DE1002698B

DE1002698B - Device for regulating Kaplan turbines

Info

Publication number: DE1002698B
Application number: DEA15500A
Authority: DE
Inventors: Sven Eric Hedstroem
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1951-04-09
Filing date: 1952-04-05
Publication date: 1957-02-14

Description

Vorrichtung zur Regelung von Kaplanturbinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung von Kaplanturbinen, bei der die Leitschaufeln und die Laufradschaufeln durch je einen hydraulischen Servomotor in der Weise verstellt werden, daß die Verstellung der Laufschaufeln in Ab- hängigkeit von der der Leitschaufeln und nacheilend zu dieser erfolgt, und weiter Mittel vorgesehen sind, um bei plötzlicher Entlastung der Turbine die Leitschaufeln anfänglich schnell zu schließen, bis das Moment der Turbine bei der anfänglichen Stellung derLaufradschaufeln demLe-erlaufmoment entspricht, und sie dann nach Maßgabe der nachfolgenden Verstellung der Laufradschaufeln weiter in dem Maße zu schließen, daß das Turbinenmoment das jeweils erforderliehe Leerlaufmoment nicht übersteigt.Device for regulation of Kaplan turbines The present invention relates to a device for the regulation of Kaplan turbines, in which the vanes and the impeller blades are displaced each by a hydraulic servomotor in such a way that the adjustment of the blades in dependence of the of the guide vanes and lagging to this takes place, and further means are provided to initially close the guide vanes quickly when the turbine is suddenly relieved until the torque of the turbine at the initial position of the impeller blades corresponds to the idle torque, and then continues in accordance with the subsequent adjustment of the impeller blades to the extent that the turbine torque does not exceed the idle torque required in each case.

Bei Kaplanturbinen muß der Winkel der Laufradschaufeln in ein-er bestimmten Beziehung zu der Öffnung der Leitschaufeln stehen, damit die Turbine mit dem höchsten Wirkungsgrad arbeiten kann. Gewöhnlich wird die Leitschaufeleinstellung üher einen oder mehrere hydraulische Servomotoren gesteuert und der Laufradschaufelwinkel in Abhängigkeit von der Einstellung der Leitschaufeln über eine Kurvenbahn und andere Servomotoren eingestellt. Das System von Servomotoren für die Laufradschaufeleinstellung erhält indessen, wenn die Ab- messungen der Motoren nicht untragbar groß oder die mechanischen Beanspruchungen nicht zu groß werden sollen, eine wesentlich längere Laufzeit als die Servornotoren für die Leitschaufeleinstellung. Bei normalem Betrieb hat dieses Verhältnis keine ungünstige Einwirkung, da hierbei im allgemeinen eine genügend lange Zeit zur Verfügung steht, so daß der Regelverlauf den obengenannten gewünschten Zusammenhang aufrechterhalten kann.In Kaplan turbines, the angle of the impeller blades must have a certain relationship to the opening of the guide blades so that the turbine can operate with the highest degree of efficiency. Usually, the guide vane setting is controlled via one or more hydraulic servo motors and the impeller vane angle is adjusted depending on the setting of the guide vanes via a cam track and other servo motors. The system of servo motors for the runner blade setting receives, however, when the exhaust measurements of the motors is not prohibitively large or the mechanical stresses should not be too large, a much longer life than the Servornotoren for the guide vane. In normal operation, this relationship has no unfavorable effect, since a sufficiently long time is generally available here so that the control course can maintain the above-mentioned desired relationship.

