CH624247A5 - Turbogenerator with variable inertia - Google Patents

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CH624247A5
CH624247A5 CH1105177A CH1105177A CH624247A5 CH 624247 A5 CH624247 A5 CH 624247A5 CH 1105177 A CH1105177 A CH 1105177A CH 1105177 A CH1105177 A CH 1105177A CH 624247 A5 CH624247 A5 CH 624247A5
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turbo
generator
speed
mass
inertia
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CH1105177A
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French (fr)
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Morris Jack Ezban
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Morris Jack Ezban
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06Regulating, i.e. acting automatically
    • F03B15/08Regulating, i.e. acting automatically by speed, e.g. by measuring electric frequency or liquid flow
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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Abstract

The turbogenerator consists of a turbine (1) linked by a shaft (2) to a generator (3). The inertia of the unit of the rotating mass of the turbogenerator is composed of a constant part, consisting of the mass of the turbine and of the generator, and of another variable part, represented by the mass (4) of variable inertia. When there is a variation of the speed of the turbogenerator, the inertia of the mass (4) varies automatically so as to maintain the normal speed of the turbogenerator. Thus, dangerous speed adjustment manoeuvres are avoided and the maximum efficiency of the turbine is always obtained whilst reducing the weight and consequently the cost of the installation. <IMAGE>

Description

       

  
 

**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.

 



   REVENDICATIONS
 1. Turbo-générateur caractérisé en ce que l'inertie de l'en
 semble de la masse tournante du turbo-générateur est composée
 d'une partie constante, constituée par la masse de la turbine et
 du générateur, et d'une autre partie variable, constituée par une
 masse à inertie variable.



   2. Turbo-générateur selon la revendication 1, caractérisé en
 ce que la masse à inertie variable est constituée d'une masse
 volante (40, 50) disposée à une distance variable autour de
 l'arbre (2) du turbo-générateur, de façon que la partie de
 l'inertie variable varie avec la variation de la vitesse du turbo
 générateur, pour maintenir la vitesse normale du turbo-généra
 teur.



   3. Turbo-générateur selon la revendication 2, caractérisé en
 ce que la masse volante (40, 50) est fixée à un bras (41, 51) qui
 est attaché d'une façon amovible pivotable dans la direction
 radiale à l'arbre (2) du turbo-générateur et est reliée par un
 deuxième bras (43) égalisateur, à un guide (44) glissant sur cet
 arbre.



   4. Turbo-générateur selon la revendication 3, caractérisé en
 ce que le bras fixe (51) est télescopique et que la masse volante
 (50) est raccordée par un ressort réglable (55) à l'arbre (2) du
 turbo-générateur.



   5. Turbo-générateur selon une des revendications 2 à 4,
 caractérisé en ce qu'il y a plusieurs masses volantes (40, 50)
 réparties en équilibre autour de l'arbre du turbo-générateur.



   6. Turbo-générateur selon la revendication 2, caractérisé en
 ce que la masse volante est un liquide ou une émulsion (60).



   7. Turbo-générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liquide ou l'émulsion (60) est contenu dans un récipient (66) possédant des palettes à son intérieur.



   8. Turbo-générateur selon une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'arbre sur lequel est monté la masse volante est raccordé par une transmission à l'arbre du turbogénérateur de façon que la vitesse de la masse puisse être égale ou différente de la vitesse du turbo-générateur.



   9. Turbo-générateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la transmission est agencée de façon à varier le rapport de la vitesse de la masse à la vitesse du turbo-générateur, en proportion avec la variation de la vitesse du turbo-générateur.



   10. Turbo-générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de l'inertie variable est constituée d'une ou plusieurs masses fixes tournant sur un arbre raccordé par une transmission à l'arbre du turbo-générateur, cette transmission variant le rapport de la vitesse de la masse à la vitesse du turbogénérateur en fonction de la variation de la vitesse du turbogénérateur, pour maintenir la vitesse normale du turbo-générateur.



   Le régime de fonctionnement d'un turbo-générateur d'inertie constante est souvent dérangé par la variation brusque de la charge dans le réseau électrique. En régime de fonctionnement normal, le couple moteur agissant sur la turbine 1 (fig. 1) est en équilibre avec le couple résistant du générateur 3 de façon que la vitesse du turbo-générateur est constante. En cas de perte de charge, suivant une baisse de demande dans le réseau électrique, le couple résistant devient plus petit que le couple moteur, ce qui fait que la masse tournante s'emballe à une grande vitesse mettant en danger l'installation et aussi les appareils branchés sur le réseau électrique. Il est donc désirable de voir la vitesse remise au normal le plus rapidement possible, ou le turbogénérateur arrêté, en réduisant l'alimentation d'énergie à la turbine.

