DE435299C

DE435299C - Hydraulic turbine regulator

Info

Publication number: DE435299C
Application number: DEN23696D
Authority: DE
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1924-10-14
Filing date: 1924-10-14
Publication date: 1926-10-09

Description

Hydraulischer Turbinenregler. Die bisher bekannten Ausführungen von Turbinenreglern benutzen Regeleinrichtungen, die entweder mit gespeicherter Druckflüssigkeit arbeiten (Regler nach dem Windkesselprinzip) oder den zum Regeln notwendigen Arbeitsdruck im Augenblick seines Bedarfes erzeugen (Regler nach dem Durchüußpriiizip), wobei eine oder mehrere Pumpen, zur Erzeugung der Druckflüssigkeit herangezogen werden können (Verbundregler). Gemäß vorliegender Erfindung werden die bisher nur getrennt verwendeten Regelprinzipien derart vereinigt, daß die unter Druck gespeicherte Arbeitsflüssigkeit nur für Regelbewegungen, die größeren Belastungsänderungen entsprechen, herangezogen wird, während zum Halten des Belastungszustandes und zum Ausgleich geringerer Belastungsänderungen nur von einer Pumpe dauernd geförderte Druckflüssigkeit unter geringst nötigem Druck steht bzw. im Augenblick des Regelns unter den benötigten Druck gebracht wird. Gegenüber den Ausführungen, welchen die ausschließliche Verwendung gespeicherter Druckflüssigkeit zur Festhaltung und Verstellung der Regeleinrichtungen bei allen auftretenden Belastungsänderungen zugrunde liegt, ergeben sich wesentliche Vorteile dadurch, daß der Kraftverbrauch zur Lieferung der Druckflüssigkeit im Beharrungszustand und bei kleinen Belastungsänderungen sowie die Abnutzung der arbeitenden Teile auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.Hydraulic turbine regulator. The previously known versions of Turbine regulators use regulating devices that either use stored hydraulic fluid work (regulator based on the air vessel principle) or the working pressure required for regulation generate at the moment of its need (regulator according to the flow principle), whereby one or more pumps can be used to generate the hydraulic fluid can (compound controller). According to the present invention, the so far only separately used control principles united in such a way that the under Pressure stored working fluid only for regular movements, the larger load changes correspond, is used while to maintain the load condition and to Compensation for minor changes in load, only continuously supported by one pump Hydraulic fluid is under the lowest necessary pressure or at the moment of regulation is brought under the required pressure. Compared to the statements that the Exclusive use of stored hydraulic fluid for holding and adjusting the control equipment is the basis for all changes in load that occur, there are significant advantages in that the power consumption for delivery the hydraulic fluid in the steady state and with small changes in load as well as the wear and tear of the working parts is reduced to a minimum.

Ferner wird erfindungsgemäß. die die ganze Anlage .gefährdende, bei einer Windkesselregelung mögliche Erschöpfung des Windkessels dadurch vermieden, daß, ehe eine zu weit gehende Entnahme der gespeicherten Druckflüssigkeit und hierdurch Übertritt von Druckluft in den Regelzylinder eintreten würde, der Windkessel abgeschaltet und die Regelung vorübergehend durch die von der Durchflußpumpe geförderte Druckflüssigkeit allein übernommen wird. Es ist hierbei für die Ausführung des Erfindungsgedankens unwesentlich, ob die Abschaltung des Druckspeichers durch das Steuerventil, Überströmventil oder eine andere Vorrichtung erreicht wird. .Gegenüber den Ausführungen, bei welchen ausschließlich die Arbeitsflüssigkeit erst im Augenblick des Regelns unter Druck gebracht wird oder weitere Pumpen zugeschaltet werden, ergeben sich neben der Vereinfachung gegenüber der Anordnung mehrerer Pumpen die Vorteile der reinen Windkesselregelung, wie bequemes Anlassen nach kurzen Betriebspausen, Änderung der Schlußzeit usw.Furthermore, according to the invention. endangering the whole system an air chamber control avoids possible exhaustion of the air chamber, that before too far removal of the stored hydraulic fluid and thereby If compressed air would pass into the control cylinder, the air chamber would be switched off and the control temporarily by the pressure fluid delivered by the flow pump alone is taken over. It is here for the execution of the inventive idea It does not matter whether the pressure accumulator is switched off by the control valve or overflow valve or another device is achieved. Compared to the versions where only the working fluid under pressure at the moment of regulation is brought or additional pumps are switched on, result in addition to the simplification compared to the arrangement of several pumps the advantages of the pure air vessel control, such as easy starting after short breaks in operation, changing the closing time, etc.

Es liegt im Wesen der Erfindung, daß nach längerer Betriebsunterbrechung die betreffende Kraftmaschine, wenn auch mit geringerer Regelfähigkeit, ohne weiteres in Betrieb genommen werden kann, da die Erzeugung der Druckflüssigkeit, ehe der Druckspeicher betriebsbereit ist, was erfahrungsgemäß immer einige Zeit erfordert, durch die dauernd fördernde Pumpe durchgeführt wird. Es wird somit der Vorteil sofortiger Betriebsbereitschaft gegenüber reiner Windkesselrege Jung erreicht, während andererseits beim Versagen der dauernd im Durchfluß arbeitenden Pumpe eine Gefährdung der Anlage vermieden wird, da gespeicherte Druckflüssigkeit zum Schließen der Kraftmaschine zur Verfügung steht (Vorteil gegenüber reiner Durchflußregelung).It is in the essence of the invention that after a long break in operation the engine in question, albeit with less controllability, easily can be put into operation, since the generation of the hydraulic fluid before the The pressure accumulator is ready for operation, which experience has shown always takes some time. is carried out by the continuously pumping pump. The benefit thus becomes more immediate Operational readiness against pure windkiller rain Jung achieved, while on the other hand in the event of failure of the pump, which is constantly working in the flow, the system is at risk is avoided, since stored hydraulic fluid to close the engine is available (advantage over pure flow control).

Ein großer Vorteil gegenüber Regelungen, die ausschließlich gespeicherte Druckflüssigkeit zur Betätigung des Regelmechanismus heranziehen (reine Windkesselregelung), besteht übrigens auch im folgenden: Bei letzten findet durch die verhältnismäßig oft vorkommenden geringen Belastungsschwankungen eine häufige Inanspruchnahme des Druckspeichers statt, die eine wesentliche dauernde Steigerung infolge der Undichtigkeits-6erluste erfährt, die bei der durch die zu; fördernde Empfindlichkeit der Regelung gebotenen Anwendung von geringen Überdeckungen (1'/1o bis 4/,o mm) der Zuflußkan,äle zum . Servomotor-Zylinder gegenüber dem Zuflußraum der Druckflüssigkeit entstehen. Demgegenüber können bei dem durch die Erfindung gegebenen Regelprinzip überdeckungen a zum Abschluß des Zuflußraumes der gespeicherten Druckflüssigkeit gegenüber den Zuleitungsräumen zum Servomotor-Zylinder angewendet werden, die ein Vielfaches der entsprechenden Überdeckungen bei reiner Windkesselregelung betragen, wodurch die Undichtigkeitsverluste und damit der Kraftbedarf der Regleranlage auf ein Mindestmatt gebracht werden.A big advantage over regulations that are exclusively stored Use hydraulic fluid to operate the control mechanism (pure air vessel control), Incidentally, there is also the following: In the case of the latter, through the proportionally Often occurring small load fluctuations a frequent use of the Pressure accumulator instead, which is a substantial permanent increase as a result of the leakage 6 losses learns who at the by the too; promotional sensitivity of the regulation required Use of small overlaps (1 '/ 1o to 4 / .o mm) of the inflow channels, all of the. Servomotor cylinders are created opposite the inflow chamber of the hydraulic fluid. In contrast can cover overlaps a at the end with the control principle given by the invention of the inflow space of the stored hydraulic fluid compared to the supply spaces to be applied to the servo motor cylinder, which is a multiple of the corresponding Overlaps with pure air vessel control amount, whereby the leakage losses and thus the power requirement of the controller system can be brought to a minimum.

Ein weiterer bedeutender technischer Fortschritt des kombinierten Regelprinzips liegt in der Möglichkeit, durch geeignete Maßnahmen einer Erschöpfung' des Druckspeichers, die bei reiner Windkesselregelung bei mehrfach hintereinander erfolgenden Belastungsänderungen eintreten kann, durch Abschaltung des Druckspeichers begegnen zu können. da die Regelung, wenn auch unter ungünstigeren Bedingungen, von der dauernd im Durch--Ruß arbeitenden Pumpe übernommen werden kann.Another significant technical advance of the combined The rule principle lies in the possibility of exhaustion ' of the pressure accumulator, which in the case of pure air vessel control with multiple successive occurring load changes can occur by switching off the pressure accumulator to be able to meet. since the regulation, albeit under less favorable conditions, can be taken over by the pump, which is constantly working in the soot.

Gegenüber der bekannten Verbundanordnung unter Verwendiuzg mehrerer Pumpen, die je nach Größe der Belastungsänderung nacheinander zur Wirkung kommen, ergeben sich besonders bei großem Arbeitsvermögen der Regleranlage, wesentliche Vereinfachungen dadurch, daß die bei größeren Belastungsänderungen in Wirkung tretenden einzelnen oder zu mehreren angeordneten Pumpen vermieden werden, wodurch ein selten zur Wirkung kommender Teil der Regleranlage, der infolge seiner meist ganz erheblichen Fördermengen verhältnismäßig hohen Leerlaufsverlust und während -der Zeit -des Ausgleiches von Belastungsänderungen ,einen ziemlich stoßweise auftretenden, der notwendigen Regelarbeit entsprechenden Kraftbedarf aufweist, entbehrlich wird. . In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Abb. 1 eine schematische Darstellung einer Regleranlage, Abb.2 das Steuerventil.Compared to the known composite arrangement using several Pumps that come into effect one after the other depending on the size of the change in load, arise particularly when the regulator system has a large working capacity Simplifications in that the come into effect with larger load changes Individual pumps or pumps arranged in a group can be avoided, which in turn leads to a rare occurrence Part of the control system that comes into effect, which is usually quite considerable as a result of its Flow rates relatively high idling loss and during the time of the equalization of changes in load, one that occurs quite intermittently, the necessary one Normal work has corresponding power requirement, is dispensable. . In The invention is illustrated by way of example in the drawing, namely: Fig. 1 is a schematic representation of a control system, Fig. 2 the control valve.

Es stellt 1 das nach bekannten Grundsätzen arbeitende Verteilorgan (Steuerventil) dar, das die Verschiebung des die Turbine steuernden Serv omotorkolbens 4 steuert. Zur Erzeugung der dauernd geförderten Flüssigkeit dient die als Kapselpumpe dargestellte Flüssigkeitspumpe 2, die durch die Leitung ; die Druckflüssigkeit dem Verteilorgan 1 dauernd zuführt, wobei je nach Stellung desselben diese entweder zur Bewegung des Servomotor. kolbens 4 herangezogen wird oder drucklos bzw. fast drucklos durch Verteilorgan 1 und Ablaufleitung 1o in den Behälter zurückläuft. Bei größeren Belastungsänderungen, denen auch größere- Verschiebungen des Steuerventils 1 entsprechen, wird auß--rdem der Windkessel 3 mit den Zuleitungen der Druckflüssigkeit zum Regelzylinder verbunden, wodurch die gespeicherte Druckflüssigkeit zur Regelung herangezogen wird. Eine Pumpe 5 kann zur Nachlieferung der zu speichernden Druckflüssigkeit dienen, welche durch ein Überströmventil 6 in Abhängigkeit vom Speicherdruck durch Leitung 12 in den Windkessel gebracht oder durch Ableitung i i in den Behälter zurückgeleitet wird. Durch entsprechende Schaltung, wie aus Abb.1 zu ersehen ist; wird jedoch die den dauernden Druckflüssigkeitsumlauf besorgende Pumpe 2 zur Windkesselspei.sung herangezogen, so daß Pumpe 5 weggelassen werden kann. Es ist hierbei nur notwendig, die Abflußleitung 1o, die das Drucköl nach dem Durchströmen des Verteilorgans 1 aufnimmt, zum überströmventil 6 zu leiten, das die Druckflüssigkeit entsprechend dem Windkesseldruck zu dem Druckspeicher leitet oder in den Behälter strömen läßt. Es ist jedoch für die Ausführung des Erfindungsgedankens unwesentlich, ob zur Lieferung der Speicherflüssigkeit die dauernd im Durcbfluß arbeitende Pumpe herangezogen wird, oder ob hierfür eine besondere Pumpe verwendet wird.It represents 1 the distribution organ working according to known principles (Control valve) represents the displacement of the serv omotorkolbens controlling the turbine 4 controls. The serves as a capsule pump to generate the continuously pumped liquid illustrated liquid pump 2, which through the line; the hydraulic fluid to the Distributor 1 continuously supplies, depending on the position of the same either to move the servo motor. piston 4 is used or depressurized or almost runs back into the container without pressure through distributor 1 and drain line 1o. With larger changes in load, which also larger shifts of the control valve 1, the air chamber 3 with the supply lines for the hydraulic fluid will also correspond connected to the control cylinder, whereby the stored hydraulic fluid is used for regulation is used. A pump 5 can be used for subsequent delivery of the hydraulic fluid to be stored serve, which through an overflow valve 6 depending on the storage pressure Line 12 brought into the air chamber or fed back into the container through discharge i i will. By appropriate circuit, as can be seen from Fig.1; however, the Pump 2 for the air tank feed provides the continuous hydraulic fluid circulation used so that pump 5 can be omitted. It is only necessary here, the drain line 1o, which the pressure oil after flowing through the distributor 1 receives to direct the overflow valve 6, which the pressure fluid accordingly directs the air vessel pressure to the pressure accumulator or allows it to flow into the container. However, it is not essential for the implementation of the inventive concept whether for delivery the pump, which is constantly working in the flow, is used in the storage fluid, or whether a special pump is used for this.

Das Steuerventil z kann beispielsweise, wie in Abb.2 dargestellt, ausgebildet sein. Die Wirkungsweise ist dann folgende: Im Beharrungszustande der Kraftanlage, -ilso bei Mittelstellung des Verteilschiebers 14, fließt die von der Kapselpumpe 2 (Abu. i ) dauernd geförderte Druckflüssigkeit, welche durch die Leitung 7 dem Verteilorgan zugeführt wird, mit dem zum Halten des Leitapparates notwendigen Druck über den Zuleitungsraum 22 durch die Schlitze 16, 17 und 18, i 9 in den Ablauf i o. Treten nun geringe Belastungsänderungen auf, welche Verschiebungen des Steuerventils zur Folge haben,: die kleiner bleiben als die mit a bezeichneten Überdeckungen des Zuflußkanals 21 der gespeicherten Druckflüssigkeit gegen den Zuleitungsraum :22 der dauernd geförderten, Druckflüssigkeit, so findet zunächst, je nach Richtung der Verschiebung des Verteilorgans eine hberleitung der Druckflüssigkeit auf die eine Seite des Servomotors statt, während die andere Seite desselben mit dem Auslaß io verbunden wird; bewirkt z. B. eine Belastungsänderung eine Verschiebung des Rohrschiebers 14 nach auswärts, so wird der Raum 22 ausschließlich mit der Servomotor-Zuleitung 23 verbunden, während die Servomotor-Zuleitung 24 mit dem Ablauf io allein in Verbindung gebracht wird, wodurch der Servomotor in Bewegung gesetzt wird. Treten nun Belastungsänderungen auf, die Verschiebungen des Steuerventils verursachen, die dem Betrage nach größer sind als die überdeckungen a des Verteilorgans gegen denZufluß der gespeicherten Druckflüssigkeit, so erfolgt ein Überströmen der gespeicherten Druckflüssigkeit in den Zulaüfraum 22 und damit in den durch die dauernd fördernde Pumpe bereits beaufschlagten Servomotorraum.The control valve z can, for example, as shown in Fig. be trained. The mode of action is then as follows: In the steady state of the Power plant, -ilso at the middle position of the distributor slide 14, the flows from the Capsule pump 2 (Abu. I) continuously pumped hydraulic fluid, which through the line 7 is fed to the distributor, with the necessary to hold the diffuser Pressure via the supply space 22 through the slots 16, 17 and 18, i 9 into the drain i o. If there are now minor changes in load, which displacements of the control valve result in: which remain smaller than the coverages of the designated with a Inflow channel 21 of the stored pressure fluid against the supply space: 22 the continuously conveyed, hydraulic fluid, so takes place at first, depending on the direction the displacement of the distribution element a transfer of the hydraulic fluid to the one side of the servomotor instead, while the other side of the same with the outlet io is connected; causes z. B. a change in load a displacement of the slide valve 14 outwards, the space 22 is exclusively with the servomotor supply line 23 connected, while the servomotor supply line 24 with the flow io alone in connection is brought, whereby the servo motor is set in motion. There are now changes in load on, which cause displacements of the control valve that are greater in magnitude are as the overlaps a of the distributor against the inflow of the stored Pressure fluid, the stored pressure fluid flows over in the Zulaüfraum 22 and thus in the by the continuously delivering pump already acted upon servomotor compartment.

Es liegt nun im Wesen der Erfindung, daß die mit a bezeichneten Überdeckungen des Zuflußraumcs der gespeicherten Druckflüssigkeit 21 gegen den Zuflußraum der dauernd geförderten Flüssigkeit 22 ein Vielfaches der Schlitzbreiten 16, 17, 18 und 19 betragen, somit eine Heranziehung der gespeicherten Druckflüssigkeit nur bei größeren Belastungsänderungen zu deren Ausgleich erfolgt.It is now in the essence of the invention that the overlaps designated by a of the influx chamber of the stored pressure fluid 21 against the influx chamber of the continuously conveyed liquid 22 is a multiple of the slot widths 16, 17, 18 and 19 amount, thus a use of the stored pressure fluid only in the event of major changes in load to compensate for them.

Claims

PATEN-r-Arvsi, iiiciii :: i. Hydraulic turbine regulator, marked through the joint arrangement of a pressure generator (pump) and a pressure accumulator (Air tank), which through one or more distributors the hydraulic fluid to the servomotor feed in such a way that the working pressure for small control movements of the distributor slide the liquid is generated by the pump at the moment of regulation, for larger ones Control movements the hydraulic fluid is taken from the accumulator.

2. Regulator according to claim i, characterized in that a second pump can be arranged.