Treten dagegen große und schnelle Belastungsänderungen ein, beispielsweise bei plötzlicher Entlastung, so bedingen gerade die Ungleichheiten in der Laufzeit der Servomotoren, daß die günstige Beziehung zwischen der Einstellung der Leitschaufeln und der Laufradschaufeln sich nicht hinreichend schnell einstellen kann. Eine Folge der ungenügenden Übereinstimmung zwischen der öffnung der Leitschaufeln und dem Winkel der Laufradschaufeln ist, daß das rasch fallende Turbinenmoment negativ werden kann. Der Vorzeichenwechsel des Turbinenmomentes ist jedoch von größtem Nachteil, da hierbei das Turbinenaggregat nach oben gerichteten Kräften ausgesetzt ist, die eine beträchtliche Höhe erreichen können mit der Gefahr, daß die Lager oder andere Teile der Turbine oder Teile des Generators beschädigt werden. Eine andere unvorteilhafte Wirkung bei einer derartigen Entlastung besteht darin, daß die Drehzahl der Turbine, nachdem sie auf einen hohen Wert gestiegen ist, infolge der bremsenden Wirkung der Turbine, wenn ihr Moment das Vorzeichen gewechselt hat, auf einen niedrigen Wert fällt, wobei diese Drehzahländerung bedingt, daß die elektrischen Maschinen, die nach der Entlastung weiterhin von einem von der Turbine angetriebenen Generator gespeist werden, beträchtlichen Frequenzänderungen unterworfen werden.If, on the other hand, there are large and rapid changes in load, for example in the case of sudden relief, it is precisely the inequalities in the running time that determine the servomotors that the favorable relationship between the setting of the guide vanes and the impeller blades cannot adjust themselves sufficiently quickly. One episode the insufficient correspondence between the opening of the guide vanes and the The angle of the impeller blades is that the rapidly falling turbine torque will be negative can. The change in sign of the turbine torque is, however, a major disadvantage, because here the turbine unit is exposed to upward forces that can reach a considerable height with the risk that the bearings or others Parts of the turbine or parts of the generator are damaged. Another unfavorable one The effect of such a relief is that the speed of the turbine, after it has risen to a high value, due to the braking effect of the Turbine, when its moment has changed sign, to a low value falls, this change in speed requires that the electrical machines that after the discharge continues by a generator driven by the turbine are fed, are subjected to considerable frequency changes.

Der Zweck der Erfindung ist, die Schließbewegung des Turbinenreglers in besonders vorteilhafter Weise von dem Turbinenmoment abhängig zu machen, so daß das Moment daran gehindert wird, einen solchen Wert anzunehmen, der die obengenannten Nachteile mit sich führt, und daß statt dessen dem Moment eine solche Größe gegeben wird, daß ein vorteilhafter Verlauf bei Entlastung oder beim Stillsetzen des Aggregates erhalten wird.The purpose of the invention is the closing movement of the turbine governor to make dependent on the turbine torque in a particularly advantageous manner, so that the moment is prevented from assuming such a value as the above Disadvantages, and that instead the moment is given such a size becomes that an advantageous course when relieving the load or when stopping the unit is obtained.

Dies-er Zweck wird erfindungsgemäß erreicht durch ein mittels zweier Spulen elektrisch betätigtes Steuerorgan für die Steuerung der Druckmittelzufuhr zum Servomotor für die Verstellung der Leitschaufeln, das wahlweise durch zwei elektrische Größen beeinflußt werden kann, von denen die erste von der Drehzahl oder Belastung der Turbine abhängt und auf die eine der Spulen einwirkt, während die zweite von der Stellung der Laufradschaufeln zu der der Leitschaufeln abhängig ist und auf die andere der Spulen einwirkt, wobei für die w- ahlweise Beeinflussung des Stenerorgans ein Umschaltorgan von der ersten auf die zweite elektrische Größe vorgesehen ist, das bei plötzlicher Entlastung der Turbine wirksam wird.This purpose is achieved according to the invention by one by means of two Coil electrically operated control element for controlling the pressure medium supply to the servo motor for the adjustment of the guide vanes, which can optionally be operated by two electric Sizes affected can be, the first of which depends on the speed or load on the turbine depends and acts on one of the coils while the second depends on the position of the impeller blades in relation to that of the guide blades and acts on the other of the coils, whereby for the optional influencing of the stener organ is a switching element from the first to the second electrical variable is provided that takes effect when the turbine is suddenly unloaded.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Schaubild des Turbinenmomentes, des Laufrads(#haufelwinkels, der Leitschaufelöffnung und der Frequenz als Funktion der Zeit, und Fig. 2 zeigt ein Schaubild des Turbinenmornentes als Funktion der Leitschaufelöffnung für einige verschiedene Werte des Laufradschaufelwinkels; Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Verwendung eines elektrohydraulischen Turbinenreglers und Fig. 4 eine Abänderung einer Einzelheit in der Anordnung nach Fig. 3. In the drawing, Fig. 1 shows a graph of the turbine torque, the impeller (#blade angle, the guide vane opening and the frequency as a function of time, and Fig. 2 shows a graph of the turbine torque as a function of the guide vane opening for several different values of the rotor blade angle; 3 shows a schematic representation of the device according to the invention using an electrohydraulic turbine controller, and FIG. 4 shows a modification of a detail in the arrangement according to FIG. 3.

