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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Turbinen und anderen hydraulischen
Kraftmaschine.
In allen neueren Werken über Turbinenbau wird auf den Einfluss hingewiesen, den die Länge der Druckrohrleitung auf den Regelungsvorgang ausübt (siehe z. B. : Bauersfeld, Die automatische Regulierung der Turbinen, Berlin 1905, S. U7 ; Wagenbach, Neuere Turbinenanlagen. Berlin 1905, S. 125). Dieser Einfluss beruht darauf, dass durch die Trägheit der vor der Leitvorrichtung befindlichen Wassersäule Schwankungen des statischen Druckes vor der Leit-
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entgegengesetzt ist, derart, dass sich die beiden Wirkungen zum Teil aufheben. Öffnet nämlich der Regler die Leitvorrichtung zu dem Zwecke, um der Turbine mehr Wasser zuzuführen, so sinkt der Druck und damit die Ausströmgeschwindigkeit. Beim Schliessen tritt der entgegengesetzte Vorgang ein.
Die Folge davon ist das sogenannte Uberregeln der Regler, das unter ungünstigen Verhältnissen dazu führen kann, dass der Regler nach einem energischen Regelungsvorgang selbst bei gleich bleibender Belastung überhaupt nicht zur Ruhe kommt. Solche Pendelungen sind u. a. in Budau, Druckschwankungen in Turbinenzuleitungsrohren, Wien 1905, beschrieben.
In erhöhtem Masse wird der ungünstige Einfluss von Druckschwankungen vor der Leitvorrichtung fühlbar, wenn mehrere Turbinen an demselben Rohrstrange hängen und in verschiedener Weise belastet sind. Befinden sich insbesondere Turbinen für gleichmässige Abgabe von Kraft-und Lichtenergie an demselben Rohrstrang mit solchen, die durch Bahnbetrieb stark und nicht überwachbar wechselnd beansprucht sind, so rufen die Bahnturbinen durch das rasche Offnen und Schliessen ihrer Regler Druckschwankungen in der Druckleitung hervor, durch die der Wasserznlauf zu den Lichtturbinen entsprechend geändert wird. DadurcJ1l ändert sich bei gleichbleibender Belastung die Umlaufszahl, bis der Regler durch Beeinflussung der Beaufschlagung den erforderlichen Wasserzulauf wieder hergestellt hat.
Beim raschen Verlaufe der Belastungschwankungen durch den Bahnbetrieb wird dieser Regelungsvorgang meistens zu spät kommen. so dass er sofort durch den entgegengesetzten Vorgang wieder verbessert werden muss. Die Folge davon ist, dass die Regler mehrerer an dieselbe Druckleitung angeschlossenen Turbinen nicht zur
Ruhe kommen können, solang ? auch nur eine der Turbinen einer stark wechselnden Belastung unterworfen ist.
Die natürliche Abhilfe für diesen Ubelstand ergibt sich daraus, den Regelungsvorgang nicht nur von der Umlaufsgeschwindigkeit, sondern auch vom Lcitungsdnick derart abhängig zu machen, dass beim Sinken des Leitungsdruckes selbsttätig eine Erhebung, beim Steigen eine Verringerung der Beaufschlagung eintritt. Die einfachste Anordnung dieser Art ist durch die Gegenüberstellung der beiden Fig. 1 und 2 kenntlich gemacht.
Sie stellen das Schema einer hydraulischen Regelung mit einfachem Servomotor und Rückführung dar. und zwar bedeutet li den Servomotor. ; S den dazugehörigen Steuerungsteil, R die mit dem Servomotor verbundene Stange, die die Rückführung des Steuerungsteiles bewirkt. und T den Pendelregler.
Fig. t stellt das bisher angewendete Schema dar, wobei das Verteilungsglied des Servo- motors bloss vom Pendelregler beeinflusst wird. Eine Druckschwankung vor der Einlassvorrichtung kann darum erst dann verbessert werden, wenn die dadurch hervorgerufene Veränderung der
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Verbindung stehenden Zylinder und einem darin verschiebbaren Kolben, dessen Gegenbelastung, z. B. durch eine Feder, derart ausgeglichen ist. dass jedem Druck eine bestimmte Stellung des Kolbens entspricht. Zwischen dem Druckregler und dem Druckrohr können Dämpfungen oder Drosselungen eingeschaltet sein.
Steigt, der Druck im Druckrohr bei gleichbleibender Belastung der Turbine, so wird der Pendelregler in seiner Stellung verharren, während durch Heben des Druckreglerkolbens eine Verschiebung des Regelunp ; steiles S und damit eine Verringerung der Beaufschlagung der Turbinen hervorgerufen wird. Durch das Rückführungagestänge wird sodann das Verteilungsglied wieder in seine Mittellage zurückgeführt. Sinkt der Druck im Druckrohr, so spielt sich der entgegengesetzte Vorgang ab. Auf diese Weise ist der Druckregler imstande, die störende Wirkung aller Drucksehwankungen auszugleichen, sei es, dass sie von anderen an das gleiche Druckrohr angeschlossenen Turbinen oder von anderen Einnässen herrühren.
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Ändert sich dagegen die Belastung der Turbine und damit die Umlaufsgeschwindigkeit, so wird sich der Pendelregler verstellen, während der Druckregler vorerst in Ruhe bleibt. Der
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und rascher der Druckregler, indem er die Einlassvorrichtung immer genau dein wechselnden Druck entsprechend beständig verstellt.
Durch Anbringung eines solchen Druckreglers wird somit die Turbine, statt wie bisher einem. nunmehr zwei Einflüssen unterworfen : i. dem Einfluss der Umdrehungsgeschwindigkeit der
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der Turbine vnn jeder Beeinflussung durch Druckschwankung in der Rohrleitung befreit.
Druckregler und Pendelregler ergehen somit in ihrer Zusammenwirkung ein neuartiges Regelungsverfahren für solche Turbinen. bei denen die Massenwirkung der vor der Eintass- vorrichtung in Bewegung befindlichtn Wassersiiule nicht mehr zu vernachlässigen ist. Dieses Verfahren ist insbesondere bei Kraftwerken. die Strom für Vollbahnen abzeugeben haben. von grosser Bedeutung.
Die Anwendung des Rege ! ungsverfahrens ist in gleicher Weise bei hydraulischer. wie bei mechanischerTurbinenregelungmöglich.
Die einfachste Art der Anbringung des Druckreglers wird dadurch erreicht. dass man den Druckregler, den Geschwindigkeitsregler und das zur Verstellung des Steuerungsteiles des Servomotors führende Gestänge an drei Punkten eines frei schwebenden Hebels angreifen lässt. Diese Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. in der der Hebel mit H bezeichnet ist.
Ist der Servomotor mit einem Nebenauslass bekannter Bauart zwangsweise verbunden. der bei raschem Schliessen der Einassvorrichtung von selbst in Tätigkeit tritt, um die Druck- leitung von Überdrücken zu bewahren, so wird dadurch der Druckregler nicht entbehrlich. weil der Nebenauslass die Grenze der möglichen Druckschwankungen nur nach oben begrenzt.
PATENT ANSPRÜCHE :
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der Kraftmaschine dem Einflüsse der Druckschwankungen zu entziehen.