NO781816L - Anordning for bestemmelse av helningsgraden for en turbins drivskovler - Google Patents

Description

Anordning for innstilling av vinkelstillingen for

en turbins drivskovler.

Foreliggende oppfinnelse gjelder en anordning innrettet for innstilling

av vinkelstillingen av drivskovlene for en vannturbin, viss rotor er utstyrt med skovler som kan vinkelinnstilles i det minste i avhengighet av innløpsåpningen for vanntilførselen.

Man vet at en bestemt størrelse av innløpsåpningen for vanntilførselen

til en Kaplan-turbin tilsvarer en bestemt vinkelstilling av turbinens drivskdvler. Den lovmessighet som forbinder disse to parametere og bestemmer kurven for samsvarende verdier er ikke lineær, men er bestemt av de hydrauliske egenskaper ved de to organer.

Visse anordninger for regulering av foreliggende art omfatter en kamaksel

i forbindelse med styreinnretningen for vanninnløpets åpning, hvorved nevnte kamaksel er anordnet for å innstille turbinhjulets skovler i samsvar med innløpsåpningens størrelse. På akselen er det således anordnet en kam med en profil som på forhånd er utformet i samsvar med vannturbinens hydrauliske egenskaper. Under innkjøring av turbinen er det ofte nødvendig å modifisere kammens profil for å sikre et optimalt forhold mellom innløpsåpningens størrelse og drivskovlenes vinkelstilling. Dette gjør det imidlertid nød-vendig å demontere anordningen en eller flere ganger under innkjørings-prosessen. Forandringene av kammens profil finner sted ved fjerning av material, og det er således nødvendig ved kammens tilvirkning å etterlate overskudd av material langs kammens ytterkant.

Andre kjente anordninger er elektro-mekaniske og omfatter en kam som påvirker et variometer eller en hvilken som helst annnen mekanisk/elektrisk-omformer. Denne omformer styrer en innstillingssleide gjennom en mellomliggende forsterker og en drivanordning. De ovenfor anførte bemerkninger i forbindelse med anvendelse av en styrekam gjelder også dette tilfelle. Det er også kjent

elektriske anordninger som omfatter en funksjonsgenerator i segmenter,

men antallet av og mulighetene for å justere disse segmenter er vanligvis små, således at det kan være problematisk å holde arbeidsfunksjonen innen-

for godtagbare grenser i praksis. De oppnådde kurver for sammenhengen mellom de aktuelle parametere vil således ikke alltid være tilstrekkelig nøyaktige og anvendbare ved turbindrift.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å forenkle monteringen og innstillingen av reguleringsanordningen for skovlenes vinkelstilling, samt å gjøre det mulig å oppnå på enkel og økonomisk måte et utvidet dekningsområde for de aktuelle reguleringskurver, således at disse kan nøyaktig tilpasses turbinens hydrauliske egenskaper.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved hjelp av en anordning viss sær-trekk består i at den er forsynt med elektrisk datautstyr som omfatter et datalager som inneholder informasjon om ønsket vinkelstilling av skovlene som funksjon av innløpsåpningen for vanntilførselen, en inngangskrets som mottar et elektrisk signal som angir den foreliggende størrelse av innløps-åpningen, idet inngangskretsen er innrettet for i samsvar med nevnte signal å utløse den informasjon som inneholder i en forut bestemt tilsvarende posisjon i datalageret, for overføring av denne informasjon til en utgangskrets, som er innrettet for å frembringe et elektrisk signal som angir den vinkelstilling som skovlene bør innta.

Oppfinnelsens reguleringsanordning vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp

av utførelseseksempler og under henvisning.'-til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er et blokkskjema som viser reguleringsutstyr for- vanntilførsel"og skovelinnstilling samt omfatter en anordning i henhold til oppfinnelsen,

Fig. 2 er et elektrisk blokkskjema for denne anordning, og

Fig. 3 er en utførelsesvariant av den anordning som er vist i fig. 2.

T fig. 1 er det vist en regulator 1 som er følsom for forandringer i drifts-forholdene for en ikke vist turbin samt innrettet for å korrigere, disse- forhold. Denne regulator 1 er gjennom en integrator 2 og en forsterker 3 forbundet

med en innretning 4 for innstilling av innløpsåpningen for vanntilførselen CV

til turbinen. Denne innretning 4, sem er i og for seg kjent, omfatter et drivorgan sem styres av regulatoren 1 og driver en innstillingssleide" forbundet med en oljekilde under konstant trykk samt med en hydraulisk servomotor koblet til innløpsåpningen for turbinens vanntilførsel CV.

Et reguleringsorgan 5 gjør det mulig å opprettholde ønsket størrelse av innløpsåpningen for vanntilførselen CV. Dette reguleringsorgan 5 avgir et elektrisk signal som angir størrelsen av nevnte innløpsåpning, og dette signal anvendes på den ene side for ovenfor nevnte regulering og på den annen side for å tilføres en elektronisk krets 6 som er nærmere vist i fig. 2, samt i en utførelsesvariant i fig. 3. Utgangen fra kretsen 6 er gjennom en integrator 7 og en forsterker 8 forbundet med en innretning 9 for regulering av vinkelstillingen av skovlene P på turbinens løpehjul. Denne regulerings-innretning 9 er av samme art som innretningen 4. Innstillingen av skovlenes vinkelstilling utføres likeledes ved hjelp av et reguleringorgan 10.

I det viste utførelseseksempel tillater de to integratorer 2 og 7 å innstille reguleringstakten for innstillingen av innløpsåpningen og skovlenes skråstilling, uten at det av denne grunn er nøvendig med en mekanisk forandring av innstillingssléidene forJdisse'"to organer.

Fig. 2 viser den elektroniske krets 6 i fig. 1, og denne krets erstatter faktisk styrekammen i tidligere anordninger av foreliggende art. Denne krets mottar gjennom sin inngang E et analogt elektrisk signal som er proporsjonalt med innløpsåpningen for vanntilførselen. Dette signal tilpasses og forsterker i en forsterker 11, og omformes deretter til et digitalsignal i en omformer A/N. Den digitale verdi som foreligger på utgangssiden av omformeren A/N

har direkte adresse til en tilsvarende posisjon i et datalager 12. Den digitale datainformasjon som foreligger i denne lagerposisjon overføres direkte til lagerets utgang, omformes til et tilsvarende analogtsignal i en omformer N/A, hvoretter det forsterkes i en forsterker 13, viss utgangssignal representerer den vinkelstilling som drivskovlene skal innta.

En første programmering av datalageret 12 finner sted under turbinens konstruksjon, og utføres på grunnlag av turbinens hydrauliske egenskaper. Denne innstillingsprosess tilsvarer bearbeidingen av styrekammen i tidligere anvendte anordninger av foreliggende art.

Under innkjøring av turbinen påvirkes utgangssignalet fra kretsen 6 ved hjelp av en koreksjonskrets 14 på sådan måte at den eksperimentelt fastlagte vinkelstilling av drivskovlene som gir optimal virkninggrad for en gitt innløpsåpning av vanntilførselen, innstilles. Den således bestemte faktiske verdi av vinkelstiIlingen innføres derpå i datalageret som erstatning av den tidligere innførte teoretiske verdi. Denne omprogrammering av datalageret 12 tilsvarer den tidligere omtalte modifisering av styrekammens profil i de tidligere omtalte utførelser.

Den foreliggende krets er forsynt med numerisk anvisning 15 og 16 av henholdsvis innløpsåpningens størrelse og drivskovlenes vinkelstilling. Det er kjent at en av de store fordeler ved Kaplanturbinen er at den er i stand til å arbeide ved meget varierende fallhøyde, takket være den dobbelte regulering av henholdsvis innløpsåpningen for vanntilførselen og drivskovlenes skråstilling. Det vil imidlertid være åpenbart at det ved forskjellige fall-høyder ikke tilsvarer samme skråstilling av drivskovlene til en gitt innløps-åpning for vanntilførselen. Den kurve som angir sammenhengen mellom disse

to parametere vil således variere som en funksjon av fallhøyden. For å

ta hensyn til denne variasjon anvendes for nærværende en "trommel" - kam fremstilt ved sammenføyning av flere flate kammer eller ved hjelp av en støpt

eller maskin bearbeidet- blokk. Innstillingen under turbinens innkjøring blir da ganske komplisert.

Den krets som er vist i fig. 2, kan lett modifiseres slik at den kan tilpasses forskjellige _. ■ fallhøyder, slik det er vist i fig. 3.

Reguleringskurver for hver fallhøyde programmeres i hvert sitt datalager

12, 12', 12n. Hvert datalager kan adresseres enten manuelt ved hjelp av et potensiometer R , idet tilfelle en vender 17 befinner seg i stilling a, eller automatisk ved hjelp av en trykkfølende omformer 18, når venderen 17 befinner seg i den viste stilling b. Det signalnivå sem frembringes enten av motstanden eller av trykkføleren 18, detekteres ved hjelp av komparatorer 19, idet dette signalnivå representerer den foreliggende fall-høyde, således at turbinens styrekurve velges i avhengighet av fallhøyden. En logisk krets 20 velger ut en av de foreliggende datalagere sem reaksjon på det nivå som detekteres av kemparatorene 19. Det valgte datalager settes i virksomhet for bestemmelse av drivskovlenes skråstilling som funksjon av innløpsåpningen og fallhøyden.

Det vil fremgå av beskrivelsen ovenfor at ikke bare innstillingen av den reelle styrekurve i høy grad forenkles, på grunn av at denne prosess ganske enkelt går ut på en omprogrammering av et elektronisk datalager, men også at den elektroniske anordning størrelsesmessig er betraktelig mindre enn en tilsvarende mekanisk anordning av tidligere kjent art.

En anordning av foreliggende art kan også finne anvendelse for andre formål enn styring av vinkelstillingen for turbinskovler. Alle apparater som omfatter et ikke lineært sammenheng mellom to signaler, enten disse er analoge eller digitale, kan faktisk med fordel utstyres med en anordning som beskrevet ovenfor.

Claims (4)

1. Anordning for innstilling av vinkelstillingen av drivskovlene for en vannturbin, viss rotor er utstyrt med skovler som kan vinkelinnstilles i det minste i avhengighet av innløpsåpningen for vanntilførselen; karakterisert ved at anordningen er forsynt med elektrisk datautstyr sem omfatter et datalager (12) som inneholder informasjon om ønsket vinkelstilling av skovlene som funksjon av nevnte innløpsåpning for vanntilførselen, én inngangskrets (11, A/N) som mottar et elektrisk signal som angir den foreliggende størrelse av innløpsåpningen, idet inngangskretsen er innrettet for i samsvar med nevnte signal å utløse den informasjon som inneholder i en forut bestemt tilsvarende posisjon i datalageret, for over-føring av denne informasjon til en utgangskrets (N/A, 13) som er innrettet for å frembringe et elektrisk signal som angir den vinkelstilling som skovlene bør innta.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at datalageret er et digitalt elektronisk lager (12), idet inngangskretsen (11, A/N) er innrettet for å omforme det elektriske signal sem representerer den foreliggende størrelse av innløps-åpningen for vanntilførselen på sådan måte at det kan adresseres direkte til en tilsvarende posisjon i datalageret.

3. Anordning som angitt i krav 2 og utført for anvendelse.i forbindelse med en turbin som oppviser" flere kurver for funksjonssammenhengen mellom" innløpsåpningen for vanntilførselen og drivskovlenes vinkelstilling, idet hver kurve tilsvarer en bestemt fallhøyde for turbinen; karakterisert ved at anordningen omfatter flere datalagere. ' (12, 12', 12 <n> ) tilsvarende foreliggende antall styrekurver, samt en krets (20) innrettet for forbindelse med det datalager som representerer den ut-valgte styrekurve for turbinens drift som funksjon av fallhøyden, idet nevnte krets styres av manuelle (R ) og/eller automatiske (18) organer.

4. Anordning som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at den omfatter en korreks jonskrets (14) anordnet for å påvirke anordningens utgangskrets (13) for å variere det elektriske utgangssignal som representerer drivskovlenes vinkelstilling.