-
Regeleinrichtung zum Abfangen steiler Belastungsstöße bei Dampfturbinen
mit Zwischenüberhitzung Es ist bekannt, daß eine mit Zwischenüberhitzung arbeitende
Dampfturbine schnellen steilen Laststößen nicht mit hinreichender Geschwindigkeit
nachzufolgen vermag. Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, das Lastdeckungsvermögen
einer solchen Turbine zu verbessern, und zwar ausgehend von, dem Gesichtspunkt,
daß es sich hier um vorübergehende Vorgänge handelt, die durch die Kesselregelung
kompensiert werden.
-
Man hat schon. vorgeschlagen., hinter dem Zwischenüberh..itzer ein
Aufstauventil anzuordnen und für dieses eine Steuereinrichtung vorzusehen, die es
bei steilem Lastanstieg schnell, jedoch nur vorübergehend öffnet zu dem Zweck, die
Speicherfähigkeit des Zwischenüberhitzers zur Lastdeckung heranzuziehen. Hinter
dem Zwischenüberhitzer ein: Regelventil anzuordnen, das lastaibhängig gesteuert
wird., ist schon vorher bekanntgeworden.
-
Die Erfindung besteht darin, daß das Regelventil im Normalbetrieb
nur teilweise offen, also ein: Aufstauventil ist und daß das Frischdampfeinlaßventil
und das Aufstauventil im Normalbetrieb in an sich bekannter Weise gleichsinnig,
aber bei Laststoß gegensinnig gesteuert, nämlich das Aufstauventil erweitert und
das Einlaßventil verengt werden.
-
Bei einem normal verlaufenden Lastanstieg werden also die beiden Ventile
gleichzeitig um einen entsprechenden, Betrag geöffnet oder bei Lastabfall geschlossen,
wobei es unerheblich ist, wie die Laständerung zustande kommt, von außen her durch
die Belastung des Generators oder vorgeschrieben, etwa durch einen. Fahrplan oder
vom Lastverteiler. Bei plötzlichem steilem Lastanstieg dagegen werden die Ventile
gegensinnig gesteuert, d. h., das Frisch.dampfeinlaßventil wird weiter geschlossen.,
das zweite Ventil dagegen weiter geöffnet, und umgekehrt. Die Beeinflussung des
Einlaßven,tils in: der beschriebenen. Weise hat den Zweck, dem Absinken des Kesseldruckes
entgegenzuwirken. Es wird nach Art eines Druckhalteventils gesteuert oder auch mittels
Verhältnisdruckreglers.
-
Ehe eine besondere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung beschrieben
werden soll, sei zunächst an Hand der Fig. 1 das Regelschema erläutert. Hierin bedeutet
1 den Kessel, 2, 3, 4 die Turbine, 5 den Zwischenüberhitzer, 6 das Frischdampfeinlaßven.til,
7 das gemäß der Erfindung hinter dem Zwischenüberhitzer 5 vorgesehene Regelventil.
An die Leitung 8 zum Hochdruckteil 2 und Zwischenüberhitzer 5 ist die Entnahmeleitung
9 angeschlossen. Es ändert nichts am Wesen der Erfindung, wenn die Entnahmeleitung
etwa hinter dem Zwischenüberhitzer 5 angeschlossen wäre. P1 ist ein statischer Plus-Regler,
P2 ein isodro:mer Minus-Regler, P3 ein. statischer Regler mit Sollwertv erstellung,
LG der Kessellastgeber. Eine Laständerungsgröße, etwa die Drehzahl, wirkt
auf die Ventile 6 und 7 gleichsinnig ein, wie es die Impulslinie 10 andeutet. Gleichzeitig
wird die Laständerungsgröße entsprechend der Impulslinie 11 auf den statischen Regler
P3 gegeben, der entsprechend der Impulslinie 12 den Kessellastgeber auf den neuen
Lastzustand einstellt.
