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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.
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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.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dies in den Fällen
zu vermeiden; wo die Stillsetzung nicht unbedingt nötig ist.
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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.
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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.
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Die Figuren zeigen vier Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Hilfssteuerung kann auch durch Betätigung des Handschalters Hl
zum Ansprechen gebracht «erden, was beispielsweise im Gefahrenfall als vorteilhaft
empfunden werden kann.
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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.