DE648175C

DE648175C - Procedure for the shutdown of propeller turbines with adjustable guide vanes and rotor blades when suddenly the same is fully relieved

Info

Publication number: DE648175C
Application number: DEV31359D
Authority: DE
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1934-12-07
Filing date: 1934-12-07
Publication date: 1937-07-23

Description

Verfahren zur Abschaltung von Propellerturbinen'mit verstellbaren Leit- und Laufschaufeln bei plötzlicher voller Entlastung derselben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschaltung .von Propellerturbinen mit verstellbaren Leit- und Laufschaufeln, welches bei der Vollastabschaltung kleinstmögliche Drehzahländerung ergibt und Drucksteigerungen im Druckrohr sowie das Abreißen der Wassersäule im Saugrohr und ein Hochsteigen des Turbinenläufers verhindert.Method for switching off propeller turbines with adjustable Guide vanes and rotor blades in the event of a sudden full discharge of the same. The invention relates to a method for switching off .von propeller turbines with adjustable Guide and rotor blades, which is the smallest possible speed change at full load shutdown results and pressure increases in the pressure pipe as well as the tearing off of the water column in the Prevents suction pipe and the turbine rotor from rising.

Bei plötzlicher voller Entlastung werden bei Wasserturbinen die Leitschaufeln innerhalb einer bestimmten Zeit vollständig geschlossen. Um den Drehzahlanstieg möglichst niedrig zu halten, muß die Schließzeit entsprechend klein gewählt werden, was jedoch eine starke Drucksteigerung in der Zuführungsleitung zur Folge hat. Die Drucksteigerung wirkt aber ihrerseits einer schnellen Herabsetzung der Turbinenleistung entgegen, da sie wie ein erhöhtes Gefälle wirkt. Bei Turbinen mit senkrechter Achse kommt noch hinzu, daß, falls bei vollständigem Abschluß des Leitkranzes ein Rückschlag des Wassers im Saugrohr entsteht, dieser so stark sein kann, daß der umlaufende Teil der Turbine angehoben wird.In the event of a sudden full discharge, the guide vanes of water turbines become completely closed within a certain time. To the speed increase To keep it as low as possible, the closing time must be selected correspondingly short, However, this results in a strong increase in pressure in the supply line. the However, the increase in pressure in turn has the effect of rapidly reducing the turbine output against, as it acts like an elevated gradient. For turbines with a vertical axis there is also the fact that a kickback occurs when the guide ring is completely closed of the water in the suction pipe arises, this can be so strong that the circulating Part of the turbine is raised.

Diese Erscheinung tritt -bei Propellerturbinen mit verstellbaren Leit- und Laufschaufeln bei Entlastung ganz besonders störend auf. Bei der Berechnung der Drehzahlsteigerung müssen daher in vielen Fällen nicht nur die umlaufenden Massen der Maschine und die Schließzeit des Leitrades, sondern auch der Rückschlag im Saugrohr und das Hochsteigen des Turbinenläufers berücksichtigt werden.This phenomenon occurs -with propeller turbines with adjustable guide- and blades are particularly annoying when the load is removed. At the calculation In many cases, therefore, not only the rotating masses have to increase the speed of the machine and the closing time of the stator, but also the kickback in the suction pipe and the rise of the turbine rotor are taken into account.