-
Jetzt trete ein steiler Laststoß ein, zu dessen Dekkung von der Turbine
2, 3, 4 eine entsprechend vergrößerte Dampfmenge angefordert wird.. Der Kessel ist
nicht in. der Lage, sofort diese vergrößerte Dampf fmenge bereitzustellen, so, daß
der Frischdampfdruck abfällt. Der Druckabfall wird vom statischen Plus-Regler P
1 erfaßt und auf die Turbinenventile gegeben. Hierbei tritt die neue, gemäß der
Erfindung angestrebte Regelwirkung ein. Der Regler P 1 gibt nämlich jetzt bei fallendem
Druck einen Schließbefehl auf das Ventil 6 und einen. Öffnungsbefehl auf das Ventil
7, wie durch die Impulslinien 13 und 14 angedeutet ist. Das Schließen des Ventils
6 verhindert ein weiteres Absinken des Kesseldruckes, während das Öffnen des Ventils
7 die Speicherung des Zwische.nüberhitzersystems frei macht und eine entsprechend
vergrößerte Dampfmenge am Turbinenteil 3 bereitstellt.
-
Der Dampfdruck wird jedoch nicht nur vom Plus-Regler P 1 überwacht,
sondern auch vom isodromen
Minus-Regler P2. Dieser gibt jetzt auf
die Sollwertverstellung des Reglers P3 einen Vorha.ltbefehl im Sinne einer Verstärkung
der Dampferzeugung über die durch den. Kessellastgeber eingestellte Kesselleistung
hinaus. Steigt jetzt der Kesseldruck wieder an, so nimmt der Regler P2 den über
den Regler P3 gegebenen Vorhalt wieder zurück, bis der Ausgangswert -des Kesseldruckes
wieder erreicht ist. In gleichem Maße geht auch die Einwirkung des Plus-Reglers
P1 auf das Ventil 7 zurück, d. h., dieses wird wieder weiter geschlossen, so daß
der zu Beginn des Vorganges vorhandene Aufstau wiederhergestellt ist.
-
Entsprechend der vergrößerten, über das Ventil 7 gehenden. Dampfmenge
geht auch die Entnahme aus der Leitung 9 zurück, d. 1i.. die in der Turbine arbeitende
Dampfmenge wird entsprechend vergrößert. Unter Umständen schließt das Rückschlagventil15
die Entnahmeleitung vollständig ab.
-
Es sei jetzt an, Hand: der Fig. 2 das Ausführungsbeispiel einer derartigen
Steuer- und Regeleinrichtung beschrieben, und zwar unter Zugrundelegung einer hydraulischen
Regeleinrichtung bekannter Art, die unter Weglassung der Einzelheiten dargestellt
ist. Das von einem Regelkreisel gelieferte Öl, dessen Druck sich mit der Maschinendrehzahl
ändert, wird über die Leitung 20 auf eine Balgmembran 21 gegeben, die durch eine
Feder 22 gegenbelastet ist. Das System 21, 22 greift an einer Platte 23 an, an der
Schieber 24, 25 (iin einzelnen nicht dargestellt) anglelenkt sind. Über die Schieber
24 und 25 «-erden Ö1-abflußöffnungen gesteuert, und zwar mit Hilfe von Steuerkolben,
die durch Federn 26 und 27 belastet sind. Das Ganze stellt einen Druckwandler dar,
in dem die von: der Leitung 20 kommenden Regeldrücke in reziproke Drücke umgewandelt
werden, d. h., steigende Drücke in. der Leitung 20 werden in fallende Regeldrücke
in den. Leitungen 28, 29 umgewandelt. und umgekehrt. Steigender Belastung entspricht
also ein steigender Öldruck in den Leitungen 28, 29, fallender Belastung ein sinkender
Öldruck.
-
Steigt die Belastung und fällt infolgedessen die Drehzahl der Turbine
ab, so wird in den beiden Leitungen 28, 29 über die Druckwandler der Steueröldruck
erhöht und unter die federbelasteten Hilfssteuerkolben 30. 31 gegeben, die entgegen
der Kraft ihrer Belastungsfedern 32, 33 angehoben werden und Öl unter die Kraftkolben
34, 35 gelangen lassen, so daß die beiden Ventile 6 und 7 gleichsinnig weiter geöffnet
werden. Der erhöhte Öldruck wird weiter über die Leitung 11 auf den Kessellastgeber
gegeben, wie es an Hand der Fig. 1 erläutert wurde.
-
Bei den bisherigen Ausführungen «,rar angenommen, daß sich der Kesseldruck
nicht geändert habe. Jetzt setze ein. steiler Laststoß ein, bei dem der Druck in
der Leitung 20 infolge sinkender Drehzahl stark zurückgeht. Das führt zu einem entsprechenden
Öffnen der Ventile 6 und 7, also einer stark vermehrten Dampfentnahme aus dem Kessel
und hiermit verbunden zu einem Absinken des Kesseldruckes. Jetzt greift der Regler
P1 ein, in dem von. der Leitung 36 aus der Dampfdruck auf die Membran 37 gegeben
wird, die durch die Feder 39 gegenbelastet ist. Das Strahlrohr wird nach rechts
ausgeschwenkt und kommt dabei vor die Mündung der Leitung 40, so daß Drucköl unter
den Kolben 41 gelangt, der über ein Gestänge mit lern Hebel 42 gekuppelt ist. An
diesem Hebel sind die Belastungsfedern 26 und 27 befestigt, die die Steueröldrücke
in den Leitungen 28 und 29 bestimmen. Der Hebel 42 ist in dem einstellbaren Festpunkt
43 gelagert. Geht also der Kolben 41 nach oben, so wird das rechte Ende des Hebels
42 abwärts. das linke Ende aufwärts bewegt, d. 1i.. die Feder 27 wird gespannt,
die Feder 26 entspannt. Das bedeutet aber, daß der Druck in, der Leitung 29 ansteigt,
der Druck in; der Leitung 28 absinkt. Als Folge hiervon wird Ventil 6, das
zunächst weiter geöffnet hatte, wieder weiter geschlossen und dafür Ventil
7, also das Ventil hinter dem Zwischenüberhitzer, entsprechend weiter geöffnet
und damit dein auf den Zwischenüberhitzer folgenden Turbinenteil eine größere Dampfmenge
zugeführt. Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 41 wird weiter über den. Hebel
44 die Feder 39 entspannt und dadurch das Strahlrohr 38 wieder in die Mittellage
zurückgeführt.
-
Es war bereits darauf hingewiesen, daß die Drücke in den Leitungen
28 und 29 entsprechend der Impulslinie 11 auf den Kessellastgeber gegeben werden.
Das trifft aber nur zu, wenn die beiden Drücke sich gleichsinnig ändern. Wenn, wie
in dem beschriebenen Fall. der Druck in der Leitung 29 steigt, aber der Druck in
der Leitung 28 absinkt, so verlaufen diese Druckänderungen gegensinnig und heben
sich damit auf, so daß kein Steuerbefehl auf den Kessellastgeber weitergeleitet
wird.
-
Es sei noch auf die Einstellmöglichkeiten in der Hebelübersetzung
hingewiesen. Der Punkt 45 ist nicht fest am Hebel angelenkt, sondern ist verschiebbar.
Damit läßt sich der Eingriff des Plus-Reglers P 1 verändern in dem Sinn, daß, je
mehr der Punkt 45 dem Drelipunkt43 genähert wird, uin so stärker die Einwirkung
des Reglers P 1 ist. Man kann also voti der gleichen Druckänderung am Plus-Regler
eine verstärkte Steuerwirkung auf die Ventile 6 und 7 ableiten. Auch der Punkt 43
ist verschiebbar und damit das Verhältnis der Beeinflussung der beiden Ventile 6
und 7 durch den Plus-Regler.