DE2842846B2 - Regelsystem für eine Dampfturbine - Google Patents

Description

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 daß 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, daß die Isolierklappe die Verbindung von der Druckfluidquelle (30) zum Servoventil unterbricht, wenn mindestens einer der beiden Steuereingänge (41,4Γ) vom zugeordneten Elektroventil druckbeaufschlagt wird.

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 daß 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 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 Uberprüfungszwecken 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 Druckflüssigkeitsquelle über das Servoventil erfolgt Durch die Erfindung kann also eine Druckflüs-

sigkeitsquelle verringerten Durchsatzes verwendet werden im Vergleich zu bekannten Systemen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren näher ■"•rläutert

is Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Regelsystem bei eingeschalteten Elektroventilen;

Fig.2 zeigt dasselbe System mit ausgeschalteten Elektroventilen, und
F i g. 3 zeigt dieses System während einer Funktionsprüfung.

Das System gemäß F i g. 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 Steueranschluß 7 für das Druckfluid vorgesehen ist

Das Regelsystem weist außerdem ein Servoventil 8 mit einem Gleichstrom-Magnetsystem 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 Magnetsyr^lems. Die Verschiebung der Platte zwischen den Düsen verändert den Durchsatz durch diese; der dadurch erzeugte Druckunterschied wirkt auf die beiden Enden des Kolbens 12 im Sinne von dessen Verstellung. Eine nicht dargestellte Feder hält das Ganze bei abgeschaltetem Strom in einer mittleren Stellung, und die Bewegung des Kolbens 2 ist direkt proportional zur Stromstärke des Magnetsystems 9. Dieser Strom wird von einem Regelglied 13 erzeugt, in dem der Unterschied zwischen einem Sollwert für den öffnungswinkel der Dampfzuführungsorgane und einem von der Stellung des Kolbens 2 im Servomotor abhängigen Signal gebildet wird.

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

Außerdem 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 Druckflüssigkeitsquelle 30 für das Druckmedium zur rechten Hälfte der Kammer 21, während eine 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

h^r> 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 23 weist auch einen Schieber 27 auf, und ganz links ist in dieser Kammer ein Einlaß 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 Ausgangsleitung 33 mit dem Sumpf 6 verbunden und über einen weiteren Ausgang 34 mit einem Steuereingang 41 der Isolierklappe 18 verbunden.

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 eatregi ist (F i g. 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 daß der Ausgang 34 unter den Einfluß des Druckfluids gelangt

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

Wenn das Druckfluid an den Eingang 31 (Fi g. 1) der Klappe 32 gelangt dann wird der Kolben 35 durch das Druckfluid auf seinen Sitz gepreßt und isoliert den Anschluß 37 gegenüber dem Sumpf. Wenn dagegen der Eingang 31 druckentlastet ist (F i g. 2), dann hebt der Kolben von seinem Sitz ab und der Anschluß 37 wird d rucken tlast.t

Die Klappe 32' ist genauso aufgebaut wie die Klappe 32 und wirkt bezüglich des Elektroventils 19⁷ genauso wie die Klappe 32 bezüglich des Elektroventils 19.

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 4Γ, die an die weiteren Ausgänge 34 und 34' der beiden Elektroventile 19 und 19' angeschlossen sind. Die beiden Eingänge <i 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. 1) sind die beiden Elektroventile 19 und 19' erregt und das Druckfluid gelangt an die Eingänge 31 und 31' der Sicherheiteklappen 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 m> 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 4t' der IsoÜTklappe gelangt also kein Druck.

Das Druckmedium liegt andererseits am Anschluß 40 ti der Isolierklappe vor um! 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 Servoventil.

Wenn die Dampfzuführungsorgane der Turbine nicht weit genug geöffnet sind, dann wird dem Magnetsystem 9 ein Strom zugeführt, durch den der Kolben 12 nach links verschoben wird und der Eingang 16 mit dem Ausgang 15 des Servoventil 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 Stellstroni 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 Servoventil mit dem Sumpf in Verbindung gelangt, so daß der Steuereingang 7 des Servomotors ebenfalls druckentlas* rt wird. Aufgrund der Wirkung der Feder 4 wird der iCc!b«n 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

F i g. 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 3X druckentlastet (F i g. 2) und die Kolben 35 und 35' dieser Klappen heben ab, so daß der Eingang 37 bzw. 37' über den Ausgang 36 bzw. 36' mit dem Sumpf in Verbindung gelangt Dadurch wird auch der Steuereirganp 7 des Servomotors 1 druckentlastet und die Feder 4 drückt den Kolben nach oben, bis die Dampfzuführungsorgane voJ'ständig gesperrt sind.

Die weiteren Anschlüsse 34 und 34' der Elektroventile 19 und 19' sowie der Einlaß 34 zum Inneren des Kolbens 38 der Isolierklappe 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 Magnetsystem 9, so daß der Schieber 12 in seine linke Endstellung gelangt und den Eingang 16 mit dem Ausgang 15 in Verbindung bringt Dadurch gelangt auch der Steuereingang 7 des Servomotors in Verbindung mit dem Ausgang 17 der Isolierklappe 18. Da andererseits der Steuereingang 7 druckentlastet ist, wünscht man den Ausgang 17 von der Druckfluid-Quelle 30 zu isolieren, damit k ;ine unmittelbare Druckentlastung der Druckflüssigkeitsquelle stattfindet. Dies wird durch die Isolierklappe 118 erreicht

Fig. 3 zeigt schließlich den Betriebsfall einer Funktionsprüfung. Während des Betriebs der Turbine ist das Regelsystem im Zustand, der in F i g. 1 gezeigt ist Wenn nun eines der Elektroventile entregt wird, beispielsweise das Ventil 19', dann wird der Eingang 3Γ

der Klappe 32' druckentlastet und der Kolben dieser Klappe hebt von seinem Sitz ab, so daß 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 Dampfzuführungsorgane ab.

Der Ausgang 34' 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, daß 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 daß der Kolben 40 aufgrund der Feder 39 in seine obere Endstellung gebracht wird, während die Wirkungen des Druckmediums am Eingang 40 und in der Leitung 44 sich gegenseitig aufheben.

Der Ausgang 17 der Isolierklappe 18 ist somit gegen

den Eingang 40 gesperrt, so daß der Steuereingang 7 des

Servomotors 1 einerseits gegen die Druckfluidquellc 30

gesperrt und andererseits zum Sumpf 6 hin entlastet ist.

"> Aufgrund des erfindungsgemäßen Regelsystems kann man also Betriebstests durchführen, ohne während dieser Tests die Druckfluidquelle 30 mit dem Sumpf 6 unmittelbar in Verbindung zu bringen.

Falls die Druckflüssigkeitsquelle 30 ausfallen sollte,

ι«) gelangt das Fluid mit nur noch unzureichendem Druck an die Eingänge 31 und 3Γ der Klappen 32 und 32', so daß die Kolben dieser Klappen von ihrem jeweiligen Sitz abheben würden und die Eingänge 37 und 37' mit dem Sumpf in Verbindung gelangten. Der Steuerein-

^|r> gang 7 des Servomotors würde dann ebenfalls druckentlastet

Andererseits würde der Kolben 40 von der Feder 39 auf seinen Sitz gedruckt und würde verhindern, daß die Druckfluidquelle 30 mit dem Sumpf 6 in Verbindung

w gelangt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Regelsystem für eine Dampfturbine mit

   — einem hydraulischen Servomotor, dessen Kolben den Dampfdurchsatz 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 Fehlersignai 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 Sicherheitsklappe führen, die dann druckbeaufschlagt ist, wenn das Elektroventil aktiviert ist, ^obei die Sicherheitsklappen den Servomotor druckentlasten, wenn der Druck am Ausgang des jf veils zugeordneten Elektroventils abfällt,