DE1426499A1

DE1426499A1 - Einrichtung zur Verhinderung von UEberdrehzahlen einer Antriebsmaschine fuer einen Generator

Info

Publication number: DE1426499A1
Application number: DE19621426499
Authority: DE
Inventors: Eggenberger Markus Adrian; Troutman Paul Henry
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1961-11-03
Filing date: 1962-10-30
Publication date: 1970-10-08
Also published as: GB1015292A; DE1426499B2; US3198954A; CH404414A

Description

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General Electric Company Schenectady, N.Y. (V.St.A.)

Einrichtung zur Verhinderung von überdrehzahlen einer Antriebsmaschine für einen Generator

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung von überdrehzahlen einer Antriebsmaschine für einen Generator, der ein elektrisches Netz speist, mit einem die Zuführung eines Betriebsmittels zur Antriebsmaschine regelnden Ventil, einem die Drehzahl der Antriebsmaschine und des Generators konstant haltenden Drehzahlregler, einer entsprechend der an das Netz abzugebenden elektrischen Leistung von Hand verstellbaren Einrichtung, die zusammen mit dem Drehzahlregler über einen Zwischenhebel das Ventil noch weiter zu öffnen gestattet, als es durch den Drehzahlregler geschieht, um den Generator bei der gewünschten Drehzahl zu belasten, einer die der Antriebsmaschine durch das Betriebsmittel zugeführte Leistung anzeigenden ersten Meßvorrichtung, die ein Betriebsmittelleistungssignal liefert, und einer die tatsächliche Generatorlast anzeigenden zweiten Meßvorrichtung, die ein Generatorlastsignal liefert.

Einrichtungen zum Verhindern von überdrehzahlen sind bekannt und werden insbesondere bei Turbogeneratorsätzen benötigt, 3a diese mit hohen Nenndrehzahlen arbeiten und die Drehzahlregelung daher schnell ansprechen muß. Es ist auch bekannt, die Generatorlast aufgrund von Phasen- oder Frequenzänderungen zu messen, um Dre.h^ahländerungen der Antriebsturbine vorbeugen zu können. Weiterhin eind auch Drehzahlregelungen bekannt, für deren

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Ansprechen eine Änderung der Ist-Drehzahl erforderlich ist.

Außerdem ist es bekannt, bei Lastabwurf oder starker Verringerung der Belastung eines durch eine Turbine angetriebenen Generators an diesen eine Ersatzlast anzuschließen, um einen Drehzahlanstieg auf unzulässig hohe Werte zu verhindern.

Aus der deutschen Patentschrift 878 052 ist eine Regel- ! einrichtung für Dampf- oder Gasturbinen mit einem Geschwindig- : keitsregler und einem zusätzlichen, auf die Steuerung einwirken- j den, elektrisch beeinflußten Regelglied zum verzögerungsfreien · Abfangen von Laständerungen bekannt, bei der das Regelglied von ; zwei elektrischen Befehlsgebern beeinflußbar ist, die auf verschiedene elektrische Zustandsänderungen ansprechen.

Aus der deutschen Patentschrift 9^8 117 ist es bekannt, außer der Drehzahlabweichung der zu regelnden Kraftmaschine die Differenz der abgegebenen und der zugeführten Leistung zur Dreh- I zahlregelung heranzuziehen.

Aus der DT-AS 1 033 033 ist schließlich ein Verfahren zur Beschleunigung von hydraulisch oder pneumatisch betätigten Drehzahlreglern für Dampf- und Gasturbinen mittels eines elektrischen Beschleunigungszusatzes bekannt, der die Steuerung der Maschine während einer kurzzeitigen Änderung der Maschinenlast übernimmt und durch eine Störgröße betätigt wird, die durch die ' Maschinenlast hervorgerufen und über ein elektrisches Vorhaltglied auf die hydraulische Steuerung der Maschine geschaltet wird.

