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Einrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit der Lastaufnahme für
druckölgesteuerte Dampfmaschinen, .vorzugsweise Dampfturbinen Neuzeitliche Dampfzentralem.
haben Kessel mit kleinem Speichervermögen. Die Gefahr, daß starke Belastungsstöße,
gefolgt von der damit verbundenen plötzlichen großen Zunahme des Dampfverbrauches,
die Kessel zum Überschäumen bringen, bleibt im allgemeinen. trotz verbesserter Kesselregelung
bestehen. Es sind Vorrichtungen,, sogenannte »Öffnungsbegrenzer«, bekannt, die die
stoßartige Zunahme der Dampfentnahme durch Begrenzung der Zunahme des Ventilhubes
bei der Kraftmaschine auf einen bestimmten Betrag begrenzen. Dem gleichen Zweck
dienen »Frischdampfdruckbegrenzer«, die die Ventilöffnung begrenzen, wenn der Frischdampfdruck
um einen gewissen Betrag vom normlaen Wert nach unten abweicht. Der Öffnungsbegrenzer
hat den Nachteil, daß er bei Belastungsänderungen dauernd nachgestellt werden muß
und daher seine Wirksamkeit von der Aufmerksamkeit des Personals abhängig. ist.
Der Frischdampfdruckbegremzer spricht erst dann. an, wenn der Kesseldruck schon
um einen gewissen Betrag gesunken, ist. Damit ist er aber nicht mit Sicherheit in
der Lage, ein Überschäumen des Kessels zu verhindern., da in erster Linie die Schnelligkeit
und, nur in geringerem Maße die Größe der Drucksenkung das Überschäumen. verursacht.
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Diel Erfindung zeigt einfache Mittel, mit welchen sich die Begrenzung
der Ventilöffnung bei einer Kraftmaschine selbsttätig der veränderten Belastung
anpassen
läßt, und zwar derart, d:aß eine Lastaufnahme nur so, langsam erfolgt, daß der Kessel
nicht zum Überschäumen kommt.
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Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Einrichtung zur Begrenzung
der Geschwindigkeit der Lastaufnahme für druckölges@teuerte Dampfmaschinen, deren.
Leistung dem die Regelventile betätigenden Steueröldruck annähernd proportional
ist, vorzugsweise für Dampfturbinen., bei der die Zunahme des Steueröldrucks und
damit die Lastaufnahme in beliebig einstellbarer Weise verzögert wird durch, eine
einseitig wirkende Ölbremse mit einstellbarer Drossel in ihrer Olumlaufleitung und
ist gekennzeichnet durch ein Druckbegremzungsventil, welches. die die Regelventile
bestätigende Steueröldruckloitung selbsttätig öffnet, wenn: die Leistung der Maschine
um mehr als. einen. beliebig einstellbaren Beitrag ansteigt, welches aber durch
eine auf diesen Betrag einstellbare Feder über die drosselbare Ölbremse geschlossen
wird, woben die Geschwindigkeit der Schließung der vom Dampferzeuger bedingten.
höch,stzulässdgen Steigerung der Dampfentnahme entspricht.
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Die Fig. i, 3 und 4 der Zeichnung zeigen Beispiele verschiedener Ausführungsformen.
der erfindungsgemäßen. Einrichtung, und Fig.2 dient der Erläuterung ihrer Wirkungsweise.
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In Fig. 1 ist i eine Kraftmaschine, z. B. eine Dampfturbine, 2 deren
Frischdampfleitung und 3 ein druckölges.teuertes Regelventil. Das Steuerölsystem
5 wird aus dem durch die Pumpe 6 gespeisten und. durch das Überströmventil 7 auf
kon, stantem Druck gehaltenen Druckölsystem 8 über die: Blende 9 mit Öl versorgt.
Der Drehzahlregler q. steuert mit dem zugehörigen Druckregelventil durch Veränderung
des Ölabflusses bei 18 den Öldruck im System 5 und: paßt dadurch die Öffnung des
Ventils 3 in bekannter Weise dem Kraftbedarf an.
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An das Steuerölsystem 5 ist nun ein Druckbegrenzungsventil io angeschlossen.
Der Steuerkolben i i dieses Ventils steht unter dem Einfluß des Druckes, den, das
System 5 auf die untere Kolbenfläche ausübt, ferner des Druckes, den der durch,
die Feder 13 belastete Pufferkolben 12 auf die obere Kolbenfläche ausübt sowie unter
der Wirkung der vorgespannten. Zugfeder 15. In. Gleichgewichtslagen, d.. h. bei
konstantem Öldruck im System 5, ist der Druck unter dem Pufferkolben 12 dem Druck
im System 5 genau gleich.. Die von den Öldrücken auf den Kolben 1i ausgeübten: Kräfte
sind im Gleichgewicht. Die vorgespannte Zugfeder 15 zieht den Kolben 11 in die untere
Grenzlage und hält den zusätzlichen Ölablauf bei 16 aus dem System 5 über die Steuerkante
19 geschlossen. Ein Leckölablauf ins Freie bei 17 ermöglicht freie- Bewegungen des
Pufferkolbens 12.
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Wenn, vom der soeben beschriebenen. Ruhelage des Steuerkolbens i1
ausgehend:, der Öldruck im System 5 zufolge einer plötzlichen Lastanforderung an
die: Kraftmaschine steigt, kann der Druck unter dem Pufferkolben. 12 wegen der Drosselung
des Ölzuflusses durch die Drosselschraube 14 dem Druck im System 5 nicht folgen,
während dieser Druck sofort und ungehindert auf die untere Fläche des Steuerkolbens
1 einwirkt. Die durch den bldruck im System 5 auf den Kolben 11 nach oben ausgeübte
Kraft steigt folglich rascher an als die auf die obere Kolbenfläche nach unten gerichtete
Kraft, und es entsteht eine hydraulische Kraft, die der Wirkung der Feder 15 entgegengesetzt
ist. Bei genügend großem und genügend raschem I)ruckanstieg im System.5 verschiebt
sich daher der Kolben i 1 nach oben und öffnet den Ölabfluß über die Steuerkante
19. Dadurch wird. der momentane Druckantieg im System 5 begrenzt auf einen durch
die Vorspannung der Feder 15 einstellbaren. Wert.
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Dieser momentane Druckanstieg entspricht aber auch denn an: der Drosselschraube
14 auftretenden Druckunterschied; die durchströmende Ölmenge bewirkt ein. stetiges
Ansteigen. des Druckes im Raume unter dem Pufferkolben 12 und. damit auch desjenigen:
im System 5. Die Geschwindigkeit dieses Druckanstieges. ist von: der Einstellung
der Drossel 14 abhängig.
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An Hand der Fig. 2 wird die eben beschriebene Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Einrichtung veranschaulicht. Darin zeigt die Kurve a den in Funktion der Zeit aufgetragenen
Druckverlauf im Ölsystem 5, wie er bei stoßartiger Mehrbelastung der Kraftmaschine
ohne das Druckbegrenzungsventil io zu erwarten ist. Die Kurve b zeigt den Druckverlauf
bei bestimmter Einstellung des Druckbregrenzungsventils.; der Betrag c wird durch
die Vorspannung dar Feder 15, die Neigung des nachfolgenden Kurventeils b (ausgedrückt
durch die »La:ufze:it« d) durch die Einstellung der Drossel 14 bestimmt. Die Linie
e gibt den Druckverlauf im Raume unter dien Pufferkolben 12 an. Zum Vergleich der
beschriebenen Einrichtung mit dem bisher gebräuchlichen »Öffnungsbegrenzer« ist
auch. die Kennlinie f eines solchen in Fig. 2 eingetragen worden.
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Die Wirkung einer EInrichtung nach Fig. 3 ist genau dieselbe wie die
der soeben -beschriebenen nach Fig. i. Die durch die Frischdampfleitung 2 und diel
Regelventile 3 mit Dampf versorgte Kraftmaschine i treibt einen Stromerzeuger 26
an, dessen abgegebene Leistung von einem Leistungsmesser 2i gemessen wird. Am Angriffspunkt
22 des Hebels dieses Leistungsmessers entsteht eine Kraft, die der gemessenen Leistung
proportional und der Wirkung der Feder 24. einer Ölbremse 23 entgegengesetzt ist.
Folglich ist jeder Leistung des Stromerzeugers 26 ein bestimmter Hub der Steuerspindel
29 zugeordnet. Diesem Hub, entspricht nach bekannter Konstruktion des Druckbegrenzungsven:tiJs
25 ein Höch std.ruck im angeschlossenen Steuerölsystem 5, das in bekannter Weise
über eine Leitung 8 und eine Drosselblende 9 mit Drucköl gespeist wird.. Ist der
Druck im System 5 tiefer als der gemannte Höchstwert, dann: hält das Ventil 25 seinen
Ölablauf geschlossen; erreicht der Druck im System 5 dem, Höchstwert, dann, beginnt
das Ventil 25 den Ölablauf zu öffnen und begrenzt derart den Druck im System 5.
Dieser Druck im
System 5 steuert seinerseits die Öffnung der Regelventile
3 der Kraftmaschine und ist ein Maß für die! von derselben abgegebenen Leistung.
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Mit Hilfe einer verstellbaren Hebellänge des Hebels des Leistungsmessers
21 und der Spindelverstellung 27 ist es möglich, den von der Leistung des Stromerzeugers
in der vorstehend beschriebenen Weise amDruckbegrenzungsventi125 eingestellten Höchstwert
des Druckes. im System 5 dauernd um einen geringen Betrag, z. B. um den Betrag c
gemäß Fig. 2, höher zu halten als den. Steueröldruck im System 5, der nötig ist,
um die, entsprechende Leistung der Kraftmaschine zu erzeugen. Wenn bei einer plötzlichen
Mehrbelastung die Drehzahl der Kraftmaschine rasch sinkt, schließt deren Drehzahlregler
4 mit dem zugehörigen Druckregelv entil den Ölablauf 18. Der Druck im System 5 steigt
zunächst sehr schnell um den Betrag c (Fig.2) und wird durch das Ventil
25 begrenzt. Die von der Kraftmaschine abgegebene Leistung steigt um den,
der Öldruckänderung c entsprechenden Betrag. Der Leistungsmesser 21 und die Steuerspindel
folgen. dieser Leistungerhöh.ung wegen der Ölbremse 23 mit Feder 24 und Drossel
28 nur langsam und erlauben einen. entsprechend langsamen weiteren Anstieg des Druckes
im System 5, z. B. nach. Kurve b in, Fig. 2, und diamit der Belastung der Kraftmaschine.
Die Einrichtung nach Fig. 3 ergibt somit genau gleiche Kennlinien (Fig. 2) wie diejenige
nach Fig. i.
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Die Fig. 4. zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung. Für gleiche Teile der Kraftmaschine und ihrer Regelungseinrichtungen
sind wiederum gleiche! Kennziffern, verwendet wie. in den Fig. i und 3. Ein an,
die Frischdampfleitung 2 angeschlossener Druckgeber 31 mit zugehörigem Regelventil
steuert den Ölablauf 32 des, durch die Drosselblende! 33 angespeisten HilfsölsYstems
34 derart, d,aß der Öldruck in diesem System in einem gewissen Bereich um den normalen
Frischdampfdruck (z. B. etwa ± ioo/o) diesem proportional verläuft. Das Druckbegrenzungsven.til
io ist grundsätzlich gleich gebaut wie das die gleiche Kennziffer aufweisende in
Fig. i, aber der Steuerkolben. i i steht nicht unter dem Einfluß des Druckes im
System 5, sondern unter demjenigen im Hilfsölsystem 34. Die Feder 15 ist derart
vorgespannt, daß bei Gleichgewichtslage, d. h. wenn der Druck im Raume unter dem
Pufferkolben, 12 dem Druck im System 34 gleicht, der zusätzliche Ölablauf bei 16
aus dem Ölsystem 5 dauernd geschlossen bleibt. Tritt jedoch eine raschle Drucksenkung
in der Frischdampfleitung 2 und damit auch im System 34 ein, so folgt der Druck
im Raum unter dem Pufferkolben 12 dieser Drucksenkung wegen der Drosselung durch
die Einstellblende 14 nur langsam. Der Steuerkolben i i verläßt seine Gleichgewichtslage
und wird nach oben Verschoben. Auf diese Weise öffne,: er über die Steuerkante i9
den zusätzlichen Ölabfluß beii 16 aus denn System 5 ; der Druck in, diesem System
sinkt, und. die Regelventile g drosseln die Dampfzufuhr zur Turbine..
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Die Ausführung nach Fig.4 ergibt somit eine Drosselung der Dampfentnahme
aus dem Kessel, wenn der Druckabfall in der Zeiteinheit im Frischdampfnetz einen
festgelegten Wert überschreitet. Die Ansprechgrenze der Einrichtung ist durch die
Vorspannung der Feder 15 und die Drosselung an der Einstellblende 14 gegeben.