SE443195B

SE443195B - Apparatus in water driven turbo-generator

Info

Publication number: SE443195B
Application number: SE7909890A
Authority: SE
Inventors: H G Hansson; L T B Olsson; E O Jansson
Original assignee: Kamewa Ab
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1986-02-17
Also published as: SE7909890L

Abstract

In a water driven turbo-generator with adjustable stator blades (3) and adjustable rotor blades (7), a mechanism (71, 53-57) is arranged to cause the closure of the stator ring (1) if the stator blade angle becomes less than that preferred to give an optimal combination with a given stator ring opening. The turbo-generator is thereby prevented from reaching a revolution rate, caused by a possible loss of load, which is significantly higher than if an optimal combination can be maintained.<IMAGE>

Description

7909890-1 2 det rusningsvarvtal, som erhålles om rätt kombinering kan bibehâllas. Det maximala rusningsvarvtalet erhålles vidare endast om löpskovelvinkeln är avsevärt mindre än vad optimal kombinering bestämmer. 7909890-1 2 the acceleration speed obtained if the correct combination can be maintained. The further, the maximum rush speed is obtained only if the running vane angle is considerably less than what optimal combination determines.

Vanligtvis skyddas turbinen mot rusning medelst ett flertal rusningsvakter, som lämpligen arbetar enligt olika principer och som ger order att stänga ledkransen om varvtalet skulle överstiga det normala; Dessa skydd måste dock fungera. I annat fall riskeras att maximalt rusningsvarvtal erhålles, efter- som kombineringen kan vara felaktig, när turbinens last eventuellt bortfaller. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att öka säkerheten mot skadligt över- varv hos turbinen och en av denna driven generator.Usually the turbine is protected against rush hour by a number of rush hour guards, which suitably works according to different principles and which gives orders to close the ring gear if the speed would exceed the normal; These protections must, however work. Otherwise there is a risk that the maximum speed will be obtained, as the combination may be incorrect, when the turbine load may be lost. The object of the present invention is to increase the safety against harmful revolutions of the turbine and one of this driven generator.

Detta ändamål uppnås därigenom att vid en anordning av det inledningsvis nämnda slaget don är anordnade att ge organen för vridning av ledskovlarna order om stängning av ledkransen om löpskovelvinkeln blir mindre än vad som erfordras för att vid en given ledkransöppning ge optimal kombinerino. Härigenom kommer turbinens varvtal vid en eventuell rusning att begränsas till under en nivå som är avsevärt lägre än det maximala rusningsvarvtalet. Turaíner och generatorer_ har hittills byggts för att klara de påkänningar som uppstår vid maximalt rus- ningsvarv. Genom att enligt uppfinningen införa ett skydd som förhindrar för liten löpskovelvinkel och därmed begränsar rusningsvarvtalet kan aggregatets ro- terande system göras billigare.This object is achieved in that in an arrangement of the initially mentioned The type of donor is arranged to give the means for turning the guide vanes orders closing the guide ring if the impeller angle becomes smaller than required to give optimal combinino at a given guide ring opening. Hereby comes the turbine speed in the event of a rush to be limited to below a level that is significantly lower than the maximum rush speed. Turains and generators_ has so far been built to withstand the stresses that arise at maximum ningsvarv. By introducing according to the invention a protection which prevents for small impeller angle and thus limits the speed of the accelerator, the systems are made cheaper.

Vanligtvis är turbinen utformad på sådant sätt (se exempelvis de ovannämnda publi- kationerna), att organen För vridning av ledskovlarna innefattar en med ledskov- larna mekaniskt förbunden pâdragsring för inställning av ledkransöppningen, att organen för vridning av löpskovlarna innefattar en reglerventil för inställning av löpskovelvinkeln, och att reglerorganen innefattar en med pådragsringen mekaniskt förbunden kombineringssadel för kamstyrning av regierventilen i be- roende av ledskovelöppningen, samt med löpskovlarna mekaniskt förbundna organ för återföring av reglerventilen till balansläge efter omställning av löpskovlar- na. Därvid är det enligt uppfinningen lämpligt att nämnda don innefattar en i anslutning till reglerventilen placerad gränsställare anordnad att avkänna av- vikelse i en riktning från balansläget och ge organen för vridning av ledskovlar- na order om stängning av ledkransen om löpskovelvinkelns ärvärde skulle bli mindre än ett av kombinationssadeln angivet börvärdc för löpskovelvinkeln vid den aktuella ledkransöppningen. Ett sådant arrangemang är av enkel och tillförlitlig konstruk- 3 7909890-1 tion och har en enkel och tillförlitlig funktion.Usually the turbine is designed in such a way (see for example the above-mentioned publications). cations), that the means for rotating the articulated vanes comprise one with articulated vanes. the mechanically connected tightening ring for adjusting the guide ring opening, that the means for turning the impellers comprise a control valve for setting of the running vane angle, and that the control means comprise one with the tightening ring mechanically connected combination saddle for cam control of the control valve in depending on the guide vane opening, as well as mechanically connected members with the running vanes for returning the control valve to balance position after adjustment of the running vane na. In this case, it is suitable according to the invention that said device comprises an i connection to the control valve placed limit switch arranged to sense the deviation in one direction from the balance position and provide the means for rotating The order to close the guide ring if the actual value of the running vane angle would be smaller than a setpoint value specified by the combination saddle for the running vane angle at the current guide ring opening. Such an arrangement is of simple and reliable construction. 3 7909890-1 tion and has a simple and reliable function.

