DE2417666B2 - Regulierventilaggregat eines hydraulischen Servoantriebes für das Hauptregulierventil einer Turbine - Google Patents
Regulierventilaggregat eines hydraulischen Servoantriebes für das Hauptregulierventil einer TurbineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
- F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
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- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Regulierventilaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein
solches Aggregat ist im wesentlichen bekannt aus der DE-PS 8 67 054.
Beim Betrieb einer Turbine, beispielsweise einer Dampfturbine vorzugsweise zur Stromerzeugung, werden
an die Regulierung der Turbine hohe Anforderungen gestellt, insbesondere hinsichtlich der Drehzahl der
Turbine bei variierender Belastung. Das für diese Regulierung zur Verfügung stehende Verstellorgan ist
in erster Linie das HaMptregulierventil der Turbine, über welches der Dampf zur Turbine geleitet wird.
Diese Regelung muß Rücksicht auf alle vorkommenden Betriebsbedingungen nehmen, also sowohl auf
normale, langsamere Bela.stungsänderungen, wie auch auf plötzlich auftretende Veränderungen in Form eines
Lastausfalles, Netzkurzschlüssen oder Leitungsbrüchen.
Um diesen vielseitigen Ansprüchen an das Hauptregulierventii,
daß bei größeren Turbinen beachtliche Abmessungen hat, gerecht zu werden, dien! zur &<>
Verstellung dieses Ventils ein hydraulischer Servoantrieb, der beispielsweise aus einem Kolben und einem
hydraulischen Zylinder zum öffnen des Regulierventils besteht, während das Schließen des Regulierventils
durch eine kräftige mechanische Feder erfolgt, wenn die Druckflüssigkeit des Servoantriebes abgelassen wird.
Die Steuerung des Servoantriebes erfolgt mittels eines Regulisrvcntilaggregates, durch welches der
Servoantrieb beim öffnen des Hauptregulierventils an eine hydraulische Speisequelle und beim Schließen des
Regulierventils an einen Ablauf geschlossen wird.
Dieses Regulierventilaggregat wird von einem Regelsystem der Turbine gesteuert, welches für normale
Betriebsverhältnisse einen Turbinenregulator für Normalbetrieb sowie Anlauf und Stillsetzen umfaßt,
während parallel hierzu ein Auslösesysten zum Schnellschließen des Hauptregulierventils im Katastrophenfall
oder bei ernsthaften Fehlern, wie Leitungsbrüchen, vorhanden ist
Während normale Öffnungs- und Schließvorgänge am Hauptregulierventil unter Beachtung großer Genauigkeit
eine Betätigungszeit von mehreren Sekunden erfordern, muß ein Schnellschließen innerhalb etwa von
0,1 sek. oder weniger erfolgen. Um mit ein und demselben Regulierventilaggregat diese verschiedenen
Forderungen zu erfüllen, ist es bekannt, mehrere Regulierstufen hintereinander mit dazwischenliegenden
hydraulischen Verstärkerstufen anzuordnen. Diese Anordnung ist teuer und kompliziert.
Bei dem aus der deutschen Patentschrift 8 67 054 bekannten Regulierventilaggregat besteht das Regulierventil
aus einem Zweigwegventil, dessen eine Seite über den einen Eingang an die Ölquelle und über den anderen
Eingang an den ölablauf angeschlossen ut, während der
Eingang auf der anderen Seite an den Servoantrieb angeschlossen ist. Sowohl wie die im Vorangegangenen
erwähnten bekannten Regulierventilaggregate sind nur durch analoge Signale steuerbar. Eine besondere
Schnellschließeinrichtung hat das aus der DE-PS 8 67 054 bekannte Regulierventilaggregat nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regulierventilaggregat der eingangs genannten Art zu
entwickeln, daß durch digitale Signale steuerbar ist, in seinem Aufbau relativ einfach ist und zugleich eine
sichere Schnellschließeinrichtung hat.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Patentanspruches ) gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Aus der deutschen Patentschrift 6 18 035 ist ein Regulierventilaggregat bekannt, bei dem das öl dem
Servoantrieb über zwei in Reihe geschaltete Steuerschieber und ein Umschaltventil zugeführt wird. Das
Aggregat ist von Hand verstellbar, und der zweite Steuerschieber arbeitet in entgegengesetzter Richtung
wie der Hauptsteuerschieber. Dadurch wird verhindert, daß bei einer zu schnellen Handverstellung das
Hauptregulierventil dieser schnellen Verstellung folgt. Das Umschaltventil dient unter anderem dazu, bei
ÜLerschreiten einer Höchstdrehzahl den Servoantrieb unmittelbar mit dem ölablauf zu verbinden.
