ge schwindigkeit,
mit der die Beharrungsgelschwindigkeit erreicht wird, und 4g1.
Infolgedessen kann. die Geschwindigkeitssteige- rung in gewissem Grade durch eine Verbesserung dieser Faktoren;
verrninidert werden, es besteht jedoch eine offensichtliche Begrenzung in bezug auf denn Effekt einer solchen Verminderung, idie @durch, eine solche Verbesserung erwartet werden kann. Eine ein fache Behandlung dieser Tatsachen wird nicht er möglichen,
(die maximale Grösse der Geschwindtg- keitssteigerupg unter :eine ,gewisse. Grenze ,DU .senken.
In einer reit Zwischenüberhitzunig .arbeitenden Turbinenanlage grosser Leistung üben eine Mitt-el- druckturbine und eine Nie,dendruckturbine, .die vom zwischenüberh@itzen Dampf angetrieben werden, eine sehr viel grössere Wirkung ins bezug auf die Ge- schwindigkei-tssteigerung aus,
als dies der Fall bei Hochdruckturbinen ohne Zwischenüberhitzung ist. Die Art der Behandlung von zwischenüberhitztem Dampf indem Fall des Abschaltens einer Last ist im allgemeinen Ansichtssache.
Insbesondere in äusserst ggrossen Turbinenanla gen, wie sie in Zukunft immer mehr entwickelt wer den, wind :deren .Ausbildung unvermeidlich die Form einer sogenannten getrennten Anlage annehmen, in der ein Zwischenabsperrventil an einer von der Tur bine entfernten Stelle angeordnet ist.
Daher ist es offensichtlich, :dass die maximale Grösse der Ge- schwindigk.eits.steigerung weiter steigen wird, und dass die Ausmerzung einer -derartigen übermässigen Steigerung :der Geschwindigkeit -ein Hauptproblem in derartigen Turbinenianlagen :darstellt.
Die herkömmlichen Geschwnndlilgkeitsregler der beschriebenen Art werden im allgemeinen durch Öldruck gesteuert. Die Verwendung .eines ,solchen hydraulischen Steuersystemes :hat jedoch unvermeid lich eine verzögerte übertragung zu den,entsprechen- den Steuerelement-.n, mit sich gebracht und eine Ver- länge,rung der :
dafür .erforderlichen Betätigungszeit, wodurch im, allgemeinen eine grössere Verzögerung 'des Ansprechens verursacht wurde.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, derartige Nachteile der Geschwindigkeitsregler nach dem Stand der Technik auszumerzen und' bezweckt, eine neuartige und verbesserte Vorrichtung ,Dur Geschwin- digkeitsre)gelung bei Dampftu.ribinenanlagen mit Zwi- schenüberhitzung zu ,schaffen,
die ,eine schnell Geschwindigkeitsregelung im Falle des Abschaltens einer Belastung schafft, nämlich., sobald eine solche Last von,einem zugehörigen elektrischen Stromsystem abgeschaltet worden ist.
Die erfindungsgernässe Vorrichtung ;ist dadurch gekennzeichnet, @dass sie .ein Geschwindigkeitszegel- system zum Erfassen der Drehzahl des Turbinenläu fers und somit zur Regulierung eines Dampfflusses zur Aufrechterhaltung der Drehzahl auf einem vor- bestimmten Wert und ein Regelventil
Steuersystem aufweist, das mit elektrischen Mitteln zum. Erfassen des Absch.altens der Last von .elektrischen Netz ver- s,ehen ist, um das Regelventil unabhängig vorn der Wirkung des GeschwindigNeitsregelsystems zu schliessen, wobei das Regelventil-Steuersystem in;
Verbindung mit .einem von dem Geschwindigkeitsre- gelsystem gesteuerten Druckölsystem ,steht,
so dass die Mittel zum Schliessen .des Regelventdes. unabhänr- gig von der Wirkung des GeschwindIgkeitsregelsy- stems durch das unter Druck stehlende Öl auf den Zustand vor ihrer Betätigung rückstsellbar sind, und dass es weiterhin, ein übersström-Venti)
steuersystem aufweist, das mit elektrischen Mitteln versehen ist, die durch die Wirkung einer Arbeitsspindel des Regel ventile, betätigt werden können, wenn die Last vom elektrischen Netz abgeschaltet worden ist, wobei die Mittel das Überströmventil infolge der Schliessbewe- gung des Regelventile, unabhängig von der Wirkung des Geschwindigkeits-Regelsystems schliessen,
und das überströmventil-Steuersystem in Verbindung mit dem durch .das Geschwindigkeitsregelventil gesteuer- tem Druckölsystem steht, so ,dass @die Mittel zum Schliessen ,
des üsbesrströmventiles unabhängig von der Wirkung des Geschwindigkeitsregelsystems durch das unter Druck stehende Öl auf Iden Zustand vor ihrer Betätigung rückstellbar sind, sobald die Drehzahl der Turbinenanlage ihren neuen Beharrungszustand er reicht hat.
Weitere Einzelheiten .der Erfindung .ergeben sich aus dler nachtstehenden Beschreibung, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungien, in denen: Fig. 1 ein Schiaktbild .einer mit Zwischenüberhit- zung arbeitenden ist, :
die seine bevor zugte Ausführungsform ider Ertindung darstellt, Fig.2 eine schematische Darstellung eines Reglesrventilste#uersystemss ist, und Fig.3 ebenfalls eine schematische Darstellung eines dazwischenliegenden Absperrvsentil-Steuersy- stemes .ist.
In Fig. 1 ist eine herkömmliche, mit Zwischen- überhitzung arheitende Turbinenanlage ,gezeigt, in -der die Steuersysteme nach ider Erfindung verwendet worden sind.
In oder Fig. 1 weist die mit Zwischen, überhsiüzung arbeitende Turbinenianlage einen Kessel oder .Dampferzeuger 1 auf, aus. dem.
eine Haupt- dampfleistung zu einer HochdIruckturbine 4 zu deren Dampfversorgung über ein HaupUdampf-A#bsperr- ventil 2, ,das an dem Einelsass ,der Hochdruckturbine 4 angeordnet ist, usüd über ein gesgulierventil 3 führt.
Das Regulierventil 3 ist ;so .ausgebildet, idass es vom :dem Geschwindigkeitsregler 18 auf herkömmliche Art und Weise eingestellt wird.
Der Abdampf .aus der Hochdlruck-Turbine 4 wird meiner Zwischenüberht- zungs-Dampfl,eitung 5 .zwischenüberhitzt, bevor er in folgenden Stuften .der Turbinenanlage eingeführt wird,
EMI0002.0166
die <SEP> .aus <SEP> einer <SEP> Mntteld(rucktumbine <SEP> 8 <SEP> und <SEP> einer <SEP> Nieder druckturbine <SEP> 9 <SEP> ,bestehen. <SEP> Die <SEP> Wellen <SEP> :
dieser <SEP> Turbinen
<tb> sind <SEP> miteinander <SEP> verbunden <SEP> und <SEP> en <SEP> einem <SEP> ihrer
<tb> Enden <SEP> ist <SEP> .ein; <SEP> ,eliektrischer <SEP> Generator <SEP> 12 <SEP> angeordnet.