Es ist bekannt, bei Propellerturbinen mit verstellbaren Leit- und Laufschaufeln im Falle plötzlicher Entlastung die Gesetzmäßigkeit zwischen der Bewegung der Leit- und Laufschaufeln aufzuheben und damit eine Drehzahlsteigerung zu vermeiden oder mindestens in tragbaren Grenzen zu halten. Dabei wird das zur Verstellung des Laufrades dienende Getriebe zunächst bzw. endgültig in entgegengesetztem Sinn bewegt zu dem Zweck, eine schnelle Verminderung der Wassermenge bzw. überhaupt eine Verminderung der Wassermenge zu vermeiden. Neben dem Nachteil schwieriger baulicher Ausbildung solcher Regeleinrichtungen wird dabei nach Erreichung der Solleistung die Einregulierung der Turbine auf geringsten. Wasserverbrauch unter teils beträchtlichen Abweichungen von der Solleistungslinie allein dem Ge- -schwindigkeitsregler überlassen. Bei den bekannten. Einrichtungen schließt das Leitrad bis zur Erreichung der Kurve geringsten Wasserverbrauchs unabhängig von der. Stellung des Laufrades, wobei das Laufrad durch Drosselung nur mit zeitlicher Verzögerung folgt. Es fehlt bei all diesen Einrichtungen das Rückführgestänge zwischen Leit- und Laufrad, - wodurch in nachteiliger Weise mehrmalige Geschwindigkeitsänderungen hervorgerufen werden, die den Drehzahlregler erst allmählich zur richtigen Einstellung des Leitrades zwingen.It is known in propeller turbines with adjustable guide and Blades in the case of sudden relief the law between the movement of the guide vanes and rotor blades and thus avoid an increase in speed or at least to be kept within acceptable limits. This is used to adjust the Impeller serving gear initially or finally moved in the opposite direction for the purpose of a rapid reduction in the amount of water or a reduction at all to avoid the amount of water. In addition to the disadvantage of difficult structural training Such control devices are adjusted after the target output has been reached the turbine to the lowest. Water consumption with sometimes considerable deviations of the set power line is left to the speed controller alone. Both known. Facilities closes the idler until it reaches the curve slightest Water consumption regardless of the. Position of the impeller, the impeller through Throttling only follows with a time delay. It is lacking in all of these facilities the return linkage between the stator and impeller, - thereby in a disadvantageous way repeated speed changes caused will the Only gradually force the speed controller to set the guide wheel correctly.

Die vorliegende Erfindung zeigt nun ein Verfahren zur Abschaltung von Propeller: turbinen mit verstellbaren Leit- und Lauf." schaufeln bei plötzlicher voller Entlastung"; derselben, bei dein unter Berücksichtigung der Turbinenleistungskennlinien die Leitschaufeln mit kurzer Schließzeit geschlossen werden, bis die Leistungsabgabe der Turbine Null -worden ist. Dies entspricht einem Schließen des Leitapparates bis auf etwa ein Drittel seiner größten üffnUng. Es «-erden sodann die Laufschaufeln und gleichzeitig in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Laufschaufeln die Leitschaufeln weiter geschlossen, derart, daß die Turbinenleistung trotz der nachfolgenden Üiinungsminderting der Ltltifscliaufeln nicht mehr wesentlich von der -Nullast abweicht. Zur Erreichung dieses Zieles wird zwischen der Bewegungsvorrichtung für die Laufradschaufeln und derjenigen für das Leitrad ein Verbindungsgestänge mit Anschlag vorgesehen, das die Leitschaufeln beim Schließen nach Erreichen der Nullast in Abhängigkeit von der Stellung der Laufschaufeln bringt.The present invention now shows a method of shutdown of propeller: turbines with adjustable guide and barrel. "shovel at sudden full discharge "; the same, with your taking into account the turbine performance characteristics the guide vanes are closed with a short closing time until the power output the turbine has become zero. This corresponds to closing the diffuser except for about a third of its largest opening. The rotor blades then earth and at the same time, depending on the respective position of the rotor blades Guide vanes further closed, so that the turbine performance despite the subsequent The reduction of the duty limit no longer deviates significantly from the zero load. To achieve this goal, between the moving device for the impeller blades and that for the stator a connecting rod with a stop is provided, that the guide vanes are dependent on closing after reaching the zero load of the position of the blades.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Regelvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt, gleichzeitig sind Diagramme «-ledergegeben, die das Verfahren verdeutlichen sollen. Es zeigt die Abb. i die Leistungskennlinien einer Propellerturbine mit verstellbaren Leit- und Laufschaufeln, die Abb.,2 eine schematische Darstellung verschiedener Leisttingsdi@a-ramme, die Abb.3 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels für die Regelvorrichtung.The drawing shows an exemplary embodiment for a control device for practicing the method according to the invention, at the same time are diagrams «- given, which should clarify the procedure. It shows fig. I the Performance characteristics of a propeller turbine with adjustable guide and rotor blades, the Fig., 2 a schematic representation of various Leisttingsdi @ a-ramme, the Fig.3 is a schematic representation of the embodiment for the control device.

