DE2244104A1

DE2244104A1 - Regelungssystem fuer eine maschinenanlage

Info

Publication number: DE2244104A1
Application number: DE2244104A
Authority: DE
Inventors: Forrest Thomson Randell
Original assignee: Weir Pumps Ltd
Current assignee: Weir Pumps Ltd
Priority date: 1971-09-10
Filing date: 1972-09-08
Publication date: 1973-03-15
Also published as: GB1395897A; FR2152212A5; DE2244104B2; ES406503A1; JPS4836592A; NL7212334A; CA963753A; US3797966A; IT974987B; AU4653472A; BE788530A

Description

7. Sept. 1972 Sch-DB/ls

Weir Pumps Limited

149 Newlands Road, Cathcart, Glasgow S4, Schottland

Regelungssystem für eine Maschinenanlage

Die Erfindung betrifft ein Regelungssystem für eine Maschinenanlage mit einer Fluidmaschine, die einen Fluidauslaß aufweist und maschinell antreibbar ist, insbesondere ein Regelungssystem für eine turbinengetriebene rotodynamische Pumpe.

Ein solches Regelungssystem ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch erste Anzeigemittel zum Nachweis der Fluidbedingungen am Fluidauslaß der Fluidmaschine und zur Erzeugung von den ermittelten Fluidbedingungen proportionalen Signalen; durch einen Vergleicher, der einen ermittelten Signalwert mit einem gewünschten Wert vergleicht und ein auf dem Vergleich basierendes Steuersignal erzeugt; durch einen Regler, äse von dem Steuersignal zur Regelung des Betriebes der Antriebsmaschine und der Förderbedingungen der Fluidmaschine anregbar ist; durch zweite Anzeigemittel zum Nachweis weiterer Betriebsbedingungen innerhalb der Maschinenanlage und durch eine Steuervorrichtung, die bei irgendwelchen unzureichenden Bedingungen auf ein Signal von den zweiten Anzeigemitteln die Übertragung von Steuersignalen zum Regler unterbricht, wenn

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irgendwelche Bedingungen unzureichend sind.

Die Antriebsmaschine kann eine Fluidmaschine sein und vorzugsweise wird der Strom des Arbeitsfluids zur Antriebsmaschine von einem Drosselventil mit pneumatischem Betätigungsorgan geregelt. Das erste Anzeigemittel kann aus einer pneumatischen Vorrichtung gebildet sein, wobei das Steuersignal ein Luftdrucksignal ist, das das pneumatische Betätigungsorgan auslöst.

Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, daß das zweite Anzeigemittel aus einem pneumatischen Kreis besteht, der mehrere Fluidschalter aufweist, die in Serie in den Kreis eingeschaltet sind, daß Sensoren vorgesehen sind, die die weiteren Betriebsbedingungen innerhalb der Anlage ermitteln, wobei jeder Sensor mit einem entsprechenden Fluidschalter in Wirkverbindung steht, daß die Steuervorrichtung aus einem Fluidschalter besteht, der den Ausgang des Luftdrucksignales zu dem pneumatischen Betätigungsorgan des Drosselventiles steuert und daß der pneumatische Kreis des zweiten Anzeigemittels in Wirkverbindung mit dem Fluidschalter steht, wobei bei Auslösung irgendeines der Fluidschalter das Luftdrucksignal zum Betätigungsorgan unterbrochen wird.

Das erfindungsgemäße Regelungssystem läßt sich vorteilhaft in Verbindung mit einer dampfturbinengetriebenen rotodynamisehen Pumpe anwenden, die beispielsweise einen Kessel mit Speisewasser versorgt und ist insbesondere geeignet, den Druck des Kesselspeisewassers in bezug auf die Mengenanforderung des Kessels auf einem gewünschten Wert zu halten. Der Regler steuert daher die Dampfzufuhr zur Turbine, während das erste Anzeigemittel den Fluidförderdruck der Pumpe und möglicherweise außerdem den Fluiddifferenzdruck über einer Öffnung in der

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Pumpendruckseite als Anzeichen des Druckströmungsverlustes mißt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der ermittelte Fluidförderdruck durch Veränderung der Turbinendrehzahl in Abhängigkeit von einem eingestellten Kesselspeisedruck und zusatzlich gewünschtenfalls in Abhängigkeit von dem Fluiddifferenzdruck geregelt wird. Jeder Sensor der Fluidschaltereinrichtung ermittelt eine der in der Anlage herrschenden Bedingungen, z.B.:

1. den Turbinenabgasrückdruck,

2. die Pumpenwassertemperatur,

3· die LagerSchmiermitteltemperatür,

4. den ansaugseitigen Schutz auf der Basis der positiven Saughöhe an der Pumpenansaugseite,

5- das Fehlen einer ausreichenden Pumpenleistung und 6. die Turbinendrehzahl.

Bei Verwendung von Haupt- und Reserveturbinenpumpenanlagen umfaßt das zweite Anzeigemittel jeder Anlage Mittel zum Anlassen der einen Anlage, wenn die andere stillgesetzt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Regelungssystemes für eine Pumpe,

Fig. 2A und 2B das System nach Fig. 1 als Förderdruck/ Strömungsregelungsanordnung und Schutzsystem für Haupt- und Hilfspumpen in einer Kesselanlage und

Fig. 3 ein Diagramm der Versorgungscharakteristika (durchgezogene Linie) verschiedener Kessel mit den überlagerten Drehzahlcharakteristika einer Pumpe (gestrichelte Linie).

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Gemäß Fig. 1, 2A, 2B umfaßt eine Pumpenanlage zur Förderung von Speisewasser zu einem nicht gezeichneten Kessel Haupt- und Reserveaggregate 1Λ, IB, die jeweils eine von einer Dampfturbine 3 angetriebene Kreiselpumpe 2 (Fig. 1) aufweisen. Der jeder Dampfturbine 3 zugeführte Dampfstrom wird von einem pneumatisch betätigbaren Drosselventil 4 reguliert und jedes Aggregat IA, IB besitzt ein Regelungssystem (Fig. 1), bei dem ein Steuerglied ein Signal erzeugt, das dem Druckgefälle und Durchflußvolumen proportional ist, das in gegebenem Augenblick von der Pumpe gefordert wird und dieses Signal wird über ein Steuertor an das Betätigungselement 5 des Drosselventiles 4 zur Drehzahlsteuerung der Turbine weitergeleitet. Das Tor wird von einem Schutz- oder Sicherheitsglied beeinflußt, wobei das Tor zur Schließung des Drosselventiles 4 veranlaßt wird, wenn eine überwachte Bedingung in der Anlage nicht mehr zufriedenstellend ist. Das Regelungssystem umfaßt einen Primärteil 6 in Form eines pneumatisch rückgekoppelten Regelungssystemes zur Regelung des Drosselventiles 4, wobei der Pumpenförderdruck so eingestellt werden kann, daß unabhängig von Veränderungen des Beschickungsstromes zum Kessel der gewünschte Druck des Speisewassers aufrechterhalten wird. Jedes Aggregat umfaßt außerdem ein Sekundärschutzregelungssystem 7 zum Stillsetzen der Pumpe, falls weitere Betriebsbedingungen in der Anlage unzureichend sind. Das Sekundärregelungssystem 7 umfaßt einen pneumatischen Kreis mit einer Leitungsschleife 8, die über die Leitung 10, HA zur Absperrung des Drosselventiles 4 mit einem Steuerventil 9 des Primärregelungssystemes 6 verbunden ist. Die Verstellung des Drosselventiles 4 wird über eine pneumatisch betätigbare Membranvorrichtung 12 erzielt, der von einer nicht gezeichneten geeigneten Q,uelle über eine Leitung 1J> und ein Hilfsstellorgan 14 in dem RUokkopplungssystem 6 Arbeitsluft zugeführt wird. Pns

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Drosselventil 4 schließt unter Pederbe la stung oder unter* dem Hnfluß des Dampfes, wenn dieser durch das Ventil nach unten strömt und wird von dem Ventil 9 ^zur Schliessung veranlaßt, wenn das'Arbeitssignal zum Drosselventilbetätigungsorgan 12 zusammenfällt«,

Gemäß Fig. J5 ist bei jeder gegebenen Bedingung des Kesselspeisestromes der erforderliche Druck (P ) an der Pumpendruckseite abhängig von dem Solldruck (P_b) für die Kesselspeisung und einem Druck (P_n), der den Druckabfall wiedergibt, der sich aus einem besonderen Strom durch das Speisesystem zwischen Pumpe und Kesselspeiseregler ergibt, wobei der Druck (P_Q) zweckmäßig von dem Quadrat des Druckes über eine Öffnung in der Druckentlastungsleitung der Pumpe 2 abgeleitet wird. Die Charakteristika für verschiedene Kessel sind mit durchgezogener Linie in FIg. 5 dargestellt. Die Kennlinien für verschiedene Kessel sind durchgezogen in Fig. j5 dargestellt» Die Kennlinie A repräsentiert einen mittleren Kesseldruck/niedrigen Systemwiderstand; Kennlinie B einen hohen Druck/niedrigen Systemwide'rstandj Kennlinie C einen mittleren Druck/hohen Systemwiderstand und Kennlinie D einen hohen Druck/ sehr niedrigen Systemwiderstand„ Die Summe von P, und P_n stellt den Druck dar, den die Pumpe bei einer Strömung Q erzeugen sollte. Wenn P gleich P + P_n ist_a läuft die Pumpe mit korrekter Geschwindigkeit, wenn jedoch P von der Summe abweicht, muß das Pumpendrosselventil k zur Veränderung der Pumpendrehzahl zur Erzielung der Gleichgewichtsbedingungen verstellt werden.

Die Erzielung dieses Laufgleichgewichtes stellt ein Merkmal des rückgekoppelten Regelungssystemes dar und die Regelung umfaßt Meßvorrichtungen 1β, 17s die a) den direkten statischen Druck (P ) (Vorrichtung 16) in der Pumpenförderleitung vor dem herkömmlichen Rückschlagventil

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18 in der Leitung und b) den Differenzdruck (P₀) (Vorrichtung 17) über einer öffnung I9 in der Pumpenförderleitung ermitteln. Die Druckwerte P , P_ der Meßvorrichtungen 16 bzw. I7 werden an pneumatische Meßwertwandler 20, 21 weitergeleitet, die diesen Werten proportionale
Drucksignale erzeugen. Das Signal vom Differenzdruckgeber 21 wird über einen Datenspeicher 22 in einen Abrufcomputer 11 eingespeist, der nach der Gleichung

^P=Pb ⁺ ^P (^A~^K) arbeitet, wobei die Buchstaben folgende Bedeutung haben:

B=Basissignal P, (von Pos. 4)

A=DP Signalausgang
K=O,21 kg/cm² Bezugsi
G=Verstärkungsmesser

Bei dieser Situation ergibt sich die gewünschte Pumpencharakteristik wie folgt:

Der Kesseldruck, d.h. der Absperrventildruck wird von
dem Sollsignal (P^) bestimmt, wobei der Regler 23 und
die Modulation des Strömungssignales benutzt werden,

um zu erreichen, daß P_ft = ^~ (A-K) ist. Wird dies
addiert, so ergibt sich das gewünschte Abrufsignal P.. Die Signal summe (P. + P_Q) und das Förderdrucksignal
(P ) werden einem pneumatischen Regler 24 zugeführt.

Der Regler erzeugt ein Steuersignal, das auf der Differenz zwischen der Signalsumme (P. + P_Q) und dem Förderdrucksignal (P ) für die Steuerung der Pumpe 2 basiert. Das Steuersignal steuert das Hilfsstellorgan 14 für einen kontrollierten Luftstrom zu dem Drosselventilbetätigungsorgan 12 zur Regulierung der Turbinendrehzahl zur Erzielung von Gleichgewichtslaufbedingungen.

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Unter Anlaufbedingungen, bei denen die Förderseite der Pumpe drucklos ist, saturiert der Regler 24 auf seinem Förderdruck. Wenn die Sättigungsbedingungen eingesetzt werden, d.h. 0,91 bis 1,05 kg/cm Reglerausgang als Einschaltsignal, ist es erforderlich, daß diese Situation vermieden wird. Zu diesem Zweck erfolgt die Luftzuführung zur dem Reg/^ler 24 von einer Quelle 25 reduzierten Druckes bis der von der Pumpe erzeugte Druck auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, auf dem der Ausgang des Druckgebers ausreicht, um den Schnappschalter 26 auszulösen, der das Tor 26a schaltet und dem Regler 24 Luft mit vollem Druck zuführt. Wenn nun am Druckgeber P ein erheblicher Druck-

ausgang herrscht, dessen Abweichung von P, vom Rechenrelais 11 herrührt, findet eine Sättigung bis zum vollen Förderdruck nicht statt und die Pumpe läuft stoßfrei an auf Absperrventilgeschwindigkeit.

Wenn die Pumpe stillgesetzt wird und der Druckausgang des Druckgebers sinkt, schaltet der Schnappschalter um und das Tor 26A wird automatisch gelöscht für den nächsten Start.

Beim Anlassen der Pumpe ist der Pumpenförderdruck viel geringer als zur Kesselspeisung erforderlich und das
Drosselventilbetätigungsorgan 12 wird daher von dem rückgekoppelten Regelungssystem 6 mit Signalen zur vollen öffnung des Drosselventiles 4 beliefert. Die Pumpengeschwindigkeit steigt, die Differenz zwischen den Signalen des Solldruckes und des gemessenen Druckes verringert sich und das Drosselventil schließt, bis die Pumpe nit der erforderlichen Betriebsgeschwindigkeit läuft, d.h. mit Absperrventilgeschwindigkeit, um den für die Kesselspeisung erforderlichen Druck zu erzeugen.

Wenn der Kessel mehr Speisewasser benötigt, öffnet das

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Rückschlagförderventil l8 in der Speisewasserleitung und ein vermehrter Wasserstrom durchfließt die öffnung I9. Entsprechend wird das Differenzdrucksignal (P_Q) verstärkt und die Signalsumme (P. 4- P_) vergrößert sich, was ein Ungleichgewicht im System zur Folge hat. Der Regler 24 erzeugt ein Steuersignal zur öffnung des Drosselventiles 4 und die Pumpengeschwindigkeit nimmt zu, bis das von der Wirkung des Pumpenförderdruckes abgeleitete Drucksignal die Erfordernisse des Speisewasserdruckes ausgleicht, In der Betriebspause bzw. bei Bedingungen verringerter Anforderungen wirkt das rückgekoppelte Regelungssystem in entgegengesetztem Sinne.

Die Pumpenanlage muß einem weiten Bereich von Kesseldrücken genügen, was sich durch Einstellung des auf das Anzeigerelais 11 übertragenen Basissignales (P_h) erreichen läßt. Dieses stellt den Absperrventilteller so ein, daß die Pumpe bei ausgeglichenem Rückkopplungssystem 6 arbeitet, wobei die Pumpengeschwindigkeit stabil ist. Bei Vergrößerung oder Verringerung des Basissignales läßt sich der Pumpenbetrieb so einstellen, daß er jedem geforderten Kesseldruck genügt. Außerdem kann der Widerstand des Speisesystemes zwischen der Pumpe und dem Kesselspeiseregler von Anlage zu Anlage variieren und es ist ein Merkmal des Regelungssystemes, daß in dem Analogcomputer 11 eine Modulationsfunktion vorgesehen ist, die diesen Veränderungen des Speisesystemwiderstandes begegnet, jedoch sind auch andere Versorgungssysteme für Anordnungen mit verschiedenem Strömungswiderstand möglich.

Das Sekundärschutzregelsystem 7 ermittelt, ob irgendwelche der folgenden Betriebsbedingungen außerhalb der gewünschten Grenzen liegen, und zwar:

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a) der Turbinenabgasrückdruck,

b) die Pumpenwassertemperatur,

c) die Pumpenöltemperatur,

d) die an der Pumpensaugseite herrschende positive Saughöhe und

e) die Betriebslast an der Pumpe.

Außerdem ist f) ein Turbinenüberdrehzahlregier vorgesehen.

Das Sekundärregelungssystem umfaßt einen pneumatischen Kreis mit mehreren Pluidschaltern 28 bis 53* die mittels einer Leitungsschleife 8 in Serie in den Kreis eingesetzt und den genannten Betriebsbedingungen a) bis f) zugeordnet sind,.wobei jeder Schalter durch ein pneumatisch betätigbares Schieberventil mit mehreren Durchgängen ge- _t bildet wird.

Der pneumatische Kreis des Sekundarregelungssystemes 7 ist an die Rückkopplungsregelung des Primärsystemes 6 angeschlossen, wobei die an das Hilfsstellorgan 14 gelieferten Steuersignale bei drucKbsem Kreis 7 daran gehindert werden, die Pumpe stillzusetzen. Daher ist der Kreis 7 über die Leitung 10 mit dem Schieber des federbelasteten Schieberventiles 9 verbunden, das die zum Hilfsstellorgan 14 gelangenden Signale überwacht.

Ein mehrere Durchlässe aufweisendes Ventil 35 im Kreis steuert die Druckluft, die in einer Leitung 3^· von einer nicht gezeichneten Druckqulle zu den Schieberventilen 28 bis 35 strömt. Das Steuerventil wird mittels eines von Hand betätigbaren Starterventiles 56 verstellt, das bei Betätigung den Einlaß 37 des Steuerventiles 35 mit der Druckluftquelle verbindet, woraufhin die Druckluft durch die verschiedenen Ventile 28 bis 33 strömen kann, wenn diese geschlossen sind. Bei geöffnetem Kreis gibt das Steuerventil den Durchgang durch einen Wähl-

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schalter 38 frei, der zusätzlich dazu dient, die in Reservebereitschaft gehaltene Pumpe in Betrieb zu setzen. Die Abluft von dem Schlußventil 33 der Reihe wird zurückgeführt, um das Steuerventil 35 und den Wählschalter 38 geschlossen zu halten.

Zur Ermittlung der Bedingungen a) bis c) für den Turbinenabgasdruck sowie Wasser- und Pumpenöltemperaturen sind pneumatische Auslöseschalter 39 bis 41 vorgesehen, die Jeweils an den Schieber eines entsprechenden Schieberventiles 28 bis 30 angeschlossen sind. Ein Auslöseachalter 39 prüft den Dampfdruck in der Auslaßleitung der Turbine. Um die Pumpe 2 des Aggregates IA gegen ein Pestfressen bei Absperrventilbedingungen zu schützen, kann ein Leck-Bypass-Strom von den Stopfbüchsen der Pumpe 2 zur Pumpensaugseite zurückgeführt werden, wobei der RUckführstrom vor Eintritt in die Saugseite unterkühlt werden kann, wie aus einem Vorschlag der Anmelderin hervorgeht. Auch eine geeignete Stopfbüchsenanordnung wurde von der Anmelderin bereits vorgeschlagen. Die Regelung der Pumpenwassertemperatur schützt gegen ein Versagen der Bypass-KUhlung und der entsprechende Auslöseschalter 40 umfaßt Meßorgane, die die Wassertemperatur innerhalb, der Pumpe messen. Jedes Turbinenpumpenaggregat weist zweckmäßig ein abgedichtetes Schmiersystem auf, das ebenfalls bereits von der Anmelderin vorgeschlagen worden iat. Der Auslöseschalter 41 ist als in der unteren ölkammer des Schmiersyetemes untergebrachter Temperaturfühler auegebildet, der arbeitet, wenn die öltemperatür einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Die Steuerung der Reservepumpe geht aus Fig. 2B hervor und 1st derjenigen nach Fig. 2A ähnlich, wobei entifrechende Teile mit gleichen Bezugeziffern bezeichne^ $ind. Haupt- und Reservepumpen lassen sioh gegeneinander ton-

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ORlOiNAL INSPECTED

tauschen. Die Reservepumpanlage kann wahlweise so aufgebaut sein,, daß sie beim Stillsetzen der Hauptpumpanlage automatisch anläßt„ Der Wählschalter 38 des Regelungssystemes IB weist eine innere Durchführung 40 aufj, die einen Luftstrom vom Steuerventil 35 des Aggregates IA über eine Luftleitung 41 aufnimmt _s. wenn das Ventil 35 beim Stillsetzen der Pumpe geöffnet ist, so daß der Durchlaß 39 die Schleife 8 mit der Leitung 4l verbindet ο Über die Leitung 42 des Aggregates IB wird die Luft dem Einlaß 37 des Ventiles 35 zugeführt^ wobei der pneumatische Kreis 8 des Aggregates SB unter Druck gesetzt und die Pumpe angelassen wird ο

Die Turbinenpumpe soll zi^eckmäßig nicht arbeiten,, wenn die effektive Saugwirkung an der Pumpensaugselte unter einen vorbestimmten Wert abfällt mit dem Risiko der Kavitation am Pumpenlaufrad und der Überdrehung der Pumpe» Die Pumpe jedes Aggregates wird von einem Luftabscheider

43 (Fig. 2A) und/oder von einem Kühltank 44 (Pig« 2B) über die Leitung 45 versorgt und die Druckmeßvorrichtungen 46, 4'7 zeigen den am Luftabscheider 43 bzw. dem Kühl tank

44 herrschenden Druck an« Den Druckwerten entsprechende Drucksignale werden von den Druckmeßvorrichtungen 46, über Leitungen 48 an die Aüslöseschalter 49 der Haupt- und Reserveaggregate weitergeleitet,, die mit entsprechenden Ventilen 3I in Verbindung stehen^ wobei die Auslöseschalter 49 der Haupt- und Reserveaggregate über Leitungen 48a parallel geschaltet sind. Wenn der Wasserspiegel im Kühltank 44 oder im Luftabscheider 43 unter den für die besondere gewählte Versorgungsquelle erforderlichen Wert abfällt,, öffnet der Auslöseschalter das entsprechende Ventil 3I sum Stillsetzen der Pumpe« Die Druckmeßvorrichtungen 46* 47 werden über eine Leitung 50 von einer geeigneten nicht gezeichneten Luftquelle gespeist und der Luftabscheider 43 wird durch eine

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parallele Kondensatorkammer 51 ergänzt.

In das primäre rückgekoppelte Regelungssystem 6 sind Relais 52 eingeschaltet, die die Größe des zu dem Hilfsstellorgan 14 gelangenden Steuersignales messen und dieses Relais 52 steht über ein Ventil 32A in Wirkverbindung mit einem entsprechenden Schieberventil 32 des anderen Aggregates, wobei das Ventil 32 von den Relais 52 zum Stillsetzen der Pumpe.geöffnet wird, wenn das Signal einen vorbestimmten Wert überschreitet, d.h. wenn die Pumpe mit Überlast arbeiten muß, ohne der geforderten Charakteristik zu entsprechen. Das Regelsystem sorgt außerdem für eine Regelung der Überdrehzahl der Turbine, wobei die Schutzeinrichtung für die Überdrehzahlsteuerung etwas von den vorstehend beschriebenen Schutzsystemen für andere Arbeitsbedingungen abweicht.

Wenn das Drosselventil 4 ein Abstellsignal erhält, wird durch das Hilfsstellorgan 14 von der pneumatischen Betätigungsvorrichtung 12 des Ventiles Luft freigegeben, wobei jedoch aufgrund des Widerstandes beim Durchgang durch das Hilfsstellorgan 14 eine gewisse Zeit, z.B. 5 bis 10 Sek., verstreichen kann, bevor das Drosselventil 4 vollständig schließt. Diese Verzögerung ist für eine Uberdrehzahlsteuerung untragbar. Um diesen Nachteil zu überwinden, wird die pneumatische Betätigungsvorrichtung 12 über ein Förderventil 15, das durch einen Uberdrehzahlwächter betätigbar ist, direkt belüftet. Bei der gezeigten Anordnung wird das Förderventil 15 von einem Ventilschieber 53 ^mit mehreren Durchgängen gesteuert, der bei Betätigung durch einen Drehzahlregler, z.B. nicht im Gleichgewicht befindliche Ringe auf der Pumpenantriebswelle, das Förderventil. 15 zur raschen Belüftung des Drosselventilbetätigungsorganes 12 öffnet und gleichzeitig den Schalter 33 eines entsprechenden

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Sicherheitsventiles im Kreis 7 des anderen Aggregates zur Belüftung des Kreises öffnet. Das Förderventil 15 kann jedoch auch direkt mit dem Drehzahlregler verbunden sein oder es kann ein Luftbehälter vorgesehen werden, der beim Zusammenbrechen des Luftversorgungssystemes als Schutzreserve dient.

Außerdem ist jedem Schieberventil 28 bis 33 ein Anzeigegerät 54 zugeordnet. Bei geöffneten Ventilen 28 bis 33 wird die Luft jeweils durch das Ventil den entsprechenden Anzeigegeräten 54 zugeleitet. In die Luftversorgungsleitungen sind Reduzierstationen 55 eingebaut.

Um den pneumatischen Kreis, beispielsweise IA, des einen Pumpenaggregates zur Inbetriebnahme unter Druck zu setzen, wird lediglich das Starterventil 36 des Aggregates betätigt oder es wird alternativ - wenn das andere Aggregat stillgesetzt und das eine Aggregat als automatische Reserve ausgewählt worden ist - ein Startsignal über den Wählschalter 38 vom anderen Aggregat an das Steuerventil 35 des einen Aggregates weitergeleitet. Wenn irgendeine der vorstehend aufgeführten Bedingungen a) bis f) aus dem gewünschten Rahmen herausfällt, wird das entsprechende Schieberventil 28 bis 33 im Kreis 7 geöffnet, woraufhin der Kreis 7 drucklos wird mit dem Resultat, daß das Ventil 9 öffnet, um das Steuersignal zum Hilfsstellorgan 14 zu unterbrechen und die Pumpe anzuhalten. Bei Überdrehzahl der Turbine wird das Förderventil 15 des Drosselventilbetätigers 12 geöffnet, damit die Arbeitsluft rasch (eine halbe Sekunde) aus dem Betätiger 12 ausgestoßen wird. Falls die Hauptantriebskraft des Primär- und Sekundär regelungssysternes 6, 7 ausfällt, kann von Hand eine kurzlebige Reserveversorgungsquelle eingeschaltet werden, die die Speisewasserversorgung zum Kessel aufrechterhält, während die Hauptversorgung wieder hergestellt wird,

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Die Regelsysteme sind fern- und nahsteuerbar. Da das Kontrollsystem Insbesondere für ein automatisiertes Schiff bestimmt sein soll, befinden sich die Anzeigegeräte 32 bis 38, der Anlasserknopf 36, der Fünktionswählschalter 38, der Saugseitige Wählschalter 49 und der fern- oder nahwählbare Schalter 56 in einem abgelegenen Kontrollraum.

Bei Fernbedienung wird die Pumpe automatisch gesteuert, während die Nahbedienung mittels eines Handdruckreglers 57 (0,21 bis 1,05 kg/cm²-Signal) erfolgt. Dieses Signal kann zur Steuerung der Pumpe verwendet werden, wenn der Regelkreis völlig versagt.