<tb>
Zur <SEP> Steuerung <SEP> ides <SEP> Dampfflusses <SEP> durch <SEP> die <SEP> Zwi schenüberhiistzungs-D.ampfleitung <SEP> 5 <SEP> sind <SEP> ein <SEP> Zwi schenwberhitzungs1d;ampf-Absperrventil <SEP> 6 <SEP> und <SEP> ein
<tb> Übersströmvenstil <SEP> 7 <SEP> vorgesehen, <SEP> wobei <SEP> Idas <SEP> letztere
<tb> durch <SEP> ,einen <SEP> Vorschalt-Notgeschwindigkeitsreigler <SEP> 14
<tb> gesteuert <SEP> wird, <SEP> ider <SEP> mit <SEP> der <SEP> Hochdruokturhine <SEP> 4 <SEP> in
<tb> Verbindung <SEP> steht. <SEP> Weiterhin <SEP> ,ist <SEP> ein <SEP> Zwischenüberhit zungsdampf-Sicherheitsventil <SEP> 15 <SEP> in <SEP> sder <SEP> Zwischen überhitzun@gs,Dampfleitung <SEP> 5 <SEP> auf <SEP> herkömmliche <SEP> Art
<tb> und <SEP> Weisse <SEP> angeordnet, <SEP> um,einen <SEP> Schutz <SEP> gegen <SEP> mögli che
<tb> zu <SEP> bieten.
<SEP> Nachdem <SEP> der
<tb> Dampf <SEP> seine <SEP> Energie <SEP> eb.gegeben <SEP> hat, <SEP> wind <SEP> er <SEP> schIiess lich <SEP> in <SEP> einen <SEP> Kondensator <SEP> <B>10</B> <SEP> abgeleitet <SEP> und <SEP> das <SEP> Kon denswasser <SEP> wind <SEP> idurch <SEP> eine <SEP> Spüisewasserpumpe <SEP> 11 <SEP> in
<tb> den <SEP> Kessel <SEP> 1 <SEP> zurückgeführt.
<tb>
Nach <SEP> :der <SEP> bevorzugten <SEP> Ausführungsform <SEP> der <SEP> Er findung <SEP> ist <SEP> ein <SEP> Relais <SEP> 16 <SEP> n <SEP> einem <SEP> elektrischen
<tb> Stromsystem <SEP> 2:0 <SEP> .angeordnet, <SEP> mit <SEP> dem <SEP> der <SEP> elektrische
<tb> Generator <SEP> 12 <SEP> verbunden <SEP> ist. <SEP> Das <SEP> Relais <SEP> 16 <SEP> erfasst <SEP> eins
<tb> Abschalten <SEP> :des <SEP> Generators <SEP> vom <SEP> Netzsystem <SEP> und <SEP> be tätigt <SEP> in <SEP> einem <SEP> solchen, <SEP> Falle <SEP> ein <SEP> elektromagnetisch
<tb> betätigtes <SEP> Ankerelement <SEP> in <SEP> einem <SEP> elektromagneti schen <SEP> Abschaltmechanismus <SEP> 17, <SEP> :
der <SEP> mit <SEP> ,dem <SEP> Regu lierventil <SEP> 3 <SEP> zum <SEP> vollständigen <SEP> Schliessens <SEP> des <SEP> letzteren
<tb> verbunden <SEP> ist. <SEP> Gleichzeitig <SEP> wird <SEP> ein <SEP> Schalter <SEP> 18 <SEP> betä tigt, <SEP> uni <SEP> ein <SEP> selektromagnetisch <SEP> ,betätigtes <SEP> Ankerele ment <SEP> in <SEP> .einem
<tb> Abschaltmsecha nismuss <SEP> 19 <SEP> zu <SEP> erregen, <SEP> der <SEP> mit <SEP> .dem <SEP> überströmventil <SEP> 7
<tb> zum <SEP> vollständigen <SEP> Schliessen <SEP> des <SEP> letzteren <SEP> verbunden
<tb> ist.
<tb>
Fig.2 <SEP> zeigt <SEP> schematisch. <SEP> eine <SEP> detaillierte <SEP> Anond,
<tb> nung <SEP> seines <SEP> Regl-erventil-,Steuersystems, <SEP> das <SEP> zum <SEP> Aus <B>führen</B> <SEP> -des <SEP> obren <SEP> beschriebenen <SEP> Vorganges <SEP> bestimmt
<tb> ist.
