DE588765C - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Kraftmaschinen - Google Patents

Description

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Bekanntlich muß bei den meisten Kraftmaschinen, beispielsweise bei Dampfturbinen, der Kraftzufluß so geregelt werden, daß die Drehzahl bei allen vorkommenden Belastungen möglichst gleichbleibt. Insbesondere besteht diese Forderung bei den Antriebsmaschinen elektrischer Stromerzeuger, wie Wechselstromerzeuger oder Drehstromerzeuger. Die Regelung der Kraftzufuhr erfolgt bisher im

to allgemeinen mit Hilfe von Geschwindigkeitsreglern, die bei Sinken oder Steigen der Drehzahl selbsttätig eine Vermehrung oder Verminderung der Kraftzufuhr bewirken. Eine derartige Anordnung hat jedoch den erhebliehen Nachteil, daß der Regler erst dann in Wirksamkeit tritt, wenn bereits eine Änderung der Drehzahl eingetreten ist, so daß die Regelung in den Fällen, in welchen nur geringe Schwankungen der Drehzahl zulässig sind, unvollkommen und unzuverlässig ist. Andere Vorschläge zur Regelung der Antriebsmaschine von elektrischen Stromerzeugern gehen dahin, die der Antriebsmaschine zugeführte mechanische Leistung, beispielsweise also die der Turbine von den Kesseln zuströmende Dampf menge, in jedem Augenblick der vom Stromerzeuger abgegebenen Leistung anzugleichen. Eine vollkommene Regelung wird hierdurch aber auch nicht erreicht, weil sich der Wirkungsgrad eines Stromerzeugers mit der Drehzahl ändert und weil infolgedessen die Turbine bei höherer Leistungsentnahme und entsprechend höherer Drehzahl eine verhältnismäßig geringere Dampfzufuhr benötigt als bei geringerer Belastung und entsprechend geringerer Drehzahl. Durch die Erfindung wird auch die Änderung dieses Wirkungsgrades bei der Reglung mitberücksichtigt und dadurch eine so gut wie vollkommene Reglung erreicht, indem bei dem Reglungsverfahren, bei dem ein von der Leistungsabgabe des Stromerzeugers abhängiger Einfluß und ein von der Kraftmittelzufuhr zur Antriebsmaschine abhängiger Einfluß gegeneinander auf das Einstellglied für die Kraftmittelzufuhr einwirken, das Verhältnis, in dem die beiden Einflüsse gegeneinander wirken, der Drehzahl entsprechend eingestellt wird.

Eine einfache \^orrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß man den von der Kraftmittelzufuhr und den von der Leistung des Stromerzeugers abhängigen Einfluß je auf zwei parallele gegenläufig gelagerte Hebel einwirken läßt und daß man zwischen den beiden Hebeln einen durch einen nach dem Wirkungsgrad, also z. B. durch einen Drehzahlmesser, einstellbaren Schieber anordnet·. Der der Kraftmittelzufuhr entsprechende Einfluß wird am besten als Druckunterschied von einer in die Dampfleitung eingesetzten Drosselstelle, z. B. von einer Stauscheibe, abgeleitet, während der von der Leistungsabgabe

des Stromerzeugers abhängige Einfluß in üblicher Weise durch ein entsprechendes elektrisches Meßgerät geliefert wird.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine zweckmäßige Ausführungsform einer Regelvorrichtung für eine mit einem elektrischen Stromerzeuger gekuppelte Dampfturbine zur Ausübung des neuen Verfahrens.

In der Zeichnung ist ι eine Dampfturbine, . ίο welcher der Dampf durch eine mit einem Absperrventil 2 versehene Zuleitung 3 zugeführt wird. Die Dampfturbine I treibt einen auf der gemeinsamen Welle 4 angeordneten Stromerzeuger 5, der den erzeugten Strom in ein Leitungsnetz 6 liefert. An das Leitungsnetz 6 sind, gegebenenfalls unter Einschaltung von Widerständen, zwei Stromleitungen 7 und 8 angeschlossen, die zu den Enden einer um einen Kern 9 angeordneten Solenoidwicklung 10 führen. , Der Kern 9 steht durch eine Stange 11 mit einem um einen festen Punkt drehbaren Hebel 12 in Verbindung, auf den nach Maßgabe der durch den Stromerzeuger 5 erzeugten elektrischen Energie eine größere oder geringere Kraft ausgeübt wird, die unter Zwischenschaltung eines an dem Ende einer Stange 13 befestigten Gleitstücks oder Schiebers 14 iruf die eine Seite eines ständig von einem Druckmittel, beispiels\veise Drucköl, durchströmten Strahlrohrs 15 übertragen wird. Gegen die andere Seite des Strahlrohrs 15 legt sich eine an einer Membran ιό befestigte Stoßstange 17. Auf die ' Membran 16 wird durch Leitungen 18 und 19 ein in der Dampfzuleitung 3 von einem Staurand 20 abgenommener Druckunterschied übertragen.

Vor der Mündung des Strahlrohrs 15 sind zwei Rohre 21 und 22 angeordnet, die zu den beiden Enden eines Zylinders 23 führen, in dem ein Kolben 24 gleitet, dessen Kolbenstange 25 mit dem Absperrventil 2 der Dampfzuleitung 3 in Verbindung steht. Die Stange 13 des zwischen dem Hebel 12 und dem Strahlrohr 15 angeordneten Schiebers oder Gleitstücks 14 ist an dem einen Ende eines um einen festen Punkt 26 drehbaren Doppelhebels 27 angelenkt, dessen anderes Ende mit der .Reglermuffe 28 eines Fliehkraftreglers 29 in Verbindung steht, dessen Welle 30 durch Vermittlung zweier Kegelräder 31 und 32 von der Maschinenwelle 4 aus in Umlauf versetzt wird.

Die Wirkungsweise der Vorrichtungen ist folgende.

Solange die von dem Stromerzeuger 5 abgeführte Leistung bei der geforderten Drehzahl der der Dampfturbine r zugeführten Dampfmenge entspricht, sind der auf die eine . Seite des Strahlrohrs 15 wirkende, von der Leistung des Stromerzeugers 5 abhängige elektrische Impuls und der auf die andere des Strahlrohrs wirkende, der zugeführten Dampfmenge oder der Stellung des Ventils 2 entsprechende Gegenimpuls im Gleichgewicht, es findet also keine Änderung der Stellung des Strahlrohrs 15 statt. Sobald nun beispielsweise die Belastung des Stromerzeugers 5 eine höhere wird, überwiegt infolge der größeren Energieabgabe des Stromerzeugers 5 der auf den Solenoidkcrn übertragene elektrische Impuls den von der zugeführteu Dampfmenge abhängigen Gegen impuls der Membran 16. Infolgedessen wird, noch bevor die Drehzahl der Maschinenwellc 4 sich ändert, eine Auslenkung des Strahlrohrs 15 im Gegensinne des Uhrzeigers bewirkt, so daß in das Rohr 21 eine größere Menge Drucköl einströmt als in das Rohr 22. Der hierdurch entstehende Druckunterschied in beiden Seiten des Zylinders 23 hat eine Verschiebung des Kolbens 24 nach links zur Folge, wobei das Ventil 2 weiter geöffnet und die der Turbine 1 zuströmende Dampfmenge vergrößert wird. Die Öffnung des Ventils 2 dauert so lange an, bis sich infolge der durch die größere Dampfmenge bedingten Erhöhung des auf die Membran 16 wirkenden Druckunterschiedes die auf die beiden Seiten des Strahlrohrs. 15 wirkenden Kräfte wieder go ausgeglichen haben.

Eine vollkommene Regelung wird indessen hierdurch noch nicht erreicht, da der Wirkungsgrad eines Stromerzeugers in hohem Maße von der Leistungsentnahme abhängt. Dies äußert sich darin, daß bei geringerer Leistung eine verhältnismäßig größere Kraftzufuhr erforderlich ist als bei größerer Leistungsentnahme.

Die das Wesen der Erfindung ausmachende !Berücksichtigung des Wirkungsgrades durch Änderung des Verhältnisses, in dem abgegebene Leistung und Kraftmittelzufuhr auf den Regler wirken, wird bei dem Ausführungsbeispiel durch Anordnung des durch den Fliehkraftregler 29 einstellbaren Schiebers oder Gleitstücks 14 ermöglicht. Ist beispielsweise bei verringerter Belastung der prozentuale Dampfverbrauch etwas hoher, so veranlaßt der Fliehkraftregler infolge der hier- no durch bedingten Änderung der Umlaufzahl der Welle 4 eine Verschiebung des Schiebers 13 und damit eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses der durch die ■ Stoßstange 11 auf das Strahlrohr 15 übertragenen Kraft, und zwar in dem Sinne, daß das Gleichgewicht an dem Strahlrohr 15 erst bei entsprechend höherer Dampfmenge eintritt.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren kann natürlich außer zur Reglung von mit elektrischen Stromerzeugern gekuppelten Dampfkraftmaschinen auch zur

Reglung beliebiger anderer Maschinen oder Maschinengruppen, beispielsweise Dieselmotoren oder Motorstromerzeugern, Verwendung finden. Besondere Vorteile bietet das

Verfahren für die Reglung parallel arbeitender Wechselstrom- oder Drehstromerzeuger, da sich dann die Kraft auch bei etwas ungleichmäßiger Einstellung der einzelnen Geschwindigkeitsregler annähernd gleichmäßig

ίο verteilen wird. Man kann in diesem Falle eine vollständig gleichmäßige Verteilung erzwingen, wenn man den elektrischen Impuls nicht von jeder einzelnen Maschine entnimmt, sondern alle Regler von der Gesamtleistung des Netzes beeinflußt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Reglung von Antriebsmaschinen elektrischer Stromerzeuger unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades, bei dem. ein von der Leistungsabgabe des Stromerzeugers abhängiger Einfluß und ein von der Kraftmittelzufuhr zur Antriebsmaschine abhängiger Einfluß gegeneinander auf das Einstellglied für die Kraftmittelzufuhr einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis, in dem die beiden Einflüsse gegeneinander einwirken, der Drehzahl entsprechend eingestellt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kraftmittelzufuhr und der von¹ der Leistung des Stromerzeugers abhängige Einfluß je auf zwei parallele gegenläufig gelagerte Hebel (15, 12) einwirken, deren einer (Strahlrohr 15) zur Einstellung der Krafttnittel-

   _ zufuhr dient, und daß zwischen den beiden Hebeln (15, 12) ein nach dem Wirkungsgrad z. B. durch einen Drehzahlmesser (28, 29) eingestellter Schieber (14) gleitet.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Kraftmittelzufuhr entsprechende Einfluß als Druckunterschied (16) von einer in die Dampfleitung (3) eingesetzten Drosselstelle (Stauscheibe 20) abgeleitet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen