DE878052C - Regeleinrichtung fuer Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Regeleinrichtung fuer Dampf- oder Gasturbinen

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Publication number
DE878052C
DE878052C DES9202D DES0009202D DE878052C DE 878052 C DE878052 C DE 878052C DE S9202 D DES9202 D DE S9202D DE S0009202 D DES0009202 D DE S0009202D DE 878052 C DE878052 C DE 878052C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
relay
control
time
generator
command
Prior art date
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Expired
Application number
DES9202D
Other languages
English (en)
Inventor
Hans-Otto Fieguth
August Folgmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES9202D priority Critical patent/DE878052C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE878052C publication Critical patent/DE878052C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/02Shutting-down responsive to overspeed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung für Dampf- oder Gasturbinen Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Regeleinrichtung für Dampf- oder Gasturbinen mit einem Geschwindigkeitsregler und einem zusätzlichen, auf die Steuerung einwirkenden, elektrisch beeinflußten Regelglied zum verzögerungsfreien Abfangen von Laständerungen des Maschinensatzes.
  • Es sind zahlreiche Regelungsanordnungen für Dampf- oder Gasturbinen bekannt, die die Lösung dieser Aufgabe anstreben. Der Zweck derartiger Regelungen ist folgender: Bei plötzlicher Entlastung eines Turbosatzes vergeht eine gewisse Zeit, bis der Geschwindigkeitsregler infolge der Drehzahlerhöhung der Maschinen anspricht und die Zufuhr des Arbeitsmittels drosselt. Diese Verzögerung im Regelvorgang wirkt sich besonders dann nachteilig aus, wenn die zwischen Regelventil und Beschaufelung eingeschlossene Dampfmenge groß ist. Die Maschine entzieht sich damit zusätzlich zum verzögerten Ansprechen des Geschwindigkeitsreglers der Regeleinwirkung und läuft eine Zeitlang von dem Regelungseinfluß unbeherrscht. Man strebt daher eine Hilfseinrichtung an, die den Maschinensatz vor dem Eingreifen des Geschwindigkeitsreglers einem zusätzlichen Regelvorgang unterwirft. Die Erfindung beschäftigt sich mit der weiteren Ausgestaltung eines derartigen zusätzlichen Regelgliedes, und zwar auf Grund folgender Überlegungen: Bei Eintritt des Kurzschlusses in einem von Wechsel- oder Drehstrom belieferten Netz tritt momentan eine Entlastung des Generators und damit der Turbine dadurch ein, daß der Kurzschlußstro'm sich im wesentlichen aus Blindstrom und wenig Wirkstrom zusammensetzt. Es tritt also wohl eine höhere Stromstärke während des Kurzschlußvorganges auf, die aber im wesentlichen eine phasenverschobene Blindstromstärke ist. Die dadurch erfolgende Entlastung des Generators hat eine Drehzahlsteigerung der Turbine zur Folge, auf die der Geschwindigkeitsregler nach einiger Zeit ansprechen wird. Bis dieser regelnd in den Strom des Arbeitsmittels eingegriffen hat, kann bei einiger Entfernung der zu drosselnden Ventile von der Beschaufelung der Turbine diese eine Drehzahlsteigerung erfahren haben, die so groß ist, daß der Sicherheitsregler das Schnellschlußventil auslöst und den Maschinensatz stillsetzt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dies in den Fällen zu vermeiden; wo die Stillsetzung nicht unbedingt nötig ist.
  • Beim Auftreten eines Kurzschlusses in einem von Wechsel- oder Drehstrom belieferten Netz werden parallel ins Netz arbeitende Maschinen durch Herausfallen des Hauptschalters vom Netz getrennt; jedoch nicht unmittelbar beim Auftreten des Kurzschlusses, sondern erst nach Ablauf einer gewissen, entsprechend den Betriebsbedingungen gewählten Zeit. Ehe dieser zeitabhängige Hauptschalter einen stromliefernden Generator vom Netz abschaltet, setzt aber bereits durch den entstandenen Blindstrom, wie bereits dargelegt, die Entlastung der Maschine ein. Der entlastete Turbosatz wird in seiner Drehzahl höher gehen. Oft wird entweder bereits die Ursache des Kurzschlusses vor dem Herausfallen des Hauptschalters beseitigt oder wenigstens derjenige Teil des Netzes abgeschaltet, in dem der Kurzschluß entstanden ist. Die Maschinen können in diesem sehr häufig eintretenden Fall am Netz angeschlossen bleiben und dieses weiterhin beliefern. Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, innerhalb der Zeit der Entlastung des Maschinensatzes vom Moment des Auftretens des Kurzschlusses an bis zum Ansprechen entweder des Geschwindigkeitsreglers durch die Drehzahlsteigerung der Maschinengruppe odep bis zum Ansprechen des zeitabhängigen Netzauslösers den Turbosatz durch eine Hilfseinrichtung einer Regelung zu unterwerfen. Diese kann einer Dauerbelastung angepaßt sein, oder sie kann die Ventile für den Zutritt des Arbeitsmittels auf Leerlauföffnung herunterregeln. Sobald die Ursache des Kurzschlusses behoben ist und die Stromlieferung an das Netz wieder einsetzen kann, wird der Maschinensatz wieder seiner üblichen Regelung ausgesetzt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, auch bei Entlastung des Maschinensatzes aus anderen Gründen, beispielsweise beim Auftreten eines Fehlers am Generator, den Maschinensatz einer Hilfsregelung zu unterwerfen, bevor der Geschwindigkeitsregler der Turbine öder der Hauptschalter des Netzes anspricht. Bei der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung wird ebenfalls von einem Geschwindigkeitsregler und einem zusätzlichen, auf die Steuerung einwirkenden, elektrisch beeinflußten Regelglied zum verzögerungsfreien Abfangen -von Laständerungen Gebrauch gemacht, diese Anordnung jedoch in der Weise weiter ausgestaltet, daß dieses zusätzliche elektrische Regelglied von zwei elektrischen Befehlsgebern aus beeinflußbar ist, die auf verschiedene elektrische Zustandsänderungen ansprechen. Die Befehlsgeber besitzen in weiterer Ausbildung der Erfindung eine kleinere Zeitkonstante in ihrem Ansprechen als das dem Netzhauptschalter zugeordnete Zeitrelais.
  • Die Figuren zeigen vier Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • In der Fig. r ist eine Turbine T dargestellt, die einen Generator antreibt, der Wechsel- oder Drehstrom in das Netz schickt. Die übliche Regelung der Turbine ist als mechanisch arbeitende Regelung dargestellt. Es kann ebenso auch eine hydraulisch oder elektrisch arbeitende Regelung sein. Der Geschwindigkeitsregler G arbeitet auf ein oder mehrere Düsenventile V, die möglichst in unmittelbarer Nähe der Turbine angeordnet sind. Die Handverstellung H2 dient zur Drehzahlfeineinstellung der Turbine und stellt im Verlauf des hier betrachteten Regelvorganges einen Fixpunkt dar.
  • Tritt im Netz ein Kurzschluß, beispielsweise an der Stelle h, ein, so erfährt der Generator durch den auftretenden Blindstrom eine Entlastung. Die Turbine T wird daher in die Lage gesetzt, den entlasteten Generator so lange zu beschleunigen, bis der Geschwindigkeitsregler G anspricht und das Düsenventil V schließt. Durch den mit dem Kurzschluß K auftretenden Blindstrom wird aber die Wandlerwicklung o von einer höheren Stromstärke durchflossen, auf die das Relais Ui anspricht und einen Stromkreis zum Relais Z schließt. Der obere Kontakt des Relais Z ist zeitabhängig ausgebildet, was durch einen Windflügel veranschaulicht ist. Dieser zeitabhängige Kontakt würde beispielsweise nach einem Ablauf von io Sekunden den Auslöser A zum Ansprechen bringen, wodurch der Hauptschalter S ausgeschaltet würde und der Generator somit vom Netz getrennt wäre. Ehe dieser Fäll eintritt, schließt gemäß der Erfindung ein zweiter Kontakt das Relais Z momentan bei dessen Ansprechen einen Stromkreis zum Hilfsrelais R1. Dieses schließt einen Stromkreis zum Hubmagneten M, der, durch die Erregung hochgezogen, unmittelbar auf eine Schließung des Düsenventils V einwirkt, noch ehe der Geschwindigkeitsregler _ G zum Ansprechen kommt.
  • Es ist für die Erfindung wesentlich; daß dieser Regelvorgang sofort beim Auftreten der hohen Blindstromstärke über Ui, den Momentankontakt von Z, R1 und M erfolgt. Der Maschinensatz wird durch diesen sofort einsetzenden Regelvorgang vom Augenblick des Eintretens des Kurzschlusses an beherrscht und dem ursprünglichen Regelvorgang erst dann wieder übergeben, wenn der Kurzschluß behoben öder der Netzteil, in dem er aufgetreten ist, abgeschaltet wurde. Dies wird meistens vor Ablauf - der beispielsweise angenommenen Zeit von io Sekunden für das Schließen des zeitabhängigen Kontaktes des Relais Z vor sich gegangen sein. Sollte die Eimvirkung des Kurzschlusses länger bestehen, so löst der zeitabhängige Kontakt des Relais Z unabhängig von dem beschriebenen Momentanregelvorgang über A den Hauptschalter S aus.
  • Der gleiche Fall tritt ein, wenn sich die Stromstärke im Stromwandler o nicht infolge eines Anwachsens der Blindstromstärke, sondern auch infolge des Anwachsens der Wirkstromstärke geändert hat, beispielsweise durch Überlastung des Generators. Auch hierfür ist die momentan eingreifende Hilfssteuerung gemäß der Erfindung deshalb so wesentlich, weil sie den Maschinensatz einer sofort und unmittelbar ansprechenden Regelung unterwirft, bevor eine Drehzahländerung eintritt oder nach Eintreten einer solchen überhaupt erst der Geschwindigkeitsregler Einfluß auf die Regelung nehmen könnte. Verschwindet die Ansprechursache des Überstromrelais Ui vor Ansprechen des zeitabhängigen Kontaktes des Relais Z und damit auch vor dem Abschalten des Hauptschalters S, was bei momentaner Überlastung des Generators durchaus wahrscheinlich ist, so fällt der Hubmagnet M wieder ab, womit die Turbinensteuerung wieder dem normalen Betriebsfall und der hierfür üblichen Regelung freigegeben wird.
  • Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß durch Auftreten einer anderen Fehlerart, die beispielsweise am Generator selbst entsteht und einen überstrom hervorruft, die Wandlerspulen p und q des Relais U2 zum Ansprechen bringen, wodurch über ein zweites Hilfsrelais R2 wieder ein Impuls an den Hubmagneten M erteilt wird, der auf dieTurbinenregelventile I' einwirkt, bevor der Geschwindigkeitsregler auf eine Drehzahländerung angesprochen hat. Gleichzeitig wird bei einer solchen Fehlerursache vom Relais U2 aus auch der Auslöser A betätigt, der den Hauptschalter S herauswirft und den Generator vom Netz trennt.
  • Die Fig. 2 zeigt, daß der eine Befehlsgeber, nämlich R1, durch den Momentankontakt des Zeitrelais Z ersetzt ist. Die Schaltleistung für den Hubmagneten <l1 würde in diesem Fall unmittelbar über den Momentankontakt Z zu leiten sein.
  • Die Hilfssteuerung kann auch durch Betätigung des Handschalters Hl zum Ansprechen gebracht «erden, was beispielsweise im Gefahrenfall als vorteilhaft empfunden werden kann.
  • Die Dauer des Eingreifens der Hilfsregeleinrichtung kann auch zeitlich begrenzt werden, indem der Impuls auf den Hubmagneten 111 durch einen zeitabhängigen Kontakt des Relais R3 gemäß Fig. 3 nach einer vorher eingestellten Zeit oder durch einen wegabhängigen Kontakt des Relais R4 gemäß Fig. 4. nach einem vorher festgelegten zurückgelegten Weg des Steuergestänges wieder aufgehoben wird. Hierdurch wird die Hilfsregeleinrichtung nur den ersten gefährlichen Drehzahlanstieg der Maschine verhindern. Sobald dies geschehen ist, kann der Maschinensatz wieder durch seine übliche Regelung geregelt werden, auch, bevor die Entlastungsursache, im vorliegenden Fall der Kurzschluß, behoben bzw. abgeschaltet ist.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regeleinrichtung für Dampf- oder Gasturbinen mit einem Geschwindigkeitsregler und einem zusätzlichen, auf die Steuerung einwirkenden, elektrisch beeinflußten Regelglied zum verzögerungsfreien Abfangen von Laständerungen, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zusätzliche elektrische Regelglied ( 11 ) von zwei elektrischen Befehlsgebern (R1, R2) aus beeinflußbar ist, die auf verschiedene elektrische Zustandsänderungen ansprechen.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsgeber (R1, R2) eine kleinere Zeitkonstante als das dem Netzhauptschalter zugeordnete Zeitrelais (Z) besitzen.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Befehlsgeber (R1) einem Momentankontakt des Zeitrelais (Z) nachgeschaltet ist. .1 ..
  4. Einrichtung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Befehlsgeber (R1) durch einen Momentankontakt des Zeitrelais (Z) ersetzt ist (Fig. a).
  5. Einrichtung nach Anspruch i bis ,4, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Befehlsgeber (R1, R2) kommende Impuls durch ein Zeitglied (Relais R3) nur für eine einstellbare Zeit aufrechterhalten wird (Fig. 3).
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Befehlsgeber (R1, R2) kommende Impuls nur so lange aufrechterhalten wird, bis der Hubmagnetkolben oder das Steuergestänge einen bestimmten, vorher eingestellten Weg zurückgelegt hat (Fig. 4.).
DES9202D 1941-05-27 1941-05-27 Regeleinrichtung fuer Dampf- oder Gasturbinen Expired DE878052C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1033033B (de) * 1956-02-24 1958-06-26 Licentia Gmbh Verfahren zur Beschleunigung von hydraulisch oder pneumatisch betaetigten Drehzahlreglern fuer Kraftmaschinen
DE1228930B (de) * 1962-02-01 1966-11-17 Curtiss Wright Corp Hydraulische Geschwindigkeitsregeleinrichtung
DE2431773A1 (de) * 1974-05-31 1975-12-11 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur bildung minimal verzoegerter schliessbefehle fuer turbinenventile bei netzkurzschluessen

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DE1228930B (de) * 1962-02-01 1966-11-17 Curtiss Wright Corp Hydraulische Geschwindigkeitsregeleinrichtung
DE2431773A1 (de) * 1974-05-31 1975-12-11 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur bildung minimal verzoegerter schliessbefehle fuer turbinenventile bei netzkurzschluessen

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