Die Leistungsabnalinie einer Propellerturbine finit verstellbaren Leit- und Laufschaufeln verläuft bei allmählichem gleicliz#-itigeni Abschließen von Leit- und Laufrad dein Diagramui der Abb. i entsprechend nach Kurve .1 herunter bis auf :V = o. Hierbei treten., wenn nur geringe Drelizalilsteig,- rängen zugelassetl werden, in der Regel die genannten -Nachteile auf. Wird das Leitrad dagegen ini Augenblick der Entlastung ohneVeränderung der Stellung des Laufrades innerhalb einer kleinen Schließzeit nur bis etwa auf 113 der gröl;)tett Öffnung geschlossen> so riinitnt die Leistun- nach Kurte ß ebenfalls bis auf o ab. Wenn nun zur Herabsetzung der Leerlaufwassermenge das Laufrad, dein Leitkranz nachfolgend. zu schließen heginnt, würde die hurbine sich wieder beschleunigen und Leistung aufzunehmen bestrebt sein. Um dies zu verhindern. ist gemäß der Erfindung Vorkehrung getroffen, den Leitkranz weiter so zu schließen, daß trotz der Öffnungsverminderung des Laufrades die Leistung der Turbine bei o verharrt. Die Schließbewegung ,des Leitkranzes geschieht so zunächst in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsregler schnell .rtit kurzer Schließzeit, bis die Leistung o geworden ist, dann langsam in Abhängigkeit 'von der Schließbewegung des Laufrades.The power output curve of a propeller turbine is finitely adjustable Guide vanes and rotor blades run with gradual gleicliz # -itigeni closure of guide and impeller down your diagram in Fig. i according to curve .1 except for: V = o. Step here, if only low Drelizalilsteig ranks are permitted usually have the mentioned disadvantages. If, on the other hand, the stator is ini Moment of relief without changing the position of the impeller within a small closing time only up to about 113 of the gröl;) tett opening closed> so riinitnt the performance after Kurte ß also down to o. If now to disparage the idle water volume the impeller, your guide ring following. is beginning to close the hurbine would accelerate again and try to pick up power. To prevent this. provision is made according to the invention, the guide ring continue to conclude that despite the reduction in the opening of the impeller, the performance the turbine remains at o. The closing movement of the guide ring takes place first depending on the cruise control fast .rtit short closing time, up to the power has become o, then slowly as a function of the closing movement of the impeller.

In Abb. 2 ist eine vergleichsweise Darstellung der Leistungsdiagramme von Propellerturbinen mit verstellbaren Leit- und Laufschaufeln gezeichnet, und zwar zeigen die gestrichelten und strichpunktierten Linien den Verlauf der Entlastungsvorgänge bei bekannten Regeleinrichtungen, während die voll ausgezogene Linie den Verlauf nach dem Verfahren gemäß der Erfindung darstellt. Während bei der gestrichelten und strichpunktierten Kurve die Einreglung der Turbine auf geringsten Wasserverbrauch bei Entlastung unter teils beträchtlichen Abweichungen von der Solleistungslinie PP' bzw. RR' dem Geschwindigkeitsregler überlassen bleibt, werden derartige Abweichungen nach der Erfindung vermieden. Die jeweilige Stellung des Leit-, rades für den Belastungsweg Qn' wird z. B. durch mechanische Rückführung in Abhängigkeit von der Stellung des Laufrades gebracht, so daß entsprechend der Leerlauflinie QQ' keine ins Gewicht fallende Abweichung von der bereits in Q annähernd erreichten Solleistung (Leerlauf) eintritt.Fig. 2 shows a comparison of the performance diagrams drawn from propeller turbines with adjustable guide and rotor blades, and although the dashed and dash-dotted lines show the course of the relief processes in known control devices, while the solid line shows the course according to the method according to the invention. While with the dashed and dash-dotted curve the adjustment of the turbine to the lowest water consumption in the event of relief, sometimes with considerable deviations from the target performance line If PP 'or RR' is left to the speed controller, such deviations will occur avoided according to the invention. The respective position of the guide wheel for the load path Qn 'becomes e.g. B. by mechanical feedback depending on the position of the Brought impeller, so that according to the idle line QQ 'none of the weight decreasing deviation from the target power almost reached in Q (idle) entry.