In Fig. 1 ist die Abszisse die Zeitachse, und die Kurven sind hier als Funktion. der Zeit eingetragen, wobei die gestrichelten Linien sich auf den Verlauf ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehen und die voll ausgezogenen Linien einen Verlauf angeben, der durch die Erfindung erzielt werden kann. Auf der Ordinate gehen alle Kurven von dem Wert 1 aus, der normalen Betrieb kennzeichnet. Die Kurven geben in der Reihenfolge von oben an: die Frequenz f, den Lauf radschauf elwinkel ß, die Leitschauf elöffnung a und das »ÜI)erschußmonient« M-A,10' d. h. das Moment, das von der Turbine nach Abzug des Leerlaufmornentes M, abgegeben wird, Der Leitschaufelwinkel a wird von der Schließlage der Leitschaufeln aus gerechnet, d. h. er ist gleich Null, wenn die Leitschaufeln einander berühren. Der Laufradschaufelwinkel wird von der waagerechten Lage der Laufradschaufeln aus gerechnet, d. h. er ist gleich Null, wenn diese praktisch waagerecht liegen.In Fig. 1 the abscissa is the time axis and the curves are here as a function. the time, the dashed lines refer to the course without the device according to the invention and the solid lines indicate a course that can be achieved by the invention. On the ordinate, all curves are based on the value 1 , which characterizes normal operation. The curves indicate in the order from above: the frequency f, the impeller blade angle ß, the guide vane opening a and the "ÜI) shot monient" MA, 10 ' d. H. the torque that is emitted by the turbine after the idling torque M has been subtracted. The guide vane angle a is calculated from the closed position of the guide vanes, i.e. H. it is zero when the guide vanes touch each other. The impeller blade angle is calculated from the horizontal position of the impeller blades, i.e. H. it is equal to zero when these are practically horizontal.

Wenn bei der Entlastung das Schließ-en der Leitschaufeln der Turbine geradlinig bis auf Null gemäß der Kurve a geschehen kann, treten die ungünstigen Verhältnisse ein, die durch die gestrichelten Teile der Kurven dargestellt sind. Wenn die Leitschaufeln ganz geschlossen sind, hat also. das Moment,11-.U,' nachdem es geradlinig auf Null gesunken ist, das Vorzeichen gewechselt und einen negativen Mindestwert angenommen. Infolge der programmgesteuerten Koppelung zwischen der Leitschaufel- und der Laufradschaufelstellung tritt ein Regelverlauf ein, der durch die anschließenden, gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Frequenz f hat hierbei aus demselben Grunde Pendelungen zwischen einem Wert ausgeführt, der den normalen beträchtlich übersteigt, und einem Wert, der den normalen unterschreitet. Während des Teiles des Verlaufs, der in dem Schaubild dargestellt ist, hat, wie ersichtlich, der Laufradschaufelwinkel ß nur eine verhältnismäßig unbedeutende Änderung erfahren.If, during relief, the turbine vanes can close in a straight line down to zero according to curve a, the unfavorable conditions occur, which are shown by the dashed parts of the curves. So when the guide vanes are completely closed, it has. the moment, 11-.U, 'after it has fallen straight to zero, changed the sign and assumed a negative minimum value. As a result of the program-controlled coupling between the guide vane and the impeller vane position, a control curve occurs which is shown by the subsequent dashed lines. For the same reason, the frequency f has oscillated between a value which considerably exceeds the normal and a value which is below the normal. As can be seen, the impeller blade angle β has only undergone a relatively insignificant change during the part of the course that is shown in the diagram.

