DE960751C

DE960751C - Method for connecting a DC-fed auxiliary drive motor for three-phase driven auxiliary units of machine systems, in particular of water or steam power plants

Info

Publication number: DE960751C
Application number: DEV6843A
Authority: DE
Inventors: Erich Funk
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1954-02-12
Filing date: 1954-02-12
Publication date: 1957-03-28

Description

Verfahren zum Zuschalten eines gleichstromgespeisten Hilfsantriebsmotors für drehstromangetriebene Zusatzaggregate von Maschinenanlagen, insbesondere von Wasser-oder Dampfkraftanlagen Zusatzaggregate von Maschinenanlagen, beispielsweise Lagerölpumpen, Generatorkühlgebläse od. dgl., insbesondere für Wasser- oder Dampfkraftanlagen, werden meistens nicht von der Wasser- oder Dampfkraftmaschine selbst angetrieben, sondern mit Eigenantrieb ausgestattet, denn eine solche Zusatzmaschine muß oft, wie es beispielsweise bei einer Lagerölpumpe notwendig ist, das Schmieröl bereits vor oder zugleich mit dem Anlauf der Kraftmaschine zu den einzelnen Lagerstellen, wie zum Spurlager der Turbine usw., fördern. Als Eigenantrieb wird gewöhnlich ein an das Drehstromnetz angeschlossener Drehstrommotor verwendet. Bei solchen Maschinenanlagen kann es vorkommen, daß der Drehstrommotor beispielsweise infolge Kurzschluß im Netz aussetzt, was sich hauptsächlich während des Betriebes der Maschinenanlage, die etwa aus einer Wasserturbine mit angeschlossenem Generator besteht, nachteilig auswirken kann. In diesem Falle laufen nämlich zunächst die beiden Maschinen - die Turbine und der Generator -ohne Schmierung bzw. Kühlung weiter, bis die ganze Anlage entweder stillgesetzt oder ein Hilfsantrieb angelaufen ist. Zum Stillsetzen insbesondere von großen Maschinenanlagen wird aber infolge ihrer großen umlaufenden Massen verhältnismäßig viel Zeit benötigt. Außerdem müssen bekanntlich die Druckrohre von Wasserturbinen sehr langsam abgesperrt werden, um gefährliche Druckstöße in den Rohren zu vermeiden. Deshalb wird ein Stillsetzen der Maschinenanlage vermieden und statt dessen ein Hilfsantrieb für die Zusatzaggregate, wie Lagerölpumpen od. dgl., vorgesehen.Method for connecting a DC-fed auxiliary drive motor for three-phase driven auxiliary units of machine systems, in particular of Water or steam power plants Additional units of machine systems, for example Bearing oil pumps, generator cooling fans or the like, especially for water or steam power plants, are mostly not powered by the water or steam engine itself, but equipped with its own propulsion, because such an additional machine must often as is necessary for a bearing oil pump, for example, the lubricating oil already has before or at the same time as the engine starts to the individual bearing points, such as to the thrust bearing of the turbine, etc., promote. When self-propelled is usually a Three-phase motor connected to the three-phase network is used. With such machine systems it can happen that the three-phase motor, for example as a result of a short circuit in the network exposes what occurs mainly during the operation of the machinery that consists for example of a water turbine with an attached generator, have a detrimental effect can. In this case, the two machines run first - the turbine and the generator without lubrication or cooling continues until the whole system either stopped or an auxiliary drive has started. Especially for stopping of large machinery, however, is proportionate because of their large rotating masses takes a lot of time. In addition, as is well known the pressure pipes from Water turbines are shut off very slowly to avoid dangerous pressure surges in the Avoid pipes. It is therefore possible to avoid shutting down the machine system and instead an auxiliary drive for the additional units, such as bearing oil pumps od. Like., provided.

