DE1119788B

DE1119788B - Reguliereinrichtung fuer die Leitschaufeln einer Wasserturbine

Info

Publication number: DE1119788B
Application number: DEE19865A
Authority: DE
Inventors: Konrad Wiedler
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1960-08-05
Filing date: 1960-09-01
Publication date: 1961-12-14

Description

Reguliereinrichtung für die Leitschaufeln einer Wasserturbine Die Erfindung betrifft eine Reguliereinrichtung für die Leitschaufeln einer Wasserturbine, bei der die Schaufeln durch ein Schließgewicht gegen ihre Geschlossenstellung hin und durch einen flüssigkeitsbeaufschlagten Stellmotor gegen ihre Offenstellung hin gezogen werden, wobei der Zu- und Abfluß der den Stellmotor beaufschlagenden Flüssigkeit mittels eines Steuerschiebers gesteuert wird.
Bei größeren Anlagen treten in einer solchen Reguliereinrichtung infolge der Trägheit der Gewichtsmasse bei raschen Verstellungen der Schaufeln, beispielsweise bei plötzlicher Entlastung des Generators, bedeutende Kräfte auf, die zu Beschädigungen der Verstellelemente führen können. Es entstehen lästige, kaum abklingende Schwingungen.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden. Bei einer Reguliereinrichtung der eingangs beschriebenen Art sind zu diesem Zweck erfindungsgemäß die den Abfluß der Flüssigkeit freigebenden Kanten des Steuerschiebers so kurz, daß einerseits beim Öffnen und Vergrößern des Abflusses das Abfließen der Flüssigkeit so gedrosselt ist, daß der Druck im Stellmotor mindestens 5'% des bei ruhendem Schließgewicht herrschenden Druckes beträgt, und daß andererseits beim Wiedervermindern des Abflusses der mittlere Wert der Verzögerung des Schließgewichtes unterhalb des Wertes der Erdbeschleunigung bleibt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Leitschaufeln 1 einer Wasserturbine werden über einen Regelring 2, ein Gestänge 3 und einen Hebel 4, der sich um einen festen Drehpunkt 5 dreht, durch ein auf einem Gehänge 6 ruhendes Schließgewicht 7 gegen ihre Geschlossenstellung hin gezogen. Ein flüssigkeitsbeaufschlagter Stellmotor 8, der einen Stehkolben 9 aufweist, ist mittels eines Gestänges 10 am Hebel 4 angelenkt und zieht bei Beaufschlagung mit Drucköl die Schaufeln 1 gegen ihre Offenstellung hin, wobei ein Steuerschieber 11 mit Schieberkolben 12 den Zu- und Abfluß des den Stellmotor 8 beaufschlagenden Drucköls steuert. Die Leitung 13 dient der Zuleitung des Drucköls von einer nicht gezeichneten Druckölquelle zum Steuerschieber 11, eine Leitung 14 dem Zu- und Rücklauf des Drucköls zwischen Steuerschieber 11 und Stellmotor 8 und eine Ablaufleitung 15 dem Ölrücklauf zu der Druckölquelle. In der Leitung 15 ist eine gegebenenfalls verstellbare Blende 16 eingebaut. Der Steuerkolben 12 ist durch ein Gestänge 17 mit einem Hebel 18 verbunden, an ; dem der Regler 19 und ein mit dem Gestänge 10 verbundenes Rückführgestänge 20 angreifen. Steigt die Drehzahl der Turbine an, so hebt der Regler 19 den Steuerkolben 12, und aus dem Stellmotor 8 fließt über die Leitung 14 durch den vom Steuerkolben 12 freigegebenen Abffußquerschnitt Öl in die Ablaufleitung 15 aus. Mit der Bewegung des Steuerkolbens 12 wächst der Abflußquerschnitt vom Wert Null bis auf einen Wert, der dem Querschnitt der Blende 16 entspricht. Während dieses ersten Bewegungsabschnitts wird das Schließgewicht 7 vom Ruhezustand bis auf eine durch die Blende 16 begrenzte Maximalgeschwindigkeit beschleunigt. Der Steuerkolben 12 bewegt sich weiter, und der Durchflußquerschnitt des Steuerschiebers wächst zwar dementsprechend, der Abfluß des Öls bleibt aber in diesem zweiten Bewegungsabschnitt allein durch die Blende 16 bestimmt. Wenn nach Erreichung des Regelziels der Steuerkolben 12 durch die Rückführung 20 wieder gegen seine Ruhestellung zurückgeführt wird, durchläuft er wieder die Stellung, in der der Abflußquerschnitt des Steuerschiebers 11 dem Querschnitt der Blende 16 entspricht. Von dieser Stellung bis zur Ruhestellung reicht der dritte Bewegungsabschnitt, in welchem das Schließgewicht 7 entsprechend dem abnehmenden Abflußquerschnitt des Steuerschiebers 11 von seiner Maximalgeschwindigkeit bis zum Ruhezustand verzögert wird. Die mittlere Verzögerung des Schließgewichtes in diesem Bewegungsabschnitt wird also durch Division der Maximalgeschwindigkeit des Schließgewichtes durch die Zeitdauer dieses Bewegungsabschnittes erhalten.
