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Entnahmesteuerung für Dampf- oder Gasturbinen Die Erfindung betrifft
eine Entnahmesteuerung für Dampf- oder Gasturbinen, bei welcher ein auf den Entnahmedruck
ansprechender Druckregler und ein von der Drehzahl der Turbine abhängiger Drehzahlregler
die Lage eines Ausgleichsbalkens festlegen, der auch mit mindestens einem Frischdampfventil
und mindestens einem hinter der Entnahmestelle angeordneten übertrittventil in Wirkungsverbindung
steht, wobei ein vom Geschwindigkeitsregler verstelltes Glied den Ausfluß einer
Hilfsdruckflüssigkeit aus einer Steuerdüse beherrscht.
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Zweck der Erfindung ist, eine Steuerung der erwähnten Art zu schaffen,
welche sich den verschiedenen Anordnungen der Ventile einer zu bauenden Turbine
ohne bauliche Veränderungen leicht anpassen läßt und dabei gleichwohl noch von einfachem
und gedrängtem Aufbau ist. Zu diesem Behufe sind gemäß vorliegender Erfindung am
Ausgleichsbalken ein vom Drehzahlregler gesteuertes, als Verstärkerkolben ausgebildetes
Steuerglied für das Frischdampfventil undein Steuerglied für das Übertrittventil
aasgelenkt. Ferner berührt eine auf einem um eine Achse schwenkbaren und zum Rückführen
der Steuerdüse dienenden Hebel verstellbar angeordnete Taste den Ausgleichsbalkell
zwischen dem. Anlenkungspunkten der erwähntem. Steuerglieder.
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Im Bestreben, die Entnahmesteuerung möglichst leicht der zu bauenden
Turbine anpassen zu können, ist es zweckmäßig, das als Verstärkerkolben wirkende
Steuerglied und das Steuerglied für das Übertrittventil als Steuerhülsen auszubilden.
In diesen Steuerhülsen können dann Rückführschieber gleiten, die je an einen Rückführhebel
für das Frischdampfventil bzw. das Übertrittventil aasgelenkt sind, wobei feste
Stützelemente für diese Rückführhebel sich derart um die Achse der Rückführschieber
verdrehen lassen können, daß die Rückführhebel beim Zusammenbau gegen die Spindel
des Frischdampfventils bzw. die Spindel des Übertrittventils weisen.
Auf
der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Dabei bezeichnet 40 den Hochdruck- und 41 den Niederdruckteil einer
Entnahmeturbine, deren Frischdampfventil mit dem Bezugszeichen 36 belegt ist, während
42 eine Entnahmeleitung, 39 ein Übertrittv entil und 43 eine Abdampfleitung bezeichnet.
Das Frischdampfventil 36 ist mittels einer Stange 7, mit welcher der Kolben
35 eines Servomotors 34 starr verbunden ist, an einen Rückführhebel 23 angelenkt,
und das Übertrittventil 39 ist mittels einer Stange 8, mit welcher der Kolben 38
eines Servomotors 37 starr verbunden ist, an einen Rückführhebel i9 angelenkt. i
bezeichnet einen Geschwindigkeitsregler, der über ein Zahnrad 31 in nicht
gezeigter Weise von der Turbinenwelle angetrieben wird. 2 ist ein um eine Achse
3 schwenkbares Fliehgewicht des Geschwindigkeitsreglers, das entgegen der Wirkung
einer Feder 5 einen Steuerstift 4 zu verstellen trachtet. Dieser beherrscht den
Ausfluß einer Hilfsdruckflüssigkeit aus einer Steuerdüse 6.
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1,5 bezeichnet einen Ausgleichsbalken, an den bei 24 ein als Verstärkerkolben
ausgebildetes Steuerglied 27 für das Frischdampfventil 36 und bei 18 ein Steuerglied
30 für das Übertrittvantil39 angelenkt sind. Die: Steuerglieder 27 und
30 sind als Steuerhülsen ausgebildet. In der Steuerhülse 27 gleitet ein Rückführschieber
26, der an den Rückführhebel 23 angelenkt ist, und in der Steuerhülse
30 gleitet ein Rückführschieber 66, der an den Rückführhebel i9 angelenkt
ist. Für den Rückführhebel23 ist ein festes Stützelement io und für den Rückführhebel
i9 ein festes Stützelement 12 vorgesehen. Die Stützelemente io, 12 lassen sich um
die Achse des Rückführschiebers 26 bzw. 66 verdrehen, was beim Zusammenbau der Maschine
die Rückführhebel23, i9 so zu verstellen ermöglicht, daß sie gegen die jeweilige
Lage der Spindel 7 des Frischdampfventils 36 bzw. der Spindel 8 des Übertrittventils
39 weisen. Dadurch wird der Verwendungsbereich einer und derselben Ausführungstype
der neuartigen Entnahmesteuerung wesentlich vergrößert.
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Am Ausgleichsbalken 15 greift bei 9 auch noch der auf den Entnahmedruck
ansprechende Regler an. Dieser Regler von bekannter Bauart weist einen Balg 46 auf,
dessen Innenraum durch eine Leitung 33 mit der Entnahmeleitung 42 verbunden ist.
47 bezeichnet eine am einen Ende fest eingespannte Blattfeder, an welcher ein Ablenkhebel
49 mit Ablenker 50 befestigt ist. 48 ist eine Feder, die dem im Balg 46 herrschenden
Druck entgegenwirkt. 51 ist eine Sende- und 5a eine Empfangsdüse. Je nachdem der
Ablenker 50 mehr oder weniger in den aus der Düse 51 austretenden Strahl
eintaucht, wird dieser von der Empfangsdüse 52 mehr oder weniger stark abgelenkt,
so daß sich in bekannter Weise in einer Kammer 57 ein von der jeweiligen Eintauchtiefe
des Ablenkers 5o abhängiger Druck einstellt, der auch auf einen von einer Feder
56 beeinflußten Verstärkerkolben 55 einwirkt. Die Stange 58 dieses Kolbens 55 ist
beim bereits erwähnten Punkt 9 am Ausgleichsbalken 15 angelenkt. 14 bezeichnet einen
um eine Achse 13 schwenkbaren Hebel, der am einen Ende über einen Zwischenstempel
i i in rückführendem Sinne auf die Steuerdüse 6 einwirkt. Auf dem anderen Arm des
Rückführhebels 14 sitzt verstellbar eine Taste 22, welche den Ausgleichsbalken 15
zwischen den Anlenkungspunkten 24 und iS der Steuerglieder 27 bzw. 3o bei 59 berührt.
Der Abstand zwischen der Schwenkachse 13 des Hebels 14 und dem Berührungspunkt 59
der Taste 22 mit dem Ausgleichshebel 15 beträgt ein Mehrfaches des Abstandes zwischen
jener Achse 13 und der Einwirkstelle i i des Rückführhebels 14 auf die Steuerdüse
6. Die Entfernungen zwischen den verschiedenen Anlenkungspunkten a4, 18 und 9 und
die Lage des scheinbaren Angriffspunktes 59 des Drehzahlreglers i, 2, 3 am Ausgleichsbalken
15 sind so gewählt, daß in bekannter Weise Schwankungen der Entnahmemenge bei Niederdruck-und
Hochdruckteillasten ohne Einfluß auf die Turbinentotalleistung und Schwankungen
der Totalleistung der Turbine ohne Einfluß auf die Entnahmemenge bleiben. Die verschiebbare
Taste 22 ermöglicht es, sogar während des Betriebes das Hubverhältnis zwischen Eimaß-
und überströmsteuerung auf seinen günstigsten, durch das jeweilige Verhältnis der
spezifischen Leistungen des Hochdruck-und Niederdruckteiles 4o bzw. 41 der Turbine
gegebenen Wert einzustellen.
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Es sei noch kurz die Wirkungsweise der beschriebenen Entnahmesteuerung
für zwei willkürlich herausgegriffene Belastungsfälle erläutert. Angenommen z. B.,
die Maschine werde bei gleichbleibender Entnahme um einen gewissen Betrag entlastet.
Die Drehzahl des Reglers i, 2, 3 nimmt dann zu, so daß der Stift 4 gegen den Ausfluß
der Steuerdüse 6 bewegt wird. Dadurch wird eine Hilfsdruckflüssigkeit, die aus einem
Raume 25 durch eine Blende 6o in der Steuerhülse 27 und Kanäle 61, 62 in den Raum
63 gelangt, in diesem gestaut. Dies bewirkt, daß die Steuerhülse 27 nach abwärts
bewegt wird, so daß der Ausgleichsbalken i5 um den augenblicklich einen festen Drehpunkt
bildenden Anlenkungspunkt 9 im Uhrzeigerdrehsinne geschwenkt wird. Die Taste 22
folgt dieser Bewegung des Balkens 15, wobei der Rückführhebel 14 gleichfalls im
Uhrzegerdrehsinne um die feste
Achse 13 geschwenkt wird, so daß
die Steuerdüse 6 nach oben ausweichen kann und sich daher vom Stift 4 entfernt,
also in ihre Normallage zurückgeführt wird. Bei der erwähnten Schwenkbewegung des
Ausgleichsbalkens 15 im. Uhrzzigerdrehsinne werden @dve Steuerhülsen 27 und
3o nach abwärts verschoben, so daß die Deckflächen 28 und 29 der Rückführschieber
26 bzw. 66 den Abfluß von Hilfsdruckflüssigkeit aus dem Servomotor 34, 35 durch
die Leitung 65 und den Hohlraum der Steuerhülse 27 bzw. aus dem Servomotor 37, 38
durch die Leitung 64 und den Hohlraum ,der Steauerhülse 3o freigeben, was, zur Folge
hat, daß das Frischdampfventil 36 und das Übertrittventil 39 in schließendem
Sinne bewegt werden, bis die Rückführhebe123 und i9 die Schieber 26 bzw. 66 wieder
so weit zurückgeführt haben, daß ihre Deckflächen 28 bzw. 29 den weiteren Abfluß
von Hilfsdruckflüssigkeit aus den Servomotoren 34, 35 bzw. 37, 38 verhindern. Auf
diese Weise wird der Dampfdurchsatz durch den Hochdruckteil 40 und den Niederdruckteil4i
der Turbine um den gleichen Betrag herabgesetzt.
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Ändert sich dagegen bei gleichbleibender Leistung die Entnahme, indem
sie beispielsweise vergrößert wird, so sinkt zunächst der Druck in der Entnahmeleitung
42, so daß die Feder 48 den Ablenker 5o veranlaßt, tiefer in den aus der Düse 51
tretenden Strahl einzutauchen. Folglich nimmt der Druck unter dem Kolben 55 ab,
und dieser wird daher von der Feder 56 nach abwärts verschoben, so daß der Ausgleichsbalken
15 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinne um den Anlenkumgspunkt 24 geschwenkt wird. Dabei
wird die Steuerhülse 3o nach abwärts verschoben, was zur Folge hat, daß die Deckfläche
29 des Steuerschiebers 66 den Abfluß von Druckflüssigkeit aus dem Servomotor 37,
38 durch die Leitung 64 und den Hohlraum der Steuerhülse 30 freigibt, mit
dem Ergebnis, daß das Übertrittsventil 39 in schließendem Sinne bewegt wird. Die
Taste 22 folgt der erwähnten Schwenkbewegung des Ausgleichsbalkens i 5, so daß die
Steuerhülse 6 nach oben ausweichen kann. Dies hat ein Sinken des Druckes im Raume
63 zur Folge, was eine Verschiebung der Steuerhülse 27 nach aufwärts hervorruft,
so daß jetzt die Deckfläche 28 des Rückführschiebers 26 den Zufluß von Hilfsdruckflüssigkeit
aus dem Raum 25 durch die Leitung 65 zum Servomotor 34, 35 des Frischdampfventils
36 freigibt. Dieses wird daher in öffnendem Sinne bewegt. Nach Beendigung des Reguliervorganges
nimmt dann die Taste 22 wieder ihre Ausgangsstellung ein; inzwischen ist aber das
Frischdampfventil 36 um einen gewissen Betrag mehr geöffnet und das übertrittventil
39 um einen gewissen Betrag mehr geschlossen worden. Die Turbinenleistung bleibt
dabei gleich, ohne daß eine nennenswerte Drehzahländerung eintritt.
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Die Hebelverhältnisse können durch Verschieben der Taste 22 bei der
ersten Inbetriebsetzung abgestimmt werden. Durch das Einschalten des Rückführungshebels
14 lassen sich selbst für kleine Ausschläge des Drehzahlreglers i, 2, 3 große Hubauslenkungen
der Steuerhülsen 27, 30 und damit große Empfindlichkeit der Steuerung erreichen.
Indem ferner die Steuerhülsen 27, 30 im wesentlichen auf der Höhe des Pendelreglers
i, 2, 3, 4 nahe nebeneinander und die Rückführungsschieber 26, 66 in diesen Hülsen
verschiebbar angeordnet sind, fällt der Aufbau der Steuerung sowohl der Höhe als
auch der Breite nach sehr gedrängt aus. Dabei ist die Zahl der Gelenkverbindungen
und der Platz beanspruchenden Hebel auf ein Mindestmaß herabgedrückt, und alle Teile
lassen sich leicht nach oben ausbauen.
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Die Erfindung läßt sich sinngemäß auch anwenden, wenn mehrere Frischdampfventile
oder mehrere Übertrittventile oder sowohl mehrere Frischdampfventile und mehrere
Übertrittventile vorhanden sind.