DE677186C

DE677186C - Control device for impeller turbines with rotatable blades that serves as a safety device in the event of sudden relief

Info

Publication number: DE677186C
Application number: DEV32180D
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik JM Voith GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik JM Voith GmbH
Priority date: 1935-10-04
Filing date: 1935-10-04
Publication date: 1939-06-21
Also published as: AT149913B

Description

Als Sicherheitseinrichtung bei plötzlicher Entlastung dienende Regelvorrichtung für Flügelradturbinen mit drehbaren Schaufeln Flügelradturbinen mit während des Betriebs drehbaren Schaufeln werden im allgemeinen in der Weise geregelt, daß bei einer mehr oder minder starken Entlastung der Turbine sowohl die Leitschaufelöffnungen als auch die Austrittswinkel an den Laufschaufeln verkleinert werden.Control device serving as a safety device in the event of sudden relief for vane turbines with rotating blades vane turbines with during the Operational rotatable blades are generally regulated in such a way that at a more or less strong relief of the turbine as well as the guide vane openings and the exit angle on the blades can be reduced.

Bei Francis-Turbinen, deren Reglung nur durch Verstellen der Leitschaufeln erfolgt, tritt bei ihrer Entlastung im Falle des Versagens des Leitschaufelschlusses eine Steigerung der Drehzahl bis zur Durchgangsdrehzahl ein, wobei der größtmögliche Wert der Durchgangsdrehzahl erfahrungsgemäß ungefähr das 2- bis 2, rfache der normalen Drehzahl beträgt. Bei diesen Verhältnissen ist es immerhin möglich, die Maschinenteile, insbesondere den Generator, ohne allzu große Kosten .entsprechend zu bemessen.In the case of Francis turbines, they can only be regulated by adjusting the guide vanes occurs, occurs when they are relieved in the event of failure of the guide vane closure an increase in speed up to the run-through speed, with the greatest possible Experience has shown that the run-through speed is approximately 2 to 2 times the normal value Speed is. With these conditions it is at least possible to remove the machine parts, especially the generator, without excessive costs.

Wesentlich anders liegen die Verhältnisse bei Flügelradturbinen, bei welchen die Durchgangs'dreh-zahl Werte annimmt, die sich erfahrungsgemäß bis zum 3fachen der normalen Drehzahl steigern können. Für diese Fälle ist eine .entsprechende Bemessung der mit der Maschine verbundenen Teile, insbesondere des Generators, nur mit großen, die Wirtschaftlichkeit der Anlage in Frage stellenden Kosten möglich. Es mußtedaher bei Flügelradturbinen eine Sicherheitsvorrichtung gesucht werden, die für den Fall, daß bei Entlastung der Turbine die Regelvorrichtung des Leitapparates versagt, ein Durchgehen des Turbinenläufers verhindert.The situation with impeller turbines is significantly different which the throughput speed assumes values that, based on experience, extend up to Can increase 3 times the normal speed. For these cases there is an appropriate one Dimensioning of the parts connected to the machine, especially the generator, only possible with high costs that question the economic viability of the system. A safety device must therefore be found in vane turbines, in the event that when the turbine is relieved, the control device of the diffuser fails, prevents the turbine rotor from running away.

Es ist nun schon bekannt, zur Vermeidung von Störungen, insbesondere zur Vermeidung von Druckstößen, in der Druckmittelzuführungsleitung vor der Turbine bei gleichmäßiger .BetriebswassermeAge eine verminderte Turbinenleistung durch Verschlechterung des Turbinenwirkungsgrades in der Weise zu erzielen, daß. die Leitschaufeln und die Laufschaufeln in einander entgegengesetztem Sinne verstellt werden.It is now known to avoid interference, in particular to avoid pressure surges in the pressure medium supply line upstream of the turbine with an even amount of operating water, a reduced turbine performance due to deterioration to achieve the turbine efficiency in such a way that. the guide vanes and the blades are adjusted in opposite directions.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine als Sicherheitseinrichtung bei plötzlicher Entlastung dienende Regelvorrichtung für Flügelradturbinen mit drehbaren Schaufeln, bei denen die Reglung durch Verstellung sowohl der Laufschaufeln als auch der Leitschaufeln erfolgt. Diese Sicherheitseinrichtung baut auf dem bekannten Grundgedanken der Verschlechterung des Turbinenwirkungsgrades und damit Verminderung der Turbinenleistung durch Verstellung der Leit- und Laufschaufeln in einander entgegengesetztem Sinne auf.The invention now relates to a safety device in the event of sudden relief serving control device for impeller turbines with rotatable Blades, in which the regulation by adjusting both the moving blades as the guide vanes are also carried out. This safety device builds on the known Basic idea of the deterioration of the turbine efficiency and thus reduction the turbine power by adjusting the guide and rotor blades in opposite directions Senses on.

Erfindungsgemäß ist eine Sicherheitseinrichtung, wie z. B. ein Sicherheitspendel, ein öldruck- oder Spannungsrelais, vorgesehen, die im Falle des Versagens der Leitschaufelreglung die bei Entladung der Turbine durch die normale Regeleinrichtung eingeleitete Schließbewegung der Laufschaufeln unterbricht und gegebenenfalls eine Bewegung im Sinne des öffnens einleitet.According to the invention is a safety device such. B. a safety pendulum, an oil pressure or voltage relay, provided in the event of failure of the guide vane control the one initiated by the normal control device when the turbine is discharged Closing movement the blades interrupts and possibly a movement in the sense of opening initiates.

Nach der Erfindung wird also die Schließbewegung der Laufschaufeln, die durch die normale Regelvorrichtung bei abnehmender Turbinenbelastung zur Erzielung einer geringeren Turbinenleistung eingeleitet wird, bei einer plötzlichen Entlastung der Turbine unterbrochen und gegebenenfalls sogar eine Bewegung im Sinne des öffnens eingeleitet, falls infolge irgendeiner Ursache die Leitschaufelreglung, die bei Entlastung der Turbine ebenfalls selbsttätig ein weiteres Schließen der Leitschaufelöffnungen bewirken sollte, versagt.According to the invention, the closing movement of the blades is which is achieved by the normal control device with decreasing turbine load a lower turbine power is initiated, in the event of a sudden relief the turbine is interrupted and possibly even a movement in the sense of opening initiated, if due to any cause, the guide vane control, which at The turbine is also automatically relieved of a further closing of the guide vane openings should cause failure.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Regelvorrichtung mit den Merkmalen gemäß. der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of a control device with the characteristics according to. of the invention shown schematically.

Der mit der Kraftmaschine in Verbindung stehende Geschwindigkeitsregler i steuert in bekannter Weise über den Steuerschieber 2 den Hilfsmotor 3, der zur Einstellung der Leitschaufelöffnungen der Flügelradturbine dient. Die Leitschaufeln und ihr Verstellring sind in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Zur Verstellung der Schaufeln des Laufrades dient der Hilfsmotor q., der mittels des Steuerventils 5 beeinflußt wird. Der Hebe16. zur Betätigung des Steuerventils ,5 ist mit der zum Regelring der Leitschaufeln führenden Stange 13 mittels einer Stange 14 und eines um den Punkt g drehbaren Hebels 7 verbunden. Der Hilfsmotor q. wird also in Abhängigkeit von der Stellung des Hilfsmotors 3 verstellt. Im normalen Betrieb entspricht somit jeder Stellung des Hilfsmotors 3 für die Leitschaufelverstellung eine ganz bestimmte Stellung des Hilfsmotors 4. für die Einstellung der Laufschaufelwinkel.The speed controller associated with the prime mover i controls in a known manner via the control slide 2, the auxiliary motor 3, which is used for Adjustment of the vane openings of the impeller turbine is used. The guide vanes and its adjusting ring are not shown in detail in the drawing. For adjustment the blades of the impeller are used by the auxiliary motor q., which by means of the control valve 5 is influenced. The Hebe16. to operate the control valve, 5 is with the to Control ring of the guide vanes leading rod 13 by means of a rod 14 and a about the point g rotatable lever 7 connected. The auxiliary engine q. so becomes dependent adjusted by the position of the auxiliary motor 3. In normal operation, this corresponds to each position of the auxiliary motor 3 for the guide vane adjustment is a very specific one Position of the auxiliary engine 4. for setting the blade angle.

Gemäß der Erfindung greift nun am Steuergestänge des Laufradhilfsmotors ein kleiner Federhilfsmotor i ö an. Der Kolben 15 dieses Hilfsmotors wird durch Öldruck gegen die Kraft der Feder 16 angehoben. Mit :der Kolbenstange 17 ist der Hebel 7 bei 9 gelenkig verbunden. Dieser Drehpunkt 9 befindet sich demnach im normalen Betrieb in der stark ausgezogen gezeichneten Lage. Der bei i i in den Federhilfsmotor i o eingeleitete Öldruck 'kann entweder indirekt durch den verwendeten Impulsgeber für die Sicherheitsreglung, also etwa durch ein Sicherheitspendel oder durch ein Öldruck- oder Spannungsrelais, oder aber direkt durch den Arbeitsdruck für die Hilfsmotoren gesteuert werden. Die Steuerung erfolgt stets in dem Sinne, daß beim Ansprechen irgendeiner beim Entlasten der Turbine und gleichzeitigen Versagen der Leitschaufelreglung in Tätigkeit -tretenden Sicherheitseinrichtung die gespannte Feder 16 den Kolben 15 nach unten drückt und dadurch den Drehpunkt g in seine untere Lage zieht. Im Augenblick der Störung wird die Verbindung zwischen der Regeleinrichtung für die Laufradschaufeln und derjenigen für den Leitapparat in der Weise unterbrochen, daß der Laufradhilfsmotor q. unter dem Einfluß des Federhilfsmotors i o unabhängig von der jeweiligen Stellung des Leitradhilfsmotors 3 das Laufrad auf volle öffnung stellt.According to the invention, a small auxiliary spring motor i ö now engages on the control linkage of the auxiliary impeller motor. The piston 15 of this auxiliary motor is raised against the force of the spring 16 by oil pressure. With: the piston rod 17 , the lever 7 is articulated at 9. This pivot point 9 is therefore in normal operation in the strongly drawn out position. The oil pressure introduced into the auxiliary spring motor io at ii can either be controlled indirectly by the pulse generator used for the safety control, for example by a safety pendulum or by an oil pressure or voltage relay, or directly by the working pressure for the auxiliary motors. The control is always performed in the sense that any in activity -tretenden safety device the tensioned spring 1 6 presses in response upon release of the turbine and the simultaneous failure of Leitschaufelreglung the piston 1 5 downward and thereby g the pivot point in its lower position takes place. At the moment of the disturbance, the connection between the control device for the impeller blades and that for the diffuser is interrupted in such a way that the impeller auxiliary motor q. under the influence of the auxiliary spring motor io independently of the respective position of the auxiliary stator motor 3, the impeller is fully open.

Mit i z ist eine handbetätigte Rückstellvorrichtung bezeichnet, die es gestattet, nach erfolgter Sicherheitsabschaltung den Drehpunkt 9 wieder in seine obere Lage zu ziehen, wodurch das Laufrad schließt und die Kraftmaschine nach behobener Störung wieder parallel geschaltet werden kann.With i z a manually operated reset device is referred to, the it allows the pivot point 9 to return to its to pull the upper layer, whereby the impeller closes and the engine after fixed Fault can be switched back in parallel.

Durch Anwendung der Regelvorrichtung gemäß der Erfindung wird die Verwendung von Flügelradturbinen in Wasserkraftanlagen mit hohem und/oder stark schwankendem Gefälle wirtschaftlich und wettbewerbsfähig gegenüber den Francis-Turbinen, da die Generatoren nicht mehr wie früher unter großem Aufwand für ein mehrfaches der Betriebsdrehzahl, sondern nur für eine Durchgangsdrehzahl zu bemessen sind, deren Verhältnis zur Normaldrehzahl nicht größer, sondern unter Umständen sogar kleiner ist als bei Francis-Turbinen.By using the control device according to the invention, the Use of impeller turbines in hydropower plants with high and / or strong fluctuating gradient economical and competitive compared to the Francis turbines, because the generators are no longer as in the past with great effort for a multiple the operating speed, but only to be dimensioned for a run-through speed, their ratio to normal speed is not greater, but in some cases even is smaller than with Francis turbines.

Claims

PATENT CLAIM: As a safety device in the event of sudden relief Serving control device for impeller turbines with rotatable blades, in which the regulation by adjusting both the rotor blades and the guide vanes takes place, characterized in that to limit the run-through speed a Safety device, such as B. a safety pendulum, an oil pressure or voltage relay, is provided, which in the event of failure of the guide vane control that when relieved of the turbine initiated by the normal control device closing movement of the Blades interrupts and possibly a movement in the sense of opening initiates.