DE2618396C2 - Einrichtung zur Regelung eines Druckmediums an Kraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung eines Druckmediums an Kraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art Eine solche Einrichtung kann dazu dienen, den Druck von Sperrdampf in den Labyrinth-Stopfbuchsen bei Dampfturbinen möglichst konstant zu halten. Eine derartige Anwendung der Einrichtung wird allgemein als Sperrdampfregler bezeichnet.

Bei einer aus der DE-PS 5 11168 bekannten Regelungseinrichtung der genannten Art liegen die von einem Stellglied gesteuerten Ausflußöffnungen in einem Kolben, der drrch die bei einer Bewegung des Stellglieds auftretenden Druckänderungen in einem der beiden Druckflüssigkeitsströme solange aus seiner MitteJlage verschoben wird, bis er relativ zum Stellglied wieder in seine Mittellage gekommen ist. Durch diese Einrichtung wird ein Überströmventil mit kombiniertem Kraftschalter und Stellglied aufgezeigt, wobei der Einsatz eines Kolbens durch eine Membran als technisch gleichwirkende Vorrichtungen anzusehen sind.

In einer Ausbildung der bekannten Regelungseinrichtung als Sperrdampfregler würde selbst bei einer Umstellung des Impulsteils von der Vordruck- auf eine Nachdruckregelung die Einrichtung den Anforderungen an die Empfindlichkeit des Reglers nicht genügen können.

Erstens ist keine Einrichtung zur Unterdrückung des Sollwert-Nullpunktes vorhanden, die eine Sollwert-Einstellung um den atmosphären Druck ermöglicht, zweitens ist kein Drosselsegment zur Einstellung der Teilströme zu den vorderen und hinteren Labyrinthen z. B. einer Dampfturbine vorgesehen und drittens weist die Rtgelungseinrichtung kein PI-Verhalten auf. Darüber hinaus erfordert die Kompliziertheit dieser Einrichtung einen zu hohen Aufwand bei der Herstellung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit einer Regelungseinrichtung für Druckmedien durch einfache konstruktive Maßnahmen so zu verbessern, daß eine Regelung ohne größere Istwert-Abweichungen in der Nähe des Atmosphärendrucks möglich ist und die im Fall der Ausbildung als

so Sperrdampfregler bei Druckölabfall das Sperrdampfregelventil schließt.

Die gestellte Aufgabe läßt sich gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale lösen.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist in dem von der Impulsleitung her beaufschlagten Teil der Membrankammer eine die Membran belastende Sollwert-Druckfeder und in dem anderen Teil der Membrankammer eine ebenfalls die Membran aber entgegengesetzt zur Sollwert-Druckfeder belastende Nullpunkt-Druckfeder vorgesehen. Die von der Membran betätigte Stange ist mittels einer zusätzlichen Druckfeder in Anlage zur Membran gehalten. Auf der vom Stellöldruck abgewandten Seite des Stellkolbens ist im Stellmotor ein Sammelraum für das ablaufende Stellöl vorgesehen, dem das Stellöl über im Reglergehäuse und Stellmotorgehäuse angeordnete Verbindungskanäle zuläuft, wobei das im Sammelraum

enthaltende Stellöl die Druckflüssigkeit für den Dämpferraum ist.

Die Auslauföffnung der Verbindungskanäle aus dem Sammelraum in den Membrankammerteil ist mittels einer stellbaren Drossel einstellbar. Weiterhin ist die Betätigungsstange des Stellglieds mit dem Gehäuse über einen Balgen verbunden, der die Durchführungsoffnung der Betätigungsstange im Gehäuse gegen die Atmosphäre abdichtet. Ferner ist in der Druckmediumleitung ein Drosselsegment zur Kompensation der Stopfbuchswiderstände links und rechts vorgesehen. Schließlich wird durch eine Hubbegrenzung der Betätigungsstange, die so eingestellt ist, daß bei Ausfall des Reglers, d. h. Öffnen des Regelventiis, der Druckmediumdurch^atz so begrenzt, daß der Druck nur wenig über den gewünschten Istwert-Druck ansteigen kann.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch die Ausbildung eines Dämpfungssystems mit Integralwirkung im Stellglied insgesamt ein PI-Verhalten des Reglers erzeugt wird. Durch die gegenläufigen Stellbewegungen der von der Membran betätigten Stange und des Stellkolbens wird im Därnpferraum — je nach Stellrichtung — ein Unteroder Überdruck auf die Stirnfläche der Stange wirksam, wodurch vorteilhafterweise eine selbsttätige dynamische Hubriickführung zur Stabilisierung des Regelsystems gegeben ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Ein in eine zu Labyrinth-Stopfbuchsen führende Sperrdampfleitung 30 eingebauter Sperrdampfregler besteht aus dem Reglergehäuse 1 (Reglerteil), den Stellmotorgehäuse 2 (Stellmotor) und dem Ventilgehäuse 3 (Sperrdampf-Regelventil). Über eine Leitung 32 wird dem Sperrdampfregler Dampf zugeführt. Ein Anschluß 31 dient zum Auffüllen der von der Sperrdampfleitung 30 zum Reglergehäuse 1 führenden Impulsleitung 5 mit Wasser und als Meßanschluß. Ein verstellbares Drosselsegment 21 in der Sperrdampfleitung 30 dient zur Einstellung bzw. zur Verteilung der benötigten Dampfmenge in den links und rechts liegenden Labyrinth-Stopfbuchsen (nicht gezeichnet).

