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Anordnung zur Steuerung von Reservedampf-Kraftmaschinen in Dampfkraftanlagen
Der Ausfall einer größeren Einheit eines Dampfkraftwerkes und die damit verbundene
Leistungsverminderung ist für die angeschlossenen Kraftverbraucher mit schweren
Störungen verbunden. Man stellt deshalb Reservedampfkraftmaschinen bereit, die bei
Störungen eingreifen und den Leistungsausfall der Zentrale decken. Entsprechend
den Betriebsbedingungen sind derartige Anlagen als Momentanreserven auszubilden.
Besonders in Betracht kommen hierfür neben elektrischen Sammlerbatterien vor allem
die Speicherturbinen.
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In Anlagen, in- denen die als Momentanreserve dienende Dampfkraftmaschine
nur die Aufgabe hat, den Ausfall der einzigen vorhandenen Hauptdampfkraftmaschine
zu dekken, vollzieht sich der Übergang der Leistungsabgabe von der Hauptmaschine
auf die Reservemaschine ohne Schwierigkeit.
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Anders liegen jedoch die Verhältnisse, wenn die Reservedampfkraftmaschine
mit mehreren Hauptdampfkraftmaschinen zusammenarbeiten soll. Hier liegt die Gefahr
vor, daß bei Ausfall einer Hauptmaschine die übrigen Kraftmaschinen überlastet werden,
selbst wenn die Momentanreserve eingreift, und zwar aus dem Grunde, weil die übrigen
Maschinen je nach der Empfindlichkeit der Regler der laufenden Dampfkraftmaschinen
bestrebt sind, einen Teil der ausgefallenen Leistung zu übernehmen. Die Ursache
hierfür liegt darin, daß der Störungsimpuls auf alle Maschinen der Zentrale zur
Einwirkung kommt. Besteht aber die Möglichkeit, daß trotz Vorhandenseins einer Momentanreserve
die übrigen Maschinen überlastet werden, so ist eine solche Anordnung nur bedingt
brauchbar; denn sie birgt die Möglichkeit in sich, daß die noch verbleibenden Maschinen
infolge Überlast eine nach der anderen ausfallen. Dieser für die angeschlossenen
Verbraucher außerordentlich gefährliche Umstand soll gemäß der Erfindung dadurch
vermieden werden, daß der Störungsimpuls unmittelbar auf die Reservedampfkraftmaschine
übertragen wird, ohne sich auf die übrigen Maschinen der Zentrale auszuwirken.
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Die Abbildungen zeigen verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten der
Erfindung. In der Abb. i ist der allgemeine Fall dargestellt. Die Zentrale besitzt
die Hauptdarripfkraftmaschinen M1, M2, !1i13, die die Generatoren G!,. G2,
Gs antreiben. Die Generatoren arbeiten über Transformatoren T1, T2, T3 und Hauptschalter
S1, S2, S3 auf das gemeinsame Netz N. Außerdem ist eine mit einem Speicher Sp zusammenarbeitende
Reservedampfkraftmaschine R vorhanden, deren Generator GR über einen Transformator
TR und den Schalter SR ebenfalls auf das Netz geschaltet ist. Das Einlaßventil V
der Reservemaschine
R steht nun gemäß der Erfindung unter dem Einfluß
des Störungsimpulses St, und zwar in der Weise, daß beim Ausfall einer der drei
Maschinensätze all, G sofort die als Momentanreserve dienende Dampfkraftmaschine
zugeschaltet wird, ohne daß dabei die ausgefallene Leistung etwa von den verbleibenden
Maschinen übernommen werden müßte. Außerdem kann eine Vorrichtung vorgesehen werden,
die die Momentanreserve zuschaltet, sowie die Leistungssumme der Hauptmaschinen
einen gewissen, vorher einstellbaren Wert erreicht hat, so daß auch in diesem Betriebsfalle
Überlastungen ausgeschlossen sind. Diese Art des Störungsimpulses ist durch die
Linie L dargestellt.
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Die Steuerung der Reservedampfkraftmaschinen durch den Störungsimpuls
in der gezeichneten Art ist auch dann möglich und besonders wertvoll, wenn mehrere
Kraftwerke und ein gemeinsames -Momentanreservekraftwerk vorhanden sind, wie es
Abb. 2 schematisch zeigt. Es sind hierbei drei getrennte Kraftwerke A, B, C
vorhanden, und außerdem ist ein Reservekraftwerk MR mit einer oder mehreren Dampfkraftmaschinen
vorgesehen. Fällt eines der Kraftwerke A, B, C
aus, so greift sofort das Reservewerk
J17R ein, ohne daß sich die Störungen auf die anderen Werke, die an dasselbe Netz
angeschlossen sind, auswirken könnten. Das Reservekraftwerk MR kann selbstverständlich
mit einem der Werke A, B oder C vereinigt sein.