<tb>
Das <SEP> Rssglerventil-Steusersystem <SEP> weist <SEP> einte <SEP> Servo motor-Einheit <SEP> auf, <SEP> die <SEP> einen <SEP> Servomotorkalben <SEP> 23
<tb> besitzt. <SEP> Die <SEP> Stellung <SEP> ,des <SEP> Gesch#windigkeitsneiglers <SEP> wird
<tb> auf <SEP> ,den <SEP> Siervosmotor <SEP> durch <SEP> einen <SEP> Hebel <SEP> 21 <SEP> über <SEP> einen
<tb> Steuerschieber <SEP> 22 <SEP> zum <SEP> .Steuern <SEP> -des <SEP> Servomotors
<tb> übertragen. <SEP> Dabei <SEP> erfolgt <SEP> :
das <SEP> Rückstellen <SEP> .des <SEP> Steuer schiebers <SEP> durch <SEP> einen <SEP> Rückstellhebel <SEP> 24, <SEP> der <SEP> auch
<tb> ein <SEP> Stiguesrorgan <SEP> 25 <SEP> für <SEP> ein <SEP> Rückstell-Ölsystem <SEP> betä tigt. <SEP> Bseiwe@rnungen <SEP> idies <SEP> Servomostonko#lbsen@s <SEP> 23 <SEP> werden
<tb> durch <SEP> einen <SEP> .an <SEP> der <SEP> Kolbenstange <SEP> befestigten <SEP> Winkel hebel <SEP> 26 <SEP> auf <SEP> eine <SEP> Zahnstange <SEP> 27 <SEP> übertragen, <SEP> die <SEP> mit,
<tb> dem <SEP> Winkelhebel <SEP> 26 <SEP> verbunden <SEP> ist. <SEP> Die <SEP> Zahnstange
<tb> 27 <SEP> kämmt <SEP> .mit <SEP> :einem <SEP> Ritzel <SEP> 28, <SEP> .das <SEP> mit <SEP> seiner <SEP> Nok kenwelle <SEP> 29 <SEP> :drehsteif <SEP> verbunden <SEP> ist;
<SEP> ans, <SEP> der <SEP> letzteren
<tb> wiederum <SEP> ist <SEP> ein <SEP> Nocken <SEP> <B>30</B> <SEP> befestigt, <SEP> der <SEP> .eine <SEP> für
<tb> den <SEP> erwünschtlen <SEP> Geschwinidi;gkeitsreimlierzweck <SEP> ge eignete <SEP> Form <SEP> ausweisst. <SEP> Der <SEP> Nocken <SEP> <B>3,0</B> <SEP> ,steht <SEP> in <SEP> Ab wälzberühzung <SEP> :mit <SEP> einer <SEP> Rosllie <SEP> 3.1, <SEP> die <SEP> an <SEP> einem
<tb> Hebel <SEP> 32 <SEP> .angeordnet <SEP> ist;
<SEP> mit <SEP> dem <SEP> letzteren <SEP> ist <SEP> die <SEP> Be täti;gun,gsspindel <SEP> 33 <SEP> zines <SEP> Reigelventiles <SEP> 3 <SEP> verbunden,
<tb> ,das <SEP> ein <SEP> Ventnlgehtäuse <SEP> 35, <SEP> einen <SEP> Ventilkörper <SEP> 65 <SEP> und.
<tb> die <SEP> Ventilst=ge <SEP> 33 <SEP> umfasst.
<SEP> Somit <SEP> wird <SEP> Idas <SEP> Öffnen aller Schliessen des Reg elventiles .bewirkt durch Übertragender Bewegung ,dies Servomotorkolbens 23 auf .die Aden Ventilkörper 65 tragende Ventilspindel 33 über den Hebel 26"diie Zahnstange 27, das Ritzel 28, die Nockenwelle 29, den Nocken 30, die Rolle 31 und den Hebel 32.
Die Ventilspindel 33 wird norma- lerwe.is.e durch eine Feder 34 nach: unten gedrückt.
Ein Ende dies Hebels 32 ist mit einem im allge meinen zylindrischen Kolben 3,8 verbunden, der in einem Zylinder 40 angeordnet ist und normalerweise durch eine Feder 39 nach unten gedrückt wird.
Der Zylinder 40 ist an seiner unteren Seite. -mit einer öff- nung versehen, :durch dhe unter Druck stehendes, durch das Steu,e.rorgan 25 .gesteuertes Öl eingelassen wird,
um die Aufwärts- oder Rückstellbewe@gung des Kolbens 38 zu verursachen. Das obere Ende ödes zylindrischen Kolbens- 38 springt nach aussen vor, um einen Flansch zu bilden,
mit dem ein Sperrhebel 41 unter normalen Betriebsbedingungen wie in dtr Zeichnung @dargestellt in Eingriff steht. Der Sperrhe- bel 41 ist im wesentlichen;
S-för mig und eines seiner Enden ist als ein Haken ausgebildet, während, das andere Ende so ausgebildet ist, dass- es von einem durch einen Elektromagneten betätigten Ankerele ment 42 betätigt werden kann, wenn ein solches An- kerelernent nach oben gedrückt wird.
Das Ankerele- me,nt 42 entspricht dem, elektroma;gnietischen <B>Ab-</B> sperrmechanismus 17 dler Fig. 1 und wird im Falle des Abschaltens des Generators durch das zugeord nete Stromsystem .erriegt. Es ist also ersichtlich, dass -der Zylinder 40 unter normnllen B"etrie,bsbedingungen leer ist,
so dass der zylindmische Kolben 38 durch die Feder 39 schne11 nach unten gedrückt wird, wenn der Sperrhebel 41 ausgeklinkt wind.
Unter normalen Betrie@bsbediingungen wird ,der zylindrische Kolben 38 in seiner Lage durch den Ein, griff mit dem Sperrhebel 41 - wie in der Zeichnung dargestellt - gehalten. Der am .Kolben 38 .angelenkte Hebel 32 wird durch -den Nocken 30 betätigt, der entsprechend der Geschwindigkeitsmessung betätigt wird.
Der von der Ventilspindel 33 getragene Ventil- körper 65 wird durch die Bewegung ,des Nockens 30 gesteuert, um seinen durch idie Pfeile 36 und 37 an- gezeigten Dampfdurchfluss einzustellen.
Wenn jedoch ein Signal bezüglich des Abschal- tens des Genzratorsdurch das Relais 1-6 übertragen wird, wird das elektromagnetbetätigte Ankerelement 42 erregt, um den Sperrhebel 4,1 zu schwenken und so seine Trennung von ;dem Kolben 38 zu veranlas sen.
Diese Bewegung verursacht die Abwärtsbewe gung ;des rechten Eidesdes Hebels 32, wodurch der Ventilkörper in seine Sch#lieisslage gelangt.
Ein an .der Ventilspindel 33 angeord,neter Bund betätiigt während seiner Abwärtsbewegung einen Schalter 44, oder das Vollschluss-Si@gnal dem überströmventil überträgt. Ein Schalter 43 ist miit idem :elektroma,Q,netbetätigten Ankerelement 42 verbunden.
Die Arbeitsweise des Schalters 43 ,ist so, .dass es dien Elektromagnet- Stromkreis .ausschaltet, wenn das Ankerelement 42 seine Arbeit durchgeführt hat und dass es ein sofort'- ges Schliess-Signal an das Überströmvent'1 überträgt, wenn das Reglenventil .aus irgend einem Grunde sich nicht geschlossen haben ,sollte,
selbst wenn das An= kerelearnent 42 erregt und er Kolben 38 von dem Sperrhebel 41 getrennt worden ist.
Fig. 3 zeigt schematisch -eine detaillierte Anord- nung eines üb,rströmventil-Stpeu;ersystems.
In der Fig. 3 ist !das überströmventil,durch das Ader zwischenüberhitzte Dampf - w ie durch die Pfeile 51 und 53 angedeutet - fliesst, bei 32 dargestellt. Eine Ventilspinidel 57 des Ventiles 52 ist mit einer .Scheibe 55 versehen,
die einen Sitz für eine Druckfe- ,dier 56 bildet. Die Druckfell ler 56 und,die Scheibe 55 sind teilweise von einem Gehäuse 58 umgeben, das als der andere Sitz für die Feder 56 dient.
