DE2842846A1

DE2842846A1 - Regelsystem fuer eine dampfturbine

Info

Publication number: DE2842846A1
Application number: DE19782842846
Authority: DE
Inventors: Pierre Vaudrey
Original assignee: Alsthom Atlantique SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1979-04-12
Also published as: NL7810073A; DE2842846B2; GB2005866A; IT7869307A0; FR2405358A1; CH626686A5; FR2405358B1; BE870779A; US4217810A; GB2005866B; IT1108110B; JPS5460603A

Description

REGELSYSTEM FÜR EINE DAMPFTURBINE

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für eine Dampfturbine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Für die überprüfung eines derartigen hydraulischen Systems wird rasch eines der zwei Elektroventile entregt, so dft6 die zugeordnete Sicherheitsklappe den Servomotor druckentlastet. Es ergibt sich dann ein Ungleichgewicht zwischen dem Befehl zur öffnung der Dampfzuführungsorgane und der Stellung des Servomotors, so daß das Druckfluid Über das Servoventil zum pneumatischen Sumpf abgeleitet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es zu verhindern, daß in diesem Fall das ganze Drucksystem entlastet wird, da dadurch andere pneumatische Regelkreise gestört werden können.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Wenn nämlich eines der Elektroventile zu Überprüfungszwecken entregt wird, dann sperrt die Isolierklappe unter der Wirkung einer Feder und des vom weiteren Anschluß des zugeordneten Elektroventils kommenden Drucks die Verbindung zwischen der Druckquelle und dem Servoventil und verhindert so, daß eine Druckentlastung der Quelle über das Servoventil erfolgt. Durch die Erfindung kann also eine Druckfluidquelle verringerten Durchsatzes verwendet werden im Vergleich zu bekannten Systemen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der Figuren näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Regelsystem bei eingeschalteten Elektroventilen.

Fig. 2 zeigt dasselbe System mit ausgeschalteten Elektroventilen, und

Fig. 3 zeigt dieses System während einer Funktionsprüfung.

Das System gemäÄ Fig. 1 besitzt einen Servomotor 1 mit einem Kolben 2 in einem Zylinder 3. Der Kolben 2 wird durch eine Feder 4 in eine obere Endstellung gedrückt, die einer Sperrung der DampfZuführungsorgane (in der Figur nicht sichtbar) für die Turbine entspricht. Befindet sich der Kolben in seiner unteren Endstellung, dann entspricht dies der größtmöglichen öffnung der DampfZuführungsorgane. Am unteren Ende des Zylinders 3 mündet ein Kanal 5, der zu einem Sumpf 6 führt, während am oberen Ende des Zylinders 3 ein SteueranschluS 7 für das Druckfluid vorgesehen ist.

Das Regelsystem weist außerdem ein Servoventil 8 mit einem Gleichstrom-Hagnetsystem 9 und zwei hydraulischen Verstärkungsstufen auf. Die erste Stufe besitzt eine Platte 10, die zwischen zwei Düsen 11 angeordnet ist. Ein Ende der Platte folgt der Verschiebung eines Steuerkolbens 12 und das andere Ende der Bewegung des Magnetsystemen Die Verschiebung der Platte zwischen den Düsen verändert den Durchsatz durch diese? der dadurch erzeugte Druckunterschied wirkt auf die beiden Enden des Kolbens im Sinne von dessen Verstellung. Eine nicht dargestellte Feder hält da· Ganze bei abgeschaltetem Strom in einer mittleren Stellung_/ und die Bewegung des Kolbens 12 ist direkt proportional zur

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Stromstärke des Hagnetsystems 9. Dieser Strom wird von einem

erzeugt Regelglied 13/, in dem der Unterschied zwischen einem Sollwert

für den öffnungswinkel der Dampfzuführungsorgane und einem von

wird der Stellung des Kolbens 2 im Servomotor abhängigen Signal gebildet!

Ein Ausgang 14 des Servolientils ist zur Druckentlastung mit dem Sumpf 6 verbunden, ein Ausgang 15 führt zum SteueranschluÄ 7 des Servomotors und ein Eingang 16 ist an den Ausgang 17 einer Isolierklappe 18 angeschlossen.

Aueerdem sind zwei Elektroventile 19 und 19* vorgesehen. Das Elektroventil 19 besitzt einen in einer Kammer 21 beweglichen Schieber 20. Eine Leitung 22 führt von einer Quelle 30 für das Druckmedium zur rechten Hälfte der Kammer 21, während ein· Leitung 23 die linke Hälfte mit dem Sumpf 6 verbindet; eine Leitung 24 führt von dem mittleren Teil der Kammer 21 zur rechten Seite einer Kammer 25. Wenn das Elektroventil 19 erregt ist, dann schiebt eine Feder 26 den Schieber 20 nach links und bringt die Leitung 24 mit dem Sumpf in Verbindung. Wenn dagegen das Elektroventil entregt ist, dann gelangt der Schieber 20 nach rechts und bringt die Leitung 24 in Verbindung mit der Leitung 22, d.h. mit dem Druckfluid.

Die Kammer 25 weist auch einen Schieber 27 auf,und ganz links ist in dieser Kammer ein Einla· 28 vorgesehen, an den das Druckfluid gelangt. Am rechten Ende der Kammer 25 befindet sich ein Ausgang 29, der mit dem Eingang 31 einer Sicherheitsklappe 32 in Verbindung steht.

Die Kammer 25 ist über eine Ausgangeleitung 33 mit dem Sumpf 6 verbunden und über einen weiteren Ausgang 34 mit einem Steuereingang 41 der Isolierklappe 18 verbunden.

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Wenn der Schieber 20 in seiner rechten Endstellung ist (siehe Fig. 1 - Elektroventil 19 unter Strom), dann steht die Leitung 24 mit der Leitung 22 und dem Druckfluid in Verbindung. Der Ausgang 29 steht also unter Druck und schiebt den Schieber 27 nach links, da dessen rechte Wirkfläche größer als seine linke Wirkfläche ist. Dadurch gelangt der weitere Ausgang 34 in Verbindung mit der Leitung 33/ welche zum Sumpf führt.

Wenn dagegen das Elektroventil 19 entregt ist (Fig.2), dann wird der Schieber 20 aufgrund der Feder 26 nach links verschoben und die Leitung 24 wird druckentlastet. Dadurch baut sich auch der Druck in der Kammer 25 ab und das am linken Ende des Schiebers 27 wirksame Druckfluid schiebt diesen nach rechts» so daβ der Ausgang 34 unter den Einflui des Druckfluids gelangt.

Die Sicherheitsklappe 32 besitzt einen beweglichen Kolben 35, einen zum Sumpf 6 führenden Anschlu/S 36 und einen Eingang 37, der mit dem Steuereingang 7 des Servomotors 1 in Verbindung steht.

Wenn das Druckfluid an den Eingang 31 (Fig.l) der Klappe 32 gelangt, dann wird der Kolben 35 durch das Druckfluid auf seinen Sitz gapreet und isoliert den AnschluA 37 gegenüber dem Sumpf. Wenn dagegen der Eingang 31 druckentlastet ist (Fig.2), dann hebt der Kolben von seinem Sitz ab und der Anschlu/S 37 wird druckentlastet.

Sie Klappe 32* ist genauso aufgebaut wie die Klappe 32 und wirkt bezüglich des Elektroventils 19* genauso wie die Klappe 32 bezüglich des Elektroventils 19.

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Das Elektroventil 19· besitzt einen weiteren Ausgang 34* zur Steuerung der gemeinsamen Isolierklappe 18. Diese Klappe besitzt einen Kolben 38, der von einer Feder 39 auf seinen Sitz gedrückt wird. Sie besitzt außerdem einen Eingang 40, der zur Quelle 30 des Druckfluids führt, sowie zwei Steuereingänge 41 und 41*, die an die weiteren Ausgänge 34 und 34* der beiden Elektroventile 19 und 19* angeschlossen sind. Die beiden Eingänge 41 und 41* münden in eine kleine Kammer 42, in der sich eine Kugel 43 befindet. Eine Leitung 44 bringt die Kammer 42 mit dem Inneren des Kolbens 38 in Verbindung.

Bei Normalbetrieb (Fig.l) sind die beiden Elektroventile 19 und 19* erregt und das Druckfluid gelangt an die Eingänge 31 und 31· der Sicherheitsklappen 32 und 32*. Die Kolben 35 und 35· dieser Klappen sitzen unten auf und die Eingänge 37 und 37· sind gegenüber den Ausgängen 36 und 36*, d.h. gegenüber dem Sumpf 6 isoliert. Andererseits sind die weiteren Ausgänge 34 und 34* der Elektroventile 19 und 19* über die Leitungen 33 und 33· mit dem Sumpf 6 verbunden. An die Anschlüsse 41 und 41* der Isolierklappe gelangt also kein Druck.

Das Druckmedium liegt andererseits am Anechlut 40 der Isolierklappe vor und drückt den Kolben 38 in seine vom Sitz entfernte untere Endstellung· Dadurch gelangt das Druckmedium vom Eingang 40 zum Ausgang 17 und damit an den Eingang 16 des Servoventils.

Wenn die DampfzufUhrungeorgane der Turbine nicht weit ganug geöffnet sind, dann wird dem Magnetsystem 9 ein Strom zugeführt, durch den der Kolben 12 nach links verschöben wird und der

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Eingang 16 mit dem Ausgang 15 des Servoventils 8 in Verbindung gelangt. Dadurch gelangt weiter das Druckfluid an den Steuereingang 7 des Servomotors 1. Der Kolben 2 nähert sich also dem unteren Ende der Kammer 3 an.

Sind die Dampfzuführungsorgane weit genug offen, dann verschwindet der Stellstrom im Magnetsystem 9 und der Schieber 12 nimmt wieder seine Mittelstellung ein, in der der Eingang 16 vom Ausgang 15 isoliert ist.

Sind dagegen die DampfZuführungsorgane zu weit geöffnet, dann liefert das Regelglied 13 einen Stellstrom, durch den der Schieber 12 nach rechts verschoben wird und der Ausgang 15 des Servoventils mit dem Sumpf in Verbindung gelangt, so da/S der Steuereingang 7 des Servomotors ebenfalls druckentlastet wird. Aufgrund der Wirkung der Feder 4 wird der Kolben 2 angehoben und schließt die DampfZuführungsorgane zunehmend ab. Ist die richtige Einstellung dieser Organe wieder erreicht, dann verschwindet der Stellstrom im Magnetsystem 9 wieder und der Schieber 12 kehrt in seine mittlere Ruhestellung zurück, so daß der Ausgang 15 und der Eingang 16 wieder gegen den Sumpf isoliert sind. Der Kolben 2 des Servomotors 1 bleibt dann in der erreichten Stellung, die der gewünschten Öffnungsstellung der DampfZuführungsorgane entspricht.

Fig. 2 zeigt den Fall, in dem die beiden Elektroventile entregt sind.

Dies geschieht infolge eines Unfalls. Sofort werden die Eingänge 31 und 31* der Klappen 32 und 32' druckentlastet (Fig.2) und die Kolben 35 und 35' dieser Klappen heben ab, so da« der Eingang 37 bzw. 37· über den Ausgang 36 bzw. 36' mit dem Sumpf

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in Verbindung gelangt. Dadurch wird auch der Steuereingng 7 des Servomotors 1 druckentlastet, und die Feder 4 drückt den Kolben nach oben, bis die Dampfzuführungsorgane vollständig gesperrt sind.

Die weiteren Anschlüsse 34 und 34* der Elektroventile 19 und 19' sowie der Einlaß 34 zum Inneren des Kolbens 38 der Klappe 18 liegen nunmehr im Einflußbereich des Druckfluids. Der Kolben 38 dieser Klappe unterliegt zwei einander entgegengerichteten Kräften, von denen die eine durch das am Eingang 40 der Klappe vorliegende Druckfluid und die andere durch den Druck am Einlaß 44 gebildet wird. Diese beiden Kräfte heben sich gegenseitig auf, so daß der Kolben 38 durch die Feder 39 gegen seinen oberen Sitz gepreßt wird und den Ausgang 17 gegen den Eingang 40 sperrt.

Da der Servomotor die Dampfzuführungsorgane trotz eines vorgegebenen Öffnungsbefehls sperrt, liefert das Regelglied einen Stellstrom an das Hagnetsystem 9, so daß der Schieber 12 in seine linke Endstellung gelangt und den Eingang 16 mit dem Ausgang in Verbindung bringt. Dadurch gelangt auch der Steuereingang 7 das Servomotors in Verbindung mit dem Ausgang 17 der Klappe 18. Da andererseits der Steuereingang 7 druckentlastet ist, wünscht man den Ausgang 17 von der Druckfluid-Quelle 30 zu isolieren, damit keine unmittelbare Druckentlastung der Quelle stattfindet. Dies wird durch die Isolierklappe 18 erreicht.

Fig. 3 zeigt schließlich den Betriebsfall einer Funktionsprüfung. Während des Betriebs der Turbine ist das Regelsystem im Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn nun eines der Elektro-

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ventile entregt wird, beispielsweise das Ventil 19·, dann wird der Eingang 31* der Klappe 32* druckentlastet und der Kolben dieser Klappe hebt von seinem Sitz ab, so dafi auch der Eingang 37' druckentlastet wird·

Der Steuereingang 7 des Servomotors wird dann ebenfalls druckentlastet, und der Kolben 2 gelangt durch Wirkung der Feder 4 in seine obere Endstellung und schließt die Dampfzufuhrungsorgane ab.

Der Ausgang 34¹ des Elektroventils 19· steht also unter der Wirkung des Druckfluids, während der Ausgang 34 des Elektroventils 19 nach wie vor druckentlastet bleibt. Aus dieser Situation folgt, daβ der Eingang 41* der Isolierklappe 18 druckbeaufschlagt ist, während der Eingang 41 druckentlastet ist. Die Kugel 43 wird vom Druckfluid in der Kammer 42 nach links verschoben und isoliert den Eingang 41 gegen das Druckfluid·

Die Leitung 44 bleibt dagegen druckbelastet, so daβ der Kolben 40 aufgrund der Feder 39 in seine obere Endstellung gebracht wird, während die Wirkungen des Druckmediums am Eingang und in der Leitung 44 sich gegenseitig aufheben.

Der Ausgang 17 der Isolierklappe 18 ist somit gegen den Eingang 40 gesperrt, so dafl der Steuereingang 7 des Servomotors 1 einerseits gegen die Druckfluidguelle 30 gesperrt und andererseits zum Sumpf 6 hin entlastet ist. Aufgrund des erfindungsgemäÄen Regelsystems kann man also Betriebstests durchführen, ohne während dieser Tests die Druckfluidquelle 30 mit dem Sumpf 6 unmittelbar in Verbindung zu bringen.

Falls die Druckquelle 30 ausfallen sollte, gelangt das Fluid mit nur noch unzureichendem Druck an die Eingänge 31 und 31* der Klappen 32 und 32*, so daß die Kolben dieser Klappen von ihrem jeweiligen Sitz abheben wurden und die Eingänge 37 und mit dem Sumpf in Verbindung gelangten. Der Steuereingang 7 des Servomotors würde dann ebenfalls druckentlastet.

Andererseits würde der Kolben 40 van der Feder 39 auf seinen Sitz gedrückt und würde verhindern, daß die Druckfluidquelle 30 mit dem Sumpf 6 in Verbindung gelangt.

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Leerseite

Claims

Po 10 863 D

^r 2. OKt. 1978

ALSTHOM-ATLANTIQUE S.A.

38, avenue Kleber
75784 PARIS CEDEX 16, Prankreich

REGELSYSTEM FÜR EIHE DAMPFTURBINE

PATENTANSPRUCH

Regelsystem für eine Dampfturbine mit

- einem hydraulischen Servomotor, dessen Kolben den Dampfdunchäatz der Turbine steuert und der selbst von einer Feder in Abwesenheit einer Drucksteuerung in eine erste, den Dampfzutritt zur Turbine sperrende Endstellung gedrückt wird, während bei vorliegendem Druckmedium am Steuereingang der Kolben in Gegenrichtung bewegt wird,

- einem Regelglied, das ein von der Stellung des Kolbens im Servomotor abhängiges Signal mit einem Sollwert vergleicht und ein Fehlersignal erzeugt,

- einem Servoventil, dessen Ausgang an den Steuereingang des Servomotors angeschlossen ist und dessen Steuerkolben von einem Magnetsystem in Abhängigkeit vom Fehlersignal des Servomotors eingestellt wird und der den Servomotor druckentlastet, wenn das Fehlersignal einen zu großen Dampfdurchsatz anzeigt, wogegen der Servomotor mit dem Druckfluid beaufschlagt wird, wenn ein zu geringer Dampfdurchsatz festgestellt wird,

- zwei Elektroventilen, die je mit einem Auslösesignal im Notfall beaufschlagbar sind und ausgangsseitig zu je einer Sicherheits-

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klappe führen, die dann druckbeaufschlagt ist, wenn das Elektroventil aktiviert ist, wobei die Sicherheitsklappen den Servomotor druckentlasten, wenn der Druck am Ausgang des jeweils zugeordneten Elektroventils abfällt,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elektroventil (19, 19·) einen weiteren Ausgang (34,34') aufweist, der mit dem Druckfluid beaufschlagt ist, wenn das Elektroventil nicht erregt ist, und daβ das Druckfluid dem Servoventil (8) über eine Isolierklappe (18) zugeführt wird, die zwei Steuereingänge (41,41*) aufweist, welche mit den weiteren Ausgängen (34,34*) der Elektroventile (19,19*) in Verbindung stehen, derart, dal die Klappe die Verbindung von der Druckfluidquelle (30) zum Servoventil unterbricht, wenn mindestens einer der beiden Steuereingänge (41,41*) vom zugeordneten Elektroventil druckbeaufschlagt wird.

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