DE972143C - Regeleinrichtung fuer Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. MAI 1959

S12 740IaJ14c

(Ges. v. 15. 7.1951)

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Regeleinrichtung für Dampf- oder Gasturbinen, die in Abhängigkeit von einem sich verhältnisgleich mit der Drehzahl ändernden Steuerdruck (Öldruck) arbeitet, und zwar werden gemäß der Erfindung zwei unter der Einwirkung des Steuerdruckes stehende Steuerwerke vorgesehen, deren eines die Dampfzufuhr zur Maschine lastabhängig mit einem vorgegebenen Ungleichförmigkeitsgrad regelt, während das zweite Steuerwerk, das insbesondere mit zeitlicher Verzögerung gegenüber dem ersten Steuerwerk arbeitet, zusätzlich die Dampfzufuhr im Sinne der Wiederherstellung der Grunddrehzahl beeinflußt.

Diese Ausbildung einer hydraulischen Regeleinrichtung ist deshalb besonders zweckmäßig, weil sie die Durchführung von Regelvorgängen verschiedener Art mit besonders einfachen Mitteln und unter klar und leicht übersehbaren Verhältnissen gestattet. Hierin liegt ein wesentlicher Fortschritt gegenüber bekannten hydraulischen Reglern, die an sich ebenfalls die Durchführung verschiedenartiger Regelaufgaben gestatten, hierzu aber sehr vielgestaltig sein müssen, in ihren einzelnen Teilen schwer zugänglich sind und die nur mit sehr empfindlichen und daher leicht störanfälligen Mitteln das Ziel erreichen lassen. Einfacher wird der Aufbau solcher Mehrzweckregler mit Gestängegliedern, jedoch stört hierbei vielfach die räumliche Gebundenheit des Aufbaues und die Notwendigkeit, Verstellbewegungen an bewegten Gestängeteilen vornehmen zu müssen.

Besonders günstig wirkt sich die Erfindung aus, wenn die Aufgabe vorliegt, eine Steuerung für Iso-

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drombetrieb und Betrieb mit bleibendem Ungleichförmigkeitsgrad durchzubilden, wobei insbesondere die Forderung gestellt sein kann, daß die Steuerung nur in einem bestimmten Lastbereich isodram, in einem anderen Bereich dagegen mit bleibendem Ungleichförmigkeitsgrad arbeitet.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Die mit kleinen Buchstaben bezeichneten Teile bedeuten: a die ίο Dampfturbine, b die Regelölpumpe, c das Kraftgetriebe, d der Frequenzregler, e die Frequenzfeinsteuerung.

Die Regelung arbeitet folgendermaßen: Steigt die Drehzahl der Turbine α etwa infolge einer Entlastung, so liefert die Pumpe b einen höheren Üldruck, der über die Leitung 1 auf die Membran 2 übertragen wird. Diese hebt den Hebel 3 entgegen der Feder 4 an und senkt den Schieber 5, der Öl unter den Kolben 6 treten läßt, worauf das Dampfventil 7 der Turbine zu schließen beginnt. Gleichzeitig mit der Schließbewegung des Ventils 7 wird die Feder 8 entspannt, welche über den Hebel 9 auf den Hebel 3 drückt, und zwar so lange, bis Hebel 3 den Schieber 5 wieder in seine Mittellage zurückgeführt hat. Da bei jeder Belastung eine andere Kraft der Feder.8 auf den Hebel 3 wirkt, gehört auch zu jeder Stellung des Kolbens 6 ein anderer Öldruck an der Membran 2; die Drehzahl nimmt mit zunehmender Last ab, wie es für eine stabile Regelung erforderlich ist.

Um nun die mit der Laständerung verbundene Drehzahländerung wieder rückgängig zu machen, wirkt der Öldruck der Regelölpumpe b außer auf die Membran 2 über die Leitung 10 noch auf eine zweite Membran 11, die zu dem Frequenzregler d gehört. Dieser Frequenzregler d besteht im wesentlichen aus einem Hebel 12, an dem die Membran 11 angreift, der eine Feder 13 das Gleichgewicht hält. Steigt der Öldruck in der Leitung 10 über den Sollwert, ^o überwindet die Membran 11 die Federkraft 13 und drückt über den Hebel 12 das Ölablaufventil 14 weiter zu, so daß der Druck in der Leitung 15 ansteigen und den Kolben 16 nach unten bewegen kann. Der Kolben 16 spannt hierbei eine Feder 17 so lange, bis die durch die Laständerung bewirkte Entspannung der Rückführfeder 8 durch die Spannungszunahme dieser Feder 17 wieder ausgeglichen ist. Mit der Drossel 18 wird die Geschwindigkeit eingestellt, mit der sich Kolben 16 bewegt, und zwar genügend langsam, um die für die Stabilität des Regelvorganges notwendige Wirkung der Feder 8 nicht zu beeinträchtigen. Die vom Öldruck gesteuerte Spannung der Feder 17 bewirkt auf diese Weise, daß die Be- ^⁵ harrungsdrehzahl der Maschine bei allen Belastungen dieselbe bleibt.