In Fig. 2 wird das oben erläuterte überschußmoment als Funktion der Leitschaufelöffnung für drei fallende Werte des Laufradschaufelwinkels, ßl, ß-- ß., dargestellt. Der für die Turbine günstigste Arbeitspunkt ist für jeden Wert des Laufradschaufelwinkels mit einem Punkt angegeben. Bei normalem Betrieb, dem gemäß Fig. 1 der Wert 1 auf der Ordinate entspricht, sei nach Fig. 2 angenommen, daß der Arbeitspunkt der Turbine mit dem Punkt auf der Kurve ß, zusammenfällt. Nach einer plötzlichen Entlastung wird die Leitschaufelöffnung, wie erwähnt, rasch verkleinert, während der Laufradschaufelwinkel anfangs als konstant betrachtet werden kann. Bei einem solchen Verlauf kann man daher annehmen, daß das Moment auf Null nach der Kurve ß, fällt und daß es darauf weiter sinkt, nachdem es das Vorzeichen gewechselt hat. Wenn das Moment den Null- wert unterschreitet, treten indessen die obengenannten schädlichen Wirkungen am Turbinenaggregat auf, dadurch, daß dieses nach aufwärts gerichteten Kräften ausgesetzt wird, die eine erhebliche Größe annehmen können. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die Schließgeschwindigkeit der Leitschaufeln zu einem Zeitpunkt geändert, wo das ,Moment einen Wert annimmt, den man im weiteren Verlauf im wesentlichen unverändert beibehalten will, und darauf die Schließbewegung der Leitschaufeln gesteuert, so daß der zuletzt genannte Wert des Momentes beibehalten wird. In Fig. 1 wurde dieser Wert so gewählt, daß das überschußmoment Null wird. Beim Vergleich mit Fig. 2 bedeutet dies, daß verhindert wird, daß das Moment nach der Kurve ß, unter den _NN ullwert bei fortgesetzter Schließbewegung fallen kann und daß es statt dessen erreicht wird, daß es den Wert Null beibehält in dem Maß, wie der Laufradschaufelwinkel durch die Einwirkung der Kurvenbahnsteuerung verringert wird, durch welche nacheinander den Kurven ß" ß2 und P" gefolgt wird.In FIG. 2, the excess torque explained above is shown as a function of the guide vane opening for three falling values of the impeller vane angle, β 1, β-β. The most favorable working point for the turbine is indicated with a point for each value of the impeller blade angle. In normal operation, which corresponds to the value 1 on the ordinate according to FIG. 1 , it is assumed according to FIG. 2 that the working point of the turbine coincides with the point on the curve β. After a sudden relief, the guide vane opening is rapidly reduced in size, as mentioned, while the impeller vane angle can initially be regarded as constant. With such a course, one can therefore assume that the moment falls to zero after the curve β 1 and that it continues to decrease after it has changed sign. If the torque falls below the zero value, however, the above-mentioned harmful effects occur on the turbine unit because it is exposed to upwardly directed forces which can assume considerable magnitude. In order to avoid this disadvantage, the closing speed of the guide vanes is changed at a point in time when the moment assumes a value which one wishes to maintain essentially unchanged in the further course, and the closing movement of the guide vanes is then controlled so that the last-mentioned value of the Moment is retained. In Fig. 1 , this value was chosen so that the excess torque is zero. When compared with FIG. 2, this means that it is prevented that the moment according to the curve β can fall below the _NN zero value with continued closing movement and that it is instead achieved that it maintains the value zero to the same extent as that Impeller blade angle is reduced by the action of the cam track control, by which the curves ß "ß2 and P" are followed one after the other.

