DE1426843A1

DE1426843A1 - Reglersystem fuer eine Dampfturbinenanlage

Info

Publication number: DE1426843A1
Application number: DE19651426843
Authority: DE
Inventors: Watson William George
Original assignee: CA Parsons and Co Ltd
Current assignee: CA Parsons and Co Ltd
Priority date: 1964-05-20
Filing date: 1965-05-18
Publication date: 1969-09-18
Also published as: CH437358A; US3375837A; GB1033634A

Description

Patentanwalt DipI.-fng.C-H. Huss H 2 6 8 A

Garmisch - Partenkirchen RatheueetraBe 14

M 457

Garmisch-Partenkirchen, den 25· Juli 1968

Hs/Mü.

O.A« Parsons & Company Limited,
Heaton Works, Newcastle-upon-Tyne 6,
Grossbritannien.

Reglersystem für eine Dampfturbinenanlage,

Die Erfindung bezieht sich auf Drehzahlreglersysteme für Dampfturbinenanlagen.

Es ist üblich, die Geschwindigkeit von großen Dampfturbinenanlagen, wie sie etwa in großen Elektrizitätswerken benutzt werden, mit Hilfe von Begiersystemen zu steuern, die im Grund hydraulische Systeme sind. Bei derartigen Systemen führt eine Hauptölpumpe dem fieglersystem und dem Schmiersystem der Maschine Öl zu. Zusätzlich kann ein elektrischer Generator oder Generatoren, die von der Turbine angetrieben werden, ölbetätigte Wellendichtungen aufweisen, um ein Auslecken einer Kühlflüssigkeit, wie etwa Wasserstoff, aus dem Gehäuse zu verhüten, in welchem Falle die Hauptölpumpe auch das Öl für die Wellendichtungen liefern kann·

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Das Öl wird in dem Reglersystem verwendet, um Relais zu betätigen, die die Öffnung von Reglerventilen, Notsperr- ,i ventilen, Zwischenventilen und anderen Vorrichtungen steuern, die die Dampfzufuhr zur Turbine regeln.

Das benutzte Öl ist üblicherweise ein Mineralöl, das sich zur Verwendung als Schmiermittel eignet, und wenn es für Gasdichtungen für einen Elektrogenerator verwendet wird, muß es sich zur Verwendung in einer elektrischen Maschine eignen. Da die Turbinen-Betriebstemperaturen ständig steigen, nimmt die Feuergefahr bei einem möglichen Bruch einer Ölleitung im Reglersystem zu und es ist daher erwünscht, ein unentflammbares Medium zu benutzen, um die verschiedenen Relais im Reglersystem zu betreiben» In vielen Fällen machen jedoch die Eigenschaften derartiger Medien sie als Schmiermittel oder zur Verwendung in Gasabdichtungen von elektrischen Generatoren ungeeignet.

Zweck der Erfindung ist, ein Reglersystem für eine Dampfturbinenanlage zu schaffen, das die obengenannten Nachteile überwindet oder verringert.

Die Erfindung besteht aus einem Reglersystem für eine Dampfturbinenanlage mit einem durch eine Ölpumpe betätigten Schmiersystem der Turbine und einem von der gleichen oder anderen Pumpe betätigten. Drucksystem für den Betrieb der von der Turbinenwelle angetriebenen Drehzahlregler, wobei Relais, Ventile u.dgl. im Reglersystem mit einer nicht brennbaren Flüssigkeit betrieben werden« Dieses Reglersystem zeichnet

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sich dadurch aus, daß für die Steuerung des Druckes im Kreislauf £er nicht trennbaren Flüssigkeit eine auf den Druckunterschied in dem durch die Drehzahlregler strömenden Druölimittel<"4Creislauf ansprechender, Druckmittel und nicht brennbar« Flüssigkeit getrennt haltender, Druckwandler voriat.

Die Erfindung besteht auch aus einem Begiersystem gemäß dem vorstehenden Absatz, in dem die nicht brennbare Flüssigkeit in zwei getrennten Kreisläufen umläuft, wovon ein Kreislauf ein Hiederdruokkreislauf der Steuerflüssigkeit ist, in den der Druckwandler eingeschaltet ist, wobei die Flüssigkeit in diesem Kreislauf verwendet wird, um das Ansprechen von Beiais auf Schwankungen in der ^rüurbinendrehzahl zu betätigen, während der andere Kreislauf ein Hochdruckkreislauf der Steuerflussigkeit ist, in dem die Flüssigkeit zur Betätigung τοη Ventilen und anderen Dampfsteuervorrichtungen verwendet wird, die von den Relais gesteuert werden«

Die Erfindung besteht auch aus einem Regiersystem gemäß eine» der beiden vorstehenden Absätze, in dem Öl durch eine von der Turtoinenwelle angetriebene Ölpumpe in Umlauf gebracht wird und die nicht brennbare Flüssigkeit durch eine oder mehrere Pumpen in Umlauf gebracht wird, die unabhängig von der Turbine angetrieben werden»

Die Erfindung besteht ferner aus einem ^eglersystem gemäß irgendeinem der vorstehenden Absätze, wobei der Druckwandler ein Gehäuse aufweist, das durch eine biegsame Membran

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oder eine Balganordnung in zwei Abteile unterteilt ist, und Öl von dem Hegler in ein Abteil und die nicht brennbare Flüssigkeit in das andere Abteil geleitet wird, wobei die biegsame *embran oder der Balg auf einen Plunger einwirkt, der ein Ventil steuert, das seinerseits die Zufuhr der nicht brennbaren !Flüssigkeit durch die Vorrichtung steuert, wobei die Anordnung so ist, daß die Verschiebung des Plungers aus einer neutralen Stellung als Ergebnis einer Öldruckänderung das Ventil betätigt, um die Zufuhr der nicht brennbaren Flüssigkeit zu den Ventilrelais oder Ventilen im Begiersystem zu verbinden oder die Zufuhr abzuschneiden und die Eelais für Abfluß zu ö'ffnen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der beigefügten schematisehen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Pig» 1 zeigt in schematischer Farm ein Begiersystem in Übereinstimmung mit einer Form der vorliegenden Erfindung, und

Fig. Z ist ein Querschnitt durch eine ■tteglervorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.

Bei der praktischen Ausführungsform der Erfindung in dem gewählten Beispiel gemäß Fig. t ist ein Äegiersystem für eine Dampfturbinenanlage in einem Kraftwerk gezeigt. Eine ölpumpe 1 wird von der lurbinenwelle angetrieben und führt

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ORIGINAL

Öl zum Hauptregler 2, Hilfsregler 3 und dem Druckwandler 4. Sie kann auch Öl zur Schmierung und für Wellendichtungen für einen Elektrogenerator liefern, der von der Turbine oder den Turbinen in Her Anlage angetrieben wird. Der Hauptregler und Hilfsregler sind parallel geschaltet und liegen beide in Serie mit dem Wandler 4.

Elektromotoren 5 und 6 treiben zwei Pumpen, die eine nicht brennbare Flüssigkeit zum Umlauf bringen. Der Motor 5 treibt Pumpen 7 und 8, wobei die Pumpe 7 für ein Niederdrucksteuermedium ist und die Pumpe 8 für ein Hochdruckmedium. Der Motor 6 treibt eine Pumpe 9 für ein Niederdrueksteuerungsmedium und eine Pumpe 10 für ein Hochdruckmedium. Die Pumpen 7 und 9 sind parallel verbunden, ebenso wie die Pumpen 8 und 10 parallel verbunden sind.

Durch von der Turbine abhängigen Antrieb der Pumpen für die nicht brennbare Flüssigkeit kann eine größere Freiheit in der Anordnung der Pumpenanlage erzielt werden,und die Schaffung von getrennten Kreisläufen für öl und die nicht brennbare Flüssigkeit wird erleichtert.

Das Niederdrücketeuermedium mit einem Druck von ca. 7 kg/cm (100 lbs/sq.in.) strömt zu dem Wandler, worin dieses Medium von dem Öl der Hegler 2 und 3 getrennt gehalten wird, und strömt dann zum Beiais 11 auf dem Heglerventil 12·

Das Heiais spricht auf Druckveränderungen in dem Steuermedium an und steutrt den Fluß des Druckmediums, das verwendet wird, um das Heglerventil zu betätigen. Das Druok-

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medium kann einen Druck von 70 kg/cm ca. (1000 rbs/sq.in_e)

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aufweisenβ

Veränderungen in der Geschwindigkeit der Turbinenanlage verändern den Druck des durch die Regler 2 und 3 strömenden Öls und diese oder eine entsprechende Druokveränderung wird auf die nicht brennbare Flüssigkeit in dem Wandler 4 übertragen und Druckveränderungen in dem Steuermedium betätigen die Relais, wie oben erwähnt,,

Obwohl ein Reglerventil dargestellt wird, können andere Dampfsteuerungsvorrichtungen in dem System verwendet werden, wie etwa Zwischenventile, die normalerweise auf Anlagen beschränkt sind, bei denen Aufheizventile, Notabsperrventile, Yakuumentladungsvorrichtungen und Notauslösevorrichtungen verwendet werden.

Mit der beschriebenen Anordnung werden die Bestandteile des Systems, die sich in heißen Bereichen der Anlage befinden, mit nicht brennbarer Flüssigkeit betätigt und sind so angeordnet, daß die Gefahr der Verschmutzung durch Öl im wesentlichen ausgeschaltet ist.

Der Druckwandler 4 ist in der Nähe der Regler und der Hauptölpumpe 1 angeordnet, und es wurden Vorsichtsmaßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, daß das gesamte Ölaystem in angemessener Weise gegen die heißen Teile der Anlage abgesohirmt ist.

Die Verwendung einer nicht brennbaren Flüssigkeit ermöglicht es, hohe Drücke in dem Druckmittel-Kreislauf zu

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uad dies führt zu verhältnismäßig kleinen und '&■£*$* für die Ventilbetätigung·

g#«iga«ta nicht brennbare Flüssigkeit igt eine

UtwmiB auf Fig* 2 weist der Wandler 4 ein Ge-13 -«wtt- in ^άβ» aich zwei Balgen 14 und 15 "befinden, di« «Mcfc«» an Bücken" mit einer gemeinsam schwimmenden Grundplatte 16 montiert sind. Mit der Grundplatte 16 ist ein Blusiger 17 verbunden.

Steaeröl wird in den Saum 18 innerhalb des Balgens eingeführt» während das Steuermedium in den Baum 19 strömt, der mit d«r Innenseite des Balgens 15 und den Ventilrelais in Verbindung steht.

Bei gleichmäßigen Belastungen der Turbine befindet sieh der Blumger 17 in der neutralen Stellung gemäß Figo 2» In dieser Stellung gleichen sich die Drücke in den Bäumen upd 19 aus, die nicht brennbare Flüssigkeit strömt nicht durch den Wandler, noeh wird sie von dem Wandler abgegeben« Der Druck der Flüssigkeit in der Zuleitung zum Wandler wird so eingestellt, daß er höher ist als der Druck, den sie in dem itelai.a«j$t«ia unter diesen Bedingungen aufweist.

Wenn d«r Steueröldruok zunimmt, bewegt sich der Plunger 17 abwärts und gestattet es der Steuerflüssigkeit»durch den *a»&i«r von der Zuflußöffnung 20 durch die öffnungen in den laum 19 zu strömen und von dort durch den Auslaß 22 zu den Äelais, die die Begierventile betätigen. Der Druck

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in dem Raum 19 und in den Eelais nimmt nun zu und bewirkt die Veränderung der öffnung der Reglerventile, um die Turbinengeachwindigkeit innerhalb vorherbestimmter Grenzen zu halten. Wenn der Druck der Steuerflüesigkeit sich genügend erhöht hat, so daß er dem Steueröldruck gleich ist_f wird der Plunger 17 in seine neutrale Stellung zurückgeführt·

Umgekehrt bewirkt die Verringerung des Steueröldruckes, daß der Plunger sich aufwärtsbewegt und die Steuerflüesigkeit im Raum 19 freigibt, um durch die Öffnungen 21 und den Auslaß 28 auszufließen. Der Druck im Raum 19 fällt dann solange, bis er dem Steueröldruck gleich ist, und der Plunger 17 wird in seine neutrale Stellung zurückgeführt.

Ss ist Üblich, wenn auch nicht wesentlich, Vorkehrungen zu treffen, daß ein Abfallen der Turbinengeschwindigkeit eine Erhöhung des Steueröldruokee erzeugt, wobei die Abwärtsbewegung des Plungers 17 so wirkt, daß der Druck der Steuerflüssigkeit zunimmt, wodurch wiederum über die Relais die der Turbine zugeführte Dampfmenge erhöht wird. In gleicher Weise entspricht ein Abfall in dem Steueröldruck einer Erhöhung der Turbinendrehzahl und der Druckabfall der Steuerflüesigkeit wirkt über die Relais zur Verringerung der Menge de· der Turbine zugeleiteten Dampfes. Um die Ansprechzeit des Systems auf eine Erhöhung der Turbinendrehzahl zu verringern, kann ein zweites Balgenpaar 25 und 24- in einer Anordnung "Rücken an Rücken" vorgesehen werden, wobei der Balgen 23 in Verbindung mit den Raum 18 steht und der Balgen 24 in Verbindung

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Bit dem Saum 19. Die Balgen 23 und 24 haben eine gemeinsame Grundplatte 25» an der mittels eines Schaftes 26a ein Stöpselventil 26 befestigt ist. Dieses Ventil 26 steuert Öffnungen 27» wodurch die Steuerflüssigkeit im Saum 19 freigegeben wird, um durch den Auslaß 28 abzufließen· Der Querschnitt des Ventils 26 oder des Ventilschaftes 26a ist so, daß der tatsächliche Einlaßbereich zu den Balgen 24 geringer ist als der Einlaßbereich zu den Balgen 23· Daher wird das Ventil 26 normalerweise gegen einen Anschlag nach unten gehalten und die Öffnungen 22 sind geschlossen· Bei einer plötz lichen Verringerung des SteuerÖldruckes fällt der Druck im Balgen 23 schneller als im Balgen 24 und das Ventil 26 hebt sich schnell, um die öffnungen 22 zu öffnen und dadurch den Druck der Steuerflüssigkeit im Saum 19 und in den Ventilrelais zu verringern. Dies verringert wiederum das den Ventilen zugeführte Drucköl und sie bewegen sich schnell in ihre geschlossene Stellung.

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Claims

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Paten tans p rücke :

Aj Eeglersystem für eine Dampftürbinenaniage mit einem durch eine Ölpumpe betätigten Schmiersystem der Turbine und einem von der gleichen oder anderen Pumpe betätigten · Drucksystem für den Betrieb der von der Turbinenwelle angetriebenen Drehzahlregler, wobei Beiais, Ventile u.dgl. im fieglersystem mit einer nicht brennbaren Flüssigkeit betrieben werden, dadurch gekennzeichnet , daß für die Steuerung des Druckes im Kreislauf der nicht brennbaren Flüssigkeit eine auf den Druckunterschied in dem durch die Drehzahlregler strömenden Druckmittelkreislauf ansprechender, Druckmittel und nicht brennbare Flüssigkeit getrennt haltender, Druckwandler vorgesehen ist.
2. Begiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht brennbare Flüssigkeit in zwei getrennten Kreisläufen umläuft, wobei ein Kreislauf ein Niederdruckkreislauf der Steuerflüssigkeit ist, in den der Druckwandler eingeschaltet ist, wobei die Flüssigkeit in diesem Kreislauf verwendet wird, um das Ansprechen von Relais auf Schwankungen der Turbinendrehzahl zu betätigen, während der andere Kreislauf ein Hochdruokkreislauf der Steuerflüssigkeit ist,' in dem diese Flüssigkeit zur Betätigung von Ventilen und anderen Dampfsteuerungsvorrichtungen

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verwendet wird, die von den Relais gesteuert werden.
3. Begiersystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das öl durch eine Ölpumpe von der Turbinenwelle aus angetrieben in Umlauf gebracht wird und das unentflammbare Medium durch eine oder mehrere unabhängig von der Turbine angetriebene Pumpen in Umlauf gebracht wird.

4-· Begier sys tem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckwandler ein Gehäuse aufweist, das durch eine biegsame Membran oder eine Balganordnung in zwei Abteilungen unterteilt ist und das öl von dem Regler in ein Abteil und die nicht brennbare flüssigkeit in das andere Abteil geleitet wird, wobei die biegsame Membran oder der Balgen auf einen Plunger einwirkt, der ein Ventil zum Steuern der Zuleitung der nicht brennbaren Flüssigkeit durch die Vorrichtung hindurch steuert, wobei die Anordnung so ist, daß die Verschiebung des Plungers aus einer neutralen Stellung als Ergebnis einer Öldruckänderung das Ventil betätigt, um den Zufluß der nicht brennbaren Flüssigkeit zu einem Abfluß oder zu den Ventilrelais oder Ventilen im Begiersystem zu verbinden, oder um die Zuleitung abzusperren und die Relais mit den Abfluß zu verbinden.

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