Vielfach wird jedoch verlangt, daß die Frequenz, über gleiche Zeiträume integriert, stets dieselbe Anzahl Umdrehungen liefert. Hat ein Netz mit stark unsymmetrischen Lastschwankungen zu rechnen, d. h. hat es überwiegend Belastungsstöße (z.B. Stadtbahnbefrieb), dagegen stetige Entlastung aufzuweisen oder umgekehrt, so geben die infolge der vorübergehenden Belastungen auftretenden Frequenzsenkungen summiert einen größereu Betrag als die Frequenzsteigerungen infolge der Entlastungen. Sollen von einem solchen Netz elektrische L^Thren gespeist werden, so muß die Frequenz dauernd so nachgeregelt werden, daß die Gesamtsumme der Umdrehungen eines Zeitraumes stets das gleiche Vielfache der Erddrehung ist. Dies geschieht durch die Frequenzfeinsteuerung e, die im wesentlichen aus einem Rädergetriebe 20 besteht, das von einer astronomischen Uhr 21 gedreht wird und dessen Drehung von einem aus dem zu steuernden Netz gespeisten Synchronmotor 22 wieder rückgängig gemacht wird. Abweichungen von der Sollfrequenz verstellen einen Kontaktgeber 23, der den Motor 19 veranlaßt, die Feder 13 von Zeit zu Zeit im Sinne einer Frequenzberichtigung zu verstellen.

Die Stabilität der Maschinenregelung wird durch die Steuerung c gewährleistet. Die Einstellung auf gleichbleibende Frequenz ist Aufgabe des Frequenzreglers d, und die Berichtigung der Frequenz, so daß sie mit der Uhrzeit übereinstimmt, nimmt die Frequenzfeinsteuerung e vor.

Die beschriebene Einrichtung weist neben dem erzielten klaren und einfachen Aufbau der Frequenzregelung eine Reihe von Vorteilen auf. Von diesen seien besonders erwähnt:

Die Isodromregelung kann jederzeit beliebig aus- und wieder eingeschaltet werden, einfach durch Umlegen des Hahnes 24. Der Kolben 16 geht beim Ausschalten in die obere Endlage, und die Maschine α kann in üblicher Weise von der Schalttafel aus durch einen Verstellmotor 25 be- und entlastet werden. Es kann also jederzeit eine frequenzführende Maschine zur Grundlastmaschine gemacht werden und umgekehrt, ohne daß der Betrieb unterbrochen wird. Ein Eingriff in das Reguliergestänge ist hierbei nicht erforderlich.

Durch den verstellbaren Anschlag 26 kann die Lastaufnahme der Maschine begrenzt werden, wenn sie als Frequenzführer fährt. Weiteres An- i°5 steigen der Netzbelastung hat dann ein Absinken der Frequenzen zur Folge und mahnt zum Einsatz weiterer Grundleistung, bevor die Führermaschine völlig ausgesteuert ist.

Die Erfindung kann an jeder Maschine vorge- no sehen werden, so daß sich Grund- und Spitzenlastturbinen nur noch in der Art ihres Einsatzes unterscheiden. Das Frequenzfeinsteuerwerk e braucht in jeder Zentrale nur einmal vorhanden zu sein, da es mehrere Regler d, die je zu einer Maschine gehören, betätigen kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Regeleinrichtung für Dampf- oder Gasturbinen, die wahlweise als Grundlast- oder Frequenzführermaschinen betrieben werden können und in Abhängigkeit von einem sich verhältnisgleich mit der Drehzahl ändernden Steuerdruck (Öldruck) geregelt werden, gekennzeichnet durch zwei unter der Einwirkung

   des Steuerdruckes stehende Steuerwerke, deren eines die Dampfzufuhr zur Maschine lastabhängig mit einem vorgegebenen Ungleichförmigkeitsgrad regelt, während das zweite Steuerwerk, das insbesondere mit zeitlicher Verzögerung gegenüber dem ersten Steuerwerk arbeitet, zusätzlich die Dampfzufuhr im Sinne einer Wiederherstellung der Grunddrehzahl beeinflußt.

   ίο 2. Einrichtung nach Anspruch i, mit einer

   Gestängerückführung der HilfsSteuerung und einer Rückführfeder, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Rückführfeder (8) eine zweite Feder (17) geschaltet ist, deren Spannung durch das zweite Steuerwerk im entgegengesetzten Sinne zur Spannungsänderung der Rückführfeder (8) so lange verändert wird, bis die Spannungsänderung der Rückführfeder (8) ausgeglichen ist.

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine insbesondere einstellbare Hubbegrenzung (26) für die zweite Feder (17) zur Begrenzung der von der Maschine aufzunehmenden Last.

   4· Einrichtung nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerwerk als Ausfluß steuerung für ein auf die zweite Feder (17) wirkendes Kraftgetriebe (16) ausgebildet ist.

   5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerwerk zum Übergang von Isodrombetrieb auf einfachen Lastbetrieb durch Absperrung (24) der Steuerdruckleitung (10) abschaltbar ist.

   6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerwerk mit einer durch einen Motor (19) getriebenen Stellvorrichtung zur Frequenzintegration ausgerüstet ist, die z. B. von einer Uhr gesteuert wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Loschka und Schnatzig, »Konstruktionen aus dem Dampfturbinenbau«, Springer-Verlag Berlin, 1938, S. 24, Abb. in;

   Stodola, »Dampf- und Gasturbinen, Auflage 1924, S. 453;
   Deutsche Patentschrift Nr. 270 381.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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