DE1401457C - Regeleinrichtung fur das Arbeitsmit tel einer Dampf oder Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für das Arbeitsmittel einer Dampf- oder Gasturbine, mit über hydraulische Stellmotoren verstellbaren Regelventilen, mit einem hydraulischen Drehzahlregler, dessen Sekundäröldruck zur Vorsteuerung der Stellmotoren veränderbar ist, wobei eine Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung für den Drehzahlregler vorgesehen ist.

Eine derartige Regeleinrichtung ist bekannt (Siemens-Sonderdruck SSW 500-13/286, 7582.5 B 13/ MuW, aus der Zeitschrift »Energie«, H. 3, Jg. 10, S. 89 bis 99). Hierbei ist (vgl. insbesondere Bild 7 auf S. 6 und Bild 9 auf S. 8) — damit beim plötzlichen Lastabwurf die Maschinendrehzahl nicht unzulässig erhöht wird und eine Schnellschlußabschaltung erfolgt — die Regeleinrichtung zusätzlich von elektrischen Größen der von den Turbinen angetriebenen Generatoren abhängig gemacht, und zwar durch Anordnung eines Lastabwurfrelais. Dieses ermöglicht, in Abhängigkeit von der Laständerung (——), so in den Regelkreis einzugreifen, daß beim Ansprechen des Lastabwurfrelais durch Druckabsenkung in dem hydraulischen Vorsteuerkreis die Regelventile sofort beim Lastabwurf im Schließsinne betätigt werden. Infolgedessen wird durch vorübergehendes Schließen der Regelventile der eintretende Drehzahlanstieg verhältnismäßig gering gehalten und ein Ansprechen des Schnellschlusses verhindert.

Bei der bekannten Regeleinrichtung ist jedoch von Nachteil, daß ein ordnungsgemäßes Eingreifen der Regeleinrichtung und des Lastabwurfrelais dann empfindlich gestört wird, wenn vor dem Abschalten eine Frequenzabsenkung eingetreten war. Bei einer solchen Frequenzabsenkung wird in der Regel eine Übersteuerung des Drehzahlreglers vorhanden sein, wobei die Regelventile bereits vor dem Eintreten einer größeren Frequenzabsenkung voll ausgesteuert sind. Diese Übersteuerung des Drehzahlreglers beeinträchtigt nicht die Funktion des Lastabwurfrelais, das sofort bei der Lastabsenkung einen Impuls zum vorübergehenden Schließen der Regelventile gibt. Es ist jedoch damit zu rechnen, daß dieser Impuls bereits zu einem Zeitpunkt beendet ist bzw. die Beendigung des von ihm eingeleiteten Schließvorganges zu einem Zeitpunkt eintritt, an dem die Regelventile entsprechend der eingestellten Statik in Abhängigkeit von der Drehzahl noch nicht geschlossen haben. Die Regelventile werden daher wieder mehr oder weniger weit geöffnet, und als Folge dieser unerwünschten Wirkungsweise kann sich unter Umständen ergeben, daß die Schnellschlußdrehzahl erreicht wird.

Auch bei normaler Netzfrequenz sind ähnliche Vorgänge nicht zu vermeiden, wenn die in der Regel motorisch bewirkte Drehzahlverstellung über den maximalen Regelventilhub hinaus weiter betätigt worden ist. Eine solche Fehlbedienung ist bei jeder Turbine möglich, da die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung im allgemeinen so begrenzt wird, daß ein Vollastbetrieb mit maximaler Regelventilöffnung bei einer etwas erhöhten Frequenz von beispielsweise 51 oder 51,5 Hz statt 50 Hz noch möglich ist. Es muß also damit gerechnet werden, daß die Regeleinrichtung gegebenenfalls erst bei diesen Frequenzen eingreift.

Es liegt die Aufgabe vor, die eingangs erwähnte Regeleinrichtung durch Beseitigung unerwünschter Übersteuerungen bzw. Totzeiten hinsichtlich der Betätigung der Regelventile nach dem Ansprechen des Lastabwurfrelais zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Überschreiten des Regelventilhubes, der einer Vollöffnung des Regelventils entspricht, von wenigstens einem Stellmotor ein Endschalter betätigt wird, der über die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung den Sollwert des Drehzahlreglers so verstellt, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt.

Es wird also im Falle einer Übersteuerung der Motor der Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung eingeschaltet und der Drehzahlregler so lange in Richtung »tiefer« verstellt, bis der Endschalter wieder unterbrochen wird und die Regelventile gerade ihre Maximalstellung erreichen. Der hierdurch erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß die Regeleinrichtung eingriffsbereit bleibt, ganz gleich, ob die Übersteuerung durch die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung oder aber durch die Netzfrequenz hervorgerufen wird.

Die Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß beim Überschreiten des Regelventilhubes, der einer Vollöffnung des Regelventils entspricht, von dem Sekundäröldruck des Drehzahlreglers durch eine Grenzdruckvorrichtung über einen Regelstellmotor der Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers so verstellt wird, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt. Diese Regeleinrichtung kann bei Vorhandensein eines vom Lastabwurfrelais betätigbaren Magnetschiebers noch dadurch verbessert werden, daß beim Lastabwurf der Magnetschieber über den Regelstellmotor den Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers so verstellt, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt.

Diese Regeleinrichtung hat den Vorteil, daß bei einem sehr schnellen Frequenzabfall kurz vor der Abschaltung die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung der neuen Frequenz ebenfalls schnell angepaßt werden kann.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 das Schaltschema einer hydraulischen Regeleinrichtung, bei welcher die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung von einem Endschalter beeinflußt wird, der wiederum durch den Regelventil-Stellmotor stellungsabhängig betätigbar ist,

F i g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel mit Grenzdruckvorrichtung und dieser nachgeschaltetem Regelstellmotor.

In F i g. 1 bedeutet 1 das hydraulische Gebersystem mit Pumpenkreisel der Regeleinrichtung einer Dampfturbine. Der drehzahlabhängige Druck des Pumpenkreisels wirkt auf das Meßsystem 2 des Drehzahlreglers R ein, welches durch einen Federbalg (bzw. eine Membran) gebildet wird. Durch das Meßsystem 2 wird über den Hebel la die Steuerhülse Ib eines Folgekolbensystems 3 verstellt. Durch Zusammenwirken dieses Folgekolbensystems mit der Steuerhülse Ib wird ein Sekundäröldruck der Regeleinrichtung umgekehrt proportional den Änderungen des dem Meßsystem 2 zugeführten Druckes geändert. Der Sekundäröldruck wirkt nun über die Leitung 3a auf den Steuerschieber Sa eines Stellmotors 5 ein, der über ein Gestänge 6 das Regelventil 7 betätigt. Der Drehzahlregler R kann durch eine elektrische, pneumatische oder sonstige Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung 4

verstellt werden, welche die Vorspannung der Feder 2 c des Hebels 2a beeinflußt. 8 bedeutet noch einen Magnetschieber, durch den bei Lastabwurf des Maschinensatzes in Abhängigkeit von dem Ansprechen eines Lastabwurfrelais, das an den Generatorstromkreis angeschlossen ist (nicht dargestellt), ein Ablaufquerschnitt für das Sekundäröl geöffnet wird, um sofort beim Ansprechen des Lastabwurfrelais entsprechend den Änderungen der Leistung

des Differentialquotienten-j—J den Sekundäröldruck auf »0«zu bringen und ein schnelles Schließendes Regelventils für eine begrenzte Zeit herbeizuführen. War nun eine Übersteuerung des Drehzahlreglers vorhanden, so ergibt sich, daß durch vorübergehendes Öffnen des Magnetschiebers 8 die Regelventile schließen, jedoch zu einem Zeitpunkt wieder geöffnet werden könnten, bei welchem die Drehzahl noch der Schließstellung der Regelventile entsprechend keine Absenkung erfahren hat. Dies wird jedoch dadurch verhindert, daß beim Überschreiten des Regelventilhubes, der einer Vollöffnung des Regelventils 7 entspricht, von dem Stellmotor 5 ein Endschalter 9 betätigt wird, der über die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung 4 den Sollwert des Drehzahlreglers R so verstellt, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt. Im einzelnen ist mit dem Gestänge 6 des Regelventils 7 der Endschalter 9 gekoppelt. Durch den letzteren wird im Schließfalle über einen elektrischen Übertragungskreis 9a der Stellmotor 4 so lange in Richtung »tiefer« eingeschaltet, bis der Kontakt des Endschalters 9 wieder unterbrochen wird. Hierdurch ergibt sich auch der Vorteil, daß die Maximalbegrenzung der Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung genügend weit nach oben verlegt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 (gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen) wird beim Überschreiten des Regelventilhubes, der einer Vollöffnung des hier nicht dargestellten Regelventils entspricht, von dem Sekundäröldruck des Drehzahlreglers R durch eine Grenzdruckvorrichtung 10 über einen Regelstellmotor 11 der Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers R so verstellt, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt. Im einzelnen ist die Grenzdruckvorrichtung 10 als Strahlrohrregler ausgebildet, ihre Membran 10a wird vom Sekundäröldruck beaufschlagt und dient zur Verstellung des Strahlrohres 10ό, von dessen Stellung abhängig der Kolben des Regelstellmotors 11 entweder aufwärts (bei Übersteuerung) oder abwärts bev/egbar ist. Der Regelstellmotor 11 wirkt auf die Feder 2c über einen Drehzahlverstellhebel 4a, an weichen auch die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung 4 angelenkt ist. 12 ist ein vom Lastabwurfrelais betätigbarer zusätzlicher Magnetschieber, der beim Lastabwurf über den Regelstellmotor 11 den Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers R so verstellt, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für das Arbeitsmittel einer Dampf- oder Gasturbine, mit über hydraulische Stellmotoren verstellbaren Regelventilen, mit einem hydraulischen Drehzahlregler, dessen Sekundäröldruck zur Vorsteuerung der Stellmotoren veränderbar ist, wobei eine Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung für den Drehzahlregler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten des Regelventilhubes, der einer Vollöffnung des Regelventils (7) entspricht, von wenigstens einem Stellmotor (5) ein Endschalter (9) betätigt wird, der über die Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung (4) den Sollwert des Drehzahlreglers so verstellt, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt (F i g. 1).

2. Regeleinrichtung für das Arbeitsmittel einer Dampf- oder Gasturbine, mit über hydraulische Stellmotoren verstellbaren Regelventilen mit einem hydraulischen Drehzahlregler, dessen Sekundäröldruck zur Vorsteuerung der Stellmotoren veränderbar ist, wobei eine Drehzahlsollwert-Verstellvorrichtung für den Drehzahlregler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten des Regelventilhubes, der einer Vollöffnung des Regelventils (7) entspricht, von dem Sekundäröldruck des Drehzahlreglers (R) durch eine Grenzdruckvorrichtung (10) über einen Regelstellmotor (11) der Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers (R) so verstellt wird, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt (F i g. 2).

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, mit einem vom Lastabwurfrelais betätigbaren Magnetschieber, dadurch gekennzeichnet, daß beim Lastabwurf der Magnetschieber (12) über den Regelstellmotor (11) den Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers so verstellt, daß er unterhalb der Nenndrehzahl liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen