DE405967C - Sicherung fuer Turbinenanlagen gegen Geschwindigkeitsueberschreitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sicherungen von Dampfturbinen zur Verhütung einer unzulässigen Geschwindigkeitssteigerung bei plötzlicher Voll- oder Teilentlastung. Bei Dampfturbinen ist der übliche Regler verhältnismäßig träge und sprkht nicht unmittelbar auf Veränderungen in der Laufgeschwindigkeit an. Infolgedessen wird, wenn eine plötzliche Voll- oder Teilentlastung eintritt, Dampf im Überschuss zur Turbine geführt, bis das Regelventil zur Wirkung kommt. Weiter ist beim Abschluß des Regelventils die Turbinenanlage mit Dampf angefüllt. Durch beide Umstände kann eine Beschleunigung der Turbine auf eine gefährliche Geschwindigkeit herbeigeführt werden, und obgleich gebräuchlicherweise ein Notregler vorhanden ist, der verhindert, daß Schädigungen aus der ausnahmsweise hohen Geschwindigkeit entstehen, so ist es doch nicht erwünscht, daß der Notregler unter den oben angeführten Umständen zur Wirkung kommt, da er veranlaßt, daß die Turbine vollkommen abgeschaltet wird, wodurch die Notwendigkeit der Ausschaltung der gesamten Kraftanlage entstehen kann. Weiter können sich beim Wiederanlassen Schwierigkeiten herausstellen, insbesondere, wenn elektrisch betriebene Hilfsanlagen vorhanden sind. Eine Geschwindigkeitsüberschreitung infolge des in dem System verbleibenden Dampfes nach Abschließen des Regelventils tritt vorzugsweise dort ein, wo ein Überhitzer zwischen Regelventil und Turbine oder ein Überhitzer zwisehen einzelnen Arbeitsstufe.i der Turbine vorgesehen ist oder ein Speisewassererhitzer in Verbindung mit einer oder mehreren Arbeitsstufen der Turbine steht, oder ferner, wo zwei oder mehrere dieser Anordnungen gemeinsam benutzt werden.

Es sind verschiedene Ausführungen vorgeschlagen, um zur Überwindung dieser .Schwierigkeiten das Regelventil zu veranlassen, schneller auf Laufschwankungen der Turbine anzusprechen, so z. B. die Dampf- .

die der Turbine zu- ^:

menge zu vermindern,

geleitet wird, nachdem eine Voll- oder Teilentlastung stattfand. Es wurde weiter vorgeschlagen, einen von Regelventilen abhängigen Abfluß des Dampfes an einer Stelle hohen Druckes nach dem Kondensator oder einer sonstigen Stelle von geringerem Druck herzustellen und die Öffnung eines Zweiwegventils gleichzeitig mit oder unmittelbar hinter der Abschließung des Regelventils herbeizuführen, so daß etwa in der Turbine nach Abschluß des Regelventils verbleibender Dampf sowie auch etwa durch das \'entil nach seinem Abschluß noch hindurchtretender Dampf unmittelbar zum Kondensator oder der Stelle geringeren Druckes abfließen kann.

Statt das Zweiwegventil oder gegebenenfalls sowohl das Zweiwegventil wie auch das Regelventil abhängig von den Laufgeschwindigkeiten der Turbine zu machen, will nun die Erfindung eine Abhängigkeit von dem Zustand oder den Zustandsveränderungen schaffen, welche die Laufschwankungen der Turbine herbeiführen. Dementsprechend werden gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen, die von der Turbinenbelastung abhängig, aber unabhängig von der Turbinengeschwindigkeit sind und das Zweiwegventil oder beide Ventile gemeinsam beherrschen. Derartige Mittel können zweckmäßig in einer elektrischen Vorrichtung bestehen, die auf den Strom oder die Spannung anspricht, die in einem elektrischen Stromkreise herrschen, welcher die gesamte oder einen Teil der Belastung der Turbine darstellt. Beispielsweise können das Zweigwegventil oder beide Ventile in irgendeiner geeigneten Weise so angeordnet werden, daß sie das Bestreben haben, eine Endstellung einzunehmen. Sie können unmittelbar oder mittelbar, z. B. durch ein Solenoid, beherrscht werden, welche in einem elektrischen Stromkreise liegt, der die Gesamtheit oder einen Teil des Verbrauchskreises eines Generators bildet, der von der Turbine getriehen wird. Die Anordnung ist dabei so gedacht, daß während der normalen Arbeit,

d. h. wenn die Turbine bei Normalbelastung arbeitet, das Solenoid entweder erregt oder aberregt ist und in diesem Zustand das Regelventil offen und das Zweiwegventil geschlossen hält; während bei einer bestimmten Lastverminderung, die eine übermäßige Geschwindigkeitssteigerung der Turbine herbeiführen würde, der Normalzustand des Solenoids so verändert wird, daß dadurch die

ίο Schließung des Regelventils und das Öffnen des Zweiwegventils herbeigeführt wird. Statt das Solenoid unmittelbar in den Stromkreis einzuschalten, der die gesamte Last oder eine Teillast der Turbine darstellt, kann es auch in einen besonderen Stromkreis gelegt werden, der durch ein Relais, das in diesem die Turbine belastenden Nutzstromkreise liegt, gesteuert wird, und das Ventil oder die Ventile können das Bestreben haben, sich in

so dem einen oder dem anderen Sinne zu bewegen, wobei jedenfalls die Anordnung so zu treffen ist, daß bei einer bestimmten Verminderung in der Belastung der besondere Stromkreis geschlossen oder unterbrochen wird, und daß dabei das Ventil oder die Ventile mittelbar oder unmittelbar durch die Erregung oder Aberregung des Solenoids bewegt werden.

Bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungen kann die Vorrichtung, die in dem die Gesamtbelastung oder die Teillast der Turbine darstellenden Kreise eingeschlossen ist, auf Spannung, auf Strom oder auf Leistung des Kreises ansprechen, wie es den besonderen Verhältnissen entspricht, die überwacht werden sollen. Um ein Arbeiten des Ventils oder der Ventile bei Belastungsschwankungen innerhalb der normalen Arbeitsgrenzen zu vermeiden, wird es so ausgeführt, daß es auf alle Schwankungen in den vorher festgelegten Grenzen unempfindlich ist. Bei allen Anlagen, wo gewünscht wird, sowohl das Zweiweg- wie das Regelventil in der geschilderten Weise zur Wirkung zu bringen, kanu ein einzelnes Solenoid benutzt werden, um beide Ventile zu steuern, oder es kann auch ein besonderes Solenoid für jedes Ventil vorhanden sein.

Die Zeichnung behandelt beispielsweise eine praktische Ausführung der Erfindung.

In der Zeichnung ist Abb. 1 ein Aufriß, zum Teil im Schnitt, einer Sicherung,

Abb. 2 ein Schaltungsschema der elektrischen Verbindungen.

Bei der dargestellten Ausführung hat das nicht dargestellte Hauptregelventil eine Spindel 3, die mit einem Kolben 4 eines Hilfsmotors 5 verbunden ist, der durch eine Steuerung 6 gesteuert wird, welches wiederum in bekannter Weise mit dem üblichen Geschwindigkeitsregler verbunden ist. Rohrleitungen 7, 8 und 8^a verbinden das Gehäuse eines Schiebers 9, der durch Lenkstangen 10 an den Kern eines Solenoids 11 angehängt ist, mit dem unteren Teil des Hilfsmotors 5 und mit dem nicht dargestellten ölsammelraum.

Das Solenoid 11 (Abb. 2) ist in einen Stromkreis 12 gelegt, der von den Gleichstrom zuführenden Schienen 13 gespeist wird, und der gesteuert wird durch einen j Stromschlußschalter 14, dessen Arbeitsspule ι in einem Stromkreis 14 liegt, welcher von den Schienen 13 gespeist und durch Kontakte 16 eines Wattmesserrelais 17 gesteuert wird. Das Relais 17 spricht auf die tatsächliche Leistung eines Generators an, der : von der Turbine getrieben wird. Die Strom- ! spulen 18 dieses Relais 17 sind mit Strom-' transformatoren 19 in Verbindung, wie sie gewöhnlich bei Generatorhauptleitungen 20 ■ zur Einwirkung auf elektrische Vorrichtungen Anwendung finden. Die Spannungsspulen 21 des Relais sind in bekannter Weise an Spannungstransformatoren angeschlossen, oder an einen Umformer 22, wie er üblicher Weise angeordnet wird, um z. B. 'Pumpen zu speisen, die in Verbindung mit der Turbine angewendet werden.

Bei jeder der beschriebenen Anordnungen wird das Regelventil während der normalen Arbeit durch den Druck von Öl oder eines sonstigen Druckmittels offen gehalten, das in bekannter Weise auf die Unterseite des Kolbens 4 einwirkt. Wenn das Solenoid 11 unmittelbar in einen die Gesamtbelastung oder Teilbelastung der Turbine darstellenden Kreis eingeschlossen ist, so ist es so angeordnet, daß es auf Belastungsveränderungen in \-orher festgelegter Grenze unempfindlich ist. Bei einer Belastungsverminderung über diese Grenze hinaus aber wird das Solenoid erregt; es hebt den Steuerschieber 9, welcher es ermöglicht, daß das Druckmittel, welches auf die Unterseite des Kolbens 4 einwirkt, über die Rohre 7, 8 und 8" entweicht, und daß sich das Regelventil unter Einwirkung der Schließkraft schließt. Ist das Solenoid in einem Hilfsstromkreis eingeschlossen, wie er in Abb. 2 der Zeichnung veranschaulicht ist, so ist das Relais 17 so angeordnet, daß es auf Belastungsschwankungen innerhalb vorher festgelegter Grenzen unempfindlich ist; bei einer Verminderung der Last über die Grenze hinaus schließt es den Stromkreis 15 durch die Spule des Stromschlußschalters 14, der die Schließung des Stromkreises 12 durch das Solenoid 11 und dessen Erregung herbeiführt, wodurch wieder die Schließung des Regelventils in der vorbeschriebenen Weise herbeigeführt wird. In jedem Falle wird bei einer Wiederherstellung der Normalzustände des Solenoid 11

aberregt, und es gestattet die Schließung des Schiebers 9 sowie die Wiederherstellung eines Flüssigkeitsdruckes unterhalb des Kolbens 4, der gehoben wird und das Regelventil wieder öffnet.

In Ab. ι bedeutet ferner 23 die Hauptzuleitung eines Zwischenerhitzers, welche zwei Arbeitsstufen der Turbine und einen nicht dargestellten Zwischenerhitzer verbindet, 24 einen Zweigweg, welcher die Zwischenerhitzerhauptleitung 23 mit dem nicht dargestellten Kondensator verbindet, und 25 ein Ventil, das den Zweigweg 24 beherrscht. Das Ventil 25 besitzt ein Gehäuse 26 mit einem Ventilsitz 27 und einem zylindrischen Fortsatz 28; die Spindel 29 trägt an ihren beiden Enden den Ventilteller 30 zum Zusammenarbeiten mit dem Sitz 27 und einen Kolben 31, der eine kleine öffnung 32 besitzt. Der obere Teil des Zylinders 28 ist durch ein Rohr 33 mit einem Steuerventil 34 verbunden. Dieses Ventil besteht aus einem Gehäuse 35 mit einem Ventilsitz 36 und einem zylindrischen Fortsatz 37; es enthält eine Ventilspindel 38 mit einem Ventilteller 39 und einem Kolben 40 von größerem Durchmesser als der Ventilteil 39. Das Ventil 34 ist durch ein Rohr 41 mit dem Zweigweg 24 verbunden, und die Unterseite des Zylinders yj ist durch ein Rohr 42 an das Dampfanlaßventil 43 angeschlossen, das durch einen Hebel 44 mit den Lenkstangen 10 und durch ein Rohr 45 mit der Zwischenerhitzerleitung 23 verbunden ist.

