DE3916187A1

DE3916187A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der dichtoelversorgung eines dichtungssystems, insbesondere der wellendichtung eines wasserstoffgekuehlten generators

Info

Publication number: DE3916187A1
Application number: DE19893916187
Authority: DE
Inventors: Rainer Konschak; Wolfgang Quint
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1990-11-22

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Regelung des Druckes einer Dichtölversorgung eines Dichtungssystems, welches ein mit unter Überdruck stehendem Gas, insbesondere Wasserstoff, gefülltes Gehäuse gegenüber der Umgebungsatmosphäre abdichtet, wobei mittels eines Motors und einer Ölpumpe ein vorgebbarer Sollwert der Druckdifferenz zwischen dem Innendruck im Gehäuse und dem Druck in der Dichtölzuleitung zum Dichtungssystem aufrechterhalten wird. Eine solche Regelung ist insbesondere bei den Wellendichtungen wasserstoffgekühlter Generatoren notwendig. Solche Wellendichtungen sind im Stand der Technik wiederholt beschrieben, beispielsweise in der DE-OS 37 23 729 und den dort zitierten Schriften. Aus verschiedenen Gründen, insbesondere um keine unnötig großen Mengen mit Wasserstoff gesättigten Öles zu erzeugen, ist eine möglichst genaue Einhaltung einer vorgebbaren Differenz zwischen dem Druck im Inneren des Gehäuses und dem Dichtölsystem nötig.

Bei bisher verwendeten Systemen ist es üblich, mit einer Pumpe die maximal im Dichtölsystem benötigte Menge an Öl mit dem maximal notwendigen Druck zu fördern und die gewünschte Druck differenz gegenüber dem Innendruck des Gehäuses dadurch auf recht zu erhalten, daß über einen mechanischen Regler und eine Ölablaufleitung soviel Öl aus dem Dichtölsystem abgeleitet wird, wie zur Einstellung des gewünschten Differenzdruckes nötig ist. Es wurde daher bisher im allgemeinen mehr Öl mit Mehraufwand an Pumpleistung gefördert, als tatsächlich benötigt wurde, was einen unnötigen Energieaufwand erforderte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer flexiblen Regelung des Druckes einer Dichtölversorgung eines Dichtungssystems, welche weitgehend ohne mechanische Regler auskommt und die Förderung nicht benötigter Ölmengen ver meidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das Verfahren zur Regelung des Druckes der Dichtölversorgung dahingehend modifiziert, daß die Druckdifferenz zwischen Innendruck im Gehäuse und Druck in der Dichtölzuleitung mittels eines Dif ferenzdruckmeßumformers gemessen wird, der ein der Druck differenz proportionales elektrisches Ausgangssignal liefert. Dieses Ausgangssignal wird als Istwert einem Regler zugeführt, der daraus im Vergleich zu einem vorgebbaren Sollwert, der ebenfalls dem Regler zugeführt wird, die Regelabweichung be stimmt und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert. Mit diesem Ausgangssignal wird ein Frequenzumrichter ange steuert, der wiederum ein Ausgangssignal mit der Regelab weichung entsprechender Frequenz abgibt. Über eine Lei stungselektronik wird damit der Pumpenmotor angesteuert.

Für die Verhältnisse bei der Wellendichtung eines wasser stoffgekühlten Generators ist es dabei günstig, als Regler einen Proportional-Integral-Regler mit überwiegendem In tegralanteil zu verwenden, vorzugsweise ein I-Regler. Ein solcher Regler ermöglicht eine genügend schnelle Anpassung des Dichtöldruckes an veränderte Bedingungen, ohne daß dabei Druckschwingungen auftreten können.

Wie anhand der Zeichnung näher erläutert wird, enthält eine erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einen Differenz druckmeßumformer, der ein der Druckdifferenz zwischen Ge häuse und Dichtsystem entsprechendes elektrisches Ausgangs signal liefert, einen Regler, der mit dem Ausgang des Dif ferenzdruckmeßumformers verbunden ist und einen Sollwert eingang hat, einen Frequenzumrichter, der eine von der im Regler festgestellten Regelabweichung abhängige Ausgangs frequenz liefert, und eine mit dem Ausgang des Frequenz umformers verbundene Leistungselektronik, die den Motor der Pumpe versorgt. Diese Vorrichtung enthält keine ver schleißanfälligen mechanischen Regelglieder und fördert bei einem Betrieb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gerade nur so viel Dichtöl, wie jeweils benötigt wird. Der vom Frequenz umrichter angesteuerte Pumpenmotor verbraucht dementsprechend auch nur eine den jeweiligen Anforderungen entsprechende Lei stung.

