DE930190C - Geschwindigkeits-Regelungsvorrichtung fuer Dampf- oder Gasturbine mit elektrischem Stromerzeuger - Google Patents

Description

In Kraftanlagen, in denen ein durch eine Dampfoder Gasturbine getriebener elektrischer Stromerzeuger an ein Leitungsnetz angeschlossen ist, das seine elektrische Energie auch durch andere Maschinen als durch diesen Stromerzeuger erhält, besteht 'häufig die Bedingung, daß der betreffende Stromerzeuger eine konstante Leistung an das Netz abgeben soll, unabhängig von kleineren Änderungen der Periodenzähl. Solche Änderungen dürfen mit anderen Worten nicht durch die Regelungsvorrichtung an das Einlaßventil der Turbine übertragen werden. Andererseits aber besteht auch die Bedingung, daß der Stromerzeuger im Bedarfsfälle selbsttätig eingreifen soll, um einer Erhöhung oder einer Herabsetzung des Bedarfes an elektrischer Energie schnell Rechnung zu tragen. Um den Stromerzeuger imstande zu setzen, diesen beiden Bedingungen zu genügen, ist es schon vorgeschlagen worden, den Drehzahlregler der aus dem Stromerzeuger und der dazugehörigen Turbine bestehenden Maschine mit einer Indifferenzvorrichtung, wie z. B. einer zusätzlichen Federbelastung, zu versehen, die den Ausschlag des Drehzahlreglers innerhalb eines gewissen Frequenzgebietes, vorzugsweise zu beiden Seiten der normalen Periodenzahl, unverändert aufrechterhält.

Es: hat sich herausgestellt, daß es von Bedeutung ist, diese Indifferenzvorrichtung schnell ein- und ausischalten zu können. Hierdurch wird verhindert, daß die Maschine durchgeht, wenn sie aus irgend-

welcher Ursache vom Netz abgeschaltet wird. Das Durchgehen kann nämlich ein Anhalten der Maschine verursacht; wertvolle Zeit geht dann verloren, ehe die Maschine wieder Energie abgeben kann.

In der Zeichnung stellt
Fig. ι eine beispielsweise Ausführungsform einer Regelungsvorriehtung gemäß der Erfindung im Schnitt, und zwar hauptsächlich schematisch dar, ίο während

Fig. 2 eine Kennlinie der Regelungsvorrichtung zeigt.

Die Welle der nicht dargestellten Maschine (z. B. eines Turbogenerators) ist bei ι angedeutet. Diese Welle treibt das Schraubenrad 2, das auf einen hülsenförmigen, senkrecht angeordneten Körper 3 festgekeilt ist, der auf nicht dargestellte Weise drehbar gelagert ist und an seinem oberen Ende das· Gehäuse 4 eines Drehzahlreglers trägt. Die federbelasteten Pendelgewichte 5 dieses-Reglers wirken auf die durch die Hülse 3 frei geführte Spindel 6 eines (inneren) Reglerschiebers 7, der somit sowohl drehbar als auch verschiebbar ist. der Schieber 7 wirkt mit einem längs verschiebbar, nicht aber drehbar angeordneten äußeren Schieber S zusammen, der auf der anderen Seite mit den Druckölleitungen 9 und 10 zusammenwirkt. Die Leitungen 9 führen Drucköl nach dem Schieber 8, und die Leitung 10 führt Drucköl zu und von dem Zylinder 11 eines zur Steuerung des Einlaßventils 12 der Turbine dienenden Servomotors. An eine mechanische Rückstelleitung zwischen dem Ventilkörper 12 und dem äußeren Schieber 8 ist eine an sich bekannte Drehzahlverstellvorrichtung 13 angeschlossen.

Die Pendelgewichte 5 tragen außer der Spindel 6 auch eine in der Verlängerung der letzteren liegende, und zwar im dargestellten Falle aufwärts ragende Spindel 14. Diese Spindel trägt an ihrem oberen Ende einen Anschlag 15 zwecks Zusammenwirkens mit dem oberen Ende einer Feder 16, die auf dem Boden eines Gehäuses 17 ruht und die Zusatzfederbelastung des Reglers darstellt. Zum Zwecke ihres Zusammenwirkens mit dem Anschlag 15 trägt die Feder 16 am oberen Ende eine Scheibe mit einer hohlen Stellschraube 18, durch welche die Spindel 14 frei hindurchgeführt ist. Das Federgehäuse 17 ist in einem feststehenden zylinderförmigen Gehäuse 19 verschiebbar gelagert und trägt außen einen ringförmigen Flansch 20, der die Verschiebung des Gehäuses 17 dadurch begrenzt, daß er in der unteren Grenzlage mit dem Boden des Zylinders 19 und in der oberen Grenzlage mit einem Absatz 21 des Zylinders 19 in Berührung kommt. Auf dem Flansch 20 ruht eine das Gehäuse 17 umschließende Schraubenfeder 22, die sich oben gegen den Deckel des Zylinders 19 stützt. Ein Schieberventil 23 überwacht eine Verbindung zwischen einer zu dem Zylinderratum unter halb des Flansches 20 führenden Öffnung 24 im Zylindermantel 19 auf der einen Seite und einer Druckölzuleitung 25 bzw. einer Auslaßöffnung 26 auf der anderen Seite. Die Zuleitung 25 ist an die Druckleitung 9 über das Ventil 27 angeschlossen. Die Betätigung des Schiebers 23 erfolgt durch einen Elektromagneten 30.

Die Zusatzfeder 16 dient dazu, den Drehzahlregler 4, S innerhalb eines bestimmten Dre'hzahlgebietes indifferent zu machen. In Fig. 2 der Zeichnung ist die Kennlinie eines Reglers ohne und mit Zusatzfeder dargestellt. Sie zeigt den Reglerhub (Abszisse) in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl (Ordinate). Ohne Zusatzfeder wirkt der Regler nach der Kurve a-b-c, mit der Zusatzfeder dagegen nach der Kurve a-b-d-e. Zwischen b •und d ist der Regler somit indifferent.

Die Zusatzfeder 16 ist im Gehäuse 17' mit einer Kraft eingespannt, die der zur Bewirkung der Drehzahländerung innerhalb des Indifferenzgebietes b-d erforderlichen Kraft entspricht.

Bei einer Steigerung der Umlaufzahl oberhalb des Punktes b der Kurve a-b-c bewirkt deshalb die Feder 16, falls· sie eingeschaltet ist, einen Aufenthalt in der Bewegung der Spindeln 6 und 14, und zwar bis nach Steigerung der Geschwindigkeit zum Punkt d die Federkraft 16 überwunden wird und die Abwärtsbewegung der Spindeln bei noch gesteigerter Geschwindigkeit von Punkt d ab fortsetzen kann. Während der Abwärtsbewegung der Spindeln 6 bewegt sich der innere Schieber 7 nach unten und unterbricht den Ölzutritt zum Zylinder 11. Gleichzeitig öffnet er einen ölausJaß vom Zylinder π durch- den untersten Teil des äußeren Schiebers· 8. Der Kolben im Zylinder 11 bewegt sich jetzt unter der Wirkung seiner Feder nach links und bewirkt seinerseits eine Abwärtsbewegung des Einlaßventils 12, was eine Herabsetzung der Dampfzufuhr an die Turbine zur Folge hat.

Während die durch eine zusätzliche Federbelastung dargestellte Indifferenzvorrichtung bei ihrer bisher gebräuchlichen Verwendung ständig eingeschaltet ist, kann sie der Erfindung gemäß je 'nach Wunsch schnell ein- und abgeschaltet werden. Wie schon erwähnt, ist eine schnelle Abschaltung der Indifferenzvorrichtung erforderlich, weil sonst die Turbine, falls sie aus irgendeiner Ursache vom Netz abfällt, eine so hohe Drehzahl, erreichen kann, daß sie abgeschaltet und zum Stillstand gebracht wird.

Mit Hilfe der ernndungsgemäßen Vorrichtung geht die Einschaltung der Indifferenzvorrichtung folgenderweise vor sich.

Es sei angenommen, daß das Ventil 27 offen und das Ventil 29 geschlossen sei. Die Leitung 25 steht dabei unter Druck. Der Schieber 23 wird mit Hilfe des Elektromagneten 30 in die dargestellte Lage eingestellt. Drucköl aus der Leitung 25 fließt jetzt durch die Öffnung 24 in den Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 hinein. Das öl verschiebt den Flansch nebst dem Gehäuse 17 so weit nach oben, bis der Flansch mit dem Absatz 21 in Berührung kommt. In dieser oberen Endlage des Federgehäuses 17 wirkt die Feder 16 mit einem gewissen Druck auf den Anschlag 15 der Spindel 14, so daß die Spindel nicht weiter nach unten gehen kann,' ehe die Drehzahl die dem Punkt d entsprechende

Höhe erreicht hat. Sobald die Geschwindigkeit oberhalb" des Punktes d steigt, wird die Feder 16 zusammengedrückt, und der Regelungsvorgang spielt sich so ab, wie schon beschrieben.
Die Abschaltung der Indifferenzvorrichtung erfolgt ebenfalls mit Hilfe des Elektromagneten 30. Es empfiehlt sich, den Erregerstrom des Elektromagneten durch den Hauptschalter der Maschine derart zu überwachen, daß, falls die Turbine vom Netz abgeschaltet wird, dem Magneten Strom zugeführt wird, so daß er den Schieber 23 hebt und zweckmäßig in gehobener Lage verriegelt. Hierdurch wird die Zufuhr von Drucköl durch die Leitung 25 unterbrochen und die Öffnung 24 gleichzeitig mit der Auslaßöffnung 26 in Verbindung gesetzt. Das öl im Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 fließt da ab, so daß die Feder 22 imstande gesetzt wird, das Federgehäuse 17 abwärts zu drücken. Hierdurch wird die Stellschraube 18 außer Berührung mit dem Anschlag 15 gebracht und die Feder ausgeschaltet. Die Regelung erfolgt danach entsprechend der Kurve a-b-c, d. h. ohne Indifferenzgebiet.

Das Ein- und Ausschalten der Indifferenzvorrichtung kann aber, wenn erwünscht, auch von Hand bewirkt werden, und zwar durch Betätigung der Ventile 27 und 29. In diesem Falle ist sowohl der Schieber 23 als auch der Magnet 30 entbehrlich, ebenso wie die Auslaßöffnung 26. Durch Öffnung des Ventils 27, während das Ventil 29 geschlossen ist, wird Drucköl dem Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 zugeführt, so daß das Federgehäuse sich nach oben bewegt. Wenn man dagegen das Ventil 27 schließt und das Ventil 29 öffnet, dann fließt das Öl aus dem Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 durch die Ableitung 28 ab, und die Feder 22 drückt das Federgehäuse nach unten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Geschwindigkeits-Regeliungsvorrichtung für Dampf- oder Gasturbine mit elektrischem Stromerzeuger, bestehend aus einem Drehzahlregler mit zuschaltbarer Indifferenzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Indifferenzvorrichtung in Gestalt einer an sich bekannten Zusatzfeder (16) in einem verschiebbaren Gehäuse (17) angebracht ist, das sich in einem feststehenden Zylinder (19) kolbenartig bewegen kann, und daß das verschiebbare Gehäuse (17) mit einem ringförmigen äußeren Flansch (20) versehen ist, der im feststehenden Zylinder (19) innerhalb gewisser Grenzen in der Einschaltrichtung durch 'hydraulischen Druck und in der Ausschakriohtung durch Federdruck bewegbar ist.
2. 2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung und Abführung des hydraulischen Druckmittels nach bzw. aus dem feststellenden Zylinder (19) durch ein elektromagnetisch bewegtes Ventil (23) gesteuert wird.
3. 3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abführung des hydraulischen Druckmittels nach bzw. aus dem feststehenden Zylinder (19) mittels Ventile (27, 29) von Hand gesteuert werden kann.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 705 173.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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