DE1503285A1 - Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung von doppelt geregelten Turbinen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung von doppelt geregelten Turbinen Bei der Regelung von Kaplan- und Rohrturbinen beeinflußt ein Regler über je einen Stellmotor die beiden Stellorgane, Leitschaufelapparat und Laufschaufelapparat der Turbine. Dabei können diese Stellorgane entweder vom Regler parallel angesteuert werden oder der Laufschaufelapparat wird dem vom Regler angesteuerten leitschaufelapparat nachgeführt. In beiden Fällen wird im Normalbetrieb zum Erreichen des bestmöglichen Wirkungsgrades eine bestimmte Zuordnung zwischen der Stellung des Laufsohaufelapparates und der Stellung des Leitschaufelapparates aufrechterhalten. Diese Zuordnung w'ir'd bei mechanischen und hydraulischen Reglern üblicherweine durch Ansteuerung über Kurven3cheiben erreicht. Beide 1,17tellorgane mit ihren Stellmotoren, Steuerventilen und Rückführgestängenenthalten Träghelten und Nichtlinearitäten, z.. B. Begrenzungen und Unempfindlichkeiten, die sich im geschlossenen Drehzahlregelkreie ungünstig auf die Stabilität der Regelung auswirken. Unter Umständen ist man mit Rücksicht auf die Stabilität der Drehzahlregelung gezwungen, den Dreh-' zahlregler langsam zu machen, wodurch man aber Schwierigkeiten mit der Einhaltung der Abschaltgarantien bekommt. Ziel,der Erfindung ist die Beseitigung dieser Schwierigkeiten bei einer Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung von doppelt geregelten Wasserturbinen, wie Kaplan- und Rohrturbinen, bei der ein Drehzahl- oder leistungsregler'über Stellmotoren auf zwei Stellorgane (Leit- und Laufschaufeln) einwirkt. Die Lösung besteht darin, daß jedem Stellorgan ein elektrischer Stellungeragler zugeordnet ist, wobei beide Stellungeregler dem Drehzahl-'bzw. Le-istungeregler untergeordnet sind-und auf diese Weise kann man eine Kompensation der Trägheiten und Nichtlinearitäten bei Jedem Stellorgan fUr sich erreichen, und damit eine Verbesserung des Regelverhalten,3 des gesamten Turbinenregelkreises erzielen. Durch die Verwendung getrennter Stellungsregler erreicht man eine Unterteilung des großen Regelkreises in kleinere Regelkreise, von den jeder für sich leicht überschaubar und somit auf einfache Weise optimal einstellbar ist. Ferner ermöglicht die Aufteilung der Stellorgane in zwei, je mit einem Stellungsregler versehene unterlagerte Regelkreise eine getrennte Ansteuerung der beiden Stellorgane mit elektrischen Signaleni die auch von anderen Steuereinrichtungen als einem Drehzahlregler stammen können. Diese getrennte Ansteuerung, be:r der die durch die Kurvenscheibe bedingte feste Zuordnung aufgelöst wird, kann beispielsweise beim Anfahren der Turbine, bei Schnellschluß und bei schwallgesteuerten Turbinen erwünscht sein. Bisher wurde diese Betriebäw,>4--e nur mittels zusätzlichen hydraulischen oder mechanischer Einrichtungen erreicht. In der Zeichnung Ist ein Aus.'-ührungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur 1 zeigt eine Regeleinrichtung für eine Kaplanturbine und Figur 2 das zugehörige Blockschaltbild. Mit 1 ist ein Regler bezeichnet, der ein Drehzehlregler oder ein Leistungsregler sein kann. Die Steuerungen für die Leitschaufeln 2 und die Laufschaufeln 3 -sind gleichartig.aufgebaut und hintereinander geschaltet. Den Leitschaufeln 2 und den Laufschaufeln 3 ist ein Stellmotor 4 bzw» 5 zugeordnet. Erfindungegemäß ist jedem Stellorgan 2, 3 ein elektrischer Stellungsregler 6 bzw. 7 zugeordnet, wobei.beide Stellungsregler 6, 7 dem Drehzahl- bzw. Leistungsregler 1 untergeordnet-sind'und das Ausgangssignal Yl bzw. Y2 Jades Stellmotors 4 bzw. 5 einem Signalvergleicher 10:bgw. 11 des jeweiligen Stellungsreglers 6 bzw. zugeführt ist. Jeder Stellungsregler, der P-, TPD- oder PD-Verhalten-aufweisen kann, ist über einen elektrohydraulischen Wandler 8 bzw. 9 mit dem zugeordneten Stellmotor 4 bzw. 5 verbuneen..Der, elektrohydraulische Wandler 8,bzw. 9 hat eine Betätjgungswicklung W für das Vorsteuerventil V, über das dem.Kolben,,.K. Drucköl D in der einen odei#'anderen Richtung zuge:rübr.t".w Durch die Feder. F kann man eine Auslenkung,des Vorstelmr+2. vent#ls V proportional zum Strom durch-die Wicklung W# erre:t-T##..' chen. Der Kolben K, der mit dem Steuerkolben H des hydraulischen Stellmotors 4 verbunden ist, hat eine GestängerUck_fghrung G zum Zylinder Z des Vorsteuerventils V. Diese Gestängerückführung bewirkt, daß die Auslenkung des KölbensIK proportional zu der Auslenkung des Vorsteuerventils, also proportional zu dem Strom durch die Wicklung W ist. Jede Bewegung des Kolbens K ändert über das Hauptsteuerventil H die Druckölzufuhr zum Zylinder A für die Verstellung des Leitrades L bzw. die Druckölzuf#hr zum Zylinder B für die Verstellung der Laufschaufeln.3. Der Stellweg Yl bzw. Y 2 wird im Signalumformer N in ein e lektrisches Signal umgeformt und über die Leitungsverbindung 12a, 12b als Istwort auf den nignalvergleicher 10 bzw. 11 den jeweiligen Stellungereglern geschaltet. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Reihenschaltung der beiden Stellungsregler worden die Leitechaufeln 2. vom überlagerten: Regler 1 angesteuert, während die Laufschaufeln 3 entsprechend nachgeführt werden. Bei der Parallelachaltung wUrden die beiden Stellungsregler 6 und 7 ihre Sollwerte vom überlagerten Regler 1 erhalten. Zur Erzielung des jeweile beute# Wirkungsg.radee ist es in beiden Fällen-erforderlich, W Leit- und laufachaufeln in einer festen Beziehung zueinander stehen, die durch ein von der Leitechaufelstellung gesteuertes Glied 13 erreicht wird. Diesen Glied 13, das der bekannten Kurvonscheibe entspricht, kann als elektrischor Verstärker mit vom Stellweg Yl den Leitschaufelapparates abhängiger Verstärkung ausgebildet sein. Es stelrt die gewünschte Beziehung des Stellwegeo Y 2 zum Stellweg Yl her. Um beim Ansprechen der Sicherheitseinrichtung oder beim Anfahren bzw. bei der Schwallregelung der Turbine die beiden Stellungeregler 6 und 7 getrennt beeinflussen zu können, ist es zweckmäßig, jedem Stellungsregler 6, 7 eine Umschalteinrichtung 14 bzw. 15 für voneinander unabhängige Steuereignale Ybrauachalten. Als Umachalter können Relais oder Dieden dienen.

Claims (3)

1. Patentansprüche Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung von doppelt geregelten Wasserturbinen, insbesondere Kaplan- und Rohrturbinen, bei der ein Drehzahl- oder Leistungsregler über Stellmotoren auf zwei Stellorgane (Leit- und Laufschaufeln) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Stellorgan (2,3) ein elektrischer Stellungsregler ( 6 bzw. 7) zugeordnet ist, wobei beide Stellungsregler (6,7) dem Drehzahl- bzw.
2. Leistungeregler (1) untergeordnet sind und das Ausgangssignal (Y1 bzw. y2) jedes Stellmotore .(4 bzw. 5) einem Signalvergleicher (10 bzw. 11) des jeweiligen Stellungereglers (6 bzw. 7) zugeführt ist. 1 2.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Glied vorgesehen ist, das die Laufschaufelbewegungen in eine feste Abhängigkeit zur LeitsIchaufelbewegung bringt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Glied (13) ein nichtlinearer elektrischer Verstärker mit vom Leitschaufelstellweg (Y1) abhängiger Verstärkung ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ jedem Stellungeregler (6,7) eine tmachalteinrichtung (14 bzw. 15) für voneinander unabhängige Steuereignale vorgeschaltet ist.