In Fig. 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt in ihrer Verwendung bei einer Turbine mit elektrohydraulischem Regler. Die Turbine 1 hat einstellbare Laufradschaufeln 2 und Leitschaufeln 3, die in der üblichen Weise mittels Gelenke mit einem Leitschaufelring 4 verbunden sind. Der in der Welle 5 der Turbine eingebaute Servomotor 6 ist größerer Deutlichkeit wege n in etwas vergrößertem Maßstab gezeigt. Der Kolben dieses Servomotors ist mit der Kolbenstange 7 fest verbunden, die bei ihrer Aufwärts- oder Abwärtsbewegung die Einstellung der Schaufeln beeinflußt. In der Fig. 3 ist ein einfaches Hebelarmsystem zur Erzielung dieser Bewegung der Schaufeln dargestellt, die auf einer kreisförmigen Scheibe angeordnet sein können, auf der ein exzentrisch gelagerter Zapfen den Lagerpunkt für das genannte Hebelarmsystem bildet. Der Servomotor 6 wird von dem Steuerventil 8 gesteuert, durch das Druckflüssigkeit nach der Ober- oder Unterseite des Kolbens des Servomotors geleitet wird. Der Schieber des Steuerventils ist in der Nähe des Mittelpunktes des Hebelarms 9 gelagert, dessen eines Ende an der Kolbenstange 7 und dessen anderes Ende mit einer kurzen Stange 10 beweglich verbunden ist, die vertikal bewegt werden kann und mit einer Rolle gegen eine Kurvenbahn auf einem Segment 11 abgestützt ist. Eine Verbindungsstange 12 überträgt zum Segment 11 die Bewegung des Gestänges 13, das die Einstellung des Leitschaufelringes 4 betätigt. Das Gestänge 13 wird von einem Servornotor 14 betätigt, dessen Steuerschieber 15 mit einem elektrisch betätigten Steuergerät 16 verbunden ist. Dieses wird durch zwei Spulensysteme bewegt, von denen das eine, 17, mit dem Turbinenregler 18 und das andere, 25, mit zwei die Laufrad- und Leitschaufelstellungen registrierenden Potentiometern 19 und 23 verbunden ist.In Fig. 3 , an embodiment according to the invention is shown schematically in its use in a turbine with an electrohydraulic controller. The turbine 1 has adjustable impeller blades 2 and guide vanes 3, which are connected to a guide vane ring 4 in the usual way by means of joints. The servo motor 6 built into the shaft 5 of the turbine is shown for greater clarity on a slightly enlarged scale. The piston of this servomotor is firmly connected to the piston rod 7 , which influences the setting of the blades during its upward or downward movement. In Fig. 3 , a simple lever arm system for achieving this movement of the blades is shown, which can be arranged on a circular disk on which an eccentrically mounted pin forms the bearing point for said lever arm system. The servomotor 6 is controlled by the control valve 8 , through which pressure fluid is directed to the top or bottom of the piston of the servomotor. The slide of the control valve is mounted near the center of the lever arm 9 , one end of which is movably connected to the piston rod 7 and the other end to a short rod 10 which can be moved vertically and with a roller against a cam track on a segment 11 is supported. A connecting rod 12 transmits the movement of the linkage 13 to the segment 11 , which actuates the setting of the guide vane ring 4. The linkage 13 is actuated by a servomotor 14, the control slide 15 of which is connected to an electrically actuated control device 16. This is moved by two coil systems, one of which, 17, is connected to the turbine regulator 18 and the other, 25, to two potentiometers 19 and 23 that register the impeller and guide vane positions.

Das obere Ende der Kolbenstange7 beeinflußt die Lage des beweglichen Kontaktes eines Potentiometers 19, das an eine Gleichspannung durch die Klemmen 20 angeschlossen ist. Auf dem Gestänge 13 ist eine Kurvenführung21 angeordnet, auf deren oberer Fläche eine an einer vertikal beweglichen Stange22 angeordnete Rolle abgestützt ist. Die Stange22 steuert die bewegliche Klemme eines Potentiometers23, das mit seinen Klemmen24 an dieselbe Gleichspannungsquelle wie die Klemmen20 angeschlossen ist. Die beweglichen Klemmen der Potentiometer 19 und 23 sind an die Enden des Spulensystems 25 des Steuergerätes 16 angeschlossen. In den Zuleitungen zu den Steuerspulen 17 und 25 sind die Kontakte eines Umschaltrelais 26 angeordnet, wodurch die eine oder die andere Steuerspule ausgeschaltet werden kann. Das Relais 26 kann beispielsweise als frequenzfühlendes oder drehzahlfühlendes Relais und an eine Spannung angeschlossen gedacht werden, deren Frequenz sich nach der Kurve f in Fig. 1 ändert.The upper end of the piston rod 7 influences the position of the movable contact of a potentiometer 19, which is connected to a direct voltage through the terminals 20. A curved guide 21 is arranged on the rod 13 , on the upper surface of which a roller arranged on a vertically movable rod 22 is supported. The rod 22 controls the movable terminal of a potentiometer 23, which is connected with its terminals 24 to the same direct voltage source as the terminals 20. The movable terminals of the potentiometers 19 and 23 are connected to the ends of the coil system 25 of the control device 16. In the supply lines to the control coils 17 and 25 , the contacts of a changeover relay 26 are arranged, whereby one or the other control coil can be switched off. The relay 26 can, for example, as a frequency-sensing or speed-sensing relay and are thought connected to a voltage, whose frequency f according to the curve in Fig. 1 changes.