Derartige bekannte Reserveantriebe bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau meistens aus einem Dieselmotor, der über eine beim Aussetzen des Hauptmotors selbsttätig wirkende Kupplung mit einem Hilfsgenerator oder mit dem Hauptmotor verbunden ist. Außerdem wird hierbei zum leichteren Anwerfen des Dieselmotors entweder ein vom Hauptmotor angetriebenes und ständig mit diesem umlaufendes Schwungrad verwendet, oder es werden die umlaufenden Massen des Hauptmotors vergrößert. Sobald der Hauptmotor aussetzt, wird der Dieselmotor unter der Wirkung der kinetischen Energie des auslaufenden Hauptmotors angelassen und danach zum Antrieb des Hilfsgenerators oder der Hauptmotorwelle herangezogen.Such known reserve drives consist in their fundamental Construction mostly from a diesel engine, which has one when the main engine fails self-acting clutch connected to an auxiliary generator or to the main engine is. In addition, either a The flywheel is driven by the main engine and continuously revolving with it, or the rotating masses of the main engine are increased. Once the main engine suspends, the diesel engine is under the action of the kinetic energy of the leaking Main engine started and then to drive the auxiliary generator or the main engine shaft used.

Nun sind aber Dieselmotoren für solche Zwecke in Anbetracht ihrer seltenen Benutzung und ihrer notwendigen Auslegung auf eine etwa dem Hauptmotor gleichkommende Leistung teuer und unwirtschaftlich. Außerdem muß hier der Brennstoffvorrat ständig überprüft «-erden, sofern ein solcher Reserveantrieb stets einsatzbereit bleiben soll. Weiter stellen ein mit dem Hauptmotor ständig mitumlaufendes, an sich schweres Schwungrad bzw. die vergrößerten umlaufenden :Massen des Hauptmotors eine unnötige zusätzliche Dauerbelastung des Hauptmotors dar.But now diesel engines are used for such purposes in view of their rare use and their necessary design on a roughly the main engine equivalent performance expensive and uneconomical. In addition, the fuel supply must be here constantly checked «- if such a reserve drive is always ready for use should stay. Next, a constant rotating with the main motor, in itself heavy flywheel or the enlarged revolving: masses of the main engine one unnecessary additional permanent load on the main engine.

Bei einem anderen vorbekannten Hilfsantrieb ist ein an das Hauptnetz angeschlossener elektrischer Hilfsmotor vorgesehen, dessen Rotor starr mit dem Rotor eines Hilfsgenerators verbunden ist. Solange das Hauptnetz unter Spannung steht, laufen der Hilfsmotor und der Rotor des Hilfsgenerators ständig leer, also unnötig mit. Bei Ausfall des Hauptnetzes wird der elektrische Hilfsmotor unter Aufwand einer Anzahl von elektrischen Relais und sonstigen Schaltvorrichtungen an eine Stationsbatterie angeschlossen und das Hauptnetz nunmehr von diesem Hilfsgenerator versorgt.In another previously known auxiliary drive, one is connected to the main network connected electric auxiliary motor is provided, the rotor of which is rigid with the rotor an auxiliary generator is connected. As long as the main network is live, the auxiliary motor and the rotor of the auxiliary generator run constantly idle, i.e. unnecessary with. If the main network fails, the electric auxiliary motor is a Number of electrical relays and other switching devices on a station battery connected and the main network is now supplied by this auxiliary generator.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gemacht, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und den Hilfsantrieb für Zusatzaggregate von Maschinenanlagen bedeutend zu vereinfachen.The invention has now set itself the task of solving the above disadvantages to avoid and the auxiliary drive for additional units of machine systems important to simplify.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines drehstromangetriebenen Zusatzaggregates, beispielsweise für eine Lagerölpumpe od. dgl. von Maschinenanlagen (insbesondere Wasser- oder Dampfkraftanlagen) mit selbsttätiger Umschaltung auf einen Gleichstromhilfsantrieb bei Ausfall des Drehstromes vorgeschlagen, bei dem bei Ausfall des Drehstromnetzes über ein Gleichstromrelais die Feldwicklung eines Gleichstrommotors zu dessen Vormagnetisierung eingeschaltet, ferner gleichzeitig eine elektromagnetische Kupplung zum Ankuppeln des Gleichstrommotorankers an die getriebene Achse erregt und außerdem der Anker des Gleichstrommotors an das Gleichstromnetz angelegt wird, und zwar letzteres mit Verzögerung über ein Zeitrelais, das so ausgelegt ist, daß der Ankerstromkreis erst geschlossen wird, wenn der Anker des Gleichstrommotors hochgefahren ist.According to the invention, a method for operating a three-phase current-driven Additional unit, for example for a bearing oil pump or the like of machine systems (especially water or steam power plants) with automatic switching to proposed a DC auxiliary drive in the event of failure of the three-phase current, in which if the three-phase network fails via a direct current relay, the field winding of a DC motor switched on for its premagnetization, furthermore at the same time an electromagnetic clutch for coupling the DC motor armature to the driven axle and also the armature of the direct current motor to the direct current network is applied, the latter with a delay via a timing relay designed in this way is that the armature circuit is only closed when the armature of the DC motor has booted.