Wenn man von Reibungsverlusten absieht, steht grundsätzlich die Leistung, die einer Turbine durch den Hochdruckdampf zugeführt wird, jederzeit mit der Ist-Belastung der Turbine im Gleichgewicht. Die Belastung besteht in Wirklichkeit nicht aus dem Generator, wenn man von dessen Reibungsverlusten und anderen

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verhältnismäßig kleinen Wärmeverlusten absieht, da der Generator nur ein Energiewandler ist. Die tatsächliche Belastung ist die vom Generator an das angeschlossene Verbrauchersystem gelieferte elektrische Leistung. Die der Turbine zugeführte Leistung wird im folgenden als die Energie definiert, die pro Zeiteinheit bei den verschiedenen Drücken in den Turbinenstufen durch den Dampf tatsächlich an die Turbinenschaufeln geliefert wird. Als Belastung soll die elektrische Energie pro Zeiteinheit bezeichnet werden, die vom Generator nach außen abgegeben wird. Die zugeführte Leistung erzeugt in der Turbine ein Antriebsdrehmoment, das auf die Läufer der Turbine und des Generators wirkt, während die Belastung ein diesem Drehmoment entgegenwirkendes bremsendes oder negatives Drehmoment erzeugt. Wenn diese beiden Drehmomente nicht miteinander im Gleichgewicht stehen, so resultiert, wenn man von Reibungsverlusten absieht, ein Rest-Drehmoment, welches die Läufer mit einer von ihren Trägheitsmomenten abhängigen Geschwindigkeit beschleunigt oder verzögert. Es ist dabei zu beachten, daß die Leistung, die einer Turbine zugeführt wird, eine Meßgröße ist, welche mit dem Zustand des Dampfes in verschiedenen Turbinenabschnitten in Beziehung gesetzt werden kann. Wenn das Antriebsmittel der Turbine einmal zugeführt worden ist, kann seine Energie nur durch eine Belastung des Generators oder eine Drehzahländerung der Läufer der Maschine verbraucht werden. Es ist daher wichtig, daß die Eingangsenergie in Form des Primärdampfes schnell geändert werden kann, um nennenswerte Unterschiede zwischen der Eingangsleistung und der Generatorbelastung zu verhindern und dadurch dem Auftreten von überdrehzahlen vorzubeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Verhindern von überdrehzahlen einer Antriebsmaschine für einen Generator anzugeben, die anspricht, bevor eine nennenswerte Drehzahlerhöhung stattgefunden hat und sich durch sehr rasches Ansprechen auszeichnet.

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Dieae Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei Anzeige der Betriebsmittel-Leiatungemeßvorrichtung einer Überschreitung eines vorgegebenen Wertes der Betriebsmittelleistung und bei Anzeige der ßeneratorlastmeßvorrichtung einer Unterschreitung

; eines vorgegebenen Wertes der Generator last das Ventil in an sich bekannter Weise seitens eines Ankers einer Spule im Sinne einer stärkeren Drosselung des Betriebsmittels gesteuert wird und daß dabei in ebenfalls an sich bekannter Weise der Spiisnanker Über

- den Zwischenhebel auf das Ventil einwirkt, über welchen die von Hand verstellbare Einrichtung und dtr Drehzahlregler das Ventil steuern.

Vorzugsweise ist eine Anordnung vorgesehen, die das Potential am Lastsignaleingang eines elektrohjrdraulisehen Systems herabsetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. l eine schematische Darstellung eines mechanischhydraulischen Regelsystems für einen Turbogenerator, das eine Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 3 eine vereinfachte Blockdarstellung eines elektrohydraulischen Regelsystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen ähnlichen Turbogenerator.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung werden, kurz gesagt, die elektrische Belastung des Generators und die der Turbine durch den Dampf zugeführte Leistung gemessen und es wird dann bei einer vorgegebenen Abweichung dieser beiden Größen von-

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einander die Soll-Last des Regelsystems herabgesetzt, so daß die Zufuhr des Antriebsmittels gedrosselt wird, bevor eine nennenswerte Drehzahländerung eingetreten ist.