Während der normalen Arbeit der Turbine wird das Anlaßventil 43 durch eine Feder 46 geschlossen gehalten, die auf den Hebel 44 drückt. Der Dampf tritt von der Zwischenerhitzerleitung zum Ventil 25 und ' füllt, indem er durch die Öffnung 32 hin- : durchgeht, den Zylinder 28, das Rohr 33 und den Raum über dem Ventil 34 vollständig an, während auf die Unterseite des Ventils 34 das Vakuum des Kondensators infolge der Verbindung durch das Rohr 41 und den Zweigweg 24 einwirkt. Infolgedessen hält der Druck des Dampfes im Zylinder 28, Rohr ■ H und Ventil 34 den Ventilteller 39 auf .seinen Sitz 36 gepreßt, und der Druckunterschied auf den beiden Seiten des Kolbens 31 ; hält auch den Ventilteller 30 auf seinen Sitz 2-j gepreßt.

Wenn nun das Solenoid 11 in der beschriebenen Weise und aus dem erwähnten Anlaß erregt wird, so wird der Hebel 44 gegen die , Wirkung der Feder 46 gehoben und dadurch ■ das Anlaßventil 43 geöffnet. Es fließt infolgedessen Dampf von der Zwischenerhitzerleitung 23 durch die Rohre 45 und 42 unter den Kolben 40, der den Ventilteller 39 von seinem Sitz hebt, so daß der Dampf von der Oberseite des Kolbens 31 durch das Rohr 41 und den Zweigweg 24 zum Kondensator entweicht. Infolgedessen wird der Dampf, der auf die Unterseite des Kolbens 31 wirkt, das Ventil 30 von seinem Sitz 27 heben und die Zwischenüberhitzerhauptleitung 23 in Verbindung mit dem Zweigweg bringen, so daß der etwa bei Abschluß des Regelventils im .System verbleibende Dampf oder Dampf, der etwa durch das Ventil trotz seines Abschlusses noch hindurchtreten sollte, unmittelbar zum Kondensator abfließt. Bei Aberregung des Solenoids und seiner Rückkehr in die Ruhestellung schließt sich das Ventil 43 unter Wirkung der Feder 46. Das Ventil 39 wird dann infolge des auf seine Oberseite einwirkenden Dampfdruckes geschlossen und es veranlaßt die Schließung des Ventils 30. Ein Hebel 47 kann dazu dienen, um das Ventil gegebenenfalls von Hand zu stellen.

Wie erkennbar ist, können mehrere SoIenoide zur überwachung des Sicherheitsventils dienen.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Sicherung für Turbinenanlagen gegen Geschwindigkeitsüberschreitung, bei der ein Zweiwegventil einen Teil des Dampfes zwischen Einlaßventil und Auslaß an eine Stelle niederen Druckes abläßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Einrichtung, die auf Strom-, Spannungsoder Belastungsänderung eines elektrischen Stromkreises anspricht, der die Gesaintbelastung oder eine Teilbelastung der Turbine darstellt, das Zweiwegventil bei einer bestimmten Belastungsverminderung der Turbine unabhängig von ihrer Geschwindigkeit öffnet.
2. 2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung gleichzeitig mit der Öffnung des Zweigventils auf das Hauptventil im Sinne der Schließung einwirkt. *
3. 3. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Strom, die Spannung oder die Leistung ansprechende elektrische Einrichtung einen Hilfsstromkreis steuert, der eine zweite elektrische Einrichtung enthält, welche in Verbindung mit dem Zweiwegventil oder mit dem Zweiweg- und Hauptventil steht.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.