-
Einrichtung zur Verhinderung des Durchgehens einer Dampfturbine bei
plötzlicher Entlastung Mit der zunehmenden Verringerung der Massen von Dampfturbinen
wird es bekanntlich immer schwerer, die Maschinen so zu regeln, daß sie bei stärkeren
plötzlichen Entlastungen nicht »durchgehen«, d. h. ihre Drehzahl so steigern, daß
sie den Sicherheitsregler zum Auslösen bringen, der die Maschine dann ganz abstellt.
Eine der Ursachen dieser Schwierigkeit liegt darin, daß die Geschwindigkeit, mit
der die Regelventile schließen, nicht über ein bestimmtes Maß hinaus gesteigert
werden kann. Das hat zur Folge, daß zwar bei langsamen Laständerungen die Ventilstellungen
und damit die Drehzahlen der Laständerung schnell genug folgen, nicht aber bei raschen
Änderungen, wie eine solche im Extremfall der plötzlichen völligen Entlastung der
Maschine vorliegt. In diesem Fall läuft die Drehzahl der Ventilstellung gegenüber
weit voraus. Eine ausschlaggebende Rolle spielt dabei die sogenannte Hochlaufzeit
der Maschine, das ist jene Zeit, in der die Maschine sich bei vollem Dampfdurchsatz
vom Stillstand auf die Normaldrehzahl beschleunigen würde. Diese Hochlaufzeit wird
bei modernen Maschinen infolge des immer leichteren Baues immer kleiner und fällt
bis auf Werte von 4 bis 5 Sek. ab. Eine weitere Schwierigkeit entsteht dadurch,
daß hinter den Regelventilen sich eine bestimmte Dampfmenge noch in der Maschine
befindet, die auch noch dann die Maschine etwas beschleunigt, wenn die Ventile ganz
geschlossen haben.
-
Eine wirksame Verbesserung kann man schaffen, wenn man dem Dampf kurzzeitig
einen Nebenweg freigibt, der ihn unter Umgehung der Turbine ins Freie, in die Abdampfleitung
oder in den Konden-
Bator strömen läßt. Hierfür wird in einer hinter
dem Regelventil abzweigenden Umgehungsleitung ein vom Turbinenregler gesteuertes
Umgehungsventil angeordnet, das nur bei plötzlicher Entlastung wirksam wird und
nur während und kurz nach. dem vorübergehenden Drehzahlanstieg in Tätigkeit ist.
-
Die Schaltung einer solchen Einrichtung- gibt Fig. i wieder. a ist
das übliche Regelventil oder eine Regelventilgruppe, die unter dem Einfluß des Reglers
steht und den Arbeitsdampf vor die Düsen der Turbine treten läßt. b ist das Umgehungsventil,
das mit der Umgehungsleitung Z hinter dem normalen Regelventil angeschlossen ist
und einen Teil des Dampfes, der bereits das Regelventil passiert hat, in den Abdampfstutzen
der Turbine strömen lassen kann. Dieses Ventil soll sich nur öffnen, wenn eine besonders
rasche Drehzahlsteigerung eintritt, und sich wieder schließen, wenn ein derartiger
Vorgang sein Ende gefunden hat.
-
Um diese Bewegung zu ermöglichen, ist eine entsprechende Kupplung
mit der normalen Regelung vorgesehen. In der grundsätzlichen Form besteht eine solche
normale Regelung aus dem Reg-. ler y, dem Steuerschieber c, einem Kraftkolben
d,
der das Regelventil a bewegt, und dem Rückführgestänge e. Die Kupplung
des Reglers r mit dem Umgehungsventil b ist schematisch durch die strichpunktierte
Linie angedeutet.
-
Es sei nochmals kurz das an sich bekannte Arbeiten der normalen Regelung
beschrieben. Bei einer raschen Änderung der Drehzahl wird der Steuerschieber c sehr
viel weiter als bei langsamer Drehzahländerung aus seiner Mittelstellung herausgezogen,
so wie das in Fig. i für den Fall der völligen Entlastung dargestellt ist. Die Ausgangsstellung,
Volleistung der Maschine, entspricht der vollgezeichneten Stellung des Rückführhebels
e. Wird die Maschine nun plötzlich völlig entlastet, so läuft der Regler y zunächst
sehr rasch in seine Höchststellung, während der Kraftkolben d noch in seiner obersten
Stellung verharrt, so daß der Rückführhebel in die gestrichelte Stellung e' gelangt.
Damit schiebt er aber den Steuerschieber c aus seiner Mittellage nach oben, womit
der Ölzustrom über den Kraftkolben d freigegeben wird und dieser das Ventil, allerdings
mit erheblicher Verzögerung gegenüber dem Drehzahlanstieg, zu schließen beginnt.
Dadurch gelangt dann auch wieder die Rückführung zur Geltung. Nach abgeschlossenem
Regelvorgang steht der Steuerschieber wieder in seiner Mittellage, der Regler in
seiner höchsten und der Kraftkolben d in seiner tiefsten Lage. Dabei ist aber vorausgesetzt,
daß nicht zuvor der Schnellschluß die Maschine ganz abgestellt hat.
-
Die Erfindung bezweckt nun eine besonders einfache Art der Verbindung
des Umgehungsventils mit dem Regelventil der Kraftmaschine, und zwar dadurch, daß
der Steuerschieber f für den- Kraftkolben g des Umgehungsventils b mit dem Steuerschieber
c des Regelventils a gekuppelt ist, aber den Druckölzufluß zum Kraftkolben g des
Umgehungsventils b so überdeckt, daß er ihn erst nach einem Steuerweg k öffnet,
der, größer ist als sein Steuerweg bei normalem Drehzahlanstieg.
-
Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispieles der Fig.2 erläutert.
-
Es ist hier das Umgehungsventil b durch einen Kraftkolben g mit Hilfe
eines Steuerschiebers f so gesteuert, daß es nur in Bewegung gerät, wenn der Steuerschieber
c sehr weit aus seiner _ Mittellage herausgezogen wird. Der Steuerschieber f erhält
zu diesem Zweck die entsprechend gewählte Überdeckung k. Er ist durch die
Verbindungsstange i
direkt mit dem Steuerschieber c gekuppelt. Er wird also
nur dann die Überdeckung k durchlaufen, wenn der Steuerschieber c sehr weit aus
seiner Mittellage ausgelenkt :wird, wie es Fig. i gestrichelt darstellt. Dann gibt
er den Ölzufluß für die Leitung n frei (Fig. 3), und der Kraftkolben g öffnet gegen
eine Federkraft k das Umgehungsventil b. Wenn dann, wie oben beschrieben, der Regelvorgang
beendet ist und der Steuerschieber c wieder zu seiner Mittellage zurückkehrt, zieht
er- auch den Steuerschieber f in seine Normallage nach Fig. 2 zurück; das Öl unter
dem Kraftkolben g fließt ab, und die Feder h schließt dann das Umgehungsventil
b.
Während der Zeit, in der das Umgehungsventil b geöffnet war, ist ein Teil
des Dampfes, der durch das Regelventil a geströmt war, von der Turbine weggenommen
worden, womit die Beschleunigung der Turbine vermindert wurde.
-
Die Vorgänge, die sich hierbei abgespielt haben, sind in Fig. 4 graphisch
dargestellt. Vor dem Zeitpunkt i (Ausgangslage) war die Maschine vollbelastet, die
Regelventile ganz offen, das Umgehungsventil geschlossen. Im Zeitpunkt i erfolgt
volle Entlastung. Mit einer bestimmten Verzögerung beginnt in Punkt 2 das Regelventil
zu schließen. Der Schließvorgang dauert bis zum Zeitpunkt 4. Er ist zu langsam;
daher kommen die Steuerschieber c und f in die in Fig. i gestrichelte Lage, und
Ventil b beginnt nach einer bestimmten einstellbaren Zeit im Zeitpunkt 3 zu öffnen.
Dieser Öffnungsvorgang ist im Zeitpunkt 6 abgeschlossen. Die Drehzahl steigt nun
so lange an, wie Dampf durch die Turbine strömt; das ist bis zum Zeitpunkt 5, der
infolge der in der Maschine befindlichen Dampfmenge etwas hinter dem Schlußpunkt
4 der Regelventile liegt. Bis zu diesem Zeitpunkt stieg die Drehzahl an. Von da
ab sinkt sie wieder. Nach dem Punkt 6 bleibt das Umgehungsventil b noch so lange
offen, bis die jetzt wieder zurückgehende Drehzahl die Steuerschieber c und f in
die in Fig. i voll gezeichnete Lage zurückgebracht hat, von welchem Augenblick an
(Zeitpunkt 7) das Umgehungsventil b wieder zu schließen beginnt. Dieser Vorgang
ist auf den Lauf der Maschine ohne Einfluß, da .ja jetzt die Regelventile die Maschine
wieder steuern.