Der in Pig. I schematisch dargestellte Maschinensatz enthält eine Dampfturbine mit einer Hochdruckstufe 1 und einer mit dieser gekoppelten Niederdruckstufe 2, die zusammen einen Generator 4 antreiben. Der Generator speist eine nichtdargestellte elektrische Last über Leitungen 5. Der Generator selbst bildet die Belastung nicht, er ist lediglich ein Energiewandler und soll daher im folgenden als Teil der Antriebsmaschine angesehen werden.

Der Turbine wird über eine Eingangsleitung 6 Dampf hohen Druckes und hoher Temperatur über ein Schnellschlußventil 7 und ein Regelventil 8 zugeführt. Das Regelventil 8 besteht in bekannter Weise in der Praxis aus einer Gruppe von parallelgeschalteten Ventilen, die nacheinander betätigt werden. Diese Ventilgruppe ist in Pig. 1 der Einfachheit halber jedoch nur als Einzelventil mit einem Ventilgehäuse 9 und einer Ventilscheibe 10, die an einer Ventiletange 11 befestigt ist, dargestellt.

Der Dampf wird der Hochdruckstufe 1 vom Ventil 8 über eine Rohrleitung 12 zugeführt. Der aus dem Hochdruckteil austretende Dampf strömt durch eine Rohrleitung 14 zum Niederdruckteil 2. Von dort gelangt der Dampf in einen Kondensator 16. Die Erfindung läßt sich selbstverständlich außer auf Kondensations-Dampfturbinen der dargestellten Art auch auf andere Dampfturbinen, z.B. solche mit Zwischenüberhitzung, und auch auf andere Arten von Antriebsmaschinen, z.B. Gasturbinen, anwenden.

Das mechanisch-hydraulische Regelsystem des Maschinensatzes enthält einen hydrauliachen Servomotor zur Betätigung der Ventilstange 11. Dieser Servomotor enthält einen Zylinder 18 mit einem einseitig wirkenden Kolben 18, auf den oben eine Druckfeder !

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19 wirkt. Der Kolben 18 ist mit einer Kolbenstange 20 verbunden, die die Ventilstange 11 über ein hydraulisches Kraftverstärkerrelais 21 betätigt.

Der Zufluß von Druckmittel zum Zylinder 17 wird durch ein Steuerventil 22 gesteuert, das über eine Leitung 23 mit einem nichtdargestellten Druckflüssigkeitsbehälter in Verbindung steht. Das Steuerventil 22 enthält zwei Steuerseheiben, die an einer Ventilstange 24 befestigt sind, welche in einem Ventilzylinder 38 durch einen mechanischen Fliehkraft-Drehzahlgeber entsprechend der Turbinendrehzahl in senkrechter Richtung im Ventilzylinder 38 verstellbar ist. Die Druckflüssigkeit wird vom Steuerventil 22 über eine Rohrleitung 26 dem Zylinder 17 zugeführt .

Die oben beschriebenen Bauelemente stellen einen einfachen Geschwindigkeits- oder Drehzahlregler dar, bei dem der Ventilteller 10 entsprechend den Änderungen der Ist-Drehzahl verstellt und die Drehzahl dadurch innerhalb gewisser Grenzen gehalten wird. Um die Turbinendrehzahl für verschiedene Werte der elektrischen Belastung auf die Synchrondrehzahl einstellen zu können, ist eine Drehzahlstellvorrichtung vorgesehen, die die Soll-Drehzahl zu verstellen gestattet. Diese Vorrichtung 27 enthält einen raumfesten Träger 28, in dem eine Hülse 29 angeordnet ist, die durch eine Druckfeder 30 nach unten gegen einen · Anschlag 28a gedrückt wird. Die Hülse 29 hat ein Innengewinde, in das eine Stange 31 eingeschraubt ist, die innerhalb der Hülse 29 durch Verdrehen eines Handrades 32 einstellbar ist. Nach oben wird die Verstellung der Stange 31 durch einen Kragen 33 und einen festen Anschlag 34 begrenzt. Am unteren Ende der Stange 3I befindet sich ein Bund 35, der mit einem Rückstellhebel 36 gekoppelt ist. Der Rückstellhebel % ist in der Nähe seiner Mitte durch ein Gelenk 37 mit der Hülse 38 des Steuerventils 22 verbunden. Durch Drehen des Handrades 32 läßt sich die Stange 31 und damit das linke Ende des Hebels 36 anheben oder absenken.