  Dans les centrales hydro-électriques le temps d'arrêt est spécifié pour éviter le danger du phénomène du coup de bélier; quand même certaines précautions sont faites dans la construction et l'équipement pour résister à ce phénomène, ce qui rend l'installation aussi coûteuse.



   En cas de surcharge, suivant une hausse de demande dans le
 réseau électrique, le couple résistant devient plus grand que le
 couple moteur, ce qui fait que la vitesse du turbo-générateur
 diminue sensiblement. Pour restituer la vitesse normale, l'ali
 mentation d'énergie à la turbine est augmentée,mais si la vitesse
 n'est pas restituée dans un certain temps, la surcharge est rejetée
 momentanément par action des relais de protection jusqu'à ce
 que la vitesse normale est remise, et puis la surcharge est admise
 au fur et à mesure que l'alimentation d'énergie à la turbine est augmentée. Dans les centrales thermiques ce phénomène est
 très important, car plus la durée de remise de la vitesse normale
 est longue, plus la perte en vie utile de l'équipement est grande.



   L'équipement est soumis à des vibrations dangereuses pendant
 ces manoeuvres. Il est à noter que le couple moteur peut aussi
 varier, créant les mêmes situtations provoquées par la variation
 du couple résistant.



   On remarque que dans tous les cas le rendement de la
 turbine est réduit puisque sa vitesse n'est plus celle du régime
 normal, et comme on essaie de rétablir la vitesse en agissant sur
 le système d'alimentation, les caractéristiques hydrauliques de la
 turbine sont aussi modifiées, ce qui engendre des instabilités de
 fonctionnement, sommées à la réduction du rendement, rend le
 réglage de la vitesse aussi compliqué que difficile.



   Actuellement, pour faciliter le réglage de la vitesse, la
 tendance est de doter les turbo-générateur d'une inertie cons
 tante aussi grande que possible. Il est évident que l'installation
 et l'équipement deviennent plus coûteux, mais dans ces condi
 tions, c'est le seul moyen d'atténuer la vitesse en cas de perte de
 charge, ou bien d'aider à rétablir la vitesse normale en cas de
 surcharge. Quand même, si la surcharge est aussi grande qu'elle
 doit être rejetée, le délai disponible est de quelques secondes, ce
 qui rend cette opération aussi critique.



   Pour assainir ces défaillances d'opération, l'invention pro
 pose que l'inertie de l'ensemble de la masse tournante du turbo
 générateur est composée d'une partie constante constituée par
 la masse de la turbine et du générateur et d'une autre partie
 variable, constituée par une masse à inertie variable. La partie
 d'inertie variable peut être fournie par une masse d'une certaine
 caractéristique tel qu'elle varie automatiquement son inertie en
 proportion avec la variation de la vitesse de l'ensemble de la
 masse tournante du turbo-générateur.



   Le calcul de l'inertie variable peut être fait en tenant com
 pote de deux cas extrêmes,   l'un    est le cas de surcharge maximum
 lorsque la partie de l'inertie variable devient minimum, et
 l'autre est le cas de perte totale de charge lorsque la partie de
 l'inertie variable atteint son maximum. La valeur de cette inertie
 variable, dans l'intervalle de la variation de la charge, varie
 automatiquement en proportion avec la variation de la vitesse
 de l'ensemble de la masse tournante, de façon à maintenir la
 vitesse normale du turbo-générateur.



   L'avantage de cet arrangement c'est qu'il permet de varier
 automatiquement l'inertie du turbo-générateur proportionnel
 lement à la variation des couples résistants ou moteur, tel que la vitesse normale du turbo-générateur est maintenue sans avoir
 nécessité d'agir sur le système d'alimentation ou rejeter la
 surcharge, évitant ainsi les manoeuvres dangereuses de réglage
 de vitesse. D'autre part, le turbo-générateur se trouve toujours
 en régime de vitesse normale et les caractéristiques hydrauliques
 de la turbine sont les mêmes qu'en régime normal, ce qui signifie
 que la turbine est toujours en régime de rendement maximum.

 

   Un autre avantage de cet arrangement est que la partie cons
 tante de l'inertie peut être réduite au minimum nécessaire au
 fonctionnement mécanique et électrique de l'équipement, ré
 duisant ainsi la masse de la turbine et plus spécialement du
 générateur, ce qui signifie une économie considérable dans le
 coût de l'équipement et de l'installation.



   Le dessin montre, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exé
 cution de l'objet de l'invention.  



   La   fig. 1    est une vue schématique d'un turbo-générateur



  connu;
 La fig. 2 est une vue schématique d'un turbo-générateur selon l'invention;
 La fig. 3 est une vue schématique d'une variante d'un turbogénérateur selon l'invention;
 La fig. 4 est une forme d'exécution avec masse volante;
 La fig. 5 montre une variante d'un détail de la forme d'exécution selon la fig. 4;
 La fig. 6 est une vue d'une deuxième forme d'exécution avec masse volante et
 La fig. 7 est une vue d'une troisième forme d'exécution.



   Le turbo-générateur selon la fig. 2 consiste en une turbine 1 qui a un couple moteur, cette turbine est reliée par l'arbre 2 au générateur 3 qui provoque un couple résistant.



   Sur l'arbre 2 du turbo-générateur selon la fig. 2 est monté en série une masse 4 d'inertie variable. Sur l'arbre 2 du turbogénérateur selon la fig. 3 est monté en parallèle une masse 5 d'inertie variable, c'est-à-dire que cette masse est montée sur un arbre parallèle à l'arbre 2 et est reliée par une transmission 6 à l'arbre 2.



   Les fig. 4 à 7 montrent en détail différentes dispositions de turbo-générateur ayant une inertie variable.



   Selon la fig. 4 il y a deux ou plusieurs masses volantes 40 fixée chacune sur un bras 41 lequel est monté de manière amovible sur un guide fixe 42. Le bras 41 avec la masse 40 s'écarte de l'arbre 2 sous l'acition de la force centrifuge de l'arbre 2 en rotation, variant ainsi l'inertie de la masse. La variation de l'inertie de la masse est en fonction de la variation de la vitesse du turbo-générateur.



   Pour aussurer un écartement de la masse volante 40 en direction radiale à l'arbre 2, chaque masse 40 est reliée par l'intermédiaire d'un deuxième bras égalisateur 43 à un guide libre 44. L'attachement des masses par deux bras 41,43 et un guide fixe 42 et un guide libre 44 assure que les masses 40 sont équidistantes de l'arbre 2 et que toute excentricité est éliminée, c'est-à-dire les masses volantes 40 sont réparties en équilibre autour de l'arbre du turbo-générateur.



   Dans la fig. 5 le bras 41 de la masse volante selon la fig. 4 est remplacé par un bras 51 télescopique, lequel bras est muni d'un ressort réglable 55 et relie la masse volante 50 au guide fixe 52 de l'arbre du turbo-générateur.



   La deuxième forme d'exécution selon la fig. 6 est constitué d'une masse liquide ou une émulsion liquide 60 contenue dans un récipient 66 de forme conique dont la base 67 est élargie et de forme cylindrique. Les parois de ce récipient sont rectilignes ou courbées de façon convexe ou concave vers l'axe du récipient. Celui-ci contient à son intérieur des palettes fixes ou mobiles de façon à aider le fluide à tourner ou s'arrêter le plus rapidement possible. Le récipient est monté dans une position verticale de façon que son sommet est vers le bas, et sa base est vers le haut.

  Le fonctionnement se résume en ce que, quand le turbo-générateur est en arrêt, la masse liquide est contenue au bas de la partie conique où la valeur de l'inertie est au minimum, et quand la vitesse augmente, la masse liquide - sous l'action de la force centrifuge - s'écarte de l'axe du récipient et se déplace vers la paroi conique, puis vers les parois cylindriques de la base où la valeur de l'inertie est au maximum. La variation de l'inertie de la masse est en fonction de la variation de la vitesse du turbo-générateur.



   La troisième forme de'exécution selon la fig. 7 est constituée d'une ou plusieurs masses fixes 70 tournant sur un axe raccordé à l'arbre 2 du turbo-générateur par une transmission 79. Cette transmission varie le rapport de la vitesse des masses à la vitesse du turbo-générateur, en proportion avec la variation de la vitesse du turbo-générateur. Comme l'inertie de ces masses fixes est une fonction directe du carré du rapport de la vitesse de ces masses à celle du turbo-générateur, il est donc possible de varier l'inertie entre un minimum et un maximum. La puissance transmise par la transmission correspond seulement à la variation de puissance relative à la variation de l'inertie, de façon à rendre cette transmission relativement économique.