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Abb. 3 zeigt das Schema einer Anordnung, die die Einschaltung der
Momentanreservemaschine ermöglicht. Die Turbine R, die dauernd leer mitläuft und
auf der richtigen Temperatur gehalten wird, besitzt außer dem durch einen Geschwindigkeitsregler
gesteuerten Ventil U ein diesem vorgeschaltetes Ventil V, das als Schnelloffenventil
ausgebildet ist. Tritt der Fall ein, daß die Momentanreserve einzugreifen hat, so
öffnet der Störungsimpuls das Ventil V, wodurch der Dampf in das Ventil U der Turbine
R eintreten kann. Diese übernimmt den ihr zukommenden Teil der Leistung, wobei ihre
Geschwindigkeit durch den Regler eingeregelt wird.
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Abb. q. zeigt eine erweiterte Darstellung einer Anlage gemäß der Erfindung,
und zwar eine Schaltung, die es ermöglicht, die als Momentanreserve dienende Dampfmaschine
sowohl beim Ausfall einer Hauptmaschine wie auch bei Überlastung des gesamten Systems
zuzuschalten. An die Netze N1, N2, N3 sind über Spannungswandler die Relais EI,
E2, E3 angeschlossen, die beim normalen Betrieb geöffnet sind. Fällt jetzt eine
der Maschinen M, G aus, so wird das betreffende Relais stromlos. Sein Anker fällt
ab und schließt hierbei den Stromkreis einer Stromquelle 0. Der hierdurch eingeschaltete
Strom wirkt auf die Steuerung der Momentanreserve ein, in etwa der Weise, wie ein
Überstromimpuls in das Gestänge des Drehzahlreglers eingreift.
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Außerdem enthält die Anlage eine weitere Reihe von Relais Il,
1, 1" die die Stromstärke bzw. Leistung der einzelnen Generatoren überwachen.
Die Kontakte der einzelnen Relais, die im normalen Betriebe geöffnet sind, sind
hintereinandergeschaltet. Jedes dieser Relais schließt, sowie der zugehörige Generator
G seine normale Stromstärke erreicht hat. Es sei angenommen, Il und 12 hätten angezogen,
13 aber noch nicht, da die Belastung des zugehörigen Generators G3 noch nicht ihren
Normalwert erreicht hat. In diesem Falle ist der Stromkreis der Stromquelle noch
offen. Tritt jetzt ein -erhöhter Leistungsbedarf ein, so wird dieser zunächst von
der noch nicht vollbelasteten Maschine G3 übernommen. Hat jedoch auch deren Leistung
ihren normalen Wert erreicht und hat infolgedessen das Relais I3 angesprochen, so
ist der Stromkreis der Stromquelle 0 geschlossen, und es wird itl diesem Falle ebenfalls
die Momentanreserve zugeschaltet, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Störungsimpuls
noch nicht als Überlastung auf die Hauptkraftmaschinen auswirken konnte.
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Abb.5 zeigt eine Anordnung, mit deren Hilfe die Reservemaschine nicht
nur zugeschaltet, sondern gleichzeitig in ihrer Leistung geregelt werden, kann.
In dem Stromkreis der Relais h bis 13 ist eine weitere Relaisspule Sp eingeschaltet
mit einem beweglichen Kern K, der durch eine Feder F gegenbelastet ist. Der Kern
K dient gleichzeitig als Verstellglied eines Regelwiderstandes W, der in den Stromkreis
eines Verstellmotors O des Ventils V eingeschaltet ist. Ist der im Relaiskreis I,
bis I3 geschlossen, so wird je nach der Zeitdauer des Stromschlusses mehr oder weniger
Widerstand ausgeschaltet und dadurch das Ventil V entsprechend verstellt. Die Rückführung
oder Nachführung der Regelbewegung ist durch die Linien angedeutet. Man kann den
Regelvorgang auch dadurch beenden, daß man außer der Spule Sp eine zweite Spule
C1 vorsieht, die den Strom des Generators GR überwacht und der Spule Sp entgegenwirkt.
Die Amperewindungszahlen der beiden- Spulen sind dann so zu bemessen, daß das Ventil
L' gerade so weit geöffnet wird, als dem zu deckenden Momentanleistungsbedarf entspricht.
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Das Abstellen einer Maschine M würde sich auf die Reservemaschine
als Störungsimpuls auswirken und diese dadurch in Betrieb
setzen.
Um das zu verhindern, wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, durch
die ein Betrieb der Reservedampfkraftmaschine bei gewollter Abstellung einer der
Hauptdampfkraftmaschinen verhindert wird.