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Hierdurch wird die vertikale Lage der Hülse 38 verstellt. Eine Rückstellbewegung der Hülse 38 wird über einen Ansatz 39 an der Kolbenstange 20, der mit dem Hebel 36 durch ein Gelenk 40 verbundn ist, bewirkt.

Die im Vorstehenden beschriebene Einrichtung stellt mit Ausnahme der federbelasteten Hülse 29 in der Drehsahlstellvorrichtung 27 «inen swehanisoh-hydraulischen Regler bekannter Bauart · dar, bei dem die Soll-Last (durch den Bund 35) verstellt werden kann, so daft die Soll-Drehzahl einer bestimmten Last, vorsugs- weise der Last Mull, angepaßt werden kann. Wenn die Stange 31 \ durch Verdrehen des Handrades 32 abgesenkt wird, werden auch der Bund 35 und die Hülse 38 nach unten bewegt, so da* Druckmittel in den Zylinder 17 eintritt. Hierdurch wird das Ventil 8 weiter geöffnet.und die Turbine wird stärker belastet, wobei gleichseitig jedoch die Drehzahl durch die Verbindung des Generators mit dem Nets konstant bleibt.

Qemäft der Erfindung sind Mittel vorgeshen, um die Hülse 29 gegen die Wirkung der Druckfeder 30 von ihrer normalen Lage am Anschlag 28a ansuheben und dadurch auch das linke Ende des sweiarmigen Hebels 36 nach oben zu bewegen (was einer Verringerung der Soll-Last entspricht), wenn Betriebsverhältnisse auftreten, die zu einer Erhöhung der Turbinendrehzahl führen können. Diese Verstellung geschieht mittels eines Hebels 41, der bei 12 an dem festen Träger 28 drehbar gelagert und mit der Hülse 29 bei 43 drehbar verbunden ist. Der Hebel 41 ist mit einem Kern 44a eines Elektromagneten 44 verbunden, dessen Triebspule mit 44b bezeichnet ist. Beim Erregen der Spule 44b werden der Kern 44a und damit auch der Hebel 41 nach oben bewegt, so daß die Hülse 29 gegen die Kraft der Feder 30 nach oben verstellt wird. Hierdurch wird der Soll-Wert des Verhältnisses von Drehzahl zu Last verringert, der vorher durch das Handrad 32 eingestellt worden war. Die vorherige Einstellung wird dadurch also durch die Verstellung des Bundes 35 nach oben unwirksam gemacht und

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das Ventil 8 wird in Schließrichtung verstellt. Hierdurch wird die Dampfzufuhr zur Turbine gedrosselt, obwohl keine Drehzahländerung stattgefunden hatte.

Der Elektromagnet 44 wird von einer nichtdargestellten Gleichstromquelle über eine Leitung 45 erregt, wenn zwei in Reihe geschaltete Kontakte 46 und 48 geschlossen sind. Die Kontakte 46 und 47 werden durch ein Relais 47 bzw. 49 gesteuert. Wenn beide Relais 47 und 49 erregt sind, sind beide Kontakte 46 und 48 geschlossen und die Spule 44b erhält Strom, so daß der Hebel 41 nach oben bewegt wird.

Anstelle der Relaiskontakte 46 und 48 können selbstverständlich auch Transistoren verwendet werden. In diesem Falle fließt der Strom, wenn eine bestimmte Vorspannung überschritten wird.

Das Relais 47 wird in Abhängigkeit von der Ist-Last des Generators durch ein Wattmeter-Lastrelais 50 erregt, wenn die über die Ausgangsleitungen 5 abgegebene Ausgangsleistung des Generators einen vorbestimmten Wert, z.B. 30$ der Vollast, unterschreitet. Das Relais 50 ist ein übliches Wattmeter-Relais, in dem die Wirkkomponente des in Stromwandlerleitungen 51 fließenden Stromes mit der über Leitungen 52 abgenommenen Spannung multipliziert und dementsprechend nur die Wirklast, nicht jedoch die Blindlast, gemessen wird. Das Lastrelais 50 enthält nichtdargestellte Kontakte, die schließen, wenn die Wirklast unter 30£ der Vollast sinkt. Von einer nicht näher dargestellten Gleichstromquelle fließt dann über eine Leitung 53» das Lastrelais 50 und das Relais 47 ein Strom und der Arbeitskontakt 46 des Relais 47 wird geschlossen.

Das Relais 49 wird betätigt, wenn die Turbineneingangsleistung einen bestimmten Betrag überschreitet. Der Augenblickswert der Turbineneingangsleistung ist proportional dem Dampf-

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druck. Der Dampfdruck wird dementsprechend an einer bestimmten Stelle gemessen, an der der Druck bei voller Turbinenbelastung gemessen oder berechnet worden war. Das prozentuale Verhältnis von Ist-Druck zum vorherbestimmten Vollast-Druck ist dementsprechend gleich dem Prozentsatz der vollen Leistung der Turbine. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Druck mittels eines Rohres 54 gemessen, welches an die Verbindungsrohrleitung 14 angeschlossen ist. Das Rohr 54 kann auch an eine andere Stelle angeschlossen werden, z.B. an eine Stelle zwischen zwei Turbinenstufen oder an eine Extraktionsleitung. Das Rohr 54 führt zu einem Druckrelais 55, das z.B. aus einem Wellrohr bestehen kann, das sich gegen den Atmosphärendruck ausdehnt und elektrisch Kontakte betätigt. Durch das Druckrelais 55 wird dem Relais 49 eine über eine Leitung 56 angelegte Gleichspannung zugeführt, wenn der dem Druck in der Leitung 54 entsprechende Prozentsatz der Nenn-Eingangsleistungjder Turbine größer als ein vorgegebener Wert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erhält das Relais 49 über das Druckrelais 55 Spannung und schließt den Arbeitskontakt 48, wenn die Turbinenleistung größer als 50% der Nennleistung ist.

Anhand von Pig. 2 sollen die Verhältnisse erläutert werden, unter denen die Relais 47 und 49 betätigt werden. In Pigv 2 ist längs der Abszisse die Ist-Leistung der Turbine in Prozent der Voll- und Nennleistun-g angegeben, während längs der Ordinate die Ist-Last des Generators in Prozent der Voll- oder Nennlast des Generators aufgetragen ist. Eine durch den Nullpunkt verlaufende Gerade 60 entspricht dem Gleichgewichtszustand zwischen Turbinenleistung und Generatorlast, bei dem der Rotor weder beschleunigt noch verzögert wird. Beispielsweise gibt ein Punkt 61 auf der Geraden 60 das positive und negative Drehmoment an, das im Gleichgewichtszustand auf den Rotor bei verhältnismäßig hohen Werten von Leistung und Belastung wirken muß. Ein j weiterer Punkt 62 entspricht einem Zustand wesentlich geringerer

Turbineneingangsleistung und Generatorbelastung, bei dem sich

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-ΙΟ-Leistung und Belastung nahezu im Gleichgewicht befinden. Ein dritter Punkt 63 entspricht jedoch einer erheblichen Störung des Gleichgewichtes, die Belastung ist dabei ungefähr so groß wie im Punkt 62, während die Eingangsleistung der Turbine demgegenüber wesentlich größer ist. Der durch den Punkt 63 dargestellte Zustand würde zu einer Beschleunigung der Rotoren führen, welche durch einen konventionellen Drehzahlregler nur schwer beherrscht werden könnte, da in der Zeitspanne, die bis zur Einleitung von Korrekturmaßnahmen verstreicht, dauernd weiter Dampf hoher Energie in die Turbine strömt.

Bei dem in Pig. I dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Druckrelais 55 so eingestellt, daß das Relais 49 betäbigt wird, wenn der Druck mehr als 50% der Maximalleistung entspricht, d.h. wenn der Druck in Pig. 2 rechts von der senkrechten Linie 64 liegt. Das Lastrelais 50 ist seinerseits so eingestellt, daß das Relais 47 erregt wird, wenn die Generatorlast weniger als J>0% der Vollast beträgt, d.h. in Fig. 2 unterhalb der horizontalen Linie 65 liegt. Das gleichzeitige Auftreten dieser beiden Betriebs zustände bedeutet, daß der Arbeitspunkt in der schraffierten Fläche 66 liegt. Wenn der Arbeitspunkt also z.B. dem Punkt ! 63 entspricht, werden die Kontakte 46 und 48 beide geschlossen und die Synchronisierungsstange 31 wird dann durch den Elektromagneten 44 nach oben bewegt. Hierdurch werden die Ventile in Schließrichtung verstellt und der Dampfzufluß zur Turbine wird sofort verringert.

Der Hub des Kernes 44a des Elektromagneten 44 ist bezüglich der Länge der Hebel 4l und 36 so gewählt, daß die Hülse 38 mindestens soweit verstellt wird, als es einer Drehzahländerung entspricht, die ein vollständiges Schließen des Dampfregelventiles entspricht. Wenn also eine Drehzahländerung von 5% ein vollständiges Schließen des Dampfregeiventils durch den Fliehkraft-Drehzahlgeber 25 bewirkt, muß die Hülse 38 durch Erregung des Elektromagneten 44 mindestens um eine solche Strecke

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verstellt werden, wie sie die Ventilstange 24 des Ventils 22 ausführen muß, um eine Drehzahländerung um 5% herbeizuführen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das mechanisch-hydraulische Regelsystem gemäß Fig. 1 beschränkt. Das in Fig. 3 dargestellte vereinfachte Blockdiagramm zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein elektrisch-hydraulisches Regelsystem für eine Dampfturbine, die einen Generator antreibt.

Dem Regelsystem gemäß Fig. 3 wird eine elektrische Spannung, die eine gewünschte Turbinen-Solldrehzahl darstellt, über eine Leitung 70 zugeführt und in einer Addiervorrichtung 71 mit einer negativen Spannung vereinigt, die auf einer Leitung 72 auftritt und-die Turbinen-Istdrehzahl darstellt. Diese Spannung stellt also eine Rückführspannung dar. Das resultierende Drehzahl-Fehlersignal tritt auf einer Leitung 73 auf und wird nach Verstärkung entsprechend der gewünschten Regelschärfe der Drehzahlregelung einer zweiten Addiervorrichtung 75 zugeführt. Hier wird dem Drehzahlfehlersignal eine Spannung überlagert, die die gewünschte Soll-Last der Turbine darstellt und über eine Leitung 76, die Kontakte eines Schalters 77 und eine Leitung 78 zugeführt wird. Das resultierende Signal, das das Verhältnis der Drehzahlabweichung zur Belastung darstellt, wird durch einen Verstärker 80 verstärkt und als Stellsignal einem Stellglied zugeführt, das ein Servoventil 8l mit einem hydraulisch betätigten Kolben enthält. Durch den Kolben wird ein Dampfventil verstellt, das die Zufuhr von Dampf zu einer Turbine steuert. Ventil und Turbine sind durch einen Block 82 dargestellt.

Die Genratorlast ist in Fig. 3 durch einen Block 83 dargestellt, sie übt ein negatives Drehmoment oder Bremsmoment aus, wie durch ein Minuszeichen am einen Eingang einer Addiervorrichtung 81» dargestellt ist. Die Addier vorrichtung 84 dient als symbolische Darstellung eines umlaufenden Körpers, auf den sowohl ein Antriebsmoment als auch ein Bremsmoment wirken. Beim über-

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wiegen des Antrxebsdrehmomentes wird der Rotor beschleunigt, dessen Trägheitsmoment durch einen Block 85 versinnbildlicht ist. Die Drehzahländerung des Rotors wird durch einen Tachometergenerator 86 gemessen, der eine entsprechende Spannung liefert. Diese Spannung wird in einem Drehzahl-Geber 87 in ein der Ist-Drehzahl entsprechendes Signal umgewandelt. Offensichtlich wird ein neues Drehzahl-Fehlersignal auf der Leitung 73 zur Verstellung des Dampfventils nur dann erzeugt, wenn eine Drehzahländerung stattgefunden hat.

In dem beschriebenen Blockdiagramm sind sowohl reale Bestandteile der Einrichtung als auch physikalische und rechnerische Größen des Systems dargestellt. Selbstverständlich handelt es sich bei dem dargestellten System nur um ein spezielles Anwendungsbeispiel für die Einrichtung gemäß der Erfindung. *

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung werden Abweichungen vom Gleichgewicht zwischen Turbinenleistung und Generatorbelastung wahrgenommen bevor eine merkliche Drehzahländerung stattfinden kann. Wie bereits anhand von Fig. 1 erläutert worden war, wird ein Zustand des Antriebsmittels der Turbine gemessen, wie durch eine vom Block 82 ausgehende gestrichelte Linie 88 angedeutet ist. Diese Linie 88 kann z.B. eine Rohrleitung darstellen, durch die der Dampfdruck an einem geeigneten Punkt der Turbine abgegriffen wird. Der Dampfdruck betätigt ein Druckrelais 89, welches dem Druckrelais 55 in Fig. 1 entspricht und einen elektrischen Kontakt schließt, wenn die Antriebsleistung der Turbine mehr als 50% der Nenn-Leistung beträgt, wobei dann ein Relais 90 betätigt wird.

Wie bei Fig. 1 wird auch die Ist-Last gemessen, was durch die gestrichelte Linie 91 in Fig. 3 angedeutet ist und ein Wattmeter-Lastrelais 92, welches dem Relais 50 in Fig. 1 entspricht, wird entsprechend der gemessenen Generator-Ist-Last betätigt. Das Relais 92 schließt einen Kontakt, wenn die Be-

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lastung unter einen vorgegebenen Wert, z.B. 303» der Nennlast sinkt, wobei dann ein Relais 93 anspricht.

Wenn sowohl das Relais 90 als auch das Relais 93 erregt sind, wird über die in Reihe geschalteten Kontakte 94 und 95 dieser Relais eine Gleichspannung an eine Spule eines Schaltschützes 77 gelegt, dessen Anker sich dann nach rechts bewegt. Das bewegliche Kontaktstück des Schützes 77 wird dann an das rechte feststehende Kontaktstück gelegt, das über eine Leitung 96 an eine zweite Spannungsquelle angeschlossen ist, die eine niedrige Soll-Lastsignal-Spannung als sie an der Leitung 76 liegt, liefert. Das sekundäre Lastsollwertsignal auf der Leitung 96 kann Null oder einfach kleiner als die Spannung auf der Leitung 76 oder auch negativ sein. Das zweite Lastsollwertsignal auf der Leitung 96 verringert das den Drehzahlsollwert überlagerte Signal mindestens um einen Betrag, der ein vollständiges Schliessen des Dampfventiles bewirkt, wie es auch bei Figur 1 der Fall war.

Bei einem Vergleich der Figur 1 mit Figur 3 sieht man, daß das gewählte Lastsollwertsignal auf der Leitung 76 in Fig.3 der vertikalen Lage des Bundes 35 in Figur 1 entspricht, die durch das Handrad 52 verstellbar ist. Eine Betätigung des Schaltschützes 77 zur Verringerung der der Addiervorrichtung 79 zugeführten Spannung entspricht einer Anhebung des Bundes 35 durch den Elektromagneten 44 in Figur 1.

Hinsichtlich der Verhinderung von überdrehzahlen arbeiten die Einrichtungen gemäss Fig. 1 und Fig. 3 praktisch gleich. In beiden Fällen bewirkt das Bestreben des Läufers, seine Drehzahl zu erhöhen, d.h. eine Störung des Gleichgewichtes zwischen der Turbinenleistung und der Generatorbelastung eines Veränderung des Soll-Lastwertes. Wenn die Abweichung vom Gleichgewicht eine bestimmte Grosse erreicht, z.B. bei einer Turbinenleistung Über 5035 der Nennleistung und einer Generatorlast von weniger als

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30% der Nennlast, werden beide Relais geschlossen und ein drittes Relais erregt, das den Lastsollwert so stark herabsetzt, daß das Regelventil vollständig geschlossen wird. Dabei braucht keine Änderung der Rotordrehzahl stattzufinden und die Regelverzögerung hängt nur von der Verzögerung in der Einrichtung geraäss der Erfindung selbst ab.

Selbstverständlich kann man anstelle der dargestellten g mechanischen Relais auch statische Schaltvorrichtungen verwenden und diese so wählen, daß die Verringerung des Lastsoliwertes in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Abweichung vom Gleichgewichtszustand bewirkt wird. Beispielsweise können Summierverstärker verwendet werden, so daß die Regelfunktionen bei dem festen Unterschied zwischen der Leistung und der Belastung ausgelöst wird. In diesem Falle wäre die schraffierte Fläche 66 in Fig.2 dreieckig anstatt rechteckig.

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Claims

Patentansprüche

1.) Einrichtung zur Verhinderung von überdrehzahlen einer Antriebsmaschine für einen Generator, der ein elektrisches Netz speist, mit einem die Zuführung eines Betriebsmittels zur Antriebsmaschine regelnden Ventil, einem die Drehzahl der Antriebsmaschine und des Generators konstant haltenden Drehzahlregler, einer entsprechend der an das Netz abzugebenden elektrischen Leistung von Hand verstellbaren Einrichtung, die zusammen mit dem Drehzahlregler über einen Zwischenhebel das Ventil noch weiter zu öffnen gestattet, als es durch den Drehzahlregler geschieht, um den Generator bei der gewünschten Drehzahl zu belasten, einer die der Antriebsmaschine durch das Betriebsmittel zugeführte Leistung anzeigenden ersten Meßvorrichtung, die ein Betriebsmittelleistungssignal liefert, und einer die tatsächliche Generatorlast anzeigenden zweiten Meßvorrichtung, die ein Generatorlastsignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Anzeige der Betriebsmittelleistungsmeßvorrichtung (55,89) einer Überschreitung eines vorgegebenen Wertes der Betriebsmittelleistung und bei Anzeige der Generatorlastmeßvorrichtung (50, 92) einer Unt rschreitung eines vorgegebenen Wertes der Generatorlast, das Ventil (8,82) in an sich bekannter Weise durch einen Anker (MMa) einer Spule (MM) im Sinne einer stärkeren Drosselung des Betriebsmittels gesteuert wird und daß dabei in ebenfalls an sich bekannter Weise der Spulenanker über den Zwischenhebel (36) auf das Ventil einwirkt, über welchen die von Hand verstellbare Einrichtung (27) und der Drehzahlregler (25) das Ventil steuern.

2.) Einrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine Anordnung (77) die die Spannung an einem Lastsignaleingang (78) eines elektrohydraulischen Reglers zu verringern gestattet (Figur 3).

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