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SicherheitseinrichtunIg fÜr durch Höchstdruckvorschaltturbinen ergänzte
Dampfturbinenanlagen, deren Hochdruck- und Niederdruckturbinen besondere, auf ein
gemeinsames Netz arbeitende Stromerzeuger antreiben Bei durch Höchstdruckvorschaltturbinen
ergänzten Dampfturbinenanlagen, deren Hochdruckturbinen besondere, auf ein Netz
parallel arbeitende Stromerzeuger antreiben, kann der Fall eintreten, daß bei plötzlicher
Entlastung der, Vorschaltturbine der mit ihr gekuppelte Stromerzeuger als Motor
läuft und dann die Vorschaltturbine seinerseits antreibt. Die durch den Umlauf des
Turbinenläufers in dem dampfgefüllten Gehäuse entstehenden Ventilationsverluste
führen zu einer unzulässig hohen Erwärmung von Turbinenläufer und Gehäuse, wenn
nicht durch Einführung von Kühldampf für eine genügende Wärmeabfuhr Sorge getragen
wird oder aber die'Trennung vom Netz des als Motor arbeitenden, mit der Vorschaltturbine
gekuppelten Stromerzeugers erfolgt.
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Die Gründe für den Ausfall der Vorschaltturbine können auf vorzeitiges
Auslösen des Schnellschlusses, fehlerhaftes Arbeiten des Drehzahlreglers, Einstellung
eines ungewöhnlich hohen Gegendruckes infolge steigender Leistung des Niederdruckkessels
oder fehlerhaften Arbeitens des Drucktninderventils der von der Hochdruck- nach
der Niederdruckdampfleitung führenden Umführungsleitung, stärkere Entlastung des
Hochdruckteils bei fallender Belastung des Kraftwerks oder Ausfall des Hochdruckkessels
zurückzuführen sein. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Sicherheitseinrichtung,
die in den genannten Fällen die Vorschaltturbine vor Übererwärmung schützt. Erfindungsgemäß
wird dieses dadurch erreicht', daß ein Kraftrich#ungsrelais vorgesehen ist, welches*
bei völliger Entlastung der Vorschaltturbine den von dieser angetriebenen Stromerzeuger
vom Netz trennt oder in die Regelung der-Dampfzufuhr zur Vorschaltturbine derart
eingreift, daß dieser genügend Kühldampf zur Abfüh-
rung der durch die Ventilationsverluste
entstehenden Wärme zugeführt wird.
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Die Zeichnung zeigt in den Fig. i bis 4 vier Ausführungsbeispiele
der Erfindung in vereinfachter Darstellung.
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Es bezeichnet io in Fig. i eine Vorschaltgegendruckturbine, die von
einem Hochdruckkessel
ii aus gespeist wird. In der Zuführungsleitung
zur Turbine 14 sind ein Schnellschlußventil 12 und ein Regelventil 13-. vorgesehen.
Der Abdampf aus der Hoch-', druckturbine wird durch eine mit einem Rückschlagventil
16 versehene Leitung i# dem Dampfnetz 17 zugeführt, an welches eine Niederdruckturbine
18 oder deren mehrere bzw. andere Dampfverbraucher durch. Leitungen ig angeschlossen
sind. Die Hauptdampfleitung 17 erhält außerdem noch Dampf durch die Leitung
21 aus einem Niederdruckkessel 2o. Wie üblich, ist eine Umführungsleitung22 mit
eingebautem Druckminderventil23 vorgesehen, um Dampf aus dem Hochdruckkessel der
Hauptdampfleitung 17
zuzuführen, wenn die Hochdruckturbine stillgesetzt ist.
Zur Gleichhaltung des Gegendruckes der Hochdruckturbine io sind üb-
liche,
nicht dargestellte Regelungseinrichtungen vorgesehen, z.B. ein Gegendruckregler,
der das Regelventil 13 beherrscht. Die Turbinen io, 18 sind mit Stromerzeugern 24,:25
gekuppelt, die durch Leitungen27,28 an ein Netz 26 angeschlossen sind.
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In dem Stromkreis:27 ist ein Schalter29 vorgesehen, der durch einen
Elektromagnet 3o gesteuert wird. Zwischen dem Stromerzeuger 24 und dem Schalter
29 befindet sich ein Kraftrichtungsrelais 31 mit Kontakten 32-. Der Elektron-lagnet34,
welcher den Schalter 29 bei einem Stromrückfluß von den Sammelschienen
26 nach dem Stromerzeuger 24 ausrückt, ist an den Stromkreis 33 angeschlossen.
Wenn also der Dampfzufluß zu der Hochdruckturbine io so weit vermindert wird, daß
die Turbine durch den dann als Motor arbeitenden Stronierzeuger 24 angetrieben wird,
so wird der Stromerzeuger selbsttätig vom Netz getrennt, bevor eine Beschädigung
der Turbine eingetreten ist.
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Beim Kraftwerkbetrieb ist es aber häufig unerwünscht, Stromerzeuger
vom Netz zu trennen, in Ausnahme von Fällen unbedingter Notwendigkeit. Bei der in
Fig. 2 gezeigten Abwandlung ist eine Einrichtung vorgesehen, durch -welche bei Eintritt
einer plötzlichen Entlastung der Vorschaltdampfturbine dieser selbsttätig Kühldampf
zugeführt wird, um einer zu starken Erhitzung der Turbine durch die Ventilationswärme
vorzubeugen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Turbinenanlage bezeichnen gleiche Buchstaben
gleiche Teile der in Fig. i gezeigten Einrichtung. Die an die Danipfleitung 17 angeschlossene
Dampfturbine 18 und der mit ihr gekuppelte Stromerzeuger 25 sind hier nicht
dargestellt. Das Einlaßregelventil 13 der Hochdruckturbine io wird hier unter Zwischenwirkung
eines aus dem Kraftkolben 4o und dem Stenerschieber 41 bestehenden Kraftgetriebes
gesteuert. Das Einlaßventil ist hier in bekannter Weise dem Einfluß eines Drehzahleglers
42 unterstellt, welcher über ein Gevon der Turbinenwelle44 angetriewird. Der Fliehkraftregler
42 wirkt über Stange 45 auf den Reglerhebel 46 ein, der in dem Drelipunkt 47 schwingbar
gelagert ist. Die Bewegungen des Fliehkraftreglers werden durch die Verbindungsstange
48 auf den Hebel 49 übertragen, der mit den Spindeln des Steuerschiebers 41 und
des Kraftkolbens 40 gelenkig verbunden ist.
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Angenommen, die Hochdruckvorschaltturbine arbeite bei Teillast, während
wenigstens eine der mit dem Abdampf derselben betriebenen Niederdruckturbinen unter
Vollast arbeitet. Findet nun aus irgendeinem Grunde eine Entlastung des Kraftwerkes
statt, so werden beide Turbinen versuchen, ihre Drehzahl zu steigern, Da der Regler
der mit halber Last laufenden Vorschaltturbine beini Schließhub nur einen Teilhub
zu durchlaufen hat, während zum Schließen der Ventile der Niederdruckturbine der
volle Hub ausgeführt werden muß, wird eine geringe Steigerung der Drehzahl bereits
ein Schließen der Ventile der Vorschaltturbine zur Folge haben, während die Ventile
der Niederdruckturbine nur teilweise geschlossen werden. Infolge der auftretenden
Drucksenkung in der Leitung 17
wird das selbsttätige- Druckminderventil
23
ansprechen und der Niederdruckturbine gedrosselten Frischdampf zuführen.
Die Vorschaltturbine wird infolge des Kraftstromrückflusses von dem von der Niederdruckturbine
18 angetriebenen Stromerzeuger:25 zu dem nunmehr als Motor arbeitenden Stromerzeuger
24 von diesem angetrieben. Bei geringem Dampfdurchfluß durch die Hochdruckturbine
oder völliger Absperrung des Dampfzuflusses würde diese infolge der Ventilationsverluste
sehr bald stark erhitzt.
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Bei der Ausführungsforin nach Fig..2 wird der Reglerhebel 46 bei einem
Rückfluß des Kraftstroms zum Stromerzeuger 24. zunächst an einer Schließbewegung
gehindert, z. B. durch eine Beeinflussung der Reglerfeder. Zu diesem Zwecke ist
eine Zusatzfeder 5o vorgesehen, die an dem Reglerhebel 46 angreift und einer Schließbewegung
des Reglers 42 entgegenwirkt. Diese für gewöhnlich außer Eingriff stehende Feder
5o wird mit dem Hebel 46 durch einen geeigneten Motor 5 1 und Getriebe
52 in Eingriff gebracht. Der für den Motor 51 vorgesehene Stromkreis
53
wird von einer Stromquelle54 aus über die an dem Richtungsrelais
31 vorgesehenen Kontakte 32 gespeist. Irgendwelche zusätzliche, nicht
dargestellte Einrichtungen können zur Begrenzung der Eingriffsdauer des Motors 51
oder zur Wiederherstellung der Bereitschaftsstellung
des letzteren
bei Eintritt normaler Betriebsverhältnisse vorgesehen sein. Durch die gezeigte Einrichtung
wird der Motor 51 bei einer bestimmten Größe des Kraftstrornrückflusses durch die
Leitung27 angelassen, um den Regler42 an einer Schließbewegung des Dampfeinlaßventils
13 zu hindern und es wenigstens in einer dem Leerlaufbetrieb entsprechenden
Offenstellung zu halten. Durch die die Turbine io durchströmende Leerlaufmenge wird
einer übermäßigen Erwärmung derselben vorgebeugt. Die den Bedarf der Niederdruckturbine
etwa übersteigende Dampfzuflußmenge kann durch ein übliches Abblaseventil
55 in das Freie abgelassen werden.
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In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform ähnlich der nach
Fig. 2 gezeigt. Hier ist eine das Schnellschlußventil 12 und das Dampfeinlaßvelltil
13 überbrückende Umführungslei.tung 6o zwischen dem Dampf erzeuger i i und der Vorschaltturbine
i o vorgesehen. Diese Umführungsleitung6o ist mit einem Venti161 ausgestattet, welches
bei normalem Betrieb durch eine an dem Hebel 63 angreifende Feder62 in seiner
Schlußstellung gehalten wird. Das Öffnen des Ventils 61 erfolgt durch einen Elektromagneten
64, dessen Spule von einer Stromquelle 66 über Kontakte 32 des Richtungsrelais
3T erregt wird. Hierdurch wird bei Entlastung des Kraftwerks und darauffolgendem
Schließen des reglerbetätigten Dampfeinlaßventils 13 das Ventil 61 unter Einwirkung
des Kraftrichtungsrelais31 über den Elektromagneten64 geöffnet. Der Durchtrittsquerschnitt
der Umführungsleitung 6o ist hierbei so bemessen, daß durch dieselbe lediglich die
zur Aufbringung der Leerlaufarbeit erforderliche Dampfmenge der Turbine io zufließt.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird Kühldampf durch
die Turbine io in umgekehrter Richtung hindurchgeführt. Ein in der ersten Stufe
vorgesehenes Auspuffrohr 70 ist mit einem Ventil 71 versehen, welches durch
die an dem Hebelarm 73
angreifende Feder 72 für gewöhnlich in seiner
Schließstellung gehalten wird. Das Ventil 71 kann entgegen der Federwirkung durch
den an dem Hebelarm 73 angreifenden Elektromagneten 74 geöffnet werden. Das
Rückschlagventil 16 ist mit einem Hebelarm 75
versehen, an dein ein
Elektromagnet 76 angreift, der das Ventil im gegebenen Falle offen hält und
ein Durchströmen der Turbine io eon Kühldampf in umgekehrter Richtung zuläßt. Die
Elektromagneten 74 und 76 können parallel geschaltet sein, so daß sie gleichzeitig
von der Stroniquelle 77 über die Kontakte des Kraftrichtungsrelais 31 erregt
werden können. Bei einem gewissen, durch Entlastung der Vorschaltturbine io hervorgerufenen
Stromrückfluß werden die Ventile 16 und 71 offen gehalten, so daß Kühldampf
in umgekehrter Richtung durch die Turbine io nach der Auspuff leitung 7o strömen
kann.