Bei Verwendung eines Frequenzumrichters mit frequenzvariablem Drehstromausgang, wie sie handelsüblich zur Verfügung stehen, wird als Pumpenmotor ein Drehstrommotor eingesetzt unabhängig davon, ob der Frequenzumrichter aus einer gesicherten Drehstrom versorgung oder mit Gleichstrom gespeist wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt, wobei auf zum Verständnis der Erfindung nicht notwendige Einzelheiten verzichtet wurde. Die tatsäch lichen Verhältnisse sind komplizierter, da wichtige Teile der Dichtölversorgung aus Sicherheitsgründen mehrfach vorhanden sein müssen und für bestimmte Betriebsbedingungen mit Zusatz einrichtungen versehen sind. Dies hat jedoch auf den prinzi piellen, erfindungsgemäßen Regelvorgang keinen Einfluß. Die Zeichnung zeigt, teilweise aufgebrochen, das Gehäuse 1 eines mit Wasserstoff (H₂) gekühlten Generators. Die Generator welle 2 ist üblicherweise auf beiden Seiten des Gehäuses 1 durch je eine Wellendichtung 3 nach außen geführt.

Die Wellendichtung 3 muß durch entsprechende Dichtölsysteme verhindern, daß Wasserstoff in die Umgebung entweicht. Hierzu wird die Wellendichtung 3 aus einer Dichtölzuleitung 4 mit Öl versorgt, welches von einer durch einen Motor 5 ange triebenen Pumpe 6 gefördert wird. Meßleitungen 7 bzw. 8 führen vom Generatorgehäuse 1 bzw. der Dichtölzuleitung 4 zu einem Differenzdruckmeßumformer 9, welcher den Differenzdruck zwischen beiden Systemen in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses liegt als Istwertsignal am Ausgang 10 des Differenz druckmeßumformers und am Eingang eines Reglers 12 an. Der Regler 12 weist zusätzlich einen Sollwerteingang 11 zur Vor gabe des gewünschten Sollwertes für den Differenzdruck auf. Die am Reglerausgang 13 anliegende Regelabweichung steuert einen Frequenzumrichter 14 an, dessen Ausgang eine der Regel abweichung entsprechende Frequenz liefert. Der Ausgang 16 einer nachfolgenden Leistungselektronik steuert den Motor 5 der Pumpe 6 an, wobei Frequenzumrichter 14, Leistungselektronik 15 und Motor 5 vorzugsweise für Drehstrombetrieb ausgelegt sind. Es sei darauf hingewiesen, daß Regler 12, Frequenz umrichter 14 und Leistungselektronik 15 im allgemeinen eine Baueinheit bilden.

Claims

1. Verfahren zur Regelung des Druckes einer Dichtölversorgung eines Dichtungssystems (3), welches ein mit unter Überdruck stehendem Gas, insbesondere Wasserstoff (H₂), gefülltes Ge häuse (1) gegenüber der Umgebungsatmosphäre (Luft) abdichtet, wobei mittels eines Motors (5) und einer Pumpe (6) ein vorgeb barer Sollwert der Druckdifferenz zwischen dem Innendruck im Gehäuse (1) und dem Druck in der Dichtölzuleitung (4) zum Dichtungssystem (3) aufrechterhalten wird, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Differenz zwischen Innendruck im Gehäuse (1) und Druck in der Dichtölzuleitung (4) wird mittels eines Dif ferenzdruckmeßumformers (9) gemessen;
b) das gemessene Differenzdrucksignal wird als Istwert (10) einem Regler (12) zugeführt;
c) der Regler (12) bildet aus der Regelabweichung, d. h. der Abweichung des Istwertes (10) vom Sollwert (11), ein Aus gangssignal (13), welches einen Frequenzumrichter (14) ansteuert, dessen Ausgangsfrequenz entsprechend der Regel abweichung variiert;
d) die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (14) steuert über eine Leistungselektronik (15) den Motor (5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß als Regler (12) ein PI-Regler mit über wiegendem Integral-Anteil verwendet wird, vorzugsweise ein I-Regler.

3. Vorrichtung zur Regelung des Druckes einer Dichtölversorgung eines Dichtungssystems (3), welches ein mit unter Überdruck stehendem Gas, insbesondere Wasserstoff (H₂), gefülltes Gehäuse (1) gegenüber der Umgebungsatmosphäre (Luft) abdichtet, wobei mittels eines Motors (5) und einer Pumpe (6) ein vorgebbarer Sollwert der Druckdifferenz zwischen dem Innendruck im Gehäuse (1) und dem Druck in der Dichtölzuleitung (4) zum Dichtungs system aufrechterhalten wird, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung enthält:

a) einen Differenzdruckmeßumformer (9), dessen Zuleitungen (7, 8) mit dem Inneren des Gehäuses (1) und der Dicht ölzuleitung (4) in Verbindung stehen,
b) einen Regler, der einen mit dem Ausgang des Differenzdruck meßumformers (9) einen verbundenen Eingang (10) für den Istwert der Druckdifferenz und einen Sollwerteingang (11) hat,
c) einen Frequenzumrichter (14), der eine von der im Regler (12) festgestellten Regelabweichung abhängige Ausgangs frequenz liefert,
d) eine mit dem Ausgang des Frequenzumrichters (14) verbundene Leistungselektronik (15), die den Motor (5) versorgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Regler (12) ein PI-Regler mit über wiegendem Integral-Anteil ist, vorzugsweise ein I-Regler.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Frequenzumrichter (14) einen frequenzvariablen Drehstromausgang hat und der Motor (5) ein Drehstrommotor ist.