Die normale Turbinenregelung wird von dem Regler 18 besorgt, wobei das Relais 26 die Steuerspule 17 eingeschaltet hält. Bei normaler Regelung erfolgt zuerst die Einstellung des Leitschaufelringes 4 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 richtige Einstellung erhalten.The normal turbine control is taken care of by the controller 18 , the relay 26 keeping the control coil 17 switched on. With normal control, the guide vane ring 4 is first adjusted with the aid of the servo motor 14, and as a function of this the cam track 11 is controlled so that the impeller blades are set correctly for the highest calculated efficiency of the turbine.

Bei einer plötzlichen Entlastung und infolge der damit verbundenen erhöhten Drehzahl des Turbinenaggregats tritt das Relais 26 in Tätigkeit, unterbricht die Steuerspule 17 und schaltet die Steuerspule 25 ein. Die Steuerung der Servomotoren der Turbine wird nun von dem Stromkreis übernommen, der durch die Potentiorneter 19 und 23 und die Steuerspule 25 gebildet ist. Die obere Fläche der Kurvenführung 21 soll eine solche Form haben, daß in dem genannten Stromkreis die Spannung Null wird, wenn das Moment M-.lkl, der Turbine beispielsweise Null wird und daß die Umkehrung der Polarität im Stromkreis gleichzeitig dann bewirkt wird, wenn das Moment sein Vorzeichen zu ändern bestrebt ist. Die Polarität im Stromkreis ist dabei so, daß bei einem positiven Moment gemäß der Fig. 2 eine Schließbewegung erzielt wird. Die Zeit für eine vollständige Schließung der Laufradschaufeln ist jedoch, wie erwähnt, wesentlich länger als die für das vollständige Schließen der Leitschaufeln erforderliche Zeit; aber dadurch, daß die Kolbenstange 7 das Potentiometer 19 und die Kurvenführung 21 das Potentionieter 23 steuert, ist es möglich, einen Regelverlauf zu erhalten, bei dem die Schließgeschwindigkeit der Leitschaufeln begrenzt ist.In the event of a sudden relief and as a result of the associated increased speed of the turbine unit, the relay 26 comes into action, interrupts the control coil 17 and switches the control coil 25 on . The control of the servomotors of the turbine is now taken over by the circuit which is formed by the potentiometer 19 and 23 and the control coil 25 . The upper surface of the curve guide 21 should have such a shape that the voltage in said circuit becomes zero when the moment M-.lkl, of the turbine, for example, becomes zero and that the polarity in the circuit is reversed at the same time when that Moment strives to change its sign. The polarity in the circuit is such that a closing movement is achieved at a positive moment according to FIG. However, as mentioned, the time for a complete closure of the impeller blades is considerably longer than the time required for the complete closure of the guide vanes; but because the piston rod 7 controls the potentiometer 19 and the cam guide 21 controls the potentiometer 23 , it is possible to obtain a control curve in which the closing speed of the guide vanes is limited.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Abänderung ist nur der rechte Teil der Fig. 3 geändert, indem das Umschaltrelais 26 in Wegfall gekommen und statt dessen ein Stromventil 29 im Stromkreis der Steuerspule 25 angeordnet ist. An den Punkten 27 und 28 soll die Anordnung nach Fig. 4 an die entsprechenden Punkte in dein Schaltbild nach Fig. 3 angeschlossen sein. Bei dieser Ausführungsform ist der Turbinenregler 18 ständig eingeschaltet, und während eines normalen Regelverlaufes sind die Potentiorneter 19 und 23 so gesteuert, daß das Ventil 29 im wesentlichen in Abhätigigkeit von der Formgebung der Kurvenführung 21 sperrt. Die Steuerspule 25 muß natürlich bedeutend kräftiger bemessen, werden als die Steuerspule 17. Bei einer plötzlichen Entlastung wird die Kurvenführung 21 und mit ihr der bewegliche Kontakt des Potentiometers 23 verschoben. Die Anordnung muß dabei aus den oben angegebenen Gründen so sein, daß der Wechsel der Polarität im Stromkreis durch die Steuerspule 25 zu einem Zeitpunkt erhalten wird, wo der Vorzeichenwechsel des Momentes stattgefunden haben sollte. Beim Wechsel der Polarität fließt ein Strom durch das Ventil 29 und somit durch die Spule 25, die so angeordnet ist, daß der Steuerschieber 15 dem Servomotor 14 eine solche Bewegung erteilt, daß die Leitschaufeln schließen.In the modification shown in FIG. 4, only the right part of FIG. 3 is changed, in that the changeover relay 26 is no longer available and a flow control valve 29 is arranged in the circuit of the control coil 25 instead. At the points 27 and 28, the arrangement 4 is intended to FIG. At the corresponding points in your diagram of FIG. Be connected 3. In this embodiment, the turbine controller 18 is constantly switched on, and during a normal control process, the potentiometer 19 and 23 are controlled so that the valve 29 blocks as a function of the shape of the cam guide 21 substantially. The control coil 25 must of course be dimensioned to be significantly stronger than the control coil 17. When the load is suddenly released, the cam guide 21 and with it the movable contact of the potentiometer 23 is displaced. For the reasons given above, the arrangement must be such that the change in polarity in the circuit is obtained by the control coil 25 at a point in time when the change in sign of the moment should have taken place. When the polarity is changed, a current flows through the valve 29 and thus through the coil 25, which is arranged in such a way that the control slide 15 gives the servomotor 14 such a movement that the guide vanes close.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Device for controlling Kaplan turbines, in which the guide vanes and the impeller blades are each adjusted by a hydraulic servo motor in such a way that the adjustment of the impeller blades takes place as a function of that of the guide vanes and behind this, and in which means are provided to when the turbine is suddenly relieved of load, the guide vanes initially close quickly until the torque of the turbine at the initial position of the impeller blades corresponds to the idle torque, and then, in accordance with the subsequent adjustment of the impeller blades, to close them further to the extent that the turbine torque achieves the required Idle torque does not exceed, characterized by a by means of two coils (17, 25) electrically operated control member (16) for controlling the pressure medium supply to the servomotor (14) for the adjustment of the guide vanes, which can be optionally influenced by two electrical variables, of which the first from the D speed or load of the turbine and acts on one (17) of the coils, while the second is dependent on the position of the impeller blades in relation to that of the guide vanes and acts on the other (25) of the coils, whereby for the optional influencing of the control element ( 16) a switching element (26) is provided from the first to the second electrical variable, which takes effect when the turbine is suddenly relieved of load.

2. Device according to claim 1, characterized denotes Ge, that the second electrical quantity a is formed from the position of the impeller blades and derived from the position of the guide vanes voltage by the difference voltage. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the differential voltage is taken from two potentiometers (19, 23) , one of which is dependent on the position of the impeller blades and the other via a curved guide (21) depending on the position of the guide vanes is controlled and both potentiometers are connected to the same DC power source. 4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the switching element (26) consists of a frequency or speed-dependent switching relay. 5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the applied to the differential voltage control coil (25) and the control coil (17) connected to the normal speed or power controller (18) of the turbine are continuously switched on and that in the circuit of the first-mentioned control coil (25) an electrical shut-off valve is switched on, which is designed so that the first-mentioned control coil (25) is de-energized above a certain torque of the turbine, but when this torque is undershot, a current flows through it, which is determined by the potentiometer (19, 23) is generated, the first-mentioned control coil (25) being dimensioned in such a way that its control pulse substantially outweighs that of the control coil (17) of the normal controller (18). Documents considered:, (- # S German Patent Nos. 634 532, 648 49e.