   Les deux premiers exemples des masses peuvent être montés en série avec l'arbre 2 du turbo-générateur ou selon la fig. 3 raccordés par une transmission 6 de façon que leurs vitesses soient égales ou différentes du turbo-générateur. Aussi peut-on faire usage de la même transmission selon la fig. 7.



   Le fonctionnement pratique des turbo-générateurs décrits varie selon les situations.

 

   Quand l'inertie de la partie variable varie de façon qu'elle devienne minimum en régime de surcharge maximum du turbogénérateur, l'inertie de l'ensemble de la masse tournante devient égale à la partie de l'inertie constante plus le minimum de la partie de l'inertie variable.



   Quand la partie de l'inertie variable varie de façon qu'elle atteigne sa valeur maximum en régime de perte totale de charge, l'inertie de l'ensemble de la masse tournante devient égale à la partie de l'inertie constante plus le maximum de la partie de l'inertie variable.



   Dans l'intervalle entre le régime de surcharge maximum et le régime de perte totale de charge, la partie de l'inertie variable varie en proportion avec la variation de la vitesse de l'ensemble de la masse tournante de façon à maintenir la vitesse normale du turbo-générateur. 



  
 

** ATTENTION ** start of the DESC field may contain end of CLMS **.

 



   CLAIMS
 1. Turbo-generator characterized in that the inertia of the in
 seems the rotating mass of the turbo generator is made up
 a constant part, consisting of the mass of the turbine and
 of the generator, and of another variable part, constituted by a
 mass with variable inertia.



   2. Turbo-generator according to claim 1, characterized in
 that the mass with variable inertia consists of a mass
 flying (40, 50) arranged at a variable distance around
 the shaft (2) of the turbo-generator, so that the part of
 the variable inertia varies with the variation of the turbo speed
 generator, to maintain the normal speed of the turbo-generator
 tor.



   3. Turbo generator according to claim 2, characterized in
 that the flying mass (40, 50) is fixed to an arm (41, 51) which
 is detachably attached rotatable in the direction
 radial to the shaft (2) of the turbo-generator and is connected by a
 second equalizing arm (43), to a guide (44) sliding on this
 tree.



   4. Turbo-generator according to claim 3, characterized in
 that the fixed arm (51) is telescopic and that the flying mass
 (50) is connected by an adjustable spring (55) to the shaft (2) of the
 turbo generator.



   5. Turbo generator according to one of claims 2 to 4,
 characterized in that there are several flying masses (40, 50)
 distributed in balance around the turbo-generator shaft.



   6. Turbo-generator according to claim 2, characterized in
 that the flying mass is a liquid or an emulsion (60).



   7. Turbo generator according to claim 6, characterized in that the liquid or the emulsion (60) is contained in a container (66) having pallets inside.



   8. Turbo-generator according to one of claims 2 to 7, characterized in that the shaft on which the flywheel is mounted is connected by a transmission to the shaft of the turbogenerator so that the speed of the mass can be equal or different from the speed of the turbo generator.



   9. Turbo-generator according to claim 8, characterized in that the transmission is arranged so as to vary the ratio of the speed of the mass to the speed of the turbo-generator, in proportion to the variation of the speed of the turbo-generator .



   10. Turbo-generator according to claim 1, characterized in that the part of the variable inertia consists of one or more fixed masses rotating on a shaft connected by a transmission to the shaft of the turbo-generator, this transmission varying the ratio of the speed of the mass to the speed of the turbogenerator as a function of the variation of the speed of the turbogenerator, to maintain the normal speed of the turbo-generator.



   The operating regime of a constant inertia turbo generator is often disturbed by the sudden variation of the load in the electrical network. In normal operating conditions, the engine torque acting on the turbine 1 (fig. 1) is in equilibrium with the resistive torque of the generator 3 so that the speed of the turbo-generator is constant. In the event of a pressure drop, following a drop in demand in the electrical network, the resistive torque becomes smaller than the engine torque, which causes the rotating mass to run at high speed, endangering the installation and also devices connected to the electrical network. It is therefore desirable to see the speed returned to normal as quickly as possible, or the turbogenerator stopped, by reducing the power supply to the turbine.