Det är därvid lämpligt att gränsställaren ingår i en funktionsprovningskrets sådan att gränsställarens funktion kontrolleras automatiskt vid start av tur- binen och sådan att vid funktionsfel turbinen förhindras att starta.It is then appropriate for the limit switch to be included in a function test circuit such that the function of the limit switch is automatically checked at the start of bees and such that in the event of a malfunction the turbine is prevented from starting.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritning som är ett förenklat reglerschema för en rörturbin, i vilket schema en föredragen utföringsform av uppfinningen tillämpas.The invention will be described in more detail below with reference to attached drawing which is a simplified control diagram for a tubular turbine, in which a preferred embodiment of the invention is applied.

Det på ritningen visade vattenturbinaggregatet är av rörturbintyp och innefattar ett flertal i en ledkrans l ingående ställbara ledskovlar 3 och ett flertal i ett löphjul 5 ingående ställbara löpskovlar 7. Löpskovlarna är monterade'på ett nav 9 som uppbäres av en roterbart lagrad turbinaxel ll, vilken över en icke visad planetväxel driver rotorn till en schematiskt visad generator l3. Planet- växeln är sådan att den växlar upp ett förhållandevis lågt konstruktionsvarv- tal för löphjulet, t.ex. ca 100 varv/min, till ett högre generatorvarvtal, t.ex. IUUO varv/min, och dess ingående axel och dess utgående axel ligger exakt i linje med varandra.The water turbine unit shown in the drawing is of the tubular type and includes a plurality of guide vanes 3 included in a guide ring 1 and a plurality in an impeller 5 included adjustable impellers 7. The impellers are mounted on one hub 9 supported by a rotatably mounted turbine shaft 11, which over a non shown planetary gear drives the rotor to a schematically shown generator l3. Planet- the gear is such that it gears up a relatively low design speed speech for the impeller, e.g. about 100 rpm, to a higher generator speed, for example IUUO rpm, and its input shaft and its output shaft are exactly in line with each other.

Turbinaggregatet innefattar vidare organ för vridning av ledskovlarna 3 för inställning av en godtycklig ledkransöppning, organ för vridning av löpskovlar- na 7 för inställning av en godtycklig löpskovelvinkel, samt reglerorgan anordna- de att eftersträva optimal kombinering, dvs inställa löpskovelvinkeln i ett så- dant bestämt förhâllande till ledkransöppningen att optimal verkningsgrad er- -hålles. Löpskovelvinkeln är som minst när löphjulet är som mest stängt och som störst när löphjulet är som mest öppet.The turbine unit further comprises means for rotating the guide vanes 3 for setting of an arbitrary guide ring opening, means for rotating the running vanes 7 for setting an arbitrary running vane angle, and control means arranged they strive for optimal combination, ie set the running vane angle in a determined in relation to the guide ring opening that optimum efficiency is -holded. The impeller angle is at least when the impeller is most closed and as greatest when the impeller is most open.

Organen för vridning av ledskovlarna 3 innefattar i den visade utföringsformen en utanför den rörformiga vattentkanalen anordnad, turbinaxeln ll koncentriskt om~ givande pâdragsring lS.. Denna är på känt sätt, se t.ex. SE 173 795, medelst länkar mekaniskt förbunden med var och en av ledskovlarna 3 så att en vridning av pådragsríngenlß i en riktning runt turbinaxeln ll öppnar ledkransen I och en vridning i motsatt riktning stänger ledkransen. Ledskovlarna 3 är så utformade att de är självstängande av vattentrycket. Som extra säkerhet mot stängning och för att kunna manövrera ledkransen l utan vattentryck finns två stängningsvikter, av vilka den ena l7 visas upphängd i ett från pådragsringen lS utskjutande öra l9. Den andra stängningsvikten verkar över en ickc visad bryttrissa på ett dia- metralt motbeläget icke visat öra. För normal manövrering av ledkransen finns en servomotor Zl visad som en tryckmediecylinder vars kolvstång är förbunden med 7909890-1 i* örat l9. Tryckmedium tillföras till servomotorn Zl från en tryckmediekälla och bortföres också genom en magnetventil.The means for rotating the guide vanes 3 comprise in the embodiment shown arranged outside the tubular water channel, the turbine shaft ll concentrically about ~ giving engagement ring lS .. This is in a known manner, see e.g. SE 173 795, by means of links mechanically connected to each of the guide vanes 3 so that a rotation of the actuating ring in a direction around the turbine shaft 11 opens the guide ring I and one turning in the opposite direction closes the guide ring. The guide vanes 3 are so designed that they are self-closing due to water pressure. As extra security against closing and in order to be able to operate the guide ring 1 without water pressure, there are two closing weights, one of which 17 is shown suspended in an ear projecting from the engagement ring 1S l9. The second closing weight acts over an unbroken pulley on a slide metrally opposite not shown ear. For normal operation of the guide ring is available a servomotor Z1 shown as a pressure media cylinder whose piston rod is connected to 7909890-1 i * ear l9. Pressure medium is supplied to the servomotor Z1 from a pressure medium source and is also removed through a solenoid valve.

Organen för vridning av löpskovlarna 7 innefattar på känt sätt (se t.ex.The means for rotating the running vanes 7 comprise in a known manner (see e.g.

SE l]3 795 och US 3 Sﬂl 25l) en i turbinnavet 9 anordnad, icke visad, tryck- mediedriven servomotor. Denna har en icke visad kolv, som samverkar med en icke visad excentertapp på varje löpskovel 7. Varje excentertapp är lagrad i ett icke visat glidblock som kan glida i ett tvärs kolvens förflyttnings- riktning sig sträckande icke visat spår. En förskjutning av kolven medför att - eftersom varje löpskovel är vridbar runt en egen centrumtapp - varje glidblock kommer att glida en sträcka i sitt spår och därvid förflytta till- hörande excentertapp längs en cirkelbâge med krökningscentrum i samhörande centrumtapp, så att löpskoveln vrides en mot bâglängden svarande vinkel, Kol- ven förskjutes med hjälp av tryckmedium som tillföres från en tryckmedie- källa och vars tillförsel respektive bortförsel sker genom en reglerventil till en muff 27. l muffen skjuter den i förhållande till löphjulet 5 mot- satta änden av den roterbara turbinaxeln ll in, och axeln ll har en icke! visad central urborrning För ledning av tryckmedium från muffen 27 till önskad sida av kolven. I urborrningen sträcker sig en med kolven förbunden reglerstång 29 ut genom muFFen. Om så önskas kan i en icke visad utförings- Form reglerstângens 2l Fria utskjutande ände förses med en visare som pekar mot en skala, vilken anger kolvens läge och därmed den inställda löpskovel~ vinkeln.SE 1] 3 795 and US 3 S ﬂ l 25l) a, not shown, pressure arranged in the turbine hub 9 media driven servomotor. This has a piston (not shown), which cooperates with one eccentric pin not shown on each impeller 7. Each eccentric pin is stored in a sliding block (not shown) which can slide in a transverse movement of the piston direction stretching not shown track. A displacement of the piston causes that - because each running vane is rotatable around its own center pin - each sliding block will slide a distance in its groove, thereby moving the hearing eccentric pin along a circular arc with curvature center in associated center pin, so that the running vane is turned at an angle corresponding to the length of the bow, is displaced by means of pressure medium supplied from a pressure medium source and whose supply or removal takes place through a control valve to a sleeve 27. In the sleeve it pushes in relation to the impeller 5 insert the end of the rotatable turbine shaft ll, and the shaft ll has a non! shown central bore For conducting pressure medium from sleeve 27 to desired side of the piston. In the bore, one connected to the piston extends control rod 29 out through the sleeve. If desired, in an embodiment not shown Shape the control rod 2l The free protruding end is provided with a pointer that points against a scale which indicates the position of the piston and thus the set running vane ~ the angle.

Reglerorganen innefattar en kombineringssadel El och ett första mekaniskt länksystem 33 som direkt omvandlar en vridning av pâdragsringen lå till en motsvarande vridning av kombineringssadeln 3l. En kamföljare 35 anligger med sin ena ände mot kombineringssadelns 31 kamyta och dess andra ände uppbär den ena änden av en balansarm 37. En vridning av ledskovlarna 3 överföras alltså genom pâdragsringen lS och det Första länksystemet 33 till kcmbineringssadeln 3l där vridningen omvandlas tili en linjär rörelse av kamföijaren 35 som höjer eller sänker den nämnda ena änden av balansarmen 37. Kombineringssadeln 3l kan, om så önskas, vara anordnad förskjutbar i riktningen för sin vridningsaxel, samtidigt som kamytan lutar i vridningsaxelns riktning, varigenom lämplig kom- binering kan injusteras genom förskjutning av kombineringssadeln längs dess vridningsaxel till ett läge där optimal kombinering erhålles.The control means comprise a combining saddle E1 and a first mechanical one link system 33 which directly converts a rotation of the tension ring was to one corresponding rotation of the combination saddle 3l. A cam follower 35 abuts with its one end against the cam surface of the combining saddle 31 and its other end supporting it one end of a balance arm 37. A rotation of the guide vanes 3 is thus transmitted through the engagement ring 1S and the First link system 33 to the combination saddle 3l where the rotation is converted into a linear movement by the cam follower 35 which raises or lowers said one end of the balance arm 37. The combining saddle 311 may, if desired, be arranged displaceable in the direction of its axis of rotation, at the same time as the cam surface is inclined in the direction of the axis of rotation, whereby suitable Binding can be adjusted by displacing the combining saddle along it axis of rotation to a position where optimal combination is obtained.

Reglerorganen innefattar vidare ett andra mekaniskt läñksystem 39 som omvandlar vridning av löpskovlarna 7 och därmed en axiell förskjutning av reglerstångens s . 7909890-1 29 fria, ut ur muffen 27 utskjutande ände till en motsvarande höjning eller sänkning av den andra änden av balansarmen 37. Reglerventilen 25 för om- ställning av löpskovlarna 7 är en mekaniskt styrd slidventil med fjäderretur.The control means further comprise a second mechanical link system 39 which converts rotation of the running vanes 7 and thus an axial displacement of the control rod s. 7909890-1 29 free, projecting end out of the sleeve 27 to a corresponding elevation or lowering the other end of the balance arm 37. The control valve 25 for position of the vanes 7 is a mechanically controlled slide valve with spring return.

Det mekaniska manöverdonet utgör en direkt förlängning av sliden, vilken skju- ter ut ur ventilhuset och anligger mot balansarmen 37 i ett läge mellan kam- följaren 35 och sista länken i det andra länksystemet 39. En dragfjäder ål är ansluten mellan balansarmen 37 och en fix punkt för att hålla balansarmens 37 första ände i anliggning mot kamföljaren 35 och samtidigt balansera trycket från returfjädern i reglerventilen 25.The mechanical actuator is a direct extension of the slide, which out of the valve body and abuts against the balance arm 37 in a position between the cam the follower 35 and the last link in the second link system 39. A tension spring eel is connected between the balance arm 37 and a fixed point to hold the balance arm 37 first end in abutment with the cam follower 35 and at the same time balance the pressure from the return spring in the control valve 25.

De nämnda komponenterna i reglersystemet samverkar på sådant sätt att följande funktion uppnås. Om sliden i magnetventilen 23 förskjuts från sitt visade neutralläge ledes tryckmedium till eller från servomotorn Zl som därvid vrider pâdragsringen l5 så att ledskovlarna 3 i ledkransen l omställes. Samtidigt över- föres vridningen av pâdragsringen 15 till kombineringssadeln 3l och kamföljaren förskjuts axiellt, så att balansarmen 37 vrides omkring sin nämnda andra ände.The mentioned components in the control system interact in such a way that the following function is achieved. If the slide in the solenoid valve 23 is displaced from its shown in neutral position, pressure medium is led to or from the servomotor Z1, which thereby rotates the tightening ring l5 so that the guide vanes 3 in the guide ring 1 are adjusted. At the same time the rotation of the pull ring 15 to the combining saddle 31 and the cam follower is passed displaced axially, so that the balance arm 37 is rotated about its said other end.

Därigenom förskjuts sliden i reglerventilen 25 från sitt neutralläge och släpper fram tryckmedium till den löpskovelomställande kolven i löphjulsnavet 9. När denna koﬂv förskjuts inuti navet för den samtidigt me: sig regierszšngen 29, och reglerstângens axiella rörelse överförs medelst det andra länksyscemet 39 till balansarmens 37 tillhörande ände. Denna förflyttar sig därför nu i en riktning rakt motsatt den i vilken balansarmens andra ände rörde sig. âalensarmen 37 fortsätter att vrida sig så länge magnetventilen 23 är öppen och servomotorn Zl ställer om ledkransen l. När magnetventilen 23 stängs avbryter kamföljaren sin axiella rörelse, den tillhörande änden av balansarmcn 37 stannar, och balans- armen fortsätter sin vridningsrörelse omkring den sistnämnda armënden till dess sliden i reglerventilen 25 âterförts till sitt neutralläge och tillförseln av tryckmedium till kolven i löphjulsnavet 9 avbrutits.Thereby, the slide in the control valve 25 is displaced from its neutral position and releases forward pressure medium to the impeller switching piston in the impeller hub 9. When this ko ﬂ v is displaced inside the hub of the simultaneously me: sig regierszšngen 29, and the axial movement of the control rod is transmitted by means of the second link system 39 to the associated end of the balance arm 37. This is therefore now moving in one direction directly opposite to that in which the other end of the balance arm moved. âalensarmen 37 continues to rotate as long as the solenoid valve 23 is open and the servomotor Z1 changes the guide ring 1. When the solenoid valve 23 is closed, the cam follower interrupts its axial movement, the associated end of the balance arm 37 stops, and the balance the arm continues its rotational movement around the latter armend until then the slide in the control valve 25 is returned to its neutral position and the supply of pressure medium to the piston in the impeller hub 9 is interrupted.

De två nämnda tryckmediekällorna är lämpligen gemensamma och utgöres företrädes- vis av högtryckssidan i ett hydraulsystem. Pâ ritningen visas ett hydraulsystem med en tank #3 från vilken hydraulmediet pumpas medelst en pump #5 genom ett filter #7 och en backventil #9 till en aêkumulator Sl. Ackumulatorn är förbunden med dels magnetventilen 23 och dels reglerventilen 25, från vilka returledningar leder till tanken ÄB. I tillförselledningen till magnetventilen 23 finns en strypning To med vilken tiden för öppning av ledkransen l inställes, och i retur~ ledningen finns en strypning Tc medelst vilken tiden för stängning av ledkransen inställes. Till ledningen mellan magnetventilen 23 och servomotorn Zl är ansluten en till tanken Ä3 ledande grenledning med en normalt stängd tvåvägs ~ tvâläges 7909890-1 6 hydraulstyid ventil S3 med fjäderretur. Manövertryck tillföres ventilen 53 från ackumulatorn Sl via en normalt öppen trevägs - tvâläges magnetstyrd nödstoppsventil 55, som när strömmen till manövermagneten bortfaller för- binder ventilens S3 manöverledning med tanken. Därvid öppnas ventilen 53 av returfjâdern och förbinder servomotorns Zl trycksida med tanken. Servo- motorns motsatta sida står alltid i öppen direkt förbindelse med tanken Ä3.The two mentioned sources of printing medium are suitably common and are preferably of the high pressure side of a hydraulic system. The drawing shows a hydraulic system with a tank # 3 from which the hydraulic medium is pumped by means of a pump # 5 through a filter # 7 and a non-return valve # 9 to an accumulator Sl. The accumulator is connected with partly the solenoid valve 23 and partly the control valve 25, from which return lines leads to the thought ÄB. In the supply line to the solenoid valve 23 there is one throttling To with which the time for opening the guide ring l is set, and in return ~ the line there is a throttle Tc by means of which the time for closing the guide ring is set. The line between the solenoid valve 23 and the servomotor Z1 is connected a branch line leading to the tank Ä3 with a normally closed two-way ~ two-position 7909890-1 6 hydraulically controlled valve S3 with spring return. Operating pressure is applied to the valve 53 from the accumulator S1 via a normally open three-way - two-position magnetically controlled emergency stop valve 55, which when the power to the control magnet is lost, connects the valve's S3 control line to the tank. This opens the valve 53 of the return spring and connects the pressure side of the servomotor Zl to the tank. Servo- the opposite side of the engine is always in open direct connection with the tank Ä3.

Turbinaggregatet är försett med tre av varandra oberoende rusningsskydd. Ett första skydd är elektroniskt och innefattar ett icke visat tandhjul, som är fastsatt på turbinaxeln ll koaxiellt med densamma, och en icke visad induktiv givare som avkänner tandhjulets och därmed turhinens varvtal. Vid ett förut- bestämt övervarvtal ger en elektronisk styrenhet 57 impuls till magnetventi- len 23 att stänga ledkransen l och bryter dessutom strömmen till nödstopps- ventilen 55.The turbine unit is equipped with three independent rush protection. One first protection is electronic and includes a gear (not shown), which is attached to the turbine shaft 11 coaxially with the same, and an inductive shaft (not shown) sensors that sense the speed of the gear wheel and thus the turbine. In the event of a determined over speed gives an electronic control unit 57 impulse to the magnetic valve 23 to close the guide ring 1 and also cut off the power to the emergency stop valve 55.

De tvâ andra rusningsskydden är inbördes identiska, varför endast det ena av de tvâ visas på ritningen. Det visade rusningsskyddet innefattar en på tdrbin- axeln ll monterad rusningspendel 59 med en i en hållare svängbart anordnad pendelarm. En i hållaren anbragt fjäder håller kvar pendelarmen i infäilt läge tills vid ett förutbestämt övervarvtal centrifugalkraften övervinner hâllkraf~ ten från fjädern, så att pendelarmen fälls ut. Under turbinaxelns ll rotation slår pendelarmen därvid an mot en huvudsakligen radíellt i förhållande till turbinaxeln ll sig sträckande gillerarm 61, som av slaget vrides på en med turbinaxeln parallell axel 62. Därvid bryter en gränsställare 63 och den elektroniska styrenheten S7 bryter strömmen till nödstoppsventilen 55 och ger dessutom magnetventilen 23 impuls att förbinda servomotorns Zl trycksida med tanken H3 för stängning av ledkransen. Samtidigt frigöres sliden i en trevägs - tvåläges ventil 65 med fjäderretur, så att en förbindelse från ackumulatorn Sl genom ventilen 65 och en manöverledning till manöverdonet i en hydraulstyrd, normalt stängd tvåvägs- tvåläges ventil 67 inkopplad i en andra grenledning mellan tanken Å3 och ledningen från magnetventilen 23 till servomotorn Zl bry- tes och manöverledningen till ventilen 67 i stället anslutes genom ventilen 65 till tanken #3. Därvid förskjuter returfjâdern i den hydraulstyrda ventilen 67 sliden så att servomotorns 2l trycksida förbindes med tanken #3 och stängnings- vikterna l7 får pådragsringen IS att vrida sig och stänga ledkransen l. l led- ningen till och från servomotorns 21 trycksida finns en fast strypning 63 som avpassats så att önskad stängningshastighet erhålles även när åtminstone den ena av ventilerna S3 och 67 öppnas. 7 7909890-1 De ovannämnda rusningsvakterna är emellertid ej tillräckliga för att under synnerligen ogynnsamma omständigheter förhindra skadlig rusning. Man kan nämligen tänka sig att iastbortfall sker samtidigt som ett flertal av led- skovlarna står blockerade i fullt öppet läge, så att de ej kan stängas, och löpskovelvinkeln är mindre än vad som kräves för att ge optimal kombinering.The other two rush protection devices are identical to each other, so only one of them the two are shown in the drawing. The overrun protection shown comprises a the shaft 11 is mounted rushing pendulum 59 with a pivotally arranged in a holder pendelarm. A spring arranged in the holder holds the pendulum arm in the retracted position until at a predetermined speed the centrifugal force overcomes holding force ~ from the spring, so that the pendulum arm folds out. During the rotation of the turbine shaft the pendulum arm then strikes against a substantially radial in relation to the turbine shaft ll extending giller arm 61, which of the stroke is rotated on a med the turbine shaft parallel shaft 62. Thereby a limit switch 63 and it break electronic control unit S7 cuts off the power to the emergency stop valve 55 and provides in addition, the solenoid valve 23 is impulse to connect the pressure side of the servomotor Z1 to tank H3 for closing the guide ring. At the same time, the slide is released in a three-way - two-position valve 65 with spring return, so that a connection from the accumulator S1 through the valve 65 and an control line to the actuator in a hydraulically controlled, normally closed two-way two-position valve 67 connected in a second branch line between the tank Å3 and the line from the solenoid valve 23 to the servomotor Z1 and the control line to the valve 67 is instead connected through the valve 65 to thought # 3. In this case, the return spring in the hydraulically controlled valve 67 displaces slide so that the pressure side of the servomotor 2l is connected to the tank # 3 and the closing the weights l7 cause the force ring IS to turn and close the guide ring l. to the pressure side of the servomotor 21 there is a fixed throttle 63 which adjusted so that the desired closing speed is obtained even when at least it one of the valves S3 and 67 is opened. 7 7909890-1 However, the above-mentioned rush guards are not sufficient to subdue particularly unfavorable circumstances prevent harmful rush. You can namely, imagine that loss of life occurs at the same time as a number of the vanes are blocked in the fully open position, so that they can not be closed, and the running vane angle is smaller than that required to provide optimal combination.

Därvid uppstår rusning, och vid rusning kommer friktionsmomenten i löphjuls- mekanismen att överstiga tillgänglig servomotorkraft för löpskovelomställning, varför löphjulet alltså ej kan omställas utan rusningen utvecklas till att bli skadlig.There is a rush, and during a rush the frictional moments in the impeller the mechanism to exceed available servomotor power for impeller changeover, why the impeller can not be adjusted without the rush evolving to become harmful.

Skadlig rusning undvikes enligt föreliggande uppfinning därigenom att don är anordnade att ge organen för vridning av ledskovlarna 3 order om stängning av ledkransen l om löpskovelvinkeln blir mindre än vad som erfordras för'att vid en given ledkransöppning ge optimal kombinering. Vid den visade utförings- formen av uppfinningen innefattar nämnda don en i anslutning till reglerven- tilen 25 placerad gränsställare 7l anordnad att avkänna avvikelse i en rikt- ning från slidens i ventilen 25 balansläge eller neutralläge och ge nödstopps- ventilen 55 och magnetventilen 23 order om att dränera servomotorns 21 tryck- sida till tanken #3 för att därigenom få stängningsvškterna i; att vrida pâ- dragsringen l5 och stänga de icke blockerade ledskovlarna 3 5 ledkransen om löpskovelvinkelns ärvärde skulle bli mindre än ett av kombineringssadeln 3l angivet börvärde för löpskovelvinkeln vid den aktuella ledkransöppningen.Harmful rush is avoided according to the present invention in that the means is arranged to give the means for turning the guide vanes 3 orders for closing of the guide ring 1 if the running vane angle becomes smaller than what is required for it at a given guide ring opening give optimal combination. In the embodiment shown The form of the invention comprises said device in connection with the control positioner limit switch 71 is arranged to detect deviation in a direction from the slide in the valve 25 balance position or neutral position and provide emergency the valve 55 and the solenoid valve 23 order to drain the pressure of the servomotor 21 side to tank # 3 to thereby get the closing weights in; to turn on pull ring l5 and close the non - blocked guide vanes 3 5 the guide ring the actual value of the impeller angle would be less than one of the combination saddle 31 specified setpoint for the vane angle at the current guide ring opening.

På ritningen motsvaras en lyftning av balansarmens 37 högra ände medelst kam- följaren 35 en öppning av ledkransen l medan en sänkning motsvarar en stäng- ning av ledkransen. På motsvarande sätt är en sänkning av balansarmens 37 vänstra ände medelst det andra länksystemet 39 förbunden med en ökning av löpskovelvinkeln, under det att en minskning av vinkeln resulterar i en höj- ning av den vänstra balansarmsänden.In the drawing, a lifting of the right end of the balance arm 37 by means of a cam follower 35 an opening of the guide ring 1 while a lowering corresponds to a closing of the guide ring. Correspondingly, a lowering of the balance arm 37 left end by means of the second link system 39 connected to an increase of the running vane angle, while a decrease in the angle results in an increase of the left balance arm end.

Gränsställaren 7l visas placerad rakt ovanför reglerventilen 25 på kort avstånd från balansarmens 37 ovansida. Vid öppning av ledkransen i rör sig balansar- mens högra ände uppåt medan balansarmen till att börja med vrider sig omkring sin vänstra ände. Därvid rör sig balansarmen 37 i riktning bort från regler- ventilen 25, varvid ventilens returfjäder skjuter ventilsliden uppåt för att hålla slidförlängningen i kontakt med balansarmen 37, som närmar sig gräns- ställaren 7l, samtidigt som sliden börjar släppa fram hydraulmedium till löp- hjulsnavet 9 för att öka löpskovelvinkeln, vilket medför att reglerstången 29 7909890-1 s förskjutes-axiellt och får det andra länksystemet 39 att dra balansarmens 37 vänstra ände nedåt, så att balansarmen nu kommer att vrida sig i huvud- sak omkring slidförlängningens anliggningspunkt mot balansarmen. När led- kransen l uppnått avsedd öppningsgrad slutar lyftningen av balansarmens högra ände medan sänkningen av dess vänstra ände fortsätter tills balansannen 37, som nu vrider sig omkring sin högra ände, tryckt tillbaka ventilsliden till dess utgångsläge och därmed stoppat tillförseln av hydraulmedium till navet 9 och alltså även ökningen av löpskovelvinkeln. När balansarmen stan- nat i sitt nya läge har på nytt optimal kombinering uppnåtts. På grund av reglersystemets tröghet kan dock optimal kombinering ej bibehållas under själva omställningen. Öppning av ledkransen måste därför ske förhållandevis långsamt. Ett alltför snabbt öppnande skulle resultera i att balansarmens 37 högra ände hann höjas alltför mycket innan dess vänstra ände började sän- kas, så att balansarmen genom sin vridning omkring sin vänstra ände kom att påverka gränsställaren 7l att avgöra att löpskovelvinkeln var alltför liten i förhållande till ledkransöppningen.The limit switch 71 is shown located directly above the control valve 25 at a short distance from the top of the balance arm 37. When the articulated ring is opened, the balancing the right end of the menstrual cycle upwards while the balance arm initially rotates around its left end. Thereby, the balance arm 37 moves in the direction away from the valve 25, the return spring of the valve pushing the valve slide upwards to keep the slide extension in contact with the balance arm 37, which approaches the limit switch 71, at the same time as the slide begins to release hydraulic medium to the wheel hub 9 to increase the running vane angle, which causes the control rod 29 7909890-1 s displaced axially and causes the second link system 39 to pull the balance arm 37 left end downwards, so that the balance arm will now rotate in the main thing about the point of contact of the slide extension against the balance arm. When the ring l has reached the intended degree of opening, the lifting of the balance arm ends right end while the lowering of its left end continues until the balance end 37, which now rotates around its right end, pushes back the valve slide to its initial position and thus stopped the supply of hydraulic medium to hub 9 and thus also the increase of the running vane angle. When the balance arm is in its new mode, optimal combination has once again been achieved. Due the inertia of the control system, however, optimal combination can not be maintained during the change itself. The guide ring must therefore be opened relatively slowly. Opening too quickly would result in the balance arm 37 the right end had time to be raised too much before its left end began to send kas, so that the balance arm by its rotation around its left end came to affect the limit switch 71 to determine that the impeller angle was too small in relation to the guide ring opening.

Under en snabb öppning av ledkransen l är således löpskovelvinkeln mindre än vad som erfordras för optimal kombinering, och'belansarsen 37 för si; uppåt mot gränsställaren 7l och kan få den senare att utlösa ett stopp. Vid snabb stängning däremot är vinkeln större än vid optimal kombinering, och balans- armen 37 rör sig nedåt bort från gränsställaren 71, och çränsställaren 7l kan ej utlösa ett stopp. l det senare fallet behöver för övrigt ett stopp ej ut- lösas, eftersom skadligt rusningsvarvtal ej kan uppnås när löpskovelvinkeln är större än vid optimal kombinering.During a rapid opening of the guide ring 1, the running vane angle is thus smaller than what is required for optimal combination, and the balancer 37 for si; up against the limit switch 71 and can cause the latter to trigger a stop. At fast closure, on the other hand, the angle is greater than with optimal combination, and the arm 37 moves downwards away from the limit switch 71, and the limit switch 71 can do not trigger a stop. In the latter case, moreover, a stop need not be is solved, as harmful acceleration speed can not be achieved when the impeller angle is larger than with optimal combination.

Gränsställaren 7l visas vara normalt sluten, så att den vid påverkan från den sig höjande balansarmen 37 bryter en strömkrets som förbinder den med den elektroniska styrenheten 57, vilken ~ såsom ovan beskrivits - därvid sluter strömmen till den manövermagnet i magnetventilen 23 som förskjuter ventilens 23 slid till det läge i vilket servomotorns Zl trycksida anslutes till tanken #3, och samtidigt därmed bryter strömmen till nödstoppsventilens 55 manövermagnet, så att manövertrycket till den hydraulstyrda ventilen 53 bortfaller, varvid servomotorns Zl trycksida förbindes med tanken även över ventilen S3, Självfal- let kan samma funktion uppnås om gränsställaren 7l i stället är normalt öppen och slutes av balansarmens 37 höjning. l enlighet med en föredragen utföringsform av uppfinningen är det lämpligt att 9 7909890-1 gränsställären 7l ingår i en funktionsprovningskrets sådan att gränsställarens 7l funktion kontrolleras automatiskt vid start av turbinen och sådan att vid funktionsfel turbinen förhindras att starta. En sådan Funktionsprovníngskrets är lämplígtvis så uppbyggd att under förberedelserna för start av turbinen slutes strömmen till en elektromagnet 73, som påverkar gränsställaren 7! att sluta ett hjälprelä 75. Detta relä deblockerar startkedjan och bryter strömmen till elektromagneten 73. Om gränsställaren 7l ej skulle sluta reläet 75 för- hindras härmed turbinen att starta.The limit switch 71 is shown to be normally closed, so that when actuated by it raising the balance arm 37 breaks a circuit connecting it to it electronic control unit 57, which ~ as described above - thereby closes the current to the operating magnet in the solenoid valve 23 which displaces the valve 23 slide to the position in which the pressure side of the servomotor Z1 is connected to the tank # 3, and at the same time the power to the control magnet of the emergency stop valve 55 breaks, so that the operating pressure of the hydraulically controlled valve 53 is released, whereby the pressure side of the servomotor Z1 is also connected to the tank via the valve S3. the same function can be achieved if the limit switch 71 is instead normally open and is terminated by the raising of the balance arm 37. In accordance with a preferred embodiment of the invention, it is convenient that 9 7909890-1 the limit switch 71 is included in a function test circuit such that the limit switch 7l function is checked automatically at the start of the turbine and such that at malfunction the turbine is prevented from starting. Such a Function Test Circuit is suitably so constructed that during the preparations for starting the turbine the current is connected to an electromagnet 73, which acts on the limit switch 7! to stop an auxiliary relay 75. This relay unblocks the starting chain and cuts off the power to the electromagnet 73. If the limit switch 71 were not to close the relay 75, this prevents the turbine from starting.

Claims

7909890-1 l0 PATENT REQUIREMENTS

Device. In the case of a water turbine unit with adjustable vanes (3) included in a guide ring (1) and adjustable vanes (7) included in a impeller (5), means (15-23) for rotating the vanes ( 3) for setting an arbitrary guide ring opening, means (25-27) for rotating the vanes (7) for setting an arbitrary vane angle, at least one speed-sensing overrun protection (S9-67) for closing the guide ring (1) if the turbine should achieve a predetermined speed, and control means (29-Ål) arranged to strive for optimal combination, ie set the running vane angle in such a specific relationship to the guide ring opening that optimal efficiency is obtained, prevent the turbine unit from reaching a speed that is considerably higher than in case of load failure. can be maintained, characterized in that means (71, 53-57) are arranged to, regardless of whether said rush protection (59-67) function in the intended manner, to bring about a closure of the the d-ring (l) on the impeller angle becomes smaller than what is required to give optimal communication at a given guide ring opening.

Device according to claim 1, in which the means (IS-23) for rotating the guide vanes (3) comprise a tightening ring (1S) mechanically connected to the guide vanes (3) for adjusting the guide ring opening, the means (25-27) for rotating the running vanes (7) comprises a control valve (25) for adjusting the running vane angle, and the control means (29-eel) comprise a combination saddle (31) mechanically connected to the actuating ring (IS) for cam control of the control valve (25) in depending on the vane opening, and means (29, 37-kl) mechanically connected to the running vanes (7) for returning the control valve (25) to the balance position after adjusting the running vanes (7), characterized in that said device (71, 53-S7 ) comprises a limit switch (71) located in connection with the control valve (25) arranged to detect deviation | a direction from the balance position and give the means (IS-23) for turning the guide vanes (3) Order to close the guide ring (1) if the actual value of the running vane angle should be less than a setpoint for the vane angle specified by the combination saddle (31) at the current guide ring opening.

Device according to claim 2, characterized in that the limit switch '(71) is included in a function test circuit such that the function of the limit switch (71) is checked automatically at the start of the turbine and such that in the event of a malfunction the turbine is prevented from starting.