DE555541C - Steuerungseinrichtung fuer Dampfturbinen mit doppelter Sicherung gegen UEberdrehzahl - Google Patents

Description

Die Regelung einer Dampfturbine ist nur in der Lage, verhältnismäßig langsam vor sich gehende Belastungsänderungen der Maschine auszugleichen. Sie versagt infolge — 5 ihrer Trägheit, wenn die Entlastung der Turbine plötzlich vor sich geht, da sie der Entlastung zu weit nacheilt. Um ein Durchgehen der Turbine zu verhüten, muß man daher Zusatzeinrichtungen vorsehen, nämlich Schnellschlußventile, die durch einen besonderen Sicherheitsregler ausgelöst werden und die Dampfzufuhr zur Maschine schnell absperren.

Hat der Sicherheitsregler einmal ausgeschlagen, so wird die Turbine stillgesetzt. Um sie wieder in Betrieb zu nehmen, ist eine Reihe von Maßnahmen erforderlich. Hierzu gehört vor allem das Synchronisieren des Stromerzeugers mit den übrigen Maschinen, mit denen er parallel arbeitet. Dieser Vorgang nimmt geraume Zeit in Anspruch, wie überhaupt das Anfahren umständlich ist.

Man kann das Abschalten der Turbine bei plötzlicher Entlastung, d. h. starkem Drehzahlanstieg, verhindern, wenn man außer der Schnellschlußvorrichtung ein weiteres Ventil vorsieht, das bei einer noch unterhalb der Schnellschlußgrenze liegenden Drehzahl die Dampfzufuhr zur Maschine vor dem eigentliehen Regelorgan absperrt, sie aber selbsttätig wieder freigibt, wenn die Drehzahl auf ihren normalen Wert abgesunken ist. Man wartet also nicht die zulässige Drehzahlgrenze ab, bei der der Schnellschlußregler anspricht, sondern schaltet die Maschine vorher ab. Das wird in vielen Fällen ausreichend sein, um die Drehzahl der Maschine genügend weit abzusenken. Sollte das Zusatzventil nicht ausreichen, um der Gefahr des Durchgehens der Maschine vorzubeugen, so spricht der normale Sicherheitsregler an und stellt die Turbine ab, die dann erneut angefahren werden muß.

Die Verwendung zweier getrennter Ventile zur Sicherung der Turbine gegen Überdrehzahl ergibt einen verhältnismäßig verwickelten und daher teueren Aufbau, vor allem dann, wenn es sich um Großturbinen handelt, deren Absperrorgane besonders hohe Anforderungen an den Erbauer stellen. Die Erfindung bezweckt, die doppelte Sicherung gegen überdrehzahl in einfacher und billiger Weise mit Hilfe nur eines Ventils zu bewirken. Die Erfindung besteht darin, daß das Schnellschlußventil nicht nur dem Sicherheitsregler, sondern zusätzlich einer von der Drehzahl abhängigen Steuerung unterstellt ist, die das Ventil bei einer noch unterhalb der Schnellschlußgrenze liegenden Drehzahl schließt und es wieder öffnet, wenn die Drehzahl genügend weit abgesunken ist.

Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen erläutert, von denen die Abb. 1 bis 3 verschiedene Betriebslagen des Ventils darstel-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

August Folgmann in Falkensee b. Berlin-Spandau.

len, während Abb. 4 eine besondere Ausbildung zeigt. Die Anordnung ist dabei gemäß der Erfindung so gewählt, daß man nicht zwei getrennte Absperrventile verwendet,, sondern daß man dem eigentlichen Schnellschlußventil eine Sonderausbildung gibt, so daß es sowohl als Vorabschlußventil als auch als Schnellschlußventil wirken kann. Die Abb. 1 zeigt das Ventil in offenem Zustand, die Abb. 2 im Schließzustand beim Ansprechen der zusätzlichen Steuerung und die Abb. 3 die normale Schließstellung nach dem Ansprechen des Schnellschluß reglers.

Der Ventilteller 1 des Schnellschlußventils 2 wird in bekannter Weise von einer Ventilstange 3 getragen, die an ihrem oberen Ende einen Kraftkolben 4 trägt. Eine Feder 5 sucht das Ventil 1 auf seinen Sitz zu drücken. Unter den Kolben 4 wird durch zo eine Leitung 6 Drucköl geleitet, welches das Ventil 1 in der Offenstellung hält. Bohrungen 7 im Kolben 4 können eine Verbindung zwischen dem Raum 8 unterhalb und dem Raum 9 oberhalb des Kolbens 4 herstellen. 10 ist eine Ablauf leitung für das Drucköl; dieses wird durch eine Leitung 11 zugeleitet, in die in bekannter Weise eine nicht dargestellte, vom Schnellschlußregler beherrschte Umschaltvorrichtung eingeschaltet ist, die beim Ansprechen des Schnellschlußreglers die Ölzufuhr zur Leitung 11 abstellt.

In einer zylinderartigen Führung 12 des

Gehäuses 13 liegen zwei Kolben 14 und 15.

Der Kolben 14 geht in einen Schieber 16 mit Bohrungen 17 und der Kolben 15 in einen Schieber 18 mit Bohrungen 19 und 20 über.

Der Raum 21 innerhalb des Schiebers 18 ist nach unten hin durch einen Boden 22 und

- · nach oben hin durch einen Ventilteller 23 abgeschlossen. Gegen den Teller 23 legt sich eine Feder 24, die ihn aufwärts zu drücken versucht. Der Teller 23 wird durch Bolzen 25 geführt und durch eine Spindel 26 ange-

·; preßt.

In die Leitung 6 ist eine Umschaltvorrichtung eingeschaltet, die aus einem Zylinder 27 und einem Steuerkolben 28 besteht. Der Raum 29 oberhalb des Kolbens 28 ist im Nor-' malbetriebe durch eine Leitung 30 an die Druckleitung 11 angeschlossen, und zwar mit Hilfe eines Steuerstiftes 31, der mit dem Reglergestänge 32 gekuppelt ist. Der über dem Kolben 28 befindliche Öldruck hält diesen gegen den Druck der Feder 32 in der unteren Lage und hält somit die Verbindung der Leitung 11 mit 6 offen.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist

folgende: In der dargestellten Stellung sitzt der Schieber 16 mit seiner unteren Fläche auf einer Gegenfläche des Kolbens 4 auf. Das durch die Leitung 6 zuströmende Drucköl

si

drückt auf die Unterfläche des Kolbens 4 und gelangt gleichzeitig durch die Bohrungen 7 in den Raum 33, aus dem es nicht entweichen kann, da die Schlitze 17 und 19 die dargestellte Lage zueinander eingenommen haben und der Raum 33 nach oben hin durch den Boden 22 abgeschlossen ist. Der Kolben 4 nimmt also seine obere Lage ein. Das durch die Leitung 11 eintretende Drucköl belastet seinerseits den Kolben 14 entgegengesetzt der Beaufschlagungsrichtung des Kolbens 4. Die zwischenliegende Feder 34 steht daher unter Spannung.

Es sind zwei Betriebsfälle zu unterscheiden: Zunächst sei der Fall erläutert, daß der Schnellschlußregler noch nicht angesprochen hat, wohl aber eine so große Drehzahlerhöhung eingetreten ist, daß der Steuerschieber 31 abwärts bewegt und dem Drucköl aus dem Raum 29 über die Leitung- 30 der Weg zur Ablauf leitung 35 freigegeben wurde. Die Feder 32 drückt den Steuerkolben 28 aufwärts und verbindet dadurch die Leitung 6 mit der Ablauf leitung 36. Bei dieser Steuerbewegung bleibt, was zu beachten ist, der Öldruck im Raum 37 zwischen den beiden Kolben 14 und 15 aufrechterhalten. Nach Wegfall des Druckes unterhalb des Kolbens 4 ist jetzt die Feder 5 in der Lage, qo den Kolben zusammen mit dem Ventil 1 in die Schließstellung zu bringen. Der Abwärtsbewegung des Kolbens 4 folgt der Kolben 14 unter der Wirkung des im Raum 37 herrschenden Öldruckes nach. Die Feder 34 bleibt zusammengedrückt. Der plötzliche Abschluß der Dampfzufuhr zur Turbine hat eine Verringerung der Drehzahl zur Folge. Der Steuerstift 31 bewegt sich also jetzt aufwärts und läßt wieder Drucköl in den Raum 29 oberhalb des Kolbens 28 eintreten. Der Steuerkolben 28 verschiebt sich nach unten, und es wird jetzt Drucköl aus der Leitung 11 durch die Leitung 6 in den Raum 8 unterhalb des Kolbens 4 gegeben. Der Kolben 4 bewegt sich wieder aufwärts und öffnet dadurch das Ventil 1. Ist die Offenstellung wieder erreicht, so bleibt der Steuerschieber in seiner oberen Lage, und die Turbine arbeitet weiter, ohne durch den eben erläuterten Steuervorgang stillgesetzt worden zu sein.

Der Fall, daß· der eigentliche Schnellschlußregler anspricht, sei an Hand der Abb. 3 erläutert. Spricht der Schnellschlußregler an, so fällt der Öldruck in der Leitung 11 aus. Es hört also die Beaufschlagung der Kolben 14 und 15 auf. Die Feder drückt den Kolben 15 ein Stück abwärts und gibt dadurch bei 38 einen Abflußquerschnitt frei, durch den das Drucköl aus dem Raum 37 über die Bohrungen 20 abfließen

kann. Gleichzeitig drückt aber auch die Feder 34 den Kolben 14 aufwärts, so daß jetzt die Schlitze 17 und 19 einander überdecken. Durch die Abwärtsbewegung des Schiebers 16 münden die Schlitze 7 jetzt unmittelbar in den Ablaufraum 9, und das im Raum 8 unterhalb des Kolbens 4 befindliche Drucköl kann durch die Leitung 10 abströmen.

Wird jetzt aus diesem Betriebszustand heraus die Turbine wieder angefahren, so kann ein Wiederkehren des Öldruckes, der in diesem Falle von einer Hilfsölpumpe zu liefern wäre, das Ventil 1 noch nicht öffnen, denn die Schlitze 7 bleiben in Verbindung mit der Ablauf leitung 10, so daß sich unterhalb des Kolbens 4 kein Öldruck einstellen kann. Zum Anfahren ist es vielmehr erforderlich, zunächst die Spindel 26 herunterzuschrauben. Die Feder 24 ist stärker als die Feder 34. Infolgedessen bleibt der Querschnitt bei 38 noch offen, und es wird dafür der Schieber iö heruntergeschraubt, bis er auf den Kolben 4 zum Aufsitzen kommt. Jetzt ist die unmittelbare Verbindung der Öffnungen 7 mit dem Ablaufraum 9 unterbrochen. Es besteht aber noch die Verbindung über die sich deckenden Schlitze 17 und 19. Wird jetzt die Spindel 26 weitergedreht, so wird dadurch auch die Feder 24 zusammengedrückt und der Querschnitt bei 38 geschlossen. Jetzt stellt sich im Raum 37 der Öldruck ein. Wird die Spindel 26 nun im entgegengesetzten Sinne gedreht, also wieder gehoben, so folgt der Kolben 15 unter der Wirkung des Öldruckes dieser Bewegung nach und verschiebt dadurch die Schlitze 19 gegenüber den Schlitzen 17, bis sich wieder die in der Abb. 1 dargestellte Lage eingestellt hat.

Die in der Abb. 4 dargestellte Einrichtung stellt eine Vereinfachung der erläuterten Einrichtung dar, und zwar in der Weise, daß der Kraftkolben 4 gleichzeitig als der eine der beiden Verstellkolben ausgebildet ist. Er geht in einen schieberförmigen Körper 40 mit den Bohrungen 41 über, denen Bohrungen 42 in einem Schieber 43 entsprechen, der an seinem oberen Ende einen Kolben 44 trägt. Dem durch die Leitung 11

go eintretenden Öldruck wird durch eine Feder 45 entgegengewirkt. Der Kolben 46 dient als Führung für den Schieber 43 und als dessen unterer Abschluß und Entlastung des Kolbens 44. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das unter den Kolben 4 tretende Drucköl der Leitung 11 entnommen werden muß.