Das Regulierventilaggregat gemäß der Erfindung kann dank der beiden digital steuerbaren Einwegventile
sowohl für digitale wie auch für analoge Signale verwendet werden. Ihre digitale Betätigung bedeutet,
daß sie als Zweipunktregler arbeiten, die nur die Zustände »voll geöffnet« und »voll geschlossen«
kennen. Durch die begrenzte Durchtrittsmenge pro Zeiteinheit durch diese Einwegventile erhält man eine
definierte öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des Hauptregulierventils währen des Normalbetriebes, so
daß dieses feinfühlig eingestellt werden kann. Da ein solches Einwegventil nicht imstande ist, im Falle eines
Schnellschließens des Hauptregulierventils die erforderliche große Menge an Druckflüssigkeit sehr schnell
abzuführen, ist das zusätzliche Auslöseventil vorhanden.
Die Begrenzung der Durchtrittsmenge pro Zeiteinheit durch die Einwegventile kann durch die Wahl kleiner
Durchtrittsquerschnitte der Ventile selbst oder durch in Reihenschaltung von Drosseln erzielt werden.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. I schematisch eine Turbinenanlage mit zugehörigem
Regelsysttrti,
Fig.2 eine Ausführungsform eines Regulierventilaggregats
nach der Erfindung in Verbindung mit einer Turbinenanlage gemäß F i g. 1,
Fig.3 eine Variante des Regulierventilaggregats gemäß F ig. 2.
F i g. 1 zeigt einen Dampfkessel 1, der eine Turbine 2 is
über ein Regulierventil 3 speisL Die Turbine treibt einen Generator 4, der an ein Wechselstromnetz 5 angeschlossen
ist. Femer ist die Turbine mit einem Tachometergenerator 6 gekoppelt, der eventuell durch
einen nicht gezeigten Frequenzmesser für das Wechsel-Stromnetz 5 oder den Generator 4 ersetzt werden kann.
Das Regulierventil 3 wird von einem Servoantrieb 7
geöffnet, der aus einem Kolben in einem Druckzylinder besteht, während das Schließen automatisch mittels
einer kräftigen Feder geschieht, wenn der Druck im Servoantrieb vermindert wird. Der Servoantrieb wird
von einer Speisequelle 8 gespeist, die aus einer hydraulischen Pumpe und ein zwischengeschaltetes
Regulierventilaggregat 9 gemäß der Erfindung besteht. Dieses wird unten anhand der Fig.2 und 3 näher jo
erläutert. Das Ventilaggregat wiederum wird vom Regelsystem 10 der Turbine gesteuert, welches beispielsweise
an einen Leitungsmesser 11 des Wechselstromnetzes 5, und einen Druckmesser 12 in der
Hauptdampfleitung angeschlossen ist. Das Regelsystem umfaßt teils Steuerkreise und zugehörige Signalgeber
für Normalbetrieb, teils Sicherheits- und Alarmkreise zum Auslösen und Schnellschließen des Hauptregulierventils
3 im Katastrophenfall; da diese Kreise jedoch nicht von der Erfindung berührt werden, sollen sie hier
nicht näher beschrieben werden.
F i g. 2 zeigt das federbelastete Hauptregulierventil 3 mit einem Servoantrieb 7 in Gestalt eines Kolbens in
einem hydraulischen Zylinder, der von der Speisequelle 8 über das Regulierventilaggregat 9 pespeist wird. Das Ί5
Regulierventilaggregat 9 besteht aus zwei Einwegventilen 19 und 20, die zusammen die Regulierventilanordnung
bilden, und einem Auslöseventil 14 zum Schnellschließen des Hauptregulierventils 3. Der Servoantrieb
7 ist über das erste Einwegventil 19 an die Speisequelle 8 und über das zweite Einwegventil 20 an den Ablauf 17
angeschlossen. Die Einwegventile 19 und 20 werd^n
durch das Regelsystem 10 gesteuert. Im eingeschalteten Zustand des Einwegventils 19 wird der Kolben des
Servoantriebes 7 nach oben gedrückt und das Hauptregulierventil 3 geöffnet. Das Schließen des
Hauptregulierventils 3 wird durch Aufsteuern des Einwegventils 20 ausgelöst, durch welches der Servoantrieb
7 mit dem Ablauf 17 verbunden wird, so daß der Druck im Servoantrieb fällt und das Hauptregulierventil
3 durch die mechanische Feder in die geschlossene Stellung gedrückt wird.
Das Schnellschließen des Hauptregulierventils 3 erfolgt durch ein Signal an das Auslöseventil 14, welches
dabei geöffnet wird und den Servoantrieb 7 mit dem Ablauf 18 verbindet.
