CH401094A - Hydraulische Regeleinrichtung für Dampfturbinen - Google Patents

Description

  Hydraulische     Regeleinrichtung        für        Dampfturbinen       Es ist bereits ein Verfahren zur Steuerung bzw.  Regelung von solchen Dampfturbinen vorgeschlagen  worden, deren     Einströmdüsen    in Düsengruppen  aufgeteilt sind, denen     Düsengruppenventile    vorge  schaltet sind, die während des Betriebes der Turbine  in einem unteren Leistungsbereich von Dampf durch  strömt und in einem oberen Leistungsbereich zur  Mengenregelung nacheinander geöffnet bzw. geschlos  sen werden. Bei diesem Verfahren bleiben sämtliche       Düsengruppenventile    während des Betriebes im  unteren Leistungsbereich teilweise oder voll geöffnet,  und die     Steuerung    bzw.

   Regelung wird allein von  einem diesen     Düsengruppenventilen    vorgeschalteten  Drosselventil übernommen. In einem anschliessenden       übergangsbereich    zu dem oberen Leistungsbereich  wird das Drosselventil weiter geöffnet. Gleichzeitig  werden alle     Düsengruppenventile    bis auf ein einziges  geschlossen.  



  Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische  Regeleinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens  bei solchen Dampfturbinen, bei denen die Düsen  gruppenventile entweder jeweils einzeln mittels eines  hydraulischen Kolbenmotors oder durch einen ein  zigen Kolbenmotor unter Zwischenschaltung eines  mechanischen     Übertragungssystems    -     beispielweise     einer Nockenwelle - zwischen dem gemeinsamen  Kolbenmotor und den einzelnen     Düsengruppenven-          tilen    geöffnet werden und bei denen das     vorgeschaltete     Drosselventil ebenfalls mittels eines hydraulischen  Kolbenmotors geöffnet wird.

   Die hydraulischen  Kolbenmotoren werden dabei jeweils durch hydrau  lische     Impulsdruckempfänger    gesteuert. Zur Ver  einfachung sind in der Beschreibung und in der  Zeichnung die hydraulischen Kolbenmotoren mit den  in bekannter Weise zu ihnen gehörigen Impulsdruck  empfängern gleichgesetzt. Das Funktionsprinzip wird  dadurch nicht verändert.

      Die Erfindung besteht darin, dass die Abfluss  blenden zweier im     Steuerflüssigkeitskreislauf    parallel  geschalteter     Zweiblendensysteme    durch das Ausgangs  glied des     Drehzahlmesswerkes    der Dampfturbine in  einander entgegengesetztem Sinne gesteuert werden,  dass die beiden Kolbenflächen eines Schaltkolbens je  weils von einem der beiden von den Zweiblenden  systemen ausgehenden Impulsdrücke     beaufschlagt     werden,

   dass der Schaltkolben bei Überwiegen der von  dem mit zunehmender Drehzahl steigenden Impuls  druck aufgebrachten Druckkraft gegenüber der von  dem anderen Impulsdruck aufgebrachten Druckkraft  eine     Durchtrittsöffnung    zur     Übertragung    des erst  genannten     Impulsdruckes    zu dem oder den an die       Düsengruppenventile    angeschlossenen     Impulsdruck-          empfänger        offenhält    und diese     Impulsdruckempfänger     dabei übersteuert bleiben,

   dass der     Schaltkolben    bei       Überwiegen    der von dem mit zunehmender Drehzahl  sinkenden Impulsdruck aufgebrachten     Druckkraft     diesen     Durchtrittsquerschnitt    schliesst und zugleich  einen zweiten     Durchtrittsquerschnitt    zur Übertragung  des letztgenannten Impulsdruckes zu diesen     Impuls-          druckempfängern    öffnet,

   wobei die     Übersteuerung     dieser     Impulsdruckempfänger    abbricht und dass der  an das Drosselventil angeschlossene     Impulsdruck-          empfänger    dauernd vom letztgenannten     Impulsdruck          beaufschlagt    ist und dieser und die in dem     Impuls-          druckempfänger    wirkende Federkraft so aufeinander  abgestimmt sind, dass das Drosselventil bei Über  schreiten des letztgenannten Impulsdruckes über  einen festgelegten Betrag völlig geöffnet bleibt.  



  Der Aufbau und die Wirkungsweise der hydrau  lischen Regeleinrichtung gemäss der Erfindung sollen  an Hand der     Zeichnung    als     Ausführungsbeispiel    dar  gelegt werden.  



  In     Fig.    1 ist in einem Schaubild     näherungsweise     der- geforderte Verlauf der Öffnung     F'D    des vorgeschal-           teten    Drosselventils und der Öffnung     Fm    der diesem  Drosselventil nachfolgenden     Düsengruppenventile    in  Abhängigkeit von der auf die     Nennleistung    N nenn  bezogenen Leistung N der Dampfturbine aufgezeich  net.  



       Fig.    2 zeigt in schematischer Darstellung den Auf  bau der hydraulischen Regeleinrichtung gemäss der  Erfindung.  



  Wie aus     Fig.    1 ersichtlich     ist,    soll in dem von der  Leistung Null bis z. B. ?-Last angenommenen un  teren Leistungsbereich I die Regelung so erfolgen, dass  sämtliche     Düsengruppenventile    29 teilweise oder, wie  in     Fig    1 dargestellt, vollständig geöffnet bleiben und  das vorgeschaltete Drosselventil 19 entsprechend der  mit zunehmender Belastung gemäss der Statik der  Regelung sinkenden Drehzahl der Turbine so geöffnet  wird, dass ein kontinuierlicher Leistungsanstieg eintritt.

    Dies geschieht dadurch, dass das     Augangsglied    des       Drehzahlmesswerkes    3, nämlich die Spindel 33, sich       mit    sinkender Drehzahl so bewegt, dass der     Querschnitt     der     Abflussblende    12 des aus der Eintrittsblende 11  und dieser     Abflussblende    12 bestehenden, von der  Steuerflüssigkeit durchströmten     Zweiblendensystems     10     verringert    wird.

   Die dabei eintretende Erhöhung des  von diesem     Zweiblendensystem    10 ausgehenden Impuls  druckes     P,    bewirkt eine     Auslenkung    des an das Dros  selventil 19 angeschlossenen     Impulsdruckempfängers     15 im Öffnungssinne. Während dieser Drehzahlab  senkung vergrössert sich der Querschnitt der Abfluss  blende 22 des zweiten, ebenfalls von der Steuer  flüssigkeit     durchflossenen        Zweiblendensystems    20,  dessen Eintrittsblende die Ziffer 21 trägt.

   Dabei ver  ringert sich der von diesem     Zweiblendensystem    20  ausgehende Impulsdruck     P2.    Durch entsprechende  Auslegung der     Abflussblenden    12 und 22 in Verbin  dung mit den     querschnittssteuernden    Drosselkegeln  31 und 32 kann aber erreicht werden, dass der Impuls  druck P, während dieser Drehzahlsenkung im unteren  Leistungsbereich stets grösser bleibt als der Impuls  druck     P1.    Der von diesen beiden Impulsdrücken     P1     und P,     beaufschlagte    Schaltkolben 4 befindet sich also  in derjenigen     Stellung,

      in welcher der     Durchtritts-          querschnitt    41 zur     Übertragung    des Impulsdruckes     P,     zu dem oder den     Impulsdruckempfängern    25 ge  schlossen ist.

   Der Impulsdruck P2 und die in diesem  bzw. diesen     Impulsdruckempfängern    25 entgegen  wirkende Kraft einer oder mehrerer Federn 26 sind  so aufeinander abgestimmt, dass in dem unteren Lei  stungsbereich I die von dem Impulsdruck     P2    aufge  brachte Druckkraft grösser bleibt     als    die ihr entgegen  gerichtete Federkraft, dass also der oder die     Impuls-          druckempfänger    25 übersteuert und damit die       Düsengruppenventile    29 voll geöffnet bleiben.  



  In dem sich an diesem unteren Leistungsbereich I  anschliessenden Übergangsbereich     1I    tritt eine weitere  Drehzahlsenkung ein, welche durch Erhöhung des  Impulsdruckes     P,    ein weiteres Öffnen des     Drosselven-          tiles    19 verursacht. Zugleich sinkt der Impulsdruck     P2     so weit ab, dass die Übersteuerung des oder der       Impulsdruckempfänger    25 abbricht und sämtliche         Düsengruppenventile    29 allmählich bis auf ein ein  ziges, im allgemeinen teilweise geöffnet bleibendes       Düsengruppenventil,    geschlossen werden.

   Auch inner  halb dieses Übergangsbereiches     1I        überwiegt    am       Schaltkolben    4 die von dem Impulsdruck     P2    erzeugte  Druckkraft gegenüber der Druckkraft des Impuls  druckes     P1,    so dass weiterhin der     Durchtrittsquer-          schnitt    41 geschlossen bleibt.  



  An den Übergangsbereich     I1    schliesst sich der  obere Leistungsbereich<B>111</B> an, in dem auf     Grund    der  zunehmenden Belastung die Drehzahl der Turbine  weiter absinkt. Beim Eintritt 'in diesen oberen  Leistungsbereich     III    beginnt die von dem Impuls  druck     P1    aufgebrachte Druckkraft gegenüber der von  dem Impulsdruck     P2    herrührenden Druckkraft am  Schaltkolben 4 zu überwiegen, so dass dieser beim  Eintritt in diesen Bereich von seiner in der Zeichnung  ausgezogen eingezeichneten Endstellung in die an  dere, gestrichelt eingezeichnete Endstellung verschoben  wird.

   Dabei wird durch Öffnen des     Durchtrittsquer-          schnittes    41 die     Übertragung    des Impulsdruckes     P1     zu dem oder den an die     Düsengruppenventile    29  angeschlossenen     Impulsdruckempfängern    freigegeben  und zugleich die Übertragung des Impulsdruckes P,  zu diesem oder diesen     Impulsdruckempfängern    25  durch Schliessen des     Durchtrittquerschnittes    42 unter  brochen.

   Im oberen Leistungsbereich übernimmt also  der Impulsdruck     P1    die Steuerung sowohl der an das       Drosselventil    19 als auch an die     Düsengruppenventile     29 angeschlossenen     Impulsdruckempfänger.    Dabei  ist die in dem     Impulsdruckempfänger    15 wirkende  Federkraft gegenüber diesem Impulsdruck     P1    so be  messen, dass das vorgeschaltete Drosselventil 19  während dieses ganzen Bereiches voll geöffnet bleibt.  



  Die beiden     Zweiblendensysteme    10 und 20  können in einem Bauteil 5 zusammengefasst sein.  Dabei können deren     Abflussblenden    12 und 22 jeweils  mittels der beiden Drosselkegel 31 und 32     gesteuert     werden, welche an der gemeinsamen Spindel 33  angebracht sind. Ein gleichmässiger Leistungsanstieg  in dem Übergangsbereich     1I    kann dadurch gewähr  leistet werden, dass die Drosselkegel 31 und 32 in an  sich bekannter Weise abgesetzt, dass heisst, mit zwei  oder mehreren Abschnitten     unterschiedlichen    Kegel  winkels versehen werden. Ebenso ist es möglich, die  Drosselkegel in bekannter Weise so zu     gestalten,    dass  deren Erzeugende eine gekrümmte Linie darstellt.  



  Eine an dem Schaltkolben 4     angelenkte    Einrich  tung zur Dämpfung seiner Bewegungen, beispielsweise  ein     Dämpferkolben    43, dient dazu, um bei einer plötz  lich erfolgenden Absenkung der auf die Dampfturbine  wirkenden Belastung durch     Schnellschluss    sowohl des       Drosselventiles    19     als    auch sämtlicher Düsengruppen  ventile 29 die weitere Zufuhr von Frischdampf zur  Turbine zu unterbinden und damit ein Überschreiten  der höchstzulässigen Läuferdrehzahl mit Sicherheit  zu     verhindern.    Die bei einer solchen plötzlichen  Lastabsenkung auftretende Drehzahlerhöhung be  wirkt,

   dass die     Abflussblenden    12 und 22 beider       Zweiblendensysteme    10 und 20 durch Übersteuerung      der an das     Drehzahlmesswerk    3     angelenkten    Spindel  33 völlig geöffnet werden. Durch die Einrichtung zur  Dämpfung der     Bewegungen    des Schaltkolbens 4 wird  verhindert, dass bei der dabei auftretenden plötzlichen  Absenkung beider Impulsdrücke     P1    und     P2    der  Schaltkolben 4 in nicht genau vorausbestimmter Weise  bewegt wird.

   Dadurch bleiben die jeweils offenen       Leistungsquerschnitte    für die aus den Empfängern  15 und 25 zurückfliessende Steuerflüssigkeit während  des     Schnellschlussvorganges    mit Sicherheit     geöffnet.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Hydraulische Regeleinrichtung für Dampftur binen, bei denen die Einströmdüsen in Düsengruppen aufgeteilt sind, denen Düsengruppenventile vorge schaltet sind, welche entweder jeweils einzeln mittels eines hydraulischen Kolbenmotors oder durch einen einzigen Kolbenmotor unter Zwischenschaltung eines mechanischen Übertragungssystems zwischen dem gemeinsamen Kolbenmotor und den einzelnen Düsen gruppen geöffnet werden und bei denen den Düsen gruppenventilen ein ebenfalls mittels eines hydrau lischen Kolbenmotors zu öffnendes Drosselventil vor geschaltet ist,

   wobei die hydraulischen Kolbenmotoren jeweils durch hydraulische Impulsdruckempfänger gesteuert werden und die Regelung so erfolgt, dass in einem unteren Leistungsbereich sämtliche Düsen gruppenventile teilweise oder voll geöffnet bleiben und das Drosselventil allein als Stellglied wirkt, in einem anschliessenden Übergangsbereich das Drossel ventil weiter geöffnet und gleichzeitig alle Düsen gruppenventile bis auf ein einziges geschlossen werden und in einem oberen Leistungsbereich die Düsen gruppenventile nacheinander geöffnet bzw.

   geschlos sen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab- flussblend'en (12, 22) zweier im Steuerflüssigkeits- kreislauf einander parallel geschalteter Zweiblenden systeme (10, 20) durch das Ausgangsglied (33) des Drehzahlmesswerkes (3) der Dampfturbine in einander entgegengesetztem Sinne gesteuert werden, dass die beiden Kolbenflächen eines Schaltkolbens (4) jeweils von einem der beiden von den Zweiblendensystemen (10, 20) ausgehenden Impulsdrücke (P1, P2) beauf- schlagt werden, dass der Schaltkolben (4)

   bei über wiegen der von dem mit zunehmender Drehzahl steigenden Impulsdruck (P2) aufgebrachten Druck kraft gegenüber der von dem anderen Impulsdruck (P1) aufgebrachten Druckkraft eine Durchtritts- öffnung (42) zur Übertragung des erstgenannten Im pulsdruckes (P2) zu dem oder den an die Düsen- gruppenventile(29) angeschlossenenImpulsdruckemp- fängern (25)

   offenhält und diese Impulsd'ruckemp- fänger dabei übersteuert bleiben, dass der Schalt kolben (4) bei Überwiegen der von dem mit zuneh mender Drehzahl sinkenden Impulsdruck (P1) auf gebrachten Druckkraft diesen Durchtrittsquerschnitt (42) schliesst und zugleich einen zweiten Durchtritts- querschnitt (41) zur Übertragung des letztgenannten Impulsdruckes (P1) zu diesen Impulsdruckempfängern (25) öffnet, wobei die Übersteuerung dieser Impuls druckempfänger abbricht und dass der an das Drossel ventil (19)

   angeschlossene Impulsdruckempfänger (15) dauernd vom letztgenannten Impulsdruck (Pi) beaufschlagt ist und dieser und die in dem Impuls- druckempfänger (15) wirkende Federkraft so auf einander abgestimmt sind, dass das Drosselventil (19) bei Überschreiten des letztgenannten Impuls druckes (Pi) über einen festgelegten Betrag völlig ge öffnet bleibt. UNTERANSRÜCHE 1.

   Hydraulische Regeleinrichtung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zweiblendensysteme (10, 20) in einem Bauteil (5) zusammengefasst sind, und deren Abflussblenden (12, 22) jeweils mittels Drosselkegel (31, 32) gesteuert werden, welche an einer gemeinsamen Spindel (33) angebracht sind. 2. Hydraulische Regeleinrichtung nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass an den Schaltkolben (4) eine Einrichtung zur Dämpfung seiner Bewegungen, beispielsweise ein Dämpferkolben (43), angeschlossen ist.