Fällt bei dieser Einrichtung der Öldruck unterhalb des Kolbens 4 aus, so zieht die Feder 5 (Abb. 1) die Stange 3 abwärts und schließt dadurch das Ventil. Kehrt der Öldruck wieder, so wird der Kolben, wie bereits beschrieben, wieder angehoben und das Ventil geöffnet. Spricht dagegen der Schnellschluß an, so fällt der Öldruck im Raum 47 weg, und der Kolben 44 wird zusammen mit dem Schieber 43 durch die Feder 45 abwärts verschoben, wobei gleichzeitig ein Durchflußquerschnitt bei 49 freigegeben wird. Jetzt kommen die Schlitze 41 und 42 zur Abdeckung, und das Drucköl kann aus dem Raum 8 unterhalb des Kolbens 4 durch die Bohrungen 7, 42 und 41 in den Ablaufraum übertreten.

Beim Anfahren nach dem Ansprechen der Schnellschlußvorrichtung ist zunächst der Teller 51 so weit herunterzuschrauben, daß er den Querschnitt bei 49 wieder abschließt. Es stellt sich jetzt im Raum 47 wieder der Öldruck ein, und dieser hebt den Schieber so weit an, bis die Bohrungen 41 und 42 sich nicht mehr abdecken. Das den Kolben 4 von unten her belastende Drucköl hebt diesen an und öffnet auf diese Weise das Ventil. War die Spindel 26 nicht weit genug nach oben herausgedreht, so wird erneut eine Verbindung zwischen dem Raum 41 und 42 hergestellt. Die Spindel 26 muß also weiter verdreht werden, bis der Kolben 4 schließlich seine höchste Lage eingenommen hat.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuerungseinrichtung für Dampfturbinen mit doppelter Sicherung gegen Überdrehzahl, deren eine nach vorangegangenem Drehzahlanstieg wieder außer Tätigkeit gesetzt wird, wenn die Drehzahl wieder auf ihren zulässigen Wert zurückgegangen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellschlußventil außer der Wirkung des normalen Schnellschlußreglers zusätzlich einer von der Drehzahl abhängigen Steuerung unterstellt ist, welche das Schnellschlußventil bei einer noch unterhalb der Schnellschlußgrenze liegenden Drehzahl schließt und bei abgesunkener Drehzahl wieder öffnet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 für im Schließsinne durch Federkraft, im Öffnungssinne durch Öldruck belastete Schnellschlußventile, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche, von der Drehzahl abhängige Steuerung (28, 31) unmittelbar die Beaufschlagung des Kraftkolbens (4) des Schnellschlußventils (1) mit Drucköl steuert, während für die normale Schnellschlußbewegung des Ventils eine besondere Steuerung (22J vorgesehen ist, die Abflußbohrungen (7) im Kraftkolben (4) beherrscht und durch deren Freigabe eine Schließbewegung des Ventils hervorruft.

3· Einrichtung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Einfluß des Schnellschlußreglers unterstellte Steuervorrichtung als längsverschieblicher, durch eine Feder (24) belasteter Schieber (22) ausgebildet ist, der Abflußöffnungen (7, 17, 19)' für das den Kraftkolben (4) des Ventils beaufschlagende Drucköl steuert.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem vom Schnellschlußregler beeinflußten Schieber (22) ein weiterer durch Öldruck und Federkraft belasteter Schieber (16) zusammenarbeitet, der bei vorübergehendem Drehzahlanstieg der Schließbewegung des Kraftkolbens 4 folgt, beim Ansprechen des Schnellschlußreglers und dem dadurch hervorgerufenen Wegfall seiner ölbelastung dagegen durch seine Feder (34) vom Kraftkolben (4) abgehoben wird und dabei Abflußöffnungen (7) für das den Kraftkolben (4) belastende Drucköl freigibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellschlußschieber (22) ζ. Β. durch eine Platte (23) abgedeckte Ölabflußöffnungen (38) besitzt, die beim Wegfall des belastenden Öldruckes geöffnet werden und ein Wiederkehren des Druckes so lange verhindern, bis sie durch einen zusätzlichen Eingriff von Hand wieder geschlossen werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftkolben (4) in einen verlängerten Kolbenhals (40) mit Abflußöffnungen (41) übergeht, während die diesen Abflußöffnungen (41) zugeordneten Steueröffnungen (42) im Schnellschlußschieber (43) vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen