DE3049427A1

DE3049427A1 - SPEED CONTROLLER WITH HYDRAULIC ACTUATOR

Info

Publication number: DE3049427A1
Application number: DE19803049427
Authority: DE
Inventors: Miholovic Dipl.-Ing. 47000 Karlovac Antun
Original assignee: SOUR JUGOTURBINA RO TVORNICA P
Current assignee: SOUR JUGOTURBINA RO TVORNICA P
Priority date: 1980-01-07
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB2066933B; NL8100046A; FR2473111A1; YU3780A; YU37406B; IT8027028A0; GB2066933A; IT1134929B; SE8009163L

Description

SOUK "JUGOTURBINA", KO TVORNICA PASNIK TüRBINA OOUR INZENJERING TÜRBINA, 47000 Karlovac (Jugoslawien)SOUK "JUGOTURBINA", KO TVORNICA PASNIK TÜRBINA OOUR INZENJERING TÜRBINA, 47000 Karlovac (Yugoslavia)

Drehzahlregler mit hydraulisch betätigtem StellgliedSpeed controller with hydraulically operated actuator

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlregler gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a speed controller according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Drehzahlregler, der insbesondere für die Drehzahlregelung von Turbomaschinen wie Gas-, Dampf- und Wasserturbinen Verwendung findet, wird während des Betriebes mit Turbinen-Mineralöl von 0,5 - 19,7 MPa gespeist. Bei mechanischer Kupplung an den Turbinenläufer kann er so ausgelegt sein, daß eine Drehzahländerung von 3 - 9 % von einem Nennwert aus eine Oldruckänderung von 20 N/cm am Ausgang des Meßwandlers zur Folge hat. Der Regler ist vom proportionalen Typ, wozu sich der Öldruck am Ausgang des Meßwandlers mit der Drehzahl linear ändern soll.Such a speed controller, which is used in particular for speed control of turbo machines such as gas, steam and water turbines, is fed with turbine mineral oil of 0.5 - 19.7 MPa during operation. In the case of a mechanical coupling to the turbine rotor, it can be designed in such a way that a change in speed of 3 - 9 % from a nominal value results in a change in oil pressure of 20 N / cm at the output of the transducer. The regulator is of the proportional type, for which the oil pressure at the output of the transducer should change linearly with the speed.

Bekannt ist eine Bauart der Firma BROWN BOVERI, beschrieben in der Veröffentlichung "Moderne Speisepumpen-Turbinen, BBC BROWN BOVERI Druckschrift Nr. CH-T091010 und bestehend aus einer rotierenden Masse, die über ein Hebelsystem einen Plungerkolben translatorisch verschiebt. Ein Mangel dieser Lösung ist die unvermeidliche Reibung in den Hebelgelenken, welche die Genauigkeit der Umwandlung eines Drehzahlwechsels in einen Öldruckwechsel am Ausgang des betreffenden Meßwandlers beeinträchtigt.Known is a type of the company BROWN BOVERI, described in the Publication "Modern feed pump turbines, BBC BROWN BOVERI publication no. CH-T091010 and consisting of a rotating Mass that translates a plunger piston via a lever system. One shortcoming of this solution is the inevitable friction in the lever joints, which improve the accuracy of converting a speed change into an oil pressure change at the output of the relevant Transducer impaired.

Des weiteren ist ein Regler der Firma AEG-KANIS in Nürnberg bekannt, der in der Veröffentlichung "Vollhydraulische Turbinenregelung - Das AEG-KANIS-Standard-Regelsystem" beschrieben ist. Dieser Regler enthält kleine Plungerkolben, die sich in radialen BohrungenFurthermore, a controller from AEG-KANIS in Nuremberg is known, which is described in the publication "Fully hydraulic turbine control - the AEG-KANIS standard control system". This regulator contains small plungers that fit into radial bores

130062/0426130062/0426

des Läufers frei bewegen können. Stabile Translationsbewegungen dieser Plungerkolben sind hierbei nur bei einer bestimmten Ölviskosität möglich. Nimmt die iriskose Reibung zu, so darf das Spiel der Plungerkolben in den betreffenden Bohrungen jedoch nicht grosser als 0,01 - 0,02 mm sein. Das dem Hegler zugeführte Betriebsöl darf keine höhere Temperatur als 45 - 50⁰C haben, weshalb es in einem Hochdruckölkühler gekühlt werden muß. Weitere Mängel dieses Reglers sind Störungen durch Verunreinigungen des Öls, die sich in dem engen Spalt zwischen den Plungerkolben und den betreffenden Bohrungen festsetzen können. Der feinste Ölfilter, dessen Einsatz dementsprechend oft zu reinigen ist, ist nicht in der Lage, einen ordnungsgemäßen Betrieb dieses Seglers zu gewährleisten, wenn das Turbinenölsystem nicht vorher mit einem Leinenlappen gründlich gereinigt wurde. Ein weiterer wesentlicher Hangel besteht in dem erforderlichen teueren Hochdruckölkühler selbst an Turbinen, bei denen an sich nur die Kühlung des Niederdruck-Lageröls erforderlich wäre, um die Ölviskosität im Segler auf einem einen stabilen Reglerbetrieb gewährleistenden Niveau zu halten.of the runner can move freely. Stable translational movements of these plungers are only possible with a certain oil viscosity. If the iriscous friction increases, however, the play of the plunger in the relevant bores must not be greater than 0.01-0.02 mm. The operating oil supplied to the Hegler must not have a temperature higher than 45-50 ^° C., which is why it must be cooled in a high-pressure oil cooler. Further shortcomings of this regulator are malfunctions due to contamination of the oil, which can get stuck in the narrow gap between the plunger and the relevant bores. The finest oil filter, the insert of which has to be cleaned accordingly, is not able to guarantee the proper operation of this glider if the turbine oil system has not been thoroughly cleaned beforehand with a linen cloth. Another major drawback is the expensive high-pressure oil cooler required even on turbines, in which only the cooling of the low-pressure bearing oil would be required in order to keep the oil viscosity in the glider at a level that ensures stable regulator operation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Umwandlung von Drehzahländerungen in Änderungen des Hydraulikdrucks auf besonders einfache, dabei aber präzise, eindeutige und störungsfreie Weise zu bewerkstelligen. Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.The invention is based on the object of simple converting speed changes in changes in the hydraulic pressure on particularly, yet precise, to accomplish clear and trouble-free manner. This object is achieved by the invention specified in claim 1.

Erfindungsgemäß wird eine stabile Bewegung des Plungerkolbens durch die Führung und den elastischen Widerstand der Membran gewährleistet. Sie hängt damit nicht von der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ab. Dies wiederum ermöglicht die Verwendung eines großen Spalts zwischen Plungerkolben und umgebendem Gehäuse. Die dem Begier zugeführte Hydraulikflüssigkeit muß nicht besonders gekühlt und gefiltert werden, und ebensowenig ist es erforderlich, das Hydrauliksystem speziell zu reinigen.According to the invention, a stable movement of the plunger is achieved ensures the guidance and elastic resistance of the membrane. It therefore does not depend on the viscosity of the hydraulic fluid. This in turn enables a large gap to be used between the plunger and the surrounding housing. The one supplied to desire Hydraulic fluid does not have to be particularly cooled and filtered and there is no need to specifically clean the hydraulic system.

1300S2/04261300S2 / 0426

Alle Verunreinigungen normal gereinigten Öls, wie es für übliche Hydrauliksysteme Verwendung findet, (die z.B. einen groben Ölreiniger mit einer Siebfeinheit von 50χι enthalten) finden durch den zwischen dem Plungerkolben und dessen Gehäuse auftretenden Spalt von mindestens 0,1 mm ohne weiteres hindurch ohne dabei irgendwelche Funktionsstörungen zu verursachen.All contamination of normally cleaned oil, as it is used for normal hydraulic systems (e.g. a coarse oil cleaner with a sieve fineness of 50χι included) find through the gap of at least 0.1 mm occurring between the plunger and its housing without further ado cause any malfunction.

Nachfolgend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung genauer beschrieben.A preferred embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing.

Die Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Reglers, wobei allerdings der Meßwandler mehr ins einzelne gehend dargestellt ist.The drawing shows a schematic circuit diagram of the invention Regulator, although the transducer is shown in more detail.

Hiernach ist mit dem Läufer einer Turbine 1 das Gehäuse 2 des Meßwandlers derart gekuppelt, daß es der Drehbewegung des Turbinenläufers folgt. Hit Hilfe einer Gewindebüchse 3 ist in das Gehäuse 2 öldicht der Außenrand einer ringförmigen flexiblen Membran 4 eingespannt. Am Innenrand der Membran 4 ist über einen Schraubbolzen 5 und eine diesen umgebende Büchse 6 ein metallischer Plungerkolben 7 befestigt. Auf der Seite des Plungerkolbens 7 bildet das Gehäuse 2 eine Kammer h, der Hydraulikflüssigkeit (Öl) mit konstantem Druck über eine Drosselstelle 11 zugeführt wird. Über eine Zweigleitung ρ gelangt die Hydraulikflüssigkeit ebenso zu dem Stellglied y, welches den Zufluß des Arbeitsmittels zu der TurbineAccording to this, the housing 2 of the transducer is coupled to the rotor of a turbine 1 in such a way that it prevents the rotary movement of the turbine rotor follows. With the aid of a threaded bushing 3, the outer edge of an annular flexible membrane in the housing 2 is oil-tight 4 clamped. On the inner edge of the membrane 4 is a screw bolt 5 and a sleeve 6 surrounding it, a metallic plunger 7 is attached. Forms on the side of the plunger 7 the housing 2 has a chamber h to which hydraulic fluid (oil) is supplied at constant pressure via a throttle point 11. Above A branch line ρ also carries the hydraulic fluid to the actuator y, which controls the flow of the working medium to the turbine