  In hydroelectric power stations the stopping time is specified to avoid the danger of the phenomenon of water hammer; however, certain precautions are taken in construction and equipment to resist this phenomenon, which makes installation also expensive.



   In case of overload, following an increase in demand in the
 electrical network, the resistive torque becomes greater than the
 engine torque, which means that the speed of the turbo-generator
 decreases significantly. To restore normal speed, the ali
 ment of energy to the turbine is increased, but if the speed
 is not returned in a certain time, the overload is rejected
 momentarily by action of protection relays until
 that normal speed is reset, and then overload is allowed
 as the power supply to the turbine is increased. In thermal power plants this phenomenon is
 very important, because the longer the return time to normal speed
 is long, the greater the loss of useful life of the equipment.



   The equipment is subjected to dangerous vibrations during
 these maneuvers. It should be noted that the engine torque can also
 vary, creating the same situations caused by variation
 of the resistant couple.



   We note that in all cases the yield of the
 turbine is reduced since its speed is no longer that of the speed
 normal, and as we try to restore speed by acting on
 the fuel system, the hydraulic characteristics of the
 turbine are also modified, which creates instabilities of
 operation, summed up with the reduction of the yield, makes the
 speed control as complicated as difficult.



   Currently, to facilitate speed adjustment, the
 trend is to equip turbo-generators with inertia cons
 aunt as tall as possible. It is obvious that the installation
 and equipment become more expensive, but under these conditions
 this is the only way to slow down the speed in case of loss of
 charge, or to help restore normal speed in the event of
 overload. However, if the overload is as large as it
 must be rejected, the time available is a few seconds, this
 which makes this operation so critical.



   To clean up these operational failures, the invention pro
 poses that the inertia of the entire rotating mass of the turbo
 generator is composed of a constant part constituted by
 the mass of the turbine and generator and another part
 variable, constituted by a mass with variable inertia. The part
 of variable inertia can be provided by a mass of a certain
 characteristic such that it automatically varies its inertia in
 proportion with the variation in speed of the whole
 rotating mass of the turbo-generator.



   The calculation of variable inertia can be done taking com
 with two extreme cases, one is the case of maximum overload
 when the part of the variable inertia becomes minimum, and
 the other is the case of total pressure drop when the part of
 variable inertia reaches its maximum. The value of this inertia
 variable, in the range of the load variation, varies
 automatically in proportion to the speed variation
 of the entire rotating mass, so as to maintain the
 normal speed of the turbo-generator.



   The advantage of this arrangement is that it allows you to vary
 automatically the inertia of the proportional turbo generator
 due to the variation in resistive or motor torques, such that the normal speed of the turbo-generator is maintained without
 need to act on the power system or reject the
 overload, thus avoiding dangerous adjustment maneuvers
 of speed. On the other hand, the turbo generator is always
 in normal speed and hydraulic characteristics
 of the turbine are the same as in normal operation, which means
 that the turbine is still operating at maximum efficiency.

 

   Another advantage of this arrangement is that the cons
 aunt of inertia can be reduced to the minimum necessary to
 mechanical and electrical operation of the equipment, re
 thus reducing the mass of the turbine and more specifically of the
 generator, which means considerable savings in the
 cost of equipment and installation.



   The drawing shows, by way of example, several forms of exercise.
 cution of the object of the invention.



   Fig. 1 is a schematic view of a turbo-generator



  known;
 Fig. 2 is a schematic view of a turbo generator according to the invention;
 Fig. 3 is a schematic view of a variant of a turbogenerator according to the invention;
 Fig. 4 is an embodiment with flying mass;
 Fig. 5 shows a variant of a detail of the embodiment according to FIG. 4;
 Fig. 6 is a view of a second embodiment with flying mass and
 Fig. 7 is a view of a third embodiment.



   The turbo generator according to fig. 2 consists of a turbine 1 which has an engine torque, this turbine is connected by the shaft 2 to the generator 3 which causes a resistant torque.



   On the shaft 2 of the turbo-generator according to fig. 2 is mounted in series a mass 4 of variable inertia. On the shaft 2 of the turbogenerator according to fig. 3 is mounted in parallel a mass 5 of variable inertia, that is to say that this mass is mounted on a shaft parallel to the shaft 2 and is connected by a transmission 6 to the shaft 2.