Der Gleichstrommotor kann für diese Zwecke aus der in allen Kraftwerken ohnehin schon vorhandenen Stationsbatterie entnommen werden. Durch dieses Verfahren kann der Betrieb einer Kraftanlage mit denkbar einfachen Mitteln, nämlich nur mit einem Gleichstrommotor und mit der bereits vorhandenen Stationsbatterie weiter aufrechterhalten werden. Dadurch, daß die elektromagnetische Kupplung nach Ausfall des Drehstromnetzes den Gleichstromanker sofort mit der getriebenen Achse, und zwar vorzugsweise direkt reit dem Anker des Drehstrommotors kuppelt, wird der Gleichstrommotor unter der Wirkung der kinetischen Energie des auslaufenden Drehstrommotors bereits angefahren. Es werden dann besondere elektrische Anlaßwiderstände für den Gleichstrommotor nicht mehr benötigt und dessen Anker kann nach entsprechendem Hochfahren unmittelbar an die volle Gleichstromspannung gelegt werden. Das Aggregat kommt also während der Umsteuerung überhaupt nicht zum Stillstand, und die Lagerschmierung; Kühlung usw. wird nicht unterbrochen.The DC motor can be used for this purpose in all power plants already existing station battery can be removed. Through this procedure can operate a power plant with extremely simple means, namely only with a DC motor and the existing station battery will. Because the electromagnetic clutch after failure of the three-phase network the DC armature immediately with the driven axle, preferably directly Riding the armature of the three-phase motor couples, the DC motor is under the Effect of the kinetic energy of the decelerating three-phase motor already started. There are then no special electrical starting resistors for the DC motor more is needed and its anchor can be activated immediately after it has been started up accordingly the full DC voltage can be applied. So the unit comes during the Reversal not at all to a standstill, and the bearing lubrication; Cooling etc. is not interrupted.

Die Kupplung zwischen dem Läufer des Gleich-und Drehstrommotors wird vorzugsweise etwa so ausgeführt, daß beide Motoren gleichachsig zueinander angeordnet werden und die Läufer beider Motoren je die Hälfte der elektromagnetischen Kupplung tragen. Die Erregung der Kupplung ist an das Gleichstromnetz angeschlossen. Die Kupplung ist.noch von einem Gehäuse umgeben, dessen Stirnseiten am Gehäuse des Dreh- und Gleichstrommotors, beispielsweise durch Flanschverbindung und Verschraubung dort befestigt sind.The coupling between the rotor of the DC and three-phase motor is preferably designed such that both motors are arranged coaxially to one another and the rotors of both motors each half of the electromagnetic clutch wear. The excitation of the clutch is connected to the direct current network. the Coupling is still surrounded by a housing, the end faces of which are attached to the housing of the rotary and DC motor, for example by flange connection and screw connection are attached there.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Fig. i die Anordnung eines Zusatzaggregates für die Schmierung des Spurlagers einer Wasserturbine, Fig. a das zugehörige Schaltbild zur Steuerung des Zusatzaggregates.The invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment. It shows Fig. I the arrangement of an additional unit for the lubrication of the thrust bearing a water turbine, Fig. a the associated circuit diagram for controlling the additional unit.

Das Spurlager i einer Wasserturbine a wird über die Druckleitung 3 von der Lagerölpumpe 4. geschmiert. Diese Lagerölpumpe ist an geeigneter Stelle der Turbine, beispielsweise an der Schutzhaube 5 angeordnet und wird von einem an das Drehstromnetz 6 angeschlossenenDrehstrommotor 7 angetrieben. Gleichachsig zur Antriebswelle 8 des Drehstrommotors ist der an das Gleichstromnetz 9 einer Stationsbatterie io angeschlossene Gleichstrommotor i i für den Notbetrieb dieses Zusatzaggregates angeordnet. Die Welle 12 des Gleichstrommotors kann durch die elektromagnetische Kupplung 13 mit der nach rückwärts verlängerten Welle 8" des Drehstrommotors gekuppelt werden. Dabei tragen die Gleichstrommotorwelle ia und die Drehstrommotorwelle 8, je eine Kupplungshälfte 11, bzw. 13b. Die elektromagnetische Kupplung ist von einem besonderen Gehäuse 1.4 umgeben, das durch Flanschverbindung an die beiden Motorengehäuse angeschraubt ist. Bei ungestörtem Drehstrombetrieb der Lagerölpumpe ist die elektromagnetische Kupplung 13 ausgeschaltet; der Gleichstrommotor ist damit vom Drehstrommotor entkuppelt und steht still.The thrust bearing i of a water turbine a is lubricated by the bearing oil pump 4 via the pressure line 3. This bearing oil pump is arranged at a suitable point on the turbine, for example on the protective hood 5, and is driven by a three-phase motor 7 connected to the three-phase network 6. The direct current motor ii connected to the direct current network 9 of a station battery io for the emergency operation of this additional unit is arranged coaxially to the drive shaft 8 of the three-phase motor. The shaft 12 of the DC motor, by the electromagnetic clutch 13 with the extended rearwardly shaft 8 "of the AC motor can be coupled. In this case bear the DC motor shaft ia and the phase motor shaft 8, the coupling half 11, and 13b, respectively. The electromagnetic clutch is of a special Enclosed housing 1.4, which is screwed to the two motor housings by means of a flange connection.

Die-Wirkungsweise des nach dem Verfahren betriebenen Zusatzaggregates ist aus dem Schaltbild der Fig. 2 zu ersehen, wobei hier der Übersichtliclike-it halber alle elektrischen Zusatzgeräte und Instrumente, wie Entriegelungsschalter oder etwa notwendige Zusatzpelais usw., weggelassen sind. Wenn aus irgendeinem Grunde das Drehstromnetz stromlos wird, schaltet das Drehstromschütz 15 den Motor 7 vom Drehstromnetz 6 ab. Gleichzeitig schaltet das Schütz 15 über den Gleichstromhauptschalter 16 die Leitung g an die Stationsbatterie io. Die angeschlossene elektromagnetische Kupplung 13 wird dadurch eingeschaltet und kuppelt sofort den auslaufenden Drehstrommotor 7 mit dem Gleichstrommotor i i, der dann hochgefahren wird. Durch das Einschalten des Gleichstromnetzes wird außerdem das Feld 17 des Gleichstrommotors ii erregt und ebenso das Zeitrelais 18 an das Gleichstromnetz g geschaltet, das dann nach einer eingestellten Zeit, beispielsweise nach 2 bis 3 Sekunden, während welcher der Gleichstrommotor i i vom auslaufenden Drehstrommotor hochgefahren worden ist, den Ankerstromkreis ig des Gleichstrommotors i i durch Schließen des Schalters 2o mit dem Gleichstromnetz 9 verbindet. Der Gleichstrommotor läuft dann mit voller Netzspannung und treibt über die Kupplung 13 und die Antriebswelle. 8", 8 die Lagerölpumpe 4 ohne Betriebsunterbrechung weiter an (Fig. i). Sobald das Drehstromnetz wieder unter Strom steht, schaltet das Schütz 15 den Drehstronnmotor 7 wieder an das Drehstromnetz und öffnet gleichzeitig den Schalter 16. Der Gleichstrommotor i i wird dann zugleich mit der Kupplung 13 spannungslos und bleibt stehen, denn die Kupplung unterbricht in spannungslosem Zustand die Verbindung mit dem Drehstrommotor.The mode of operation of the additional unit operated according to the method can be seen from the circuit diagram of FIG. 2, the overview here likelike-it half of all electrical accessories and instruments, such as unlocking switches or any necessary additional pelais, etc., are omitted. If for any reason the three-phase network is de-energized, the three-phase contactor 15 switches the motor 7 from Three-phase network 6 from. At the same time, the contactor 15 switches via the main DC switch 16 the line g to the station battery io. The connected electromagnetic Clutch 13 is switched on and immediately couples the decelerating three-phase motor 7 with the DC motor i i, which is then started up. By switching on of the direct current network, the field 17 of the direct current motor ii is also excited and also the timing relay 18 is connected to the direct current network g, which then follows a set time, for example after 2 to 3 seconds, during which the DC motor i i has been started up by the decelerating three-phase motor, the armature circuit ig of the DC motor i i by closing the switch 2o connects to the direct current network 9. The DC motor then runs at full speed Mains voltage and drives via the coupling 13 and the drive shaft. 8 ", 8 the bearing oil pump 4 continues without interruption of operation (Fig. I). As soon as the three-phase network again is energized, the contactor 15 switches the three-phase motor 7 back to the three-phase network and at the same time opens switch 16. The DC motor i i is then at the same time with the clutch 13 without tension and stops because the clutch interrupts the connection to the three-phase motor in the de-energized state.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für Maschinenanlagen, bei denen durch einen wenn auch nur kurzzeitigen Ausfall eines Zusatzaggregates die Kraftmaschine selbst oder deren Arbeitsweise geschädigt werden kann. So wird das Verfahren für den Betrieb von Zusatzpumpen und Mischern od. dgl. an Maschinen mit kontinuierlichem Betrieb, beispielsweise für Papiermaschinen, chemische Anlagen usw., vorgeschlagen. Ebenso können Zusatzaggregate von Webstühlen nach dem Verfahren betrieben werden.The method according to the invention is particularly suitable for machine systems, in the case of a failure of an additional unit, albeit a brief one the engine itself or its operation can be damaged. So will the procedure for the operation of additional pumps and mixers or the like on machines with continuous operation, for example for paper machines, chemical plants etc., suggested. Likewise, additional units of looms can be made according to the method operate.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for operating a three-phase Additional unit for a bearing oil pump or the like of machine systems (in particular Water or steam power plants) with automatic switching to a DC auxiliary drive upon failure of the three-phase current, characterized in that when the three-phase network fails The field winding of a direct current motor via a direct current relay to premagnetize it switched on, at the same time an electromagnetic clutch for coupling the armature of the DC motor to the driven axle and also the armature of the DC motor is applied to the DC network, the latter with a so long delay happens via a timing relay that the armature circuit only is closed when the armature of the DC motor is raised.

2. Establishment for carrying out the method according to claim i, characterized in that the DC motor (i i) is arranged coaxially next to the three-phase motor (7) and that the rotors (8a, 12) of the two motors each have half one to the direct current network connected electromagnetic clutch (13).

3. Device according to claim 2, characterized in that the Elektromagnetkuppiung is surrounded by a housing (14) which is attached with its end faces to the housing of the three-phase motor or DC motor, for example, is flanged. Documents considered: German Patent Specifications No. 825 571, 738 151: USA.-Patent No. 2 470 838.