1 steuert. Ein Abfluß O der Kammer h kann durch den Plungerkolben mehr oder weniger versperrt werden, so daß sich dementsprechend der Hydraulikdruck in der Kammer h wie auch an dem Stellglied y ändert.1 controls. An outflow O of the chamber h can be through the plunger are more or less blocked, so that the hydraulic pressure in the chamber h as well as in the actuator y changes.

Zur Rückseite der Membran (links in der Figur) findet die Hydraulikflüssigkeit über eine weitere Drosselstelle, 12, eine das GehäuseThe hydraulic fluid is located on the back of the membrane (on the left in the figure) via a further throttle point, 12, a housing

2 umgebende Ringkammer 8 und eine zentrale Öffnung s der Gewindebuchse 3 mit einem Druck p_g Zutritt, der durch ein Ventil 13 einstellbar ist. Das Ventil 13 kann durch einen elektrischen Stellmotor 9 oder durch Verdrehen eines Handrades 10 verstellt werden,2 surrounding annular chamber 8 and a central opening s of the threaded bushing 3 with a pressure p _g access, which can be adjusted by a valve 13. The valve 13 can be adjusted by an electric servomotor 9 or by turning a handwheel 10,

130062/0426 ·/.130062/0426 · /.

um den Abfluß der durch die Drossel 12 Zutritt findenden Hydraulikflüssigkeit mehr oder veniger zu versperren und damit den Gegendruck auf der Rückseite der Membran 4 zu bestimmen.the outflow of the hydraulic fluid entering through the throttle 12 to block more or less and thus to determine the counter pressure on the back of the membrane 4.

Bei einer Drehzahlerhöhung des Turbinenläufers und damit des Gehäuses 2 verschiebt der damit eintretende Zuwachs der Zentrifugalkraft den Plungerkolben 7 mit der Membran 4 in der Figur nach links, im Sinne einer größeren Freigabe des Abflusses aus der
Kammer h. Damit fällt der Öldruck in der Kammer wie auch an dem
Stellglied y ab so lange, bis die Zentrifugalkraft den auf die
Ringfläche f der Membran 4 einwirkenden Druckkräften das Gleichgewicht hält und der Plungerkolben 7 damit aufhört, sich zu verschieben. With an increase in the speed of the turbine rotor and thus of the housing 2, the resulting increase in centrifugal force moves the plunger 7 with the membrane 4 to the left in the figure, in the sense of a greater release of the outflow from the
Chamber h. With this, the oil pressure drops in the chamber as well as in the
Actuator y from until the centrifugal force affects the
The pressure forces acting on the annular surface f of the diaphragm 4 maintain equilibrium and the plunger 7 thus ceases to move.

Der Druckabfall an dem Stellglied y hat zur Folge, daß dieses
Stellglied den Zufluß des Arbeitsmittels zu der Turbine 1 drosselt.The pressure drop across the actuator y has the consequence that this
Actuator throttles the flow of the working medium to the turbine 1.

130082/0426130082/0426

LeerseiteBlank page

Claims

PATENT Attorney DlPL.-iNG. ROBERT BAUER Approved Representative Professional Representative Mandataire agree pres at the European Patent Office before the European Patent Office! Office europeen des brevets Thomas-Wimmer-Ring 14 · D-8000 Munich 22 Telephone: (089) 227887 - Telex: 524878 rrm 3110 PATENTAS PROBLEMS:

1.) Speed controller with a hydraulically operated actuator and one that supplies the relevant hydraulic pressure A measuring transducer containing centrifugal force-influenced plunger, characterized in that the plunger (7) is connected to the middle of a membrane (4), the outer edge of which is inserted into a surrounding rotating housing (2) is clamped.

2. Speed controller according to claim 1, characterized in that the back side of the membrane (4) is pressurized by the hydraulic fluid.

3. Speed controller according to claim 2, characterized in that the hydraulic fluid is the two Sides of the diaphragm (4) from a source of essentially constant pressure via separate throttling points (11, 12) is supplied, wherein the hydraulic fluid acting on the rear side of the membrane is independent of the Speed adjustable outlet (valve 13) takes place.

4. Speed controller according to claim 2 or 3, characterized in that that the hydraulic fluid to the two sides of the membrane (4) axially with respect to the rotating Housing (2) or via a bing space surrounding the housing (8) finds access.

UQ0S2/G426UQ0S2 / G426