In Abb. 3 ist die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Regelvorrichtung mit den Merkmalen gemäß der Erfindung gezeichnet. Der Leitkranz der Propellerturbine wird dabei in an sich bekannter Weise durch einen Regler B unter Verwendung eines Kraftverstärkers gesteuert, der durch das Steuerventil d' und den Hilfsmotor D schematisch dargestellt ist. In ebenfalls bekannter Weise geht die Reglung der Laufradschaufeln unter Vermittlung eines durch das Steuerventil e° und den Hilfsinotor E schematisch dargestellten Kraftverstärkers vor sich. Der Kolben des Hilfsinotors D ist über das Gestänge d=, e1 mit dem Kolben des Hilfsmotors E verbunden. Zur Verlangsamung der Bewegung des Kolbens des Hilfsmotors F_ sind Drosselstellen e', cl, eingeschaltet.In Fig. 3 the schematic representation of an embodiment of a control device with the features according to the invention is drawn. The guide ring of the propeller turbine is controlled in a manner known per se by a controller B using a power amplifier, which is shown schematically by the control valve d 'and the auxiliary motor D. The control of the impeller blades is also carried out in a known manner by means of a power amplifier, which is shown schematically by the control valve e ° and the auxiliary motor E. The piston of the auxiliary motor D is connected to the piston of the auxiliary motor E via the linkage d =, e1. To slow down the movement of the piston of the auxiliary motor F_, throttle points e ', cl, are switched on.

An dem Gestänge e°-, das mit dein Kolben des Hilfsmotors E in Verbindung steht, ist ein Gestänge G mit Anschlag g1 angelenkt, welches im letzten Drittel der Leitschaufelverstellung einen Anschlag für das Gestänge dl der Leitradverstellung bildet und damit eine Abhängigkeit der Leitschaufeln von der Stellung der Laufschaufeln während ihrer Schließbewegung herstellt. Der Weg des Leitrades ist mit 1 bezeichnet, der des Laufrades mit e3. Der Anschlag g1 kann einen Weg ausführen, der der Größe g2 entspricht, während der Muffenhub des Reglers B gleich k ist.On the linkage e ° -, which is connected to the piston of the auxiliary engine E, a linkage G with stop g1 is articulated, which forms a stop for the linkage dl of the stator adjustment in the last third of the guide vane adjustment and thus a dependence of the guide vanes on the Establishes position of the blades during their closing movement. The path of the stator is denoted by 1 , that of the impeller with e3. The stop g1 can carry out a path which corresponds to the size g2, while the sleeve stroke of the controller B is equal to k.

Das Hebelverhältnis kann für den Weg des Anschlages g-' so gewählt werden, daß das Leitrad auch von Belastungswerten aus, welche kleiner sind als Vollast, am vollständigen Schließen verhindert wird. Die Tätigkeit des Reglers B wird im Normalbetrieb durch den Anschlag g1 nicht gestört, da derselbe nur während des Schließens und dabei nur dann zur Wirkung kommt, wenn bei Entlastung der Turbine die durch den Regler B eingestellte Leistungsverminderung bereits eingetreten ist.The leverage ratio can be chosen for the path of the stop g- 'so that the stator is prevented from fully closing even from load values that are less than full load. The activity of controller B is not disturbed in normal operation by the stop g1, since it only comes into effect during closing and only when the power reduction set by controller B has already occurred when the turbine is relieved.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Method for switching off propeller turbines with adjustable guide vanes and rotor blades when the latter is suddenly and fully relieved of load, characterized in that the guide vanes are closed with a short closing time while the position of the rotor blades remains unchanged until the power output of the turbine has become zero, this corresponds to a closing of the guide apparatus up to to about a third of its largest opening, then the blades and at the same time, depending on the respective position of the blades, the guide blades are further closed, so that the turbine output no longer deviates significantly from the zero load despite the reduced opening of the blades. a. Control device for carrying out the method according to claim r, characterized in that a connecting rod with a stop is provided between the moving device for the rotor blades and that for the guide wheel, which brings the guide blades when they close after reaching the zero load depending on the position of the rotor blades.