Die Scheibe 55 steht normalerweise mit einem allgemein S-förmiigen Sperrhebel 54 in Eingriff, der durch einte elektrom-agnetbetä@tigtes Druckelement 50 betätigt wird',
wenn der dazugehörige Generator .abgeschaltet wird. Das Gehäuse 58 ist weiterhin als ein Bestand teil mit einzr Kolbenstange 59 eines Servomotorkol- bens 61 verbunden. Der Servomotorkolben 61, der normalerweise durch eine Feder 60 nach unten ge drückt wird,
wird auf geeignete Art und Weise durch unter Druck stehendes Öl über einen Steuerschieber 62 gesteuert, der durch einen Hebel 63 betätigt wird, .der steuerbar mit dem oben beschriebenen, Ge- schhvindigkeits-Re.gelsyste#m verbunden ist.
Unter normalen Betriebsbedingungen sind das Gehäuse 58 .und die Betätigungsventilspindel 57 mit- einander ;durch einen Sperrhebel 54 - wie in der Zeichnung gezeigt - verbund:.en, um sozusagen einen festen Körper zu bilden, der durch. -das Geschwindig- keitsregelsystem über den Kolben 61 gesteuert wird'.
Wenn jedoch. der Generator abgeschaltet wird, wird ein Signal -durch denn in dem R.agelventil-Steuer- system angeordneten. Schalter 43 oder 44 auf das elektromagnetbetätigte Druckelement 50 übertragen, <B>UM</B> dieses zu erregen und dadurch eine Kippbewe gung des Hebels 54 zu verursachen, so dass dieser von dem Kolben 55 getrennt wird.
Der Kolben 55 wird infolgedessen durch die Feder 56 nach unten gedrückt, um das Üb erströmventil 52 unabhängig von der Wirkung .des Geschwindi:gkeitsregelsystemes zu schliessen.
Wenn die Geschwindigkeit der Turbinenanlage nach ,dem Abschalten der Last sich wieder auf einen vorher bestimmten Wert eingespielt hat, arbeitet,das Steuerorgan 25 ödes in Fig. 2 dargestellten Regelven- til-Steuersystems, um unter Druck ;stehendes Öl in den Zylinder 40 einzuführen; und dadurch den zylin drischen Kolben 38 nach oben zu :
drücken, wodurch das System wieder auf dien Zustand vor ;der Betäti- gungeingestellt wird. Inzwischen ist der Kolben 61 des überströrnventil-Steuersystems der Fig.3 ,durch Idas Ge;schwindigkeitsre,gelsystem genügend nach un ten beweist worden, so dass eine Abwärtsbewegung !des Gehäuses 58 zur Bildung :
eines vorherbestimmten Zwischenzaumes .zwischen; Ader Scheibe 55 und dem Gehäuse 58 fühmt. Der von dem Druckelement 50 freigegebene Sperlrhebel 54 kann dann wieder mit der Scheibe 55 in Eingriff treten und dadurch winde die Rückstellung auf Iden Zustand vor der Betätigung vervollständigt.
Die Abwärtsbewegung, d,. h. die Bewegung in dien Schliessrichtung edles Kolbenas 61, ist im allgemeinen auf einten spezifischen Fall .eingestellt,
in dem eine gesteigerte Drehzahl nach dem Abschalfien der Last auftritt. Die Schkessbetätiggung des Kolbens 61 kann jedoch in dem Falle, in dem keine merkliche Steige- runlg der Drehzahl auftrütt, durch einen)
Schalter 64 durchgeführt werden, )der den Schllessmechanis#mus des öbenströmventils betätigt.
Die Turbinenanlage kann nach. dem Rückstellen der Systeme in der oben beschriebenen Art und Weise sukzessive in, einen. Leerlauf-Beharrungszu- stand überführtwerden.