Die örtliche Kontrollstelle weist einen Anlasserknopf 36, einen Luftregler 57 und ein nicht gezeichnetes Druckmeßgerät auf. Der Regelkreis erhält seine Luftzufuhr durch den Steuerwählschalter 59· Wenn dieser Schalter in Ortsstellung gebracht worden ist, wird einem Anlasserknopf 60 Luft zugeführt. Der Anlasserknopf erregt Relais 6l und 62. Das Relais 61 aktiviert den Schutzkreis 7» während das Relais 62 einen Isolationskreis, Elemente 58 und 63 aktiviert, die das automatische Steuersignal isolieren und das Handsignal an den Ventilversteller 14 weiterleiten.

Die Pumpe kann zum Einstellen oder für andere Zwecke mit örtlicher Steuerung gefahren werden. Währenddessen kann die Aktion des Regelkreises beobachtet werden und nach Beendigung des Handtestes kann die Steuerung der Pumpe übernommen werden, indem der Steuerwählschalter 59 umgelegt wird, wenn der Isolationskreis 58, 63 belüftet und ein Anzeigegerät 64 für die "örtliche Pumpensteuerung" abgestellt wird. Umgekehrt kann die automatische Steuerung der Pumpe in örtliche Steuerung umgewandelt werden,

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indem das Handsignal verstärkt wird, um dem bestehenden automatischen Signal vor der Umschaltung zu entsprechen. An den Sekundärkreis 7 ist ein Datensammler 65 angeschlossen, der die Laufstundeh und die Anzahl der Starts über die Elemente 66, 67 registriert, um die Reservepumpe, in einer vorbestimmten Phase einzuschalten.

Bei einer bekannten dampfturbinengetriebenen Pumpenanlage wurden viele Hochdruck-Dampfventile in der Dampfversorgungsleitung der Turbine benutzt. Beispielsweise können in einer Versorgungsleitung vorgesehen sein:

1. ein Vorschalt-Isolationsventil, das von einem Signal einer Ersatzpumpe aktiviert wird,

2. ein Notstoppventil, das als Nebenventil von Hand schließbar ist,

3. ein Drosselventil, das den Dampfstrom zur Turbine regelt und

k. ein federbetätigtes Hochdruckbelüftungsventil, das durch eine Überdrehzahlkopplung ausgelöst wird.

Diese bekannte Anordnung hatte den Nachteil, daß das Vorschaltventil auf Kosten der Pumpe unterlassen könnte zu öffnen, um eine Aufrechterhaltung der Speisewasserversorgung zum Kessel zu gewätiieisten, und daß bei Ausbleiben eines Arbeitssignales von der Pumpenforderselte das Drosselventil voll geöffnet würde. Bei Verwendung einer Stufenkolbeneinheit im Drosselventil ließen Beschädigungen des Kolbens das Ventil ebenfalls in voll geöffneter Stellung.

Außerdem war ein Lecken des Hochdruckdampfes mit teil-

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weiser oder völliger Schließung des Stoppventiles möglich, wenn die Feder in dem Belüftungsventil nachließ.

Die beschriebene Dampfturbinenpumpenanlage gemäß der Erfindung ermöglicht eine beträchtliche Verringerung der Anzahl der erforderlichen Hochdruckkomponenten und schafft ein Sicherheitsregelungssystem mit vielseitigem Schutz.

Die Erfindung ist nicht auf eine pneumatische Steuereinrichtung beschränkt, sondern es können auch entsprechende elektrische odor hydraulische Anordnungen vorgesehen werden.

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Claims

A" η s ρ γ ü G Ii e

1J Regelungssystem-für eine Maschinenanlage mit einer PluidmaschLne, die einen Fluidauslaß aufweist und maschinell antreibbar ist,, gekennzeichnet durch erste Anzeigemittel (16,, 17)' zum Nachweis der Fluidbedingungen am Pluidauslaß der Fluidmaschine (2) und zur Erzeugung von den ermittelten Pluidbedingungen proportionalen Signalen^ durch einen Vergleicher·(24) _s der einen ermittelten Signal= wert mit einem gewünschten Wert vergleicht und ein auf dem Vergleich basierendes Steuersignal erzeugt? durch einen Regler (4), der von dem Steuersignal zur Regelung des Betriebes der Antriebsmaschine (3) und der Förderbedingungen der Fluidmaschine (2) anregbar istj durch zweite Anzeigemittel (39 bis 41) zum Nachweis weiterer Betriebsbedingungen innerhalb der.Maschinenanlage und durch eine Steuervorrichtung (9)* die bei irgendwelchen unzureichenden Bedingungen auf ein Signal von den zweiten Änzeigemitteln (39 bis 41) die Übertragung von Steuersignalen zum Regler (4) unterbricht, wenn irgendwelche Bedingungen unzureichend sind.
2. Regelungssystem nach Anspruch I₃ dadurch g e kennzeichnetj, daß die Fluidmaschine (2) eine Pumpe ist, die über ein Leitungssystem einen Empfänger mit Fluid versorgt, und daß das erste Anzeigemittel (16) den Fluidförderdruck der Pumpe (2) mißt, und daß das Steuersignal zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckwertes des Speisefluids dient.
3» Regelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet * daß das erste Anzeigemittel (17) außerdem den Pumpenfluidstrom im Leitungssystem

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miöt und ein dem Fluidstrom proportionales Signal erzeugt, daß Mittel (27) vorgesehen sind, die das Fluidstromsignal einem Signal anpassen, das den Druckwiderstandsverlust des Pumpenfluidstromes im Leitungssystem wiedergibt, und daß zur Erzielung des gewünschten Signalwertes das Verlustsignal in einem Datenspeicher (22) mit einem dem geforderten Fluiddruck am Empfinger entsprechenden Drucksignal summiert wird.
4. Regelungssystem nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (3) eine Fluidmaschine ist, und daß der Regler (4) ein Drosselventil aufweist, das den Strom des Arbeitsfluids zur Antriebsmaschine (3) regelt, wobei die Ventilanordnung so ausgebildet ist, daß der Strom des Arbeitsfluids durch das Ventil dieses in Schließstellung drückt und die öffnung des Ventiles durch das Steuersignal erfolgt.
5· Regelungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (4) außerdem von einem elastischen Organ in die Schließstellung gedrückt gehalten wird.
6. Regelungssystem nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet , daß das Drosselventil (4) ein pneumatisches Betätigungsorgan (12) aufweist, und daß das erste Anzeigemittel (6, 17) aus einer pneumatischen Vorrichtung besteht, wobei das Steuersignal von einem Luftdrucksignal gebildet wird, das die Auslösung des pneumatischen Betätigungsorganes (12) hervorruft.
7. Regelungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Anzeig·-

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mittel (7) aus einem pneumatischen Kreis (8) besteht,, der mehrere Fluidschalter (28 bis 33) aufweist, die in Serie in den Kreis (8) eingeschaltet sind, daß Sensoren (39 bis 41, 46, 47) vorgesehen sind, die die weiteren Betriebsbedingungen innerhalb der Anlage ermitteln, wobei jeder Sensor mit einem entsprechenden Pluidschalter (28 bis 33) in Wirk verbindung steht,, und daß die Steuervorrichtung (9) aus einem Fluidsehalter besteht, der den Ausgang des Luftdrucksignales zu dem pneumatischen Kreis (8) des zweiten Anzeigemittels steuert, das in Wirkverbindung mit dem Fluidschalter (9) steht, wobei bei Auslösung irgendeines der Pluidschalter (28 bis 33) das Luftdrucksignal zum Betätigungsorgan (12) unterbrochen wird..
8. Regelungssystem nach Anspruch 6 oder J_p dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckluftquelle über eine Leitung (13) an das pneumatische Betätigungsorgan (12) angeschlossen ist, und daß^vdie Leitung ein Hilfsstellorgan (l4) aufweist, das den Strom der Arbeitsluft zum Betätigungsorgan (12) regelt und von dem Steuersignal verstellbar ist«
9· Regelungssystem nach Anspruch 7p dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (38) für den pneumatischen Kreis (8) vorgesehen sind, die wahlweise einstellbar sind, um einen pneumatischen Ström vom Regelsystem einer Zusatzmaschinenanlage (IB) zum Kreis (8) weiterzuleiten, damit der Kreis (8) beim Abschalten der Pluidmaschine (2) der Zusatzanlage (IB) druckbeaufschlagt ist und die Fluidmaschine (2) der ersten Anlage (IA) angelassen werden kann.
10. Regelungssystem nach den Ansprüchen 6 bis 9, d a durch ßekennzei c h net , daß dem

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pneumatischen Betätigungsorgan (12) ein Luftentlastungsventil (15) vorgeschaltet ist, das von einem Sensor einer Betriebsbedingung der Maschinenanlage betätigbar ist, um einen raschen Luftausstoß aus dem Betätigungsorgan (12) zu ermöglichen, damit das Ventil bei unzureichenden Betriebsbedingungen schnell schließt.

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