DE464551C

DE464551C - Controller for water turbines with rotating guide and rotor blades and two separate servomotors

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Publication number: DE464551C
Application number: DET32543D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-10-27
Filing date: 1926-10-27
Publication date: 1928-08-20

Description

Regler für Wasserturbinen mit drehbaren Leit- und Laufschaufeln und zwei getrennten Servomotoren Elektrische Regler für Wasserturbinen, d. h. solche, welche sich als Servomotor eines elektrischen Motors bedienen, sind seit langem bekannt. Sie haben sich jedoch praktisch nicht als brauchbar erwiesen, weil das unstetige und plötzliche Einsetzen der Drehbewegung eines Elektromotors die Güte der Regelung beeinträchtigt. Ferner wirken alle Vorrichtungen, welche die Beanspruchung des zur Steuerung des Elektromotors notwendigen Kontaktapparates herabsetzen, wie etwa ein größeres Spiel zwischen den für Vor- und Rücklauf des Elektromotors vargesehenen Stellungen des Kontaktapparates schädlich auf' die Güte der Regelung ein. Die vorerwähnten Unstetigkeiten geben nämlich Anlaß zu Pendelerscheinungen, «-elche außer störender Unruhe geradezu eine besonders starke Beanspruchung von Elektromotaren und Kontalztapparaten bedingen.Regulator for water turbines with rotating guide and rotor blades and two separate servomotors electric controllers for water turbines, d. H. such, which use an electric motor as a servo motor have been around for a long time known. However, they have proven to be of no practical use because that discontinuous and sudden onset of the rotary motion of an electric motor the quality affected by the scheme. In addition, all devices that support the stress reduce the contact apparatus required to control the electric motor, such as for example a larger play between the forward and reverse movements of the electric motor Positions of the contact apparatus are detrimental to the quality of the regulation. The aforementioned Discontinuities give rise to pendulum phenomena, "-which apart from disturbing ones Unrest is a particularly heavy load on electric motors and control devices condition.

Aus diesem Grunde hat sich im Wasserturbinenbau allgemein der hydraulische Serv otnotor eingeführt, welcher eine stetige Veränderung der Reguliergeschwindigkeit, verbunden mit sehr geringer Unempfindlichkeit, das ist sehr geringem Abstand zwischen dem zu langsamen Vor- und Rücklaufen des Servomotors gehörigen Stellungen des Steuerorgans erlaubt.For this reason, in water turbine construction, hydraulic Serv otnotor introduced, which constantly changes the regulating speed, combined with very little insensitivity, that is very little distance between too slow forward and backward running of the servomotor associated positions of the control element permitted.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der neuartigen Erkenntnis, daß alle diese Störungen des elektrisch betriebenen Sen-omotors nicht auftreten, wenn man bei Turbinen, die zwei verstellbare Organe, etwa verstellbare Leitschaufeln und versbellbare Laufschaufeln, und zwei unabhängige Servomotoren besitzen, nur eines dieser verstellbaren Organe durch einen elektrischen Servomotor betätigen läßt. Bei der bekannten Gattung derartiger Axialturbinen mit drehbaren Leit- und Laufschaufeln wird insbesondere erfindungsgemäß die Verstellung der Laufschaufeln durch den E1ektromotor vorgenommen, welcher sich leicht auf dem rotierenden Laufradkörper oder seiner Welle aufbauen läßt. Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, daß Pendelerscheinungen nicht zu befürchten sind, wenn wenigstens eines der verstellbaren Organe derartiger Turbinen durch einen stetig wirkenden, etwa hydraulischen Regler betätigt wird. Die Erklärung der neuartigen Tatsache, daß in diesem Falle die reglertechnische Unvollkommenheit des elektrischen Servomotors, wie etwa seine Massenträgheit, seine Unempfindlichkeit, wie sie durch die Konstruktion des Kontaktapparates bedingt wird; usw. nicht in Erscheinung treten, soll -hier kurz gebracht werden.The present invention is based on the novel finding that all of these malfunctions of the electrically operated Sen-omotors do not occur if one with turbines, the two adjustable organs, about adjustable guide vanes and paddle blades, and own two independent servomotors only operate one of these adjustable organs by means of an electric servomotor leaves. In the known type of such axial turbines with rotatable guide and According to the invention, moving blades is, in particular, the adjustment of the moving blades made by the electric motor, which is easily located on the rotating impeller body or lets build his shaft. What is essential for the invention is the knowledge that pendulum phenomena are not to be feared if at least one of the adjustable Organs of such turbines by a continuously acting, for example hydraulic controller is operated. The explanation of the novel fact that in this case the control-technical Imperfections of the electric servomotor, such as its inertia, its Insensitivity, as it is caused by the construction of the contact apparatus; etc. do not appear, should be briefly presented here.

