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Elektromagnetische - Steuereinrichtung. für Turbinenhilfsgetriebe
Damit sich der Läufer einer Dampfturbin e nach Absperren der Dampfzufuhr gleichlm,äßs,g
abkühlt und sieh der -Läufer und die Turbinenwelle daher nicht verziehen, rüstet
man die Turbine bekanntlich mit einem Hilfsgetriebe aus, das die Welle der abgeschalteten
Turbine mit :etwa i bis a Umdr./Min. langsam dreht. Gleichzeitig ist, die vorher
von der Hauptschmüerölpumpe betriebene Turbinenlagerschiniereinrichtung auf. den
Betrieb mittels .einer Hilfsölpumpe umzuschalten.
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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, mit deren Hilfe die
verschiedenen Schaltungsmaßnahmen, also das Einschalten und Einrücken des Hilfsgetriebes,
das Einschalten der Hilfsölpumpe sowie das Stillnetzen dieser Hilfsmaschinen nach
Wiederaufnahme der Dampfzufuhr zur Turbine, selbsttätig in der durch den Betrieb
bedingten Reihenfolge und in einer solchen gegenseitigen Abhängigkeit durchführbar
sind, daß die Gewähr besteht, daß das 'Hilfsgetriebe erst dann den Läufer antreibt,
wenn die Aufrechterhaltung des Sclunerölkreislaufes gesichert ist. Diese Forderungen
sind bei Verwendung einer elektromagnetischen Steuereinrichtung dadurch erfüllt,
daß ;ein von Hand gesteuerter Schalter, ferner ein von dem Hilfsgetriebe gesteuerter
Schalter und ein von der Turbine in Abhängigkeit von deren Drehzahl gesteuerter
Schalter mit zugehörigem Hilfsrelais gegenseitig derart verriegelt sind, daß, nachdem
die Drehzahl der Turbine nach Absperren der Dampfzufuhr auf i oder z Umdr./Min.
gesunken ist, der Antriebsmotor einer Hilfspumpe für die Turbinenlagerschmiereinrichtung
mittels des Handschalters über den Schalter und dessen Hilfsrelais einschaltbar
ist, worauf sich nach Erreichen des vorgeschriebenen öldruckes bei hinreichender
öldurchflußmenge
der Hilfsgetriebemotor über ein Zeitrelais selbsttätig
einschaltet und ein weiteres Zeitrelais das Hilfsgetriebe nach Hochfahren des Getriebemotors
selbsttätig mit der Turbinenwelle kuppelt, während beim Anfahren der Turbine unter
Dampfzufuhr der Hilfsgetriebemotor und der Motor der Hilfsölpumpe sich selbsttätig
ausschalten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung ist auf
der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeigt die Turbinenanlage mit den -zugehörigen Hilfseinrichtungen
in Seitenansicht und teilweisem Schnitt.
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Fig. 2 zeigt das Hilfsgetriebe in Seitenansicht.
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Fig. 3 zeigt die elektromagnetische Steuereinrichtung in einem Schaltplan.
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Gemäß Fig. i ist an das Turbinengehäuse io das Dampfeinlaßgehäuse
ii und das Dampfauslaßgehäuse 12 angeschlossen. Wenn, die Dampfzufuhr zum Turbinenläufer
abgesperrt ist, wird die Läuferwelle 14. mit geringer Drehzahl über ein Getriebe
15 durch einen Elektromotor 13 angetrieben. Die Schmiereinrichtung für die Turbinenlager
16. 17 besteht aus einem Ölbehälter 18, in dem die Hauptölpumpe wie üblich angeordnet
ist. Während des normalen Betriebes der Turbine saugt die Ölpumpe i9 das öl über
ein Rückschlagventil 21 an und drückt :es durch die Leitung 22, das Ventil 23 und
die Leitungen 2.1, 25 zu den Lagern 16, 17. Durch die Leitungen 26, 27 gelangt das
öl in den Behälter 18 zurück.