   Figs. 4 to 7 show in detail different arrangements of a turbo generator with variable inertia.



   According to fig. 4 there are two or more flying masses 40 each fixed on an arm 41 which is removably mounted on a fixed guide 42. The arm 41 with the mass 40 moves away from the shaft 2 under the force of force centrifugal of the rotating shaft 2, thus varying the inertia of the mass. The variation of the mass inertia is a function of the variation of the speed of the turbo-generator.



   To also ensure a spacing of the flying mass 40 in the radial direction to the shaft 2, each mass 40 is connected via a second equalizing arm 43 to a free guide 44. The attachment of the masses by two arms 41, 43 and a fixed guide 42 and a free guide 44 ensures that the masses 40 are equidistant from the shaft 2 and that any eccentricity is eliminated, that is to say the flying masses 40 are distributed in equilibrium around the shaft of the turbo generator.



   In fig. 5 the arm 41 of the flying mass according to FIG. 4 is replaced by a telescopic arm 51, which arm is provided with an adjustable spring 55 and connects the flying mass 50 to the fixed guide 52 of the turbo-generator shaft.



   The second embodiment according to FIG. 6 consists of a liquid mass or a liquid emulsion 60 contained in a container 66 of conical shape whose base 67 is enlarged and of cylindrical shape. The walls of this container are straight or curved convex or concave towards the axis of the container. It contains fixed or mobile pallets inside to help the fluid turn or stop as quickly as possible. The container is mounted in an upright position so that its top is down, and its base is up.

  The operation is summarized in that, when the turbo-generator is stopped, the liquid mass is contained at the bottom of the conical part where the value of inertia is at a minimum, and when the speed increases, the liquid mass - under the action of centrifugal force - moves away from the axis of the container and moves towards the conical wall, then towards the cylindrical walls of the base where the value of inertia is at its maximum. The variation of the mass inertia is a function of the variation of the speed of the turbo-generator.



   The third embodiment according to fig. 7 consists of one or more fixed masses 70 rotating on an axis connected to the shaft 2 of the turbo-generator by a transmission 79. This transmission varies the ratio of the speed of the masses to the speed of the turbo-generator, in proportion with the variation of the speed of the turbo-generator. As the inertia of these fixed masses is a direct function of the square of the ratio of the speed of these masses to that of the turbo-generator, it is therefore possible to vary the inertia between a minimum and a maximum. The power transmitted by the transmission corresponds only to the variation of power relative to the variation of the inertia, so as to make this transmission relatively economical.



   The first two examples of the masses can be mounted in series with the shaft 2 of the turbo-generator or according to FIG. 3 connected by a transmission 6 so that their speeds are equal or different from the turbo-generator. So we can use the same transmission according to fig. 7.



   The practical operation of the turbo-generators described varies depending on the situation.

 

   When the inertia of the variable part varies so that it becomes minimum under the maximum overload regime of the turbogenerator, the inertia of the entire rotating mass becomes equal to the part of the constant inertia plus the minimum of the part of the variable inertia.



   When the part of the variable inertia varies so that it reaches its maximum value under a total pressure drop regime, the inertia of the whole rotating mass becomes equal to the part of constant inertia plus the maximum of the part of the variable inertia.



   In the interval between the maximum overload regime and the total pressure drop regime, the part of the variable inertia varies in proportion with the variation of the speed of the whole rotating mass so as to maintain the normal speed. of the turbo generator.


    

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Turbo-générateur caractérisé en ce que l'inertie de l'en semble de la masse tournante du turbo-générateur est composée d'une partie constante, constituée par la masse de la turbine et du générateur, et d'une autre partie variable, constituée par une masse à inertie variable.  CLAIMS  1. Turbo-generator characterized in that the inertia of the in  seems the rotating mass of the turbo generator is made up  a constant part, consisting of the mass of the turbine and  of the generator, and of another variable part, constituted by a  mass with variable inertia. 2. Turbo-générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse à inertie variable est constituée d'une masse volante (40, 50) disposée à une distance variable autour de l'arbre (2) du turbo-générateur, de façon que la partie de l'inertie variable varie avec la variation de la vitesse du turbo générateur, pour maintenir la vitesse normale du turbo-généra teur.  2. Turbo-generator according to claim 1, characterized in  that the mass with variable inertia consists of a mass  flying (40, 50) arranged at a variable distance around  the shaft (2) of the turbo-generator, so that the part of  the variable inertia varies with the variation of the turbo speed  generator, to maintain the normal speed of the turbo-generator  tor. 3. Turbo-générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la masse volante (40, 50) est fixée à un bras (41, 51) qui est attaché d'une façon amovible pivotable dans la direction radiale à l'arbre (2) du turbo-générateur et est reliée par un deuxième bras (43) égalisateur, à un guide (44) glissant sur cet arbre.  3. Turbo generator according to claim 2, characterized in  that the flying mass (40, 50) is fixed to an arm (41, 51) which  is detachably attached rotatable in the direction  radial to the shaft (2) of the turbo-generator and is connected by a  second equalizing arm (43), to a guide (44) sliding on this  tree. 4. Turbo-générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bras fixe (51) est télescopique et que la masse volante (50) est raccordée par un ressort réglable (55) à l'arbre (2) du turbo-générateur.  4. Turbo-generator according to claim 3, characterized in  that the fixed arm (51) is telescopic and that the flying mass  (50) is connected by an adjustable spring (55) to the shaft (2) of the  turbo generator. 5. Turbo-générateur selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il y a plusieurs masses volantes (40, 50) réparties en équilibre autour de l'arbre du turbo-générateur.  5. Turbo-generator according to one of claims 2 to 4,  characterized in that there are several flying masses (40, 50)  distributed in balance around the turbo-generator shaft. 6. Turbo-générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la masse volante est un liquide ou une émulsion (60).  6. Turbo-generator according to claim 2, characterized in  that the flying mass is a liquid or an emulsion (60). 7. Turbo-générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liquide ou l'émulsion (60) est contenu dans un récipient (66) possédant des palettes à son intérieur.  7. Turbo-generator according to claim 6, characterized in that the liquid or the emulsion (60) is contained in a container (66) having pallets inside. 8. Turbo-générateur selon une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'arbre sur lequel est monté la masse volante est raccordé par une transmission à l'arbre du turbogénérateur de façon que la vitesse de la masse puisse être égale ou différente de la vitesse du turbo-générateur.  8. Turbo-generator according to one of claims 2 to 7, characterized in that the shaft on which the flywheel is mounted is connected by a transmission to the shaft of the turbogenerator so that the speed of the mass can be equal or different from the speed of the turbo generator. 9. Turbo-générateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la transmission est agencée de façon à varier le rapport de la vitesse de la masse à la vitesse du turbo-générateur, en proportion avec la variation de la vitesse du turbo-générateur.  9. Turbo-generator according to claim 8, characterized in that the transmission is arranged so as to vary the ratio of the speed of the mass to the speed of the turbo-generator, in proportion to the variation of the speed of the turbo-generator . 10. Turbo-générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de l'inertie variable est constituée d'une ou plusieurs masses fixes tournant sur un arbre raccordé par une transmission à l'arbre du turbo-générateur, cette transmission variant le rapport de la vitesse de la masse à la vitesse du turbogénérateur en fonction de la variation de la vitesse du turbogénérateur, pour maintenir la vitesse normale du turbo-générateur.  10. Turbo-generator according to claim 1, characterized in that the part of the variable inertia consists of one or more fixed masses rotating on a shaft connected by a transmission to the shaft of the turbo-generator, this transmission varying the ratio of the speed of the mass to the speed of the turbogenerator as a function of the variation of the speed of the turbogenerator, to maintain the normal speed of the turbo-generator. Le régime de fonctionnement d'un turbo-générateur d'inertie constante est souvent dérangé par la variation brusque de la charge dans le réseau électrique. En régime de fonctionnement normal, le couple moteur agissant sur la turbine 1 (fig. 1) est en équilibre avec le couple résistant du générateur 3 de façon que la vitesse du turbo-générateur est constante. En cas de perte de charge, suivant une baisse de demande dans le réseau électrique, le couple résistant devient plus petit que le couple moteur, ce qui fait que la masse tournante s'emballe à une grande vitesse mettant en danger l'installation et aussi les appareils branchés sur le réseau électrique. Il est donc désirable de voir la vitesse remise au normal le plus rapidement possible, ou le turbogénérateur arrêté, en réduisant l'alimentation d'énergie à la turbine.  The operating regime of a constant inertia turbo generator is often disturbed by the sudden variation of the load in the electrical network. In normal operating conditions, the engine torque acting on the turbine 1 (fig. 1) is in equilibrium with the resistive torque of the generