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Regeleinrichtung für eine mit Zwischenüberhitzung arbeitende Turbine
Die mit Zwischenüberhitzung arbeitende Dampfturbine ist deshalb zur Deckung steiler
Belastungsanstiege wenig geeignet, weil selbst unter der Voraussetzung, daß am Einlaßventil
sofort die der erhöhten Belastung entsprechende Dampfmenge bereitgestellt werden
könnte, das Volumen des Zwischenüberhitzers und der zugehörigen Rohrleitungen nicht
schnell genug aufgefüllt werden kann, so daß der hinter dem Zwischenüberhitzer liegende
Turbinenbeil die vergrößerte Dampfmenge nur mit zeitlicher Verzögerung erhält. Andererseits
bildet aber das Zwischenüberhitzersystem eine Art Speicher, der einen beträchtlichen
Energievorrat enthält. Die Erfindung macht von dieser Speicherfähigkeit Gebrauch,
und zwar in der Weise, daß im Normalbetrieb durch ein steuerbares Ventil ein Druckanstau
hinter dein überhitzer, also vor dein auf den Zwischenüberhitzer folgenden Turbinenteil
hergestellt wird.
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Die Verbindung zwischen Zwischenüberhitzer und nachfolgendem Turbinenteil
ist also um einen gewissen Betrag gedrosselt. Tritt ein Belastungsstoß auf, so wird
das Anstauventil weiter geöffnet und der im Zwischenüberhitzer gespeicherte Dampf
sofort zur Verfügung gestellt. Das Ventil soll aber nicht dauernd offen bleiben,
sondern nur vorübergehend, um den Belastungsstoß abzufangen. Es wird anschließend
wieder so weit geschlossen, wie es zum Druckaufstau bei der betreffenden Belastung
für einen neuen zu erwartenden Laststoß erforderlich ist.
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Bei der Ausbildung der Steuerung für das Aufstauventil berücksichtigt
die Erfindung die Besonderheit der Betriebsverhältnisse. Das Aufstauventil soll
nicht bei langsamen Laständerungen eingreifen, die durch die normale Regelung von
Kessel und Turbine ausgeglichen werden können. Es soll, wenn es nach dem Laststoß
geöffnet hat. wieder auf einen gewissen Stauwert zurückgeführt werden und soll den
vorgegebenen Stauwert bei jeder normalen Turbinenlast halten können. Diesen Betriebsbedingungen
kann durch zwei Rückführwerke genügt werden, die an Hand des Ausführungsbeispiels
erläutert werden sollen. Es ist dabei eine Regelung mit Stellungsrückführung dargestellt.
Die Anordnung läßt sich sinngemäß bei anderen Regeleinrichtungen, etwa bei hydraulischen
Regeleinrichtungen, anwenden.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auch bei großen Laststößen,
wie sie bei Belastung des Turbinenaggregates durch gewisse Industrieanlagen von
Bahnanlagen u. dgl. auftreten können, daß ein vollbefriedigender Betrieb der Turbine
vorhanden ist, indem auch der hinter dem Zwischenüberhitzer liegende Turbinenteil
zur Aufnahme des Laststoßes herangezogen wird. Dabei werden ohne weiteres die großen
Überbeanspruchungen des vor dem Zwischenüberhitzer liegenden Turbinenteiles vermieden,
wie sie sich sonst bei Zwischenüberhitzeranlagenergeben. Gegenüber diesen großen
Vorteilen, die durch die erfindungsgemäße Lösung erreicht werden, kann es ohne weiteres
in Kauf genommen werden, daß eine gewisse Drosselwirkung durch das Aufstauventil
eintritt. Der hierdurch eintretende thermische Verlust ist in jedem Fall ziemlich
bedeutungslos gegenüber der Tatsache, daß die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht,
Turbinen mit Zwischenüberhitzung in Anlagen mit großen und häufigen Laststößen ohne
Beeinträchtigung des Betriebes der Turbine zu betreiben. Die erfindungsgemäße Lösung
macht es auch ohne Schwierigkeiten möglich, die Rücksteuerung des Aufstauventils
so allmählich vorzunehmen, daß eine ausreichende Dampfströmung durch den Zwischenüberhitzer
stets sichergestellt bleibt.
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HD ist das Frischdampfeinlaßventil, IITD das Aufstauventil hinter
dem Zwischenüberhitzer vor dem Mitteldruckteil. Der Geschwindigkeitsregler der Maschine
ist mit R bezeichnet. Die Maschine laufe mit einer Drehzahl, bei der das Reglergestänge
die ausgezogene Stellung eingenommen hat. Jetzt erfolge ein starker Laststoß mit
entsprechendem Drehzahlabfall, so daß der Angriffspunkt -i des Reglers R am Reglergestänge
sich bis zum Punkt i' bewegt. Der Hebel q
wird entgegen dem Uhrzeigersinn
ausgeschwenkt und der Hilfssteuerkolben h angehoben, so daß Drucköl unter den Kraftkolben
des Ventils HD tritt und dieses öffnet. Der Hilfssteuerkolben h wird infolge seiner
Kupplung mit dem Gestänge des Ventils HD über den Hebel r zurückgeführt.
Im
Punkt i ist weiter der Hebel s angelenkt, dessen Drehpunkt b zunächst noch fest
ist. Der Hebel s wird also um den Punkt b im Uhrzeigersinn ausgeschwenkt und hebt
hierbei über den bei t angelenkten Hebel ia den Steuerkolben m an, so daß
öl unter den Kraftkolben des Aufstauventils MD tritt und dieses öffnet. Es
wird also jetzt eine vergrößerte Dampfmenge aus dem Überhitzer abströmen, die den
Belastungsstoß abzufangen hilft. Durch entsprechende Bemessung der Hebelfibersetzungen
läßt sich erreichen, daß das Ventil MD schneller öffnet als das Ventil
HD. Auf diese Weise läßt sich der Leistungsanteil der beiden Turbinenteile
der Stoßbelastung anpassen.
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Jetzt entsteht die Aufgabe, nicht nur die Bewegung des Ventils
MD zu beenden, sondern es darüber hinaus wieder in die Aufstaustellung zu
bringen. An sich würde die Gestängerückführung 1, n den Hilfssteuerkolben
n2 wieder zurückführen und die Öffnungsbewegung beenden, aber damit wäre das Ventil
M D in der Offenstellung, jedoch nicht in der Aufstaustellung. Da Punkt
b zunächst als fest anzunehmen ist, wäre Punkt k nach k', Punkt
L nach l', Punkt t nach t' gewandert, wenn der Hilfssteuerkolben
m wieder in der Decklage sein soll. Dann würde das Ventil IIID nach abgeklungenem
Laststoß nicht mehr aufstauen. Es muß also eine Rückführung geschaffen werden, die
nach Abklingen dies Laststoßes trotz Verlagerung des Punktes i nach i' wieder die
Ausgangsstellung des Aufstauventils MD herbeiführt. Das Ventil MD muß daher
zunächst wieder entsprechend geschlossen werden.
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Mit dem Kraftkolben des Ventils HD ist über einen Hebel p der
Hilfssteuerkolben d gekuppelt in der Weise, daß bei einer Öffnungsbewegung
des Ventils HD der Steuerkolben d angehoben und Drucköl über g in den Raum
oberhalb des Kolbens c gegeben wird, so daß sich j etzt der Punkt b abwärts bewegen
und der Hebel s mit dem Punkt i' als Festpunkt entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt
wird. Der Steuerkolbenni wird also in Überlagerung der Rückführbewegung, die über
den Hebel iz eingeleitet wurde, abwärts gezogen, d. h. im Sinne eines Wiederschließens
des Aufstauventils HD. Zugleich isst auch der federbelastete Kolben e von
unten her mit Drucköl beaufschlagt worden und hat über die Hebel v und p
den Steuerkolben d in Schließstellung gebracht. Der Kolben e stellt eine
nachgiebige Rückführung dar, d. h., er wird nach Absperrung des Hilf ssteuerkolbens
d durch die Feder F sehr langsam in Mittellage gebracht. g ist eine Kombination
von Rückschlagventil und Drossel, so daß in einer Richtung kein nennenswerter Widerstand
gegen den Ölstrom besteht, in der anderen Richtung dagegen je nach Größe der Drossel
sehr hohe Werte annehmen kann. Durch entsprechende Anordnung dieser Drosseln g in
den Zuflußleitungen zu den Kolben c und e läßt sich erreichen, daß bei Belastungsstößen
der Kolben e wesentlich schneller als Kolben c bewegt wird und somit den Olzufluß
über den Steuerkolben d sehr früh abdrosselt, d. h. lange bevor Kolben e die vorgesehene
neue Lage erreicht hat. Erst allmählich mit dem Zurückdrängen des Kolbens e durch
die gegengeschaltete Feder f wird der Kolben c die der Stellung der HD-Ventile
entsprechende Lage erreichen.
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Mit der vorgesehenen Kombination der Drosseln g und der elastischen
Rückführung über den Kolben e dürfte es möglich sein, Stellzeiten in der Größenordnung
von Minuten zu erreichen, was bei einfacher Anwendung von Drosseln nicht möglich
ist, ohne dabei Gefahr zu laufen, daß diese verstopfen und damit die Funktion der
ganzen Regulierung in Frage zu stellen.