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Regeleinrichtung für Kraftmaschinen Die Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden
Drehzahl von Kraftmaschinen bei schwankender Belastung erfolgt in der Regel durch
Fliehkraftregler. Zur Kraftübertragung und gleichzeitig zur Kraftsteigerung dient
meistens Drucköl, das über einen von der Reglermuffe verstellten Steuerschieber
einem Servomotor zugeleitet wird.
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Die Einführung von Höchstdrucken namentlich im Dampfturbinenbau und,die
Einführung von Gasturbinen stellt für die Regeleinrichtung insofern neue Bedingungen,
als das Schwungmoment GD2 kleiner, gleichzeitig aber das hinter dem Ventil in dem
Treibmittel vorhandene Arbeitsvermögen, das selbst nach vollkommenen Abschluß des
Ventils sich zunächst in mechanische Energie umsetzt, wesenflich größer ist als
bei Niederdruckturbinen. Infolgedessen tritt beieiner plötzlichen Entlastung., mit
der man namentlich in solchen Anlagen zu rechnen hat, in denen die Kraftmaschine
einen elektrischen Generator treibt, der aus irgendwelchen Ursachen und Umständen
bei Vollast plötzlich ganz entlastet werden kann, eine rasche Steigerung der Maschinendrehza,hl
ein, die nur dann in zulässigen Grenzen bleibt, wenn der Regler entsprechend schnell
arbeitet. Die Schließzeit der Regelventile maß also kürzer werden. D afür
ist ferner notwendig, daß über die vom Regler gesteuerten Steuerquerschnitte
ein entsprechend größeres Volumen Drucköl fließen kann. Bei einem Regler, der die
dazu notwendigen großen Steueröffnungen steuert, ergibt sich für -den normalen Betriebsfalll
eine zu geringe Ungleichförmigkeit, die zu Pendelungen führen würde.
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Um die 'bestehenden Schwierigkeiten zu überwinden und die Gefahr der
Pendelung möglichst zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die RegeleinrIchtung
so
auszubilden-, daß ffir Ungleichförmigkeitsgrad bei plötzliclien, Laständerungen
kleiner als bei. langsamen Laständerungen ist. Die gef ährlichste Laständerung ist
zweifellos die plötzliche Entlastung. Infolgedessen empfiehlt es. sich, eine selbsttätige
Änderung des Ungleichförtnigkeitsgrades, namentlich für plötzliche Entlastungen
vorzusehen, d. h. dann den Ungleichförmigkeitsgrad zu #rerkleinern. Soweit
in dieser Richtungbereits Vorschlägegemacht wurden, laufen sie darauf hinaus, einen,
Regler mit Zusatzeinrichtungen zu versehen, die - diese Regelbedingungen
erfüllen. Es zeigt sich aber immer wied,er, daß die Vereinigung zweller voneinander
verschiedener Aufgaben in einer Einrichtung entweder zu unerwünschten Verwicklungen
im Aufbau führt oder eine Unübersichtlichkeit der Betriebsverhältnisse mit sich
bringt. Aufgabe der Erfindung ist eine Einrichtung, bei der klare Betriebsverhältnisse.
vorliegen und die außerdem auftbaumäßig einfacher als die bekannten Vorschläge erscheint.
Gemäß der Erfindung besteht die Regeleinrichtung aus zwei Fliehkraftreglern ungleicher
S tatik, deren, Ungleichförmigkeitsgrade sich addieren-. Die Muffenbewegungen
des einen dieser beiden Regler, der mit dem Rückführungsgestänge.
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gert,-. während die gekoppelt ist, erfolgt unverzb Mkiffenbewegungen
des zweiten Fliehkraftreglers bei plötzlicher Drehzahlsteigerung erst nach Überwindung
der Gegenwirkung einer Diämpfereinrichtung möglich sind. Die Muffe des ersten Reglers
verstellt beispielsweise einen. Steuerschieber, und die Muffe des zweiten Reglers
verstellt -die B#ichse mit Steueröffnungen, innerhalb welcher der Steuerschieber
spielt. Biei gleichsinnigen Verschiebungen beider Muffen addieren, sich daher die
Ungleichförmigkeitsgrade in irgendwelcher Weise zu einem größeren Gesamtwert. Bei
plötzlicher Drehzahlerhöhung dagegen ist die Bewegung der Buchse gegenüber der gleichsinnigen
Bewegung des Steuerschiebers verlangsamt, so daß in einem solchen Betriebsfall die
Ungleichförmigkeit praktisch nur ganz wenig größer ist als der ausgenutzte Ungleichförmigkeitsgrad
des mit demRückführungsgestänge' gekoppelten Reglers. So gibt es bei plötzlichen
DrehzahlGteigerungen eine sehr rasche Verstellung des'Steuets,chi.6be,rs gegenüber
der B#uchse und dadurth eine schnellere -Schließung des Zuleitungsventils -zur Turbine.
Bei langsamen Drehzahlschwankungen dagegen erfolgen die Verstellungen der -li#achse
gleichzeitig mit den Verstellungen des Steuerscliiebers nur wegen der ungleichen
Statik beider Regler mit verschieden großen Wegen, woraus sichdie normäle Reglerwirkung
derKombination beider Regler ergibt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer schematischen-Figur
wiMergegeben. Das zu steuernde Ventil ist mit. V bezeichnet. Diie iSteuerkraft.
wird einem Servomotor K entnommen. Der Kolben K wird durch Druckbl gesteuert, welches
über zwei Leitungen o' und 02 auf die eine oder andere Seite' deg Kolbens gebracht
wird. Die Steu-e#uhg"'des Drucköls erf(#lgtdurch eine Steueranordnüng
S, die aus einehr verstellbaren Schfeber a und einer ebenfalls verstellbar-en
Buchse b besteht. Der Schieber a wird durch einen Fliehkraftregler
A
gesteuert, dessen Gestänge R zur Rückführung des Schiebers a in an sich
bekannter Weise mit dem Gestänge des Ventils V gekoppelt ist. Die Muffe des Reglers
A und somit auch der Steuerschfeber a folgen unverzögert den
S chwankungen derDrehzahl.
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- Ein zweiter Fliehkraftregler B ist durch sein Gestänge
G mit der Buchse b gekoppelt.. Das Gestänge G hat einen festen
Drehpunkt D, dessen Lage allerdings durch ein Handrad H und eine Spindelmutter
M verstellt werden kann, um eine andere Maschinendrehzahl einzust&len. Mit dem
Gestänge G und auch mit derBuchse b ist eine Dämpfereinrichtung
E verbunden. Dieren Kolben K ist so ausgebildet, daß er Aufwäxtsbewegungen
nur langsam und verzögert ausführt und plötzlichen Aufwärtsverstellungen einen größeren
Widerstand entgegensetzt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei langsamen Sfeigerungen
der Drehzahl werden die Muff-en der Fliehkraftregler A und B Aufwärtsbewegungen
entsprechend ihren eigenen und verschiedenen Statiken durchführen. Dadurch ergibt
sich eine Steuerwirkung vermittels der Steuereinrichtung S mit dem ErfdIg,
daß die ölmenge überdem Kolben des Servomotors K vermehrt wird. Das Ventil V wird
- abwärts gedrückt und drosselt die Dampfzufuhr oder Gaszuführ. D!as Rückführungsgestäage
R führt den Schieber a so weit zurück, bis ein weiterer Druckölzufluß über
die Leitung o' in den kaum über dem K o,llben des Servomotors; K aufhört. Der Schieber
abraucht zu diesem Zweck nicht bis ganz in die Anfangslage zurückgestellt zu werden,
denn der Regler B hat die Buchse b mit den Steueröffnungen ebenfalls hochgeschoben,
so daß eine teilweise Rückführung des Schiehers a bereits den Erfolg -hat, die Leitung
o' abzuschließen. Das Zus a»mmenspiel dieser beiden Regler vergrößert den Ungleichförmigkeitsgrad,
den beispielsweise der Regler A für sich allein hat, weil die Buchse
b durch den Regler B im gleichen Sinne verschoben wird wie der Steuerschieber
a durch den Regler A.
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Bei plötzlichen Entlastungen geht die Drehzahl der Maschine ächr steil
in die Höhe.'Der Regl -er A vermag infolgedesgen- den S.chieber a
in kurzer Zeit uin ein erhebliches Wegstück zu heben. Der Regler B dagegen kanndieser
raschenBewegung desReglers A
nicht f olgen oder nurverzögert folgen,
weil er durch die DämpfereinrichtungE belastet ist. Infolgedessen kann man für sehr
plötzliche Drehzahlsteigerungen bei Betrachtung einer kurzen Zeitspanne die Buchse
b als stillstehend ansehen. Es wirkt also in diesem betradhteten kurzen Zeitraum
praktisch allein der Regler A auf Grund seines geringen Ungleichförmigkeitsgrades
und erreicht schon nach einer nur geringenDrehzahlsteigerungseine äußerste Stellung,
d. h. die Schließstellung für das Ventil V.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sei beisp- ielsweise, der
gesamte Ungleichförmigkeitsgrad mit 5 % gewählt. Die S.teilheit des Dfrehzahlanstiegs
der Mascbiüe bei plötzlicher Abschaltung der vollen
Last möge derart
sein, daß nach o,4 Sekunden eine 1-)reliza:lil,erh6,hung voll 9% erreicht wird.
Die Dämpferein#richtung des ReglersB rufe, bezogen auf die Muffenkräfte dieses Reglers,
eine Verzögerungskraf t von 3,5 'YO der Reglerenergie für die oben angenommene
Anlaufgeschwindigkeit hervor. Wird die Stellkraft des ReglersB mit 6kg pro il/o
Dreh7ahländerung angenommen, so wird die Dämpferkraft also 2,i--kg erreichen in
dem oben an# genor nmenen Entlastungsfal1.
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Bei der in der Figur gezeigten Anordnung ist beispielsweise der Ungleichförmigkeitsgrad
des ReglersA nur zur Hälfte ausgenutzt, also gleich 2,5 Oh, wie sich
in der Hauptsache aus der Gestängeanordnung ergibt.. Wenn bei dieser Anordnung der
Z, b
olesamte lin-I#eichförmi"-ikei-tsgrad 5 Olo, der aus-,genutzte
des Reglers A 2,5 0/0 ist, so wird bei plötzliehen Entlastungen vom
Regler B nur ein geringer Beitrag zur Vergrößerung des Ungleichförmigkeits-,g,rades
wirksam, der etwa einen Gesamtungleichförmigkeitsgrad von :2,70/0 bei plötzlicher
Entlastun- zur Wirkun- kommen. läßt, also einen Wert, der nur wenig über dem des
Reglers A liegt.