DE69216336T2 - Schnellentleerungsvorrichtung für Hochdrucköl eines Dampfturbineneinlassventils bei Überdrehzahl - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um einen plötzlichen Abfall des Öl-Steuerdrucks für Einlaßventile einer Turbine bei überschreiten einer Grenzdrehzahl hervorzurufen.
• Es ist bekannt, daß die Einlaßventile einer Dampfturbine in Öffnungsrichtung durch einen Hochdruck-Ölkreis gesteuert werden. Der plötzliche Druckabfall in diesem Ölkreis führt zu einem Schließen der Ventile und damit zu einem Halt der Turbine.
• Es gibt ein Sicherheitssystem, dessen Aufgabe es ist, den Öldruck in diesen Hochdruckkreis bei Überschreitung einer Grenzdrehzahl der Turbine sehr schnell abzusenken. Die Überschreitung wird von einer Sonde erfaßt, die mit der Zentrifugalkraft arbeitet, und das System verwendet zur Steuerung dieses Druckabfalls den Kreis für das Schmieröl bei niederem Druck, mit dem auch die Sonde gefüllt ist. Bei einer Überschreitung der Grenzdrehzahl öffnet eine Klappe der Sonde und das Öl tritt unter plötzlichem Druckabfall im Niederdruck-Schmierölkreis aus. Mindestens ein in dem Kreis liegender Druckhalter steuert dann ein Elektroventil des Hochdruck-Ölkreises und führt so zum plötzlichen Abfall des Öldrucks.
• Ein Nachteil eines solchen Systems beruht auf der Tatsache, daß bei einer Störung der elektrischen Versorgung die Turbine ggf. im Fall einer Überschreitung der Grenzdrehzahl nicht geschützt wird.
• Ein Ziel der Erfindung ist es, die Turbine mit einem mechanischen Auslösesystem zu versehen, das allein oder in Verbindung mit einem bekannten existierenden System verwendet wird.
• Gegenstand der Erfindung ist also eine Vorrichtung, um den plötzlichen Abfall des Ölhochdrucks für die Steuerung der Einlaßventile einer Turbine bei einer Überschreitung der Grenzdrehzahl hervorzurufen, mit einer bei Überschreitung der Grenzdrehzahl ansprechenden Sonde, die in Drehrichtung mit der Welle der Turbine verbunden ist und aus dem Niederdruck-Ölkreis für die Schmierung der Turbine hinter einer Verengung gespeist wird, und mit einem Hydraulikventil, das ein Organ zum Verschluß einer an den Hochdruck-Ölkreis angeschlossenen Entlastungsöffnung in einem Hohlkörper aufweist, wobei das Verschlußorgan mit einer Platte verbunden ist, die den Innenraum des Körpers des Hydraulikventils dicht in zwei Abteile unterteilt, von denen das erste auf der Seite der Entlastungsöffnung liegt und weiter mindestens eine Auslaßöffnung enthält und das zweite Abteil hinter der Verengung über eine Speiseöffnung mit öl aus dem Niederdruck-Ölkreis gespeist wird und außerdem ohne Verengung mit der Sonde für die Grenzdrehzahl verbunden ist, wobei die bewegliche Einheit bestehend aus dem Verschlußorgan und der Platte axial durch Führungsmittel geführt wird und außerdem einer elastischen Kraft in Richtung der Freigabe der Entlastungsöffnung durch das Organ unterworfen ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abdichtung zwischen den beiden Abteilen durch einen Metallbalg gewährleistet.
• Nun wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
• Figur 1 zeigt schematisch den Fluidkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Figur 2 zeigt ein Organ des Kreises aus Figur 1. In Figur 1 sieht man eine Welle 1 einer Dampfturbine.
• Diese Welle trägt an ihrem Ende eine Sonde 2, die mit der Welle dreht. Es handelt sich um eine Fliehkraftsonde, in der sich bei Überschreitung einer Grenzdrehzahl eine Öffnung 3 öffnet. Das in der Sonde enthaltenen Öl strömt dann durch diese Öffnung 3 und wird in einer Wanne 4 aufgefangen, die die Sonde umgibt. Eine solche Sonde ist ein an sich gut bekanntes Organ. Sie wird mit Öl unter niedrigem Druck von etwa 1,5 Bar von dem Niederdruck-Ölkreis zum Schmieren der Turbine über eine Engstelle 5 gespeist. Eine Niederdruck- Speisepumpe 6 liefert das Öl.
• Dieser Niederdruck-Ölkreis speist weiter über eine Speiseöffnung 7 ein dichtes Abteil 8 eines Hydraulikventils 9, das auf der Rückseite eines Schiebers 10 ein weiteres Abteil 11 enthält, welches über eine Auslaßöffnung 12 mit einem Hochdruck-Ölkreis vom 100 Bar zur Steuerung der Einlaßventile der Dampfturbine verbunden ist. Dieser Kreis enthält eine Speisepumpe 13, einen Druckspeicher 14, eine Verengung 15 sowie einen Schnellentleerungsvorrichtung 16, die zu beiden Seiten der Verengung 15 gespeist wird. Schließlich ist eine Verbindung 17 vor der Verengung 15 mit dem an sich bekannten Ventilsteuersystem vorgesehen. Es sei bemerkt, daß die Ventile durch den hohen Druck des Öls in der Leitung 17 offengehalten werden.
• Nun wird der Betrieb des Systems beschrieben. Bei einer Überschreitung einer Grenzdrehzahl tritt Öl mit niedrigem Druck aus dem Schmierkreis durch die Öffnung 3 aus und verursacht einen Druckabfall im Abteil 8. Wie anhand der Beschreibung von Figur 2 klar werden wird, folgt daraus eine Verschiebung des Schiebers 10 des Hydraulikventils 9, so daß Öl mit hohem Druck in das Abteil 11 eindringt, durch die Leitung 18 wieder austritt und zu einem plötzlichen Druckabfall im linken Teil 19 der Schnellentleerungsvorrichtung 16 führt. Der Kolben 20, der von der Feder 21 beaufschlagt wird, gibt eine Entleerungsöffnung 22 frei, so daß der Druck rasch in der Leitung 17 abfällt und die Einlaßventile geschlossen werden. Der plötzliche Abfall des Öldrucks in der Hochdruck-Ölleitung 17 erfolgt eine Zehntelsekunde nach dem Beginn des Austritts von Niederdrucköl durch die Öffnung 3 der Sonde 2.
• Figur 2 zeigt im Detail das Hydraulikventil 9. Dieses Ventil 9 besteht aus einem Hohlkörper 23, in dem ein Verschlußorgan 24 für eine Entlastungsöffnung 12 angeordnet ist, welche an den Hochdruck-Ölkreis angeschlossen ist, wie aus Figur 1 zu ersehen ist. Dieses Verschlußorgan ist mit einer Platte 25 verbunden, die das Innere des Hohlkörpers in zwei aufgrund eines Metallbalgs 26 gegenein ander abgedichtete Abteile trennt. Das erste Abteil 11 liegt bezüglich der Platte 25 auf der Seite der Entlastungsöffnung 12, und das zweite Abteil 8 liegt innerhalb des Metallbalgs 26 auf der anderen Seite der Platte. Das Verschlußorgan 24 und die Platte 25 sind miteinander verbunden und bilden ein axial gemäß der Achse A bewegliches Schieberelement 10. Die Axialverschiebung wird durch einen Stößel 27 geführt, der das Verschlußorgan 24 mit der Platte 25 verbindet und in einem Lager 28 mit Bronzeringen 29 gleitet. Das zweite Abteil 8 wird mit dem Niederdrucköl für die Schmierung durch eine Speiseöffnung 7 gespeist. Wie Figur 1 zeigt, liegt diese Speiseöffnung 7 hinter einer Verengung 5. Das zweite Abteil 8 enthält auch eine weitere Öffnung 30 zur Verbindung mit der Sonde 2, die auf diese Weise ebenfalls hinter der Verengung 5 gespeist wird. Natürlich erfolgt die Verbindung zwischen dem Hydraulikventil 9 und der Sonde 2 ohne Verengung über eine Leitung großen Querschnitts.
• Das erste Abteil 11 enthält weiter eine Auslaßöffnung 37 und parallel dazu eine zusätzliche Öffnung 31, die über eine Leitung 32 mit der Öffnung 37 verbunden ist. Aufgrund des Unterschieds der Fläche der Platte 25 bezüglich der des Verschlußorgans 24 bildet die bewegliche Einheit einen Verstärker zwischen dem Hochdrucköl mit 100 Bar und dem Niederdrucköl mit 1,5 Bar. Drei Federn 33, von denen nur eine in der Figur sichtbar ist, vervollständigen die Vorrichtung. Diese Federn wirken in Richtung einer Öffnung des Verschlußorgans 24.
• Liegt keine Überschreitung der Grenzdrehzahl vor, wird der Druck von 1,5 Bar im zweiten Abteil 8 beibehalten, wirkt auf die Platte 25 und hält das Verschlußorgan 24 in Anschlag gegen die Auslaßöffnung 12 mit einer Kraft, die diejenige übersteigt, die in der Gegenrichtung wirkt und einerseits aus der Kraft der drei Federn 33 und andererseits der Kraft aufgrund des Hochdrucköls resultiert, das gegen das Ve?schlußorgan 24 drückt. Das Niederdrucköl bleibt etwas im Fluß, um den Ersatz der permanenten Lecks des Kreises insbesondere in Höhe der Dichtungsringe an der Sonde 2 zu gewährleisten. Bei einer Überschreitung der Grenzdrehzahl fließt das Niederdrucköl durch die Öffnung 3 der Sonde 2 aus, und der Druck im zweiten Abteil 8 fällt sofort ab. Die auf die Platte einwirkende Kraft reicht dann nicht mehr aus, um die Kräfte der Federn und des Hochdrucköls auszugleichen. Die drei Federn sind dazu bestimmt, die Bewegung der beweglichen Einheit nach dem Abheben des Verschlußorgans zu begleiten.
• Nach dem Abheben des Verschlußorgans fließt das Hochdrucköl zur Leitung 18, und der Druck nimmt in den anschließenden Leitungen 34, 35 und der Kammer 19 der Schnellentleerungsvorrichtung 16 sofort ab. Die Feder 21 drückt dann auf den Kolben 20 und das Öl fließt durch die Leitung 36 ab. Daraus folgt ein sofortiger Druckabfall in der Leitung 17, die an das Steuersystem für die Einlaßventile angeschlossen ist. Diese Ventile schließen dann sofort.
• Die Aufgabe der Verengung 15 ist es, den Durchfluß bei einer Auslösung in Grenzen zu halten und damit den plötzlichen Druckabfall zu ermöglichen.

Claims (2)

1. Vorrichtung, um den plötzlichen Abfall des Ölhochdrucks für die Steuerung der Einlaßventile einer Turbine bei einer Überschreitung einer Grenzdrehzahl hervorzurufen, mit einer bei Überschreitung der Grenzdrehzahl ansprechenden Sonde (2), die in Drehrichtung mit der Welle (1) der Turbine verbunden ist und aus dem Niederdruck-Ölkreis für die Schmierung der Turbine hinter einer Verengung (5) gespeist wird, und mit einem Hydraulikventil (9), das ein Organ (24) zum Verschluß einer an den Hochdruck-Ölkreis angeschlossenen Entlastungsöffnung (12) in einem Hohlkörper (23) aufweist, wobei das Verschlußorgan (24) mit einer Platte (25) verbunden ist, die den Innenraum des Körpers des Hydraulikventils (9) dicht in zwei Abteile unterteilt, von denen das erste (11) auf der Seite der Entlastungsöffnung (12) liegt und weiter mindestens eine Auslaßöffnung (37) enthält und das zweite Abteil (8) hinter der Verengung (5) über eine Speiseöffnung (7) mit Öl aus dem Niederdruck-Ölkreis gespeist wird und außerdem ohne Verengung mit der Sonde (2) für die Grenzdrehzahl verbunden ist, wobei die bewegliche Einheit (10) bestehend aus dem Verschlußorgan (24) und der Platte axial durch Führungsmittel (27, 28, 29) geführt wird und außerdem einer elastischen Kraft (33) in Richtung der Freigabe der Entlastungsöffnung (12) durch das Organ (4) unterworfen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der beiden Abteile (11, 8) durch einen Metallbalg (26) erfolgt.