Die den Abfluß der Flüssigkeit freigebenden Kanten 22 des Steuerschiebers 11 sind so kurz, daß einerseits beim Öffnen und Vergrößern des Abflusses (d. h. beim genannten ersten Bewegungsabschnitt) das Abfließen der Flüssigkeit so gedrosselt ist, daß der Druck im Stellmotor 8 mindestens 5 °/a des bei ruhendem Schließgewicht 7 herrschenden Druckes beträgt, und daß andererseits beim Wiedervermindern des Abflusses (d. h. beim genannten dritten Bewegungsabschnitt) der mittlere Wert der Verzögerung der Bewegung des Schließgewichtes 7 unterhalb des Wertes der Erdbeschleunigung bleibt.
Auf diese Weise ist auch bei sehr schnellen Regelvorgängen das Öl im Stellmotor 8 immer unter Druck, das Schließgewicht 7 hebt sich nie vom Gehänge 6 ab, und das Gestänge zwischen dem Schließgewicht 7 und dem Stehkolben 9 wird nie ganz entlastet. Insbesondere aber werden zu Schlagbeanspruchung des Gestänges führende Schwingungen des Schließgewichtes 7 und störende Schwingungen der Reguliereinrichtung mit Sicherheit vermieden.
Bei einem Steuerschieber mit kreiszylindrischen Kolben, wie in der Zeichnung dargestellt, sind die den Abfluß freigebenden Kanten 22 dem Kolbendurchmesser proportional, so daß hier der Kolbendurchmesser entsprechend klein dimensioniert werden muß.
Zwischen dem Schließgewicht 7 und dem Gehänge 6 sind elastische Glieder 21 aus einem schwingungsdämpfenden Material, beispielsweise Gummi, angeordnet, die ebenfalls Stöße auffangen und Schwingungen der Regeleinrichtung verhindern helfen.
Werden schließlich die Längen der den Ab$uß der Flüssigkeit freigebenden Kanten 22 des Steuerschiebers 11 so gering dimensioniert, daß beim Wiedervermindern des Abflusses beim genannten dritten Bewegungsabschnitt der mittlere Wert der Verzögerung der Bewegung des Schließgewichtes 7 zwischen 40 und 70% des Wertes der Erdbeschleunigung bleibt, so erübrigen sich besondere Vorrichtungen für die Schwingungsdämpfung.
Bei der Dimensionierung der Kanten 22 des Steuerschiebers müssen zwei Forderungen erfüllt sein. Beim Beschleunigungsvorgang des Schließgewichtes darf der das Schließgewicht tragende Öldruck im Stellmotor nicht auf Null sinken, damit im Gestänge nie Entlastung und dann Schläge auftreten können. Beim Verzögerungsvorgang des Schließgewichtes aber soll der mittlere Wert der Verzögerung des Schließgewichtes kleiner als die Erdbeschleunigung bleiben. Dabei wird in der Regel, sobald die Forderung für den Verzögerungsvorgang erfüllt ist, die Kantenlänge des Steuerschiebers so klein sein, daß auch die Forderung für den Beschleunigungsvorgang erfüllt ist. Die 5% des bei ruhendem Schließgewicht herrschenden Drukkes im Stellmotor stellen nur einen unteren Grenzwert.dar, der auf alle Fälle nicht unterschritten werden darf, meist aber nicht erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Reguliereinrichtung für die Leitschaufeln einer Wasserturbine, bei der die Schaufeln durch ein Schließgewicht gegen ihre Geschlossenstel lung hin und durch einen flüssigkeitsbeaufschlagten Stellmotor gegen ihre Ofenstellung hin gezogen werden, wobei der Zu- und Abfluß der den Stellmotor beaufschlagenden Flüssigkeit mittels eines Steuerschiebers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die den Abfluß der Flüssigkeit freigebenden Kanten (22) des Steuerschiebers (11) so kurz sind, daß einerseits beim Öffnen und Vergrößern des Abflusses das Abfließen der Flüssigkeit so gedrosselt ist, daß der Druck im Stellmotor (8) 5'% des bei ruhendem Schließgewicht (7) herrschenden Druckes nicht unterschreitet, und daß andererseits beim Wiedervermindern des Abflusses der mittlere Wert der Verzögerung der Bewegung des Schließgewichtes (7) unterhalb des Wertes der Erdbeschleunigung bleibt.
2. Reguliereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schließgewicht (7) und dem dieses tragenden Gehänge (6) elastische Glieder (21) angeordnet sind.
3. Reguliereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Glieder (21) aus schwingungsdämpfendem Material bestehen.
4. Reguliereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der den Abfluß der Flüssigkeit freigebenden Kanten (22) des Steuerschiebers (11) so gering sind, daß beim Wiedervermindem des Abflusses der mittlere Wert der Verzögerung der Bewegung des Schließgewichtes (7) zwischen 40 und 70 o/a des Wertes der Erdbeschleunigung bleibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Escher-Wyss Mitteilungen, 1959, Heft 1, S. 14 und 15, Bild 4.