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Sobald die Turbine von dem Motor 13 angetrieben wird, sorgt eine Pumpe
29 für die Aufrechterhaltung des Ölkreislaufes über die Turbinenlager. Die Pumpe
29 saugt das ül aus dem Behälter 18 über das die Pumpe i9 umgehende Ventil
30 und das Rohr 22 an und drückt es durch das Rohr 3 2 und das Ventil 33
-in die ölzuführungsleitungen 2.1, 25. In der Pumpendruchleitung 32 ist -ein in
Abhängigkeit vom Pumpendruck gesteuertes Ventil 34. angeordnet, das sich selbsttätig
schließt, sobald der Öldruck einen bestimmten Wert überschreitet. Ferner isst in
der von den Turbinenlagern zu dem ölbeltälter führenden Leitung eine Vorrichtung
36 angeordnet, die in Abhängigkeit von der durchfließenden Ölmenge einen Schalter
37 steuert, der anzeigt, ob der Ölkreislauf in Ordnung ist. Die Hilfspumpe 29 wird
von zwei Elektromotoren 38, 39 angetrieben, die an verschiedene Stromquellen angeschlossen
und in der nachstehend beschriebenen Weise derart gesteuert werden, daß beim Ausfall
dereinen Stromquelle der andere Motor sofort den Antrieb der Pumpe übernimmt, damit
der Ülkreisläuf nicht unterbrochen wird. Sobald die Turbine mit einer größeren Drehzahl
als einer Umdrehung in der Minute läuft, öffnet sich ein von der Turbinenwelle gesteuerter
Schalter 43 einer Vorrichtung 41. deren Aufgabe weiter unten näher erläutert wird.
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Gemäß Fig. a ist der Getriebemotor 13 mittels eines Riemens
50 mit dem Geschwindi,gkeitsunters:etzungsgetriebe gekuppelt, das aus den
Zahnrädern 51, 52, 53 und 5-. besteht. Auf dem Läufer der Turbine sitzt ein Zahnrad
56, das mittels eines Zahnrades 55 mit dem Getrieberad 5.4 kuppelbar ist. Da das
Zahnrad 55 im Vergleich mit den anderen Getrieberädern die kleinste Drehzahl hat
und infolgedessen dem größten Zahndruck unterworfen ist, muß das Drehmoment möglichst
gleichmäßig auf die ganze Länge seiner Zähne übertragen werden. Aus diesem Grund
ist das Zahnrad 55 nachgiebig gelagert, so daß es während des Betriebes seine Lage
selbständig verändern kann. Zu diesem Zweck ruht die Achse des Zahnrades 5 5 in
dem Langloch 58 eines am Getriebekasten 59 befestigten Joches 57. Das Zahnrad 55
wird mittels eines Hebels 6o, der auf der Achse des Zahnrades 54. schwenkbar gelagert
ist, in und außer Eingriff mit dem Zahnrad 56 gebracht. Eine Verlängerung 61 des
Hebels 6o ist mittels eines Lenkers 62 an den Anker 63 :eines Elektromagneten 64
angeschlossen. Eine an den Einstellhebel 61 anges:chlossene Feder 65 hält das Zahnrad
55 normalerweise außer Eingriff mit dem Zahnrad 56. Wenn der Elektromagnet 63 der
Vorrichtung 6.1 erregt wird, bewegt sich der Hebel 61 nach oben, so daß das Zahnrad
55 um die Achse des Rades 5.4 geschwenkt und zum Eingriff mit dem Zahnrad 56 des
"I'urbinenläufnrs gebracht wird. Ein Schalter 66 macht die jeweilige Stellung des
Zahnrades 55 kenntlich. Der Schalter 66 besitzt eine nachgiebig nach unten gedrückte
Stange 67, gegen die der- Hebel 61 anschlägt, sobald er zwecks Einrücken des Getriebes
nach oben bewegt wird. Die Stange 67 unterbricht die Kontakte 68, 69,
70, wenn der Hebel 61 aufwärts bewegt wird. Gleichzeitig wird ein Kontakt
71 geschlossen.
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Die zum Schmieren und langsamen, Antreiben der Turbine dienende Einrichtung
wird mittels :eines Druckknopfschalters gesteuert. Beim Niederdrücken des Druckknopfes
wird selbsttätig die Schmierölpumpe und, nachdem :ein hinreichender Öldruck erzeugt
und der ülkreislauf ordnungsmäßig in Gang ist, auch der Getriebemotor 13 eingeschaltet.
Hierauf wird das Zahnrad 55 in das Zahnrad 56 eingerückt. Die Einrichtung bleibt
nun so lange in Betrieb, bis ein Druckknopf des Schalters niedergedrückt oder die
Turbine
unter Dampf gesetzt wird, also mit. einer größeren Drehzahl
als i Umdr./M#n. läuft. In diesem Fall wird selbsttätig der Getriebemotor von der
Turbinenwelle abgekuppelt und der Motor ausgeschaltet, der die Hilfsölpumpe antreibt.
Beim Abschalten der Turbine wird, sobald deren Drehzahl auf etwa i Umdr./ Min. herabgesunken
ist, die Hilfsölpumpe aufs neue in Betrieb gesetzt und der Getriebemotor wieder
angelassen sowie, mit dem Läufer gekuppelt.
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Gemäß dem. in Fig.3 veranschaulichten Schaltschema der elektrischen
Fernsteuerungseinrichtung wird der Steuerstrom teils dem Gleichstromnetz *75, 76
von beispielsweise 125 Volt, teils dem Wechselstromnetz 77, 78 entnommen. Ein. mittels
einer Feder 81 in geöffnetem Zustand gehaltener Druckknopfschalter 79 schließt beim
Niederdrücken dein Stromkreis der Spule 83 eines Relais 84. Im angezogenen Zustand
des Magnetkernes wird dessen Stange durch einen Riegel 85 gesperrt, so daß die Kontakte
86 des Relais 84 durch den Anschlag 87 geöffnet bleiben und die Spule 83 stromlos
wird. Gleichzeitig werden die Kontakte 88 des Relais 84 überbrückt. Hierdurch wird
ein erst später geschlossener Stromkreis für die Spule 89 des Riegelschalters 85
vorbereitet. In dem Stromkreis der Spule 89 liegen ein Druckknopfschalter go, der
durch eine Feder 82 offen gehalten wird, - und :ein normalerweise ebenfalls geöffneter
Schalter 66, 71, der mit dem die Turbine antreibenden Getriebe gekuppelt- und -nur
dann geschlossen ist, wenn das TurbinengetrieUe häuft. Hierdurch ist gewährleistet,
daß . die Turbine nur dann durch das Getriebe angetrieben wird, wenn die Dampfzufuhr
zur Turbine abgesperrt ist. Das in der angehobenen Lage verriegelte Relais 84 schließt
ferner den Stromkreis einer Spule g i der bereits erwähnten Vorrichtung 41, die
unter dem Einfiuß der Drehzahl der Turbine steht. 'Dieser Stromkreis verläuft von
der Wechselstromleitung 77 über den geschlossenen Schalter 92 des Relais 84, die
Spule g i der Drehzahlvorrichtung ¢ 1 und den normalet-weise geschlossenen Kontakt
68 des Schalters 66 zu dein. anderen Wechselstromleiter 78. Beim Stillstand der
Turbine oder bei einer Drehzahl der Turbine von weniger als i oder z Umdr./Min.
nimmt der Schaltet 43 der Verrichtung 41 eine Stellung ein, in der seine Kontakte
überbrückt sind, so daß die Spule 94 des Hilfsrelais 95 an das Netz 75, 76 angeschlossen
ist. In diesem Fall wird bei angehobenem Relais 84 daher auch der Stromkreis für
die beiden Motore 38, 39 der Hilfspumpe in folgender Weise geschlossen. Vom Netzleiter
75 läuft ein Stromkreis über clen geschlossenen Schalter 96 eines aberregten Relais
97, den geschlossenen Schalter 98 des Steuerrelais 84, den Leiter 99, den geschlossenen
Kontakt ioi des Hilfsrelais 95 und die Spule des Relais ioz zum anderen Netzleiter-76.
Das daher anziehende Relais i o2 s,cbheßt den Sebalter 103 und stellt somit einen
Haltestromkreis für den Schalter ioi her, während der sich -ebenfalls schließende
Schalter io4 dein Erregerstromkreis für das Relais io5 herstellt. Das daher anziehende
Relais io5 schließt seinen Schalter io6, so daß der Motor 38 an das Wechselstromnetz
77, 78 gelegt wird. Wenn das jedoch aus irgendwelchen. Gründen stromlos sein sollte,
so wird der zweite Motor 39 gespeist, damit die Ölpumpe unter allen Umständen. angetrieben
wird. Das Relais io5 steuerfeinen zweiten Schalter 107, der bei aberregter Spule
des Relais io5 einen Erregerstromkreis für das Relais io8 schließt. Dieser Stromkreis
läuft vom Netzleiter 99 über den geschlossenen: Kontakt ioi, die Leiter iog, 1I1,
den geschlossenen Kontakt 107 des. Relais io5 und die Spule des Relais io8 zum anderen
Netzleiter 76. Beim Anziehen des Relais io8 schließt dessen Schalter 112 einen Haltestromkreis
für den Schalter ioi des Relais 95, während der zweite Schalter 113 das Hilfsrelais
114 -einschaltet. Auf diese Weise wird der Gleichstromhilfsmotor 39 an das Gleichstrainnetz
116, 117 gelegt, das eine Spannung von etwa 55oVolt hat. Sobald das Wechsels troinnetz
wieder Strom liefert, zieht das Relais io5 an und schaltet den Motor 38 ein, während
es den Motor 39 abschaltet.
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Der Schalter 98 des Relais 84 schließt einen weiteren Stromkreis,
durch den die Spule 118 eines Zeitrelais 132 gespeistwird. Dieser Stromkreis läuft
- von dem stromführenden Leiter 99 über den Leiter i i g, den geschlossenen Schalter
121 des aberregten Relais 122 und die Spule des Relais 118 zu dem anderen Gleichstromn:etzleiter
76. Infolgedessen zieht das Relais 118 an und schließt seinen Schalter 123. Sofern
die Schmiervorrichtung ordnungsmäßig in Bietrieb ist, was der Fall ist, wenn der
Schalter 35 der in Abhängigkeit vom Öldruck gesteuerten Vorrichtung 34 und der Schalter
37 der in Abhängigkeit von der Ölmenge gesteuerten Vorrichtung 36 geschlossen sind,
wird die Spule des Steuerrelais 124 erregt, so daß der Motor 13 des Turbinengetriebes
gespeist wird. Der Stromkreis des Steuerrelais 12.4 verläuft von dem str omführenden
Leiter i ig über die geschlossnen Kontakte 35, 37 der Vorrichtungen 34, 36, ferner
den geschlossen=en Kontakt 125 des Hilfsrelais g5, den geschlossenen Kontakt 1a3
des
Relais i 18 und die Spule des Steuerrelais 124 zum anderen Netzleiter 76. Sobald
das Relais 12.1 anzieht, schließt es seinen Schalter 126, so daß ein Haltestromkreis
für dieses Relais geschlossen wird, der über die Kontakte 125, 123 der Relais 95,
118 verläuft. Ein zweiter Schalter 127 des Relais 124 schließt einen Erregerstromkreis
für das Relais 128, wodurch dessen Schalter 129 geschlossen-und der Motor 13 des
Turbinengetriebes unmittelbar an das Wechselstromnetz 77, 78 gelegt wird.
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Der Schalter 131 des Relais 128 schließt einen Erregerstromkreis für
das Relais 122. In erregtem Zustand öffnet dieses Relais seinen Schalter 122, so
daß das Relais I18 aberregt wird, jedoch fällt dieses Relais infolge seiner Verbindung
mit der Verzögerungsvorrichtung 132 erst nach einigen Sekunden ab, damit der Motor
13 hinreichend Zeit hat, auf seine normale Drehzahl hochzulaufen. Gleichzeitig wird
ein zweiter Schalter 133 des Relais 122 geschlossen. Nachdem das Relais 118 abgefallen
ist, schließt sich daher der Schalter 13q., so da.ß ein Erregerstromkreis für das
Relais 135 der Verzögerungsvorrichtung 138 hergestellt isst. Dieser Stromkreis läuft
von dem stromführenden Leiter iig über den geschlossenen Schalter 133 des Relais
122, den geschlossenen Schalter 136 des Relais 95, den geschlossenen Schalter 134
des Relais 118, den geschlossenen Schalter 7o der Steuerstange 67 und die Spule
des Relais 135 zum anderen Netzleiter 76. Das Relais . 135 schließt daher seinen
Schalter 137, so daß ein Erregerstromkreis für, die Spule des Relais 64 hergestellt
ist. Infolgedessen wird das Turbinengetriebe 15 mit der Turbinenwelle gekuppelt,
indem das Rad 55 in Eingriff mit dem Rad 56 gebracht wird. Hierdurch wird die von
dem Hilfsgetriebe 15 gesteuerte Stange 67 des Schalters 66 mittels des Hebels 61
nach oben bewegt, so daß sich der Schalter 70 öffnet und das Relais 135 aberregt
wird. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit, die durch die Einstellung der Vorrichtung
138 festgelegt wird, wird das Relais 135 und mit ihm die Spule des Relais 64 stromlos,
da diese nicht ständig deshalb erregt zu sein braucht, damit der Motor 13 des 'Turbinengetriebes
mit dem Turbinenläufer gekuppelt bleibt. Aus Fig. 2 geht hervor,-daß das Zahnrad
55 unter der Wirkung der Kräfte, die auf dieses Zahnrad während der Übertragung
des Drehmoments des Motors 13 auf den Turbinenläufer einwirken, in der eingerückten
Stellung verbleibt, wenn es in der in Fig.2 gekennzeichneten Richtung angetrieben
wird und zum Eingriff mit dem Zahnrad 56 gebracht worden ist. Es sei angenommen,
daß der Turbine zwecks Anlassems Dampf zugeführt wird, während der Getriebemotor
den Turbinenläufer noch langsam dreht. Sobald daher die Drehzahl der Turbine zu
steigen beginnt und das Zahnrad 56 sich schneller dreht, als der normalen Drehzahl
des Zahnrades 55 entspricht, wird das Zahnrad 55 selbsttätig nach oben geschwungen
und in: dieser Lage durch die Feder 65 festgehalten. Macht die Turbine mehr als
i Umdr./Min., so öffnet sich der Schalter 43 der in Abhängigkeit von der Drehzahl
gesteuerten Vorrichtung 4i, so daß das Relais 95 abfällt. Infolgedessen werden der
Getriebemotor 13 und der Motor der Hilfspumpe abgeschaltet, nachdem sich der Schalter
96 des Relais 97 geöffnet hat. Bezüglich des Relais 97 ist zu beachten, daß dessen
Schalter 69, als das Zahnrad 55 eingerückt und der Schalter 66 nach oben bewegt
wurde, geöffnet worden war, um den Stromkreis des Relais 141 zu unterbrechen und
dessen Schalter 1.12 zu schließen. Wenn. das Zahnrad 55 beim Drehzahlanstieg der
Turbine ausgerückt wird, schließt sich der Schalter 69 wieder, so daß das Relais
141 aufs neue erregt wird. Da dieses Relais unter der Einwirkung der Verzögerungsvorrichtung
1.13 steht, bleibt der Schalter 142 noch eine Zeitlang geschlossen, so daß das Relais
97 zusammen mit dem Relais 141 erregt wird. Sobald sich der Schalter 96 des Relais
97 öffnet, wird der Leiter 99 stromlos und mit ihm auch das Relais log des Pumpenmotors
sowie das Relais 1o8, falls es erregt gewesen ist. Das Relais 12.1 wird ebenfalls
aberregt, so das Relais 128 abfällt und der Motor 13 abgeschaltet ist. Nach Ablauf
einer kurzen Zeit -zieht das Relais 141 an, so daß sich dessen Schalter 142 öffnet
und das Relais 97 aberregt wird. Infolgedessen wird der Schalter 96 geschlossen.
Die Anlage ist nunmehr für einen neuen Anlaßvorgang betriebsbereit.
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Wenn zwecks Stillsetzens der Turbine die Dampfzufuhr unterbrochen
wird, so wird der Turbinenläufer selbsttätig mit dem Getriebe gekuppelt. Sobald
die Drehzahl der Turbine auf i oder 2 Umdr./Min. fällt, schließt sich wieder der
Schalter .13 der in Abhängigkeit von der Drehzahl gesteuerten. Vorrichtung 41. Hiermit
wird wieder der Stromkreis für die Erregung des Steuerrelais 95 geschlossen. Infolgedessen
werden der in Frage kommende Motor der C)lpumpe so-,vie der Getriebemotor selbsttätig
eingeschaltet und das Getriebe in der vorstehend beschriebenen Weise mit dem Turbinenläufer
gekuppelt. Die Turbine läuft dann so lange ständig unter Aufrechterhaltung des Schmierölkreislaufes
mit einer Drehzahl von weniger als i oder 2 Umdr./Min., bis der Turbine wiederum
Dampf
zugeführt oder die Turbine gänzlich stillgesetzt wird.
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Das Abschalten des Getriebes und Stillsetzen der Turbine erfolgt durch
Niederdriihken des Druckknopfschalters 9o. Hierdurch wird -ein Erregerstromkreis
für die Spule 89 geschlossen, so daß die Klinke 8 5 ausgerückt wird und der Anker
des Relais 84 abfallen kann. Infolgedessen öffnet sich der Schalter 98, so daß der
die Hilfspumpe antreibende Motor sowie der Getriebemotor abgeschaltet werden.
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Wenn das Getriebe auf diese Weise abgeschaltet ist, bleibt das Zahnrad
55 mit dem Zahnrad 56 gekuppelt. Infolgedessen bleibt der Schalter 66 bei stillgesetzter
Turbine in seiner angehobenen Lage. An der Stange des Relais 122 ist ein Hilfsschalter
144 vorgesehen, der bei aberregtern Relais einen Stromkreis schließt, der den Schalter
68 umgeht. Falls die Turbine wieder übex das Ge-
triebe angetrieben werden
soll, so wird der Druckknopf 79 niedergedrückt, so daß das Relais 8¢ erregt und
der Stromkreis für das Relais 9i der in Abhängigkeit von derDrehzahl gesteuerten
Vorrichtung 41 über den Schalter 92 des Relais 84 und den Schalter 144 des aberregten
Relais iz2 hergestellt wird. Die übrigen für das Anlassen erforderlichen Stromkreise
werden hierauf in der oben beschriebenen Reihenfolge hergestellt.