Zur Hubbegrenzung des Sperrdampf-Regelventils 33 ist ein Anschlagbolzen 15 in der Sperrdampfleitung 30 vorgesehen.

Der Ventilraum 34 des Regelventils 33 ist gegen die Atmosphäre über einen Balgen 35 abgedichtet, der auch die zudampfseiiig auftretenden Druckänderungen ausgleicht. Der Balgen 35 dichtet auch die Durchführungsöffnung 36 der Betätigungsstange 4 im Ventilgehäuse 3 gegen die Atmosphäre ab.

Die Wirkungsweise des Sperrdampfreglers wird wie folgt beschrieben.

Im Reglerteil sind im wesentlichen eine Membrane 16, eine Nullpunktfeder 17, eine Stange 10 und ein Sollwert-Einsteller 7, 8 angeordnet. Das Ventil 22 im Reglergehäuse 1 hat einen kolbenartigen Ventilkörper, der in einem Dämpferraum 20 geführt ist, der sich innerhalb des Stellkolbens 12 befindet. Das Ventil trägt noch einen Stift 23, an dem ein Dämpferkolben 24 zusätzlich befestigt ist. Wird der Sperrdampfregler in der gezeichneten, senkrechten Lage eingebaut, befindet sich wegen des höher gelegenen Ölablaufs im t> Dämpferraum 20 durch die öffnung 26 aus dem Sammelraum 28 eintretendes öl. Dem Sammelraum 28 fließt das öl von der Drossel 9 über Kanäle 27 und 29 zu, die innerhalb des Regeler- bzw. Stellmotorgehauses 1 und 2 zugeordnet sind. Die als Steuerstift ausgebildete Stange 10 wird durch eine Druckfeder 37 immer an kraftschlüssiger Anlage an der Membran 16 gehalten und eine kräftige Druckfeder 53 wirkt auf die Betätigungsstange 4 in Schließrichtung des Sperrdampf-Regelventils 33.

Der zu regelnde Sperrdampfdruck (Istwert) wird über eine Impulsleitung 5 mit entsprechender Wasservorlage in der Impulsmembrankammer 6 im Zusammenwirken mit der Sollwertfeder 8 gegen die Vorspannkraft der Nullpunktfeder 17 ausgewogen.

Bei fallendem Sperrdampfdruck überwiegt die Kraft der Nullpunktfeder 17, und die Stange 10 verschließt mittels Ventil 22 die Austrittsöffnung 14 vom Stellöldruckraum 11 zur Membrankammer 18. Das über die Drosselbohrung 25 ständig zufließende Steueröl bewegt nun den Stellkolben 12 nach oben und damit die Betätigungsstange 4. Durch den somit vergrößerten Ventilquerschnitt strömt mehr Frischdampf auf c.ie Niederdruckseite (Sperrdampf) über und bewirkt dort einen Druckanstieg, der über die Impulsleitung 5 auch dem Reglergehäuse 1 mitgeteilt wird.

Eine Druckerhöhung in der Impulsmembrankammer 6 hat zur Folge, daß die Stange 10 die Austrittsöffnung 14 öffnet und Drucköl aus dem Zylinderraum 11 zur Membrankammer 18 überströmen läßt Der Stellkolben 12 kommt zum Stillstand, wenn sich die beidseitig auf die Membran 16 einwirkenden Kräfte wieder im Gleichgewicht befinden.

Ein Anstieg des Sperrdampfdruckes bewirkt analog eine Ventilstellbewegung in Schließrichtung.

Durch die gegenläufigen Stellbewegungen der Stange 10 und des Stellkolbens 12 wird im Dämpferraum 20 — je nach Stellrichtung — ein Unter- oder Überdruck auf die Stirnfläche der Stange 10 wirksam, wodurch eine selbsttätige dynamische Hubrückführung zur Stabilisierung des Regelsystems gegeben ist.

Eine zusätzliche Rückführwirkung (Gegenkopplung) kann durch verstärkte Drosselung der Ablauföffnung 19 mittels Drossel 9 eingestellt werden; die damit verbundene Sollwerterhöhung wird durch »Rechtsdrehen« der Sollwertschraube 7 (Spannen der Sollwertfeder 8) wieder kompensiert.

Dadurch, daß der Impulsdruck in der Impulsmembrankammer 6 durch das im Membrankammerteil 18 abgesteuerte Stellöl ausgewogen wird, ergibt sich eine Regelwirkung mit I-Verhalten mit kleinsten P-Abweichungen, wobei die genannte dynamische Hubrückführung mit vorübergehender P-Graderhöhung eine große Stabilität des Regelsystems erzeugt.

Es ist noch anzumerken, daß sich empfiehlt, als Stellöl das Steueröl aus der Schnellschlußimpulsleitung zu entnehmen, um für den Fall, daß (bei Schnellschluß) der Druck des Schnellschlußsteueröls abfällt, ebenfalls der Druck des Stellöls für den Sperrdampfregler abfällt und somit dieser das Sperrdampf-Regelventil schließt. Es ist auch noch darauf hinzuweisen, daß sich auf Grund der Ausbildung des Reglers und der Zuordnung zum Stellmotor und zum Regelventil sich eine sehr kompakte Bauweise der gesamten Einrichtung ergibt.

Die Hubbegrenzung des Sperrdampfregelventils 33 durch den Anschlagbolzen 15 ist so eingestellt, daß bei Ausfall des Reglers (öffnen des Regelventils 33) der Dampfdurchsatz so begrenzt wird, daß der Sperrdampfdruck nur wenig über den gewünschten Istwertdruck ansteigen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung eines Druckmediums an Kraftmaschinen mit einem eine in einer Membrankammer angeordnete, von der einen Seite vom Druck des Mediums über eine Impulsieitung von der Druckmediumleitung beaufschlagte und die Betätigung eines Ventils für das Stellöl mittels einer Stange bewirkende Membran aufweisenden Druckregeler und einem vom drosselbaren Stellöl mittels eines Stellkolbens betätigten, in Schließrichtung federbelasteten Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (12) eine zentrischkoaxiale, zylindrische Bohrung aufweist, in der der an der von der Membran (16) betätigten Stange (10) befestigte Ventilschieber (22) gleitend angeordnet ist, der auf der der Stange (10) abgewandten Seite an einer weiteren Stange (23; einen tiefer in der Bohrung des Stellkolbens (12) angeordneten Dämpferkolben (24) trägt, jenseits dessen in der Bohrung ein abgeschlossener Dämpferraum (20) vorgesehen ist, wobei der Raum zwischen Ventilschieber (22) und Dämpferkolben (24) über eine immer offene, dimensionierte Zulauföffnung (26) mit Stellöl gefüllt ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Impulsleitung (5) her beaufschlagten Teil (6) der Membrankammer eine die Membran (16) belastende Sollwert-Druckfeder (8) und in dem anderen Teil (18) der Membrankammer eine ebenfalls die Membran (16) aber entgegengesetzt zur Sollwertfeder (8) belastende Nullpunkt-Druckfeder (17) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (10) mittels zusätzlicher Druckfeder (37) nur in Anlage zur Membran (16) gehalten ist

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Stellöldruck abgewandten Seite des Stellkolbens (12) im Stellmotor (2) ein Sammelraum (28) für das ablaufende Stellöl gebildet ist, dem das Stellöl über im Reglergehäuse (1) und Stellmotorgehäuse (2) angeordnete Verbindungskanäle (27,29) zuläuft, und daß das im Sammelraum (28) enthaltene Stellöl die Druckflüssigkeit für den Dämpferraum (20) ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnung (19) der Verbindungskanäle (27, 29) aus dem Sammelraum (28) in den Membrankammerteil (18) mittels einer stellbaren Drossel (9) einstellbar ist.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (4) des Stellgliedes (33) mit dem Gehäuse (3) über einen Balgen (35) verbunden ist, der die Durchführungsöffnung (36) der Betätigungsstange (4) im Gehäuse (3) gegen die Atmosphäre abdichtet.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Drosselsegment (21) in der Druckmediumleitung (30) zur Kompensation der Stopfbuchswiderstände links und rechts.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hubbegrenzung (15) der Betätigungsstange (4), die so eingestellt ist, daß bei Ausfall des Reglers (öffnen des Regelventils 33) der Druckmediumdurchsatz so begrenzt wird, daß der Druck nur wenig über den gewünschten Istwert-Druck ansteigen kann.