CH391735A - Hydraulische Regelungsvorrichtung für leistungsgeregelte Turbinen zum Antrieb elektrischer Generatoren - Google Patents

Description

  Hydraulische Regelungsvorrichtung für leistungsgeregelte Turbinen       zum    Antrieb elektrischer Generatoren    Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische       Regelungsvorrichtung    für     leistungsgeregelte    Turbinen  zum Antrieb elektrischer Generatoren, bei der eine  von den     Generatorklemmen    abgenommene, durch  Leistungsänderungen hervorgerufene Störgrösse als       Hilfsregelgrösse    verwendet wird mit einem Steuer  wellen-Drehmotor mit     Rückführeinrichtung    für die  Betätigung der Arbeitsmittel     Einlassventile    der Tur  bine.  



  Bei Turbinenregelungen wird bei     Störung    des  Beharrungszustandes von einem     Impulsgeber    über  Zwischenglieder ein     Stellmotor    in Bewegung gesetzt,  der die     Arbeitsmittel-Einlassventile    der Turbine be  tätigt. Es ist üblich, von der Bewegung des Stell  motors eine Rückführung abzuleiten, die den Rege  lungsvorgang wieder zum Stillstand bringt.

   Da diese  Rückführung rein mechanisch, vorzugsweise über  eine Kurvenscheibe, von der Bewegung des Stell  motors abgeleitet wird, ist es notwendig, die Bewe  gung der als     Stellorgane    dienenden Ventile so zu  gestalten, dass die     Rückführung    proportional der  durch den Stellmotor     verursachten    Leistungsände  rung 4 N ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt,  dann ist das Regelungssystem nicht mehr über den  ganzen Regelungsbereich stabil. In dem Bereich, in  dem die Leistungsänderung schneller erfolgt als die       Rückführung,    treten dann     Pendielungen    auf.  



  Die Vorausberechnung der Zuordnung des Ven  tilhubes zur     Stellmotorenstellung    erfolgt nach zwei  Gesichtspunkten:  1. Die     Dampfdurchsatzänderung    soll proportional  der     Rückführung    sein. Das gilt für alle Fälle, bei  denen die Leistung linear vom Dampfdurchsatz ab  hängt oder bei denen die     Turbine    vom     Anzapf-          bzw.    Gegendruck geregelt wird.    2. Die Leistungsänderung soll proportional der  Rückführung sein. Das gilt für die Fälle, bei denen  die Leistung nicht linear vom Dampfdurchsatz ab  hängt und die     Turbine    keine     Anzapf-    bzw. Gegen  druckregelung hat.  



  Es ist bereits bekannt, zum Umgehung der  Schwierigkeiten, die in der Vorausberechnung der  Steuerung     einer    Turbine liegen, auf die     Rückführung     vom Regler selbst zu verzichten und einen ent  sprechenden Impuls als     Hilfsregelgrösse    von der  Regelstrecke abzuleiten. Dabei muss dieser     Abgriff     von der Regelstrecke möglichst nahe hinter den       Stellorganen    erfolgen, damit sich die Verzögerungen  der Regelstrecke nicht     nachteilig    auf die     Stabilität     des     Regelkreises    auswirken.

   Die Erfindung bezweckt,  diesen Gegebenheiten Rechnung zu tragen und     einen     Regelkreis für leistungsgeregelte Turbinen zu finden,  bei denen der Störimpuls von der     Leistungsänderung     eines von der Turbine angetriebenen Generators ab  geleitet wird. Es ist Aufgabe der     Erfindung,    die       Verzögerung    der ganzen Regelstrecke zwischen dem       Arbeitsmitteleintritt    in die Turbine und den Klemmen  des Generators auszuschalten.  



  Die     Erfindung    besteht darin, dass zur Aufhebung  der zeitlichen Verzögerung bei der     Aufschaltung    der       Hilfsregelgrösse    vom Ende der Regelstrecke (Gene  rator) zum Anfang der Regelstrecke     (Arbeitsmittel-          Einlassventile    der Turbine) ein magnetisch gesteu  ertes     Beschleunigungsglied    vorgesehen ist, das sowohl  die Hydraulik zwischen den     Stellorganen    für     -die          Arbeitsmittel-Einlassventile    als auch die Rückführung  für den     Steuerwellen-Drehmotor    beeinflusst.

   Dabei  besteht zweckmässig das magnetisch gesteuerte     Be-          schleunigungsglied    im wesentlichen aus Magnetspu  len, von denen zwei dem Drosselelement einer Ab-           laufblende    und eine einem Eisenkern zur Betätigung  der     Rückführeinrichtung    am     Steuerwellen-Drehmotor     zugeordnet sind.  



  Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,  dass die     Verzögerung    der Regelstrecke zwischen dem       Arbeitsmitteleintritt    und der Leistung an den  Klemmen des Generators durch eine Beeinflussung  des     Impulsdruckes    entgegengesetzt zur Bewegung des       Steuerwellen-Drehmotors    ausgeglichen wird. Bei  Lastabschaltung wird die     Schliessbewegung    schneller  eingeleitet gegenüber der Abnahme eines Schliess  impulses von der hochlaufenden Drehzahl der Tur  bine.     Vorteilhafterweise    ist keine Vorausberechnung  der Steuerbewegung der Ventile notwendig.  



  In den     Fig.    1 bis 5 der Zeichnung wird in  schematischen Bildern und in einem     Ausführungs-          beispiel        (Fig.    5) der Gegenstand der Erfindung wie  dergegeben.  



  In     Fig.    1 wird schematisch der Aufbau einer  Turbinenregelung gezeigt. Mit 30 ist die Regel  strecke bezeichnet, die aus der Turbine und dem  Generator besteht, mit 13 ist der Regler bezeichnet  und     mit    17 die     Wirkungsrichtung    der     Rückführung     angegeben. In     Fig.    2 wird die Rückführung durch  eine     Hilfsregelgrösse    31, die von der Regelstrecke 30  abgeleitet wird, auf den Regler 13 geschaltet.

   In       Fig.    3 wird die Regelstrecke durch die Turbine 33  und .den Generator 32     dargestellt.    Als     Hilfsregel-          grösse    34 wird der     Radkammerdruck    in der Regel  stufe der Turbine benutzt und auf den Regler 13  geschaltet, der das     Arbeitsmittel-Einlassventil    36 be  einflusst. Dieses Verfahren nach     Fig.    3 ist an sich  bekannt. In     Fig.    4 wird nunmehr die Regelungs  vorrichtung nach der     Erfindung    wiedergegeben.

   Von  der Regelstrecke, die durch die Turbine 33 mit  dem     Arbeitsmittel-Einlassventil    36 und den Gene  rator 32 erstellt wird, werden die     Hilfsregelgrössen     34 und 35 vom     Stufendruck    in der Regelstufe der  Turbine und von der     Klemmenleistung    des Gene  rators auf ein magnetisch gesteuertes Beschleuni  gungsglied 11, 12 geschaltet. Dieses Beschleunigungs  glied beeinflusst die Wirkung des Reglers 13, der       wiederum    die     Arbeitsmittel-Einlassventile    36 betätigt.

    Die sich immer verzögert auswirkenden     Hilfsregel-          grössen    werden somit durch eine Beschleunigung  ausgeglichen, die von der     Verzögerung    der Regel  strecke abgeleitet wird.  



  In     Fig.    5 ist diese Wirkungsweise an einem       hydraulischen    Regelsystem schematisch     dargestellt.     Vom     Drehzahlmesswerk    13 wirkt der Impuls auf  den Verstärker 14 und verstellt die Blende 29.

    Beim Anstieg des     Impulsdruckes    öffnet die Blende  29 und der Steuerdruck     sinkt.    Damit öffnet der  Kraftschalter 15, und der     Steuerwellen-Drehmotor    16  bewegt sich in     Öffnungsrichtung.    Aufgabe der  Blende 28 ist es, durch eine entgegengesetzte Be  wegung zur Blende 29 den Steuerdruck wieder so  zu     verändern,    dass der     Kraftschalter    15     schliesst.     



  Diese Bewegung der Blende 28     erfolgt    im Leer  laufbereich als mechanische     Rückführung    durch die    Bewegung des Drehmotors 16, in diesem Fall durch  die     sogenannte        Rückführscheibe    17. Wenn der Gene  rator 32 anfängt, Leistung abzugeben, hebt sich  die     übertragung    der Blende 28 von der     Rückführ-          scheibe    ab. Die Funktion der     Rückführung    über  nimmt der Steuermagnet, der durch den Eisenkern 23  und die Magnetspule 20 erstellt wird und seine  Bewegung als     Hilfsregelgrösse    35 von der Leistung  des Generators ableitet.  



  Die Verzögerung, die durch den Abgriff der       Hilfsregelgrösse    am Ende der Regelstrecke 30 ent  steht, wird durch eine magnetisch gesteuerte Ablauf  blende 22 ausgeglichen. Diese Blende ist in die       Impulsleitung    23 zwischen dem Drosselstift 24 und  dem Verstärker 14 geschaltet. Auf den Eisenkern  des Drosselelementes 21 der Ablaufblende wirken  zwei entgegengesetzt durchflutete Magnetspulen 18,  19. Die in Öffnungsrichtung der Ablaufblende wir  kende Spule 19 leitet ihre Kraft über einen elek  trischen Geber 26 vom     Radraumdruck    in der ersten  Stufe hinter den als     Stellorgane    dienenden Ventilen 36  ab. Die in Schliessrichtung wirkende Spule 18 leitet  ihre Kraft von der Leistung des Generators 32 ab.

    Im Beharrungszustand heben sich die     Kräfte    der  beiden Spulen auf, und das Drosselelement steht  in einer neutralen Lage. Bei einer Verstellung der  Ventile durch den Drehmotor 16 ändert sich der       Radraumd-ruck    in der ersten Stufe schneller als die  Leistung an den Klemmen des. Generators. Dadurch  wirkt die Ablaufblende über die Blende 29     immer     der Bewegung des Drehmotors entgegen und gleicht  die verzögerte Wirkung der Blende 28 aus.  



       Wenn    der     Impulsdruck    nur vom     Drehzahlmess-          werk    13 beeinflusst wird, fällt bei Lastabschaltungen  die Leistung schneller als der     Impulsdruck.    Die  Blende 28 öffnet schneller, als die Blende 29 schliesst.  Zur Einleitung der Schliessbewegung des Drehmo  tors 16 ist aber ein umgekehrtes Verhalten not  wendig.

   Die Wirkung, dass die Blende 29 schneller  schliesst, als die Blende 28 öffnet, tritt nun bei  Lastabschaltung auf folgende Weise ein:  Die Blende 28 hebt sich zwar, nachdem der  Generator 32 anfängt,     Leistung    abzugeben, von der       Rückführscheibe    17 ab, die Scheibe ist aber so       konstruiert,    dass sich in allen Laststellungen ein  möglichst geringer freier Hub zwischen     Rückführ-          scheibe    und Blende 28 einstellt. Die Blende 28  steht erst in der der Lastabschaltung entsprechenden  Lage, wenn der Drehmotor die dazugehörige Schliess  bewegung durchgeführt hat.  



  Die Ablaufblende 22 bewegt sich im Augen  blick der Lastabschaltung in     Öffnungsrichtung,    da  sich die Ventile noch nicht bewegt haben und     somit     der     Radraumdruck    noch konstant ist. Der Impuls  druck fällt entsprechend der     Leistungsverminderung     schnell ab, und die Blende 28 bewegt sich in die  zur geschlossenen Stellung des Drehmotors gehörende  Endlage.  



  Auf diese Weise wird schon während des Lei  stungsabfalles     im    Generator 32 die Schliessbewegung      des Drehmotors auf elektrischem Wege eingeleitet.  Die Turbine 33 wird bei Lastabschaltung damit  schneller abgefangen, als wenn der Schliessimpuls  in der bekannten Art von der hochlaufenden Dreh  zahl abgeleitet wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Hydraulische Regelungsvorrichtung für leistungs geregelte Turbinen zum Antrieb elektrischer Gene ratoren, bei der eine von den Generatorklemmen abgenommene durch Leistungsänderungen hervor gerufene Störgrösse als Hilfsregelgrösse verwendet wird mit einem Steuerwellen-Drehmotor mit Rück führeinrichtung für die Betätigung der Arbeitsmittel- Einlassventile der Turbine, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufhebung der zeitlichen Verzögerung bei der Aufschaltung der Hilfsregelgrösse (31) vom Ende der Regelstrecke (30) [Generator (32)

   ] zum An fang der Regelstrecke [Arbeitsmittel-Einlassventile (36) der Turbine (33)] ein magnetisch gesteuertes Beschleunigungsglied (11, 12) vorgesehen ist, das sowohl die Hydraulik zwischen den Stellorganen (13, 14, 15, 16) für die Arbeitsmittel-Einlassventile als auch die Rückführung (17) für den Steuerwellen- Drehmotor (16) beeinflusst. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Regelungsvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch ge steuerte Beschleunigungsglied (11, 12) im wesent lichen aus Magnetspulen (18, 19, 20) besteht, von denen zwei dem Drosselelement (21) einer Ablauf- blende (22) und eine einem Eisenkern (23) zur Betätigung der Rückführeinrichtung (17) am Steuer wellen-Drehmotor (16) zugeordnet sind. 2. Regelungsvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufblende (22) in die hydraulische Impuls leitung (23) zwischen dem Drosselstift (24) des Dreh- zahlmesswerkes (13) und dem Verstärker (14) ein geschaltet ist. 3.

   Regelungsvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (18, 19) für die Betätigung des Drosselelementes (21) der Ablaufblende (22) mit einem Geber (25) von der Klemmenleistung (35) des Generators (32) und mit einem Geber (26) vom Radraumdruck (34) der Regelstufe der Turbine (33) verbunden sind. 4.

   Regelungsvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (20) für die Rückführeinrichtung (17) am Steuerwellen-Drehmotor (16) mit einem Geber (25) von der Klemmenleistung (35) des Gene- rators (32) verbunden ist. 5.

   Regelungsvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschalter (15) des Steuerwellen-Drehmotors (16) mit einem Zwei blendenraum (27) verbunden ist, dessen eine Blende (28) von der Rückführeinrichtung (17) betätigt wird und dessen andere Blende (29) vom Verstärker (14) für den vom Drosselstift (24) des Drehzahlmess- werkes -(13) eingestellten Impulsdruck in der Impuls leitung (23) eingestellt wird.