Bei einem einfachen Turbinenregler hat eine Unempfindlichkeit der Steuerung die Folge, daß der richtigen Solldrehzahl des Reglers auch im Beharrungszustand mindestens zwei um die Unempfindlichkeit der Regelung voneinander verschiedene Stellungen des regulierten Organs, etwa des Leitapparates, der Turbine zugeordnet sind. Es wird daher auch in dem scheinbaren Beharrungszustand die Turbine, je nach der augenblicklich vorliegenden Stellung des Leitapparates, um einen durch die Unempfindlichkeit des Reglers bestimmten Betrag verzögert oder beschleunigt, auch wenn die Solldrehzahl biereits erreicht ist. Hierdurch erklärt sich die bekannte Erschieinung;der Unruhe öder<Pendel: ' erscheinungen aller gewöhnlichen Turbinenregler, welche nennenswerte Unempfindlichkeit besitzen.In the case of a simple turbine regulator, the has an insensitivity Control the consequence that the correct target speed of the controller even in the steady state at least two positions that differ from one another in terms of the insensitivity of the regulation of regulated organ, such as the diffuser, which are assigned to the turbine. It will hence the turbine also in the apparent steady state, depending on the momentary present position of the diffuser in order to be affected by the insensitivity of the Controller decelerates or accelerates certain amount, even if the target speed has already been reached. This explains the well-known phenomenon; the unrest dull pendulum: appearances of all ordinary turbine regulators, which are noteworthy Have insensitivity.

Wird dagegen bei einer mit drehbaren Leit-und Laufschaufeln ausgeführten Turbine der zur Bewegung der Laufschaufeln, dienende Regler mit größerer Unempfindlichkeit ausgestattet, so kann diese unschädlich sein, wenn nur der zur Regelung des Leitapparates erforderliche Regler stetig und ohne Ünempfindlichkeit arbeitet.On the other hand, it is designed with rotatable guide and rotor blades Turbine the regulator used to move the rotor blades with greater insensitivity equipped, this can be harmless if only the one to regulate the diffuser required controller works steadily and without insensitivity.

In dem Intervall der Laufschaufelstellungen, welches durch die Unempfindlichkeit des hierzu gehörigen Reglers bedingt ist, kann nämlich hier der zur Regelung des Leitapparates dienende, stetig wirkende Regler die Feineinstellung der Gesamtregelung übernehmen und die Drehzahl der Turbine auf ihren richtigen Wert einstellen und festhalten, auch wenn die Laufschaufelstellung zufolge der Unempfindlichkeit des hierzu gehörigen Reglers nicht verändert wird.In the interval of the rotor blade positions, which is due to the insensitivity of the associated controller is conditional, namely here the control of the Control apparatus serving, continuously acting controllers fine-tune the overall control take over and set the speed of the turbine to its correct value and hold tight, even if the blade position is due to the insensitivity of the associated controller is not changed.

Es ist daher ersichtlich, daß bei der Verwendung eines elektrisch betriebenen Servomotors für die Betätigung der Laufschaufeln gemäß der Erfindung eine gewisse Unempfindlichkeit dieses Reglers zulässig ist. Dies gestattet, den Kontaktapparat mit einem gewissen Spiel zwischen der Vorwärts- und Rücklaufanlaßstellung des elektrischen Servomotors auszuführen, wodurch Kontaktapparat und Elektromotor geschont werden, ohne daß etwa die Gefahr von Pendelengen heraufbeschwaren wird.It can therefore be seen that when using an electric operated servomotor for the operation of the blades according to the invention a certain insensitivity of this controller is permissible. This allows the Contact apparatus with some play between the forward and reverse starting positions of the electric servomotor, thereby making contactor and electric motor be spared without the risk of pendulums being brought up.

Bei der Anordnung des elektrischen S.ervomotors ist es sogar zulässig, den Kontaktapparat so einzurichten, daß :er, wenn die Kontakte sich einer der Anlaufstellungen des Motors nähern, in an sich bekannte- Weise, beispielsweise durch eine Hilfsmagnetspule, zum vollständigen kräftigen Kontaktschluß gebracht wird. Umgekehrt ist es angängig, den Kontaktapparat in analoger Weise bei der Ausschaltbewegung zu vollständiger, plötzlicher Öffnung zu veranlassen. Diese an sich bekannte Einrichtung bedingt bei einem gewöhnlichen elektrischen Regler eine Vermehrung der Pendelerscheinungen. Bei der Anordnung eines elektrischen Reglers nur für die Laufschaufeln nach der Erfindung ist sie dagegen unschädlich, wenn sie gleichzeitig mit einer gewissen Unempfindlichkeit, hervorgerufen durch Spiel des Kontaktapparates in der Mittelstellung, zwischen den Anlaufstellungen kombiniert wird.When arranging the electric servomotor, it is even permissible to set up the contact apparatus in such a way that: he, when the contacts are in one of the contact positions approach the motor, in a manner known per se, for example by means of an auxiliary solenoid, is brought to a complete strong contact closure. Conversely, it is acceptable to complete the contact apparatus in an analogous manner during the switch-off movement, to cause sudden opening. This per se known facility is conditional an ordinary electric regulator an increase in the pendulum phenomena. When arranging an electrical regulator only for the blades after the Invention, on the other hand, is harmless if it is at the same time as a certain Insensitivity, caused by play of the contact apparatus in the middle position, is combined between the contact positions.

Ferner wird der elektrische Servomotor als mitrotierender Elektromotor :etwa auf der Welle der Turbine angeordnet. Gegenüber der bekannten Anordnung rotierender Uydraulischer Servomotoren hat diese Ausführung den Vorteil, daß es sehr einfach, nämlich durch Schleifringe, möglich ist, das Kraftmittel zu dem rotierenden Servomotor zu übertragen.Furthermore, the electric servomotor is used as a co-rotating electric motor : arranged roughly on the shaft of the turbine. Compared to the known arrangement rotating Uydraulic servo motors, this version has the advantage that it is very easy to namely through slip rings, is possible the power means to the rotating servo motor transferred to.

Der elektrische Servomotor für die LaufradschaufeIn kann ferner so ausgeführt werden, daß .er verhältnismäßig lange Scbluß-oder Eröffnungszeiten besitzt. Hierdurch wird nämlich die Drehzahlerhöhung der Turbine bei Entlastungen nicht vermehrt, ja, im Gegenteil, verkleinert, weil zur Abschaltung der Turbinenleistung der Schluß des hydraulisch bewegten Leitapparates genügt und die infolge der langsamen Schließgeschwindigkeit des elektrischen Servomotors noch auf Schnellbetrieb stehenden Laufschaufeln nur eine vermehrte Bremswirkung ausüben. Ebensowenig schadet eine verlängerte Schluß- und Eröffnungszeit bei Teilbelastungen der Turbine, -weil es möglich ist, durch Schnellöffnung des Leitapparates um Teilbeträge seines ganzen Hubres sofort entsprechende Leistungssteigerungen der Turbine zu wenn die Laufschaufeln zunächst nur langsam verstellt werden.The electric servomotor for the impeller blade can also be so be carried out that .he has relatively long closing or opening times. As a result, the increase in speed of the turbine is not increased when the load is unloaded, yes, on the contrary, reduced in size, because the end of the process is to switch off the turbine power of the hydraulically operated diffuser is sufficient and that as a result of the slow closing speed of the electric servomotor are only moving blades that are still at high speed have an increased braking effect. Just as little does an extended final and opening time with partial loads of the turbine, -because it is possible through Quick opening of the diffuser by partial amounts of its entire Hubres immediately corresponding Turbine performance increases when the blades are initially slow adjusted.

Claims

PATENT CLAIM: r. Regulator for water turbines with rotatable setting and blades and two separate servomotors, characterized in that one bucket system by a hydraulic one, the other by an electric one Servomotor is adjusted. a. Regulator according to claim a, characterized in that the electric servomotor is used to operate the impeller blades.