Verglichen mit den Einwegventilen 19, 20 ist das Auslöseventil 14 einerseits als schnellwirkendes Ventil
mit einem sehr kräftigen Steuerorgan ausgebildet und andererseits mit einer großen Durchlauföffnung ausgerüstet,
um ein schnelles Absinken des Druckes im Servoantrieb 7 und damit ein sehne' .;s Schließen des
Haupiregulierveniils 3 tu erreichen. 'Vie eingangs
bereits erwähnt, beträgt die Betätigungszeit für das Hauptregulierventil 3 bei Betätigung durch die Regulierventilanordnung
19, 20 bis zu mehreren Sekunden, während das Schnellschließen des Ventils 3 durch das
Auslöseventil 14 nur ca. 0,1 sek. oder weniger betragen soll.
In Fig. 2 ist vor den Einwegventilen 19 und 20 symbolisch je eine Drossel 21 und 22 angedeutet, was in
der praktischen Ausführung dadurch erreicht werden kann, daß die Einwegventile 19 und 20 mit engen
Durchläufen versehen sind. Hierdurch wird die Steuerbarkeit der beiden Einwegventile 19 und 20 durch
digitale Steuersignale vom Regelsystem 10 verbessert. Voraussetzung hierfür is', jedoch, die Schnellschließfunktion
von der normalen Betätigungsfunktion durch das Auslöseventil 14 zu trennen, wodurch die Ventile 19
und 20 ausschließlich mit Rücksicht auf die Regelung
gestaltet werden können.
Durch die digitalen Signale vom Regelsystem 10 wercen die Einwegventile 19 und 20 für kurze
Zeitabschnitte abwechselnd voll geöffnet und ganz geschlossen. Die Betätigungsgeschwindigkeit des
Hauptregulierventils 3 hängt dabei von der Länge der Signalimpulse des Regelsystems 10 ab.
In F i g. 3 sind die Ventile mit zusätzlichen Konstantflußventilen
23 und 24 in Reihe geschaltet. Dadurch ist es möglich, die Flußmenge in den Einwegventilen 19 und
20 im Verhältnis zu den Signalimpulsen vom Regelsystem 10 genau vorauszuberechnen und so eine korrekte
Vorausdimensionierung und Justierung des ganzen Regelsystems zu erleichtern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Regulierventilaggregat eines hydraulischen Servoantriebes für das Hauptregulierventil einer
Turbine, welches den Fluß zu und von dem Servoantrieb zum öffnen bzw. Schließen des
Hauptregulierventils steuert, wobei das Regulierventilaggregat einerseits über zwei Anschlüsse an
eine Speisequelle und einen Ablauf für den Servoantrieb sowie andererseits an den Servoan- to
trieb angeschlossen und von einem Regelsystem steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Regelventilaggregat (9) aus zwei separaten Einwegventilen (19, 20), von denen eines zwischen
dem Servoantrieb (7) und der Speisequelle (8) und das andere zwischen dem Servoantreib (7) und dem
Ablauf (17) geschaltet ist und die mittels digitaler Signale vom Regelsystem (10) steuerbar sind, sowie
ein Auslöseventil (14) zum Schnellschließen des Hauptregulierventils (3) besteht, welches zwischen
dem Servoantrieb (7) und einem Ablauf (18) für den Servoantrieb eingeschaltet ist und von einem
besonderen Schnellschließsignal steuerbar ist.
2. Regulierventilaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt
der beiden Einwegvenüle (19, 20) bzw. der mit den beiden Ventilen in Reihe geschalteten
Drosseln (21, 22) in Abhängigkeit der zeitlichen Länge der digitalen Signale des Regelsystems (10) so
klein gewählt ist, daß die Geschwindigkeit für das Jo
Öffnen und Schließen des Hauptregulierventils (3) auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.
3. Regulierventilaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ueiden Einwegventile
(19, 20) als Konstantstromventile ausgebildet sind.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3024559A1 (de) * | 1980-06-28 | 1982-01-28 | Schubert & Salzer Maschinenfabrik Ag, 8070 Ingolstadt | Stellvorrichtung fuer ein absperrorgan |
Families Citing this family (2)
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JPS61116107A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-03 | Hitachi Ltd | アクチユエ−タの制御装置 |
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- 1973-04-24 SE SE7305708A patent/SE372054B/xx unknown
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1974
- 1974-04-11 DE DE19742417666 patent/DE2417666B2/de not_active Withdrawn
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- 1974-04-23 GB GB1764774A patent/GB1460944A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5012403A (de) | 1975-02-08 |
DE2417666A1 (de) | 1975-01-30 |
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GB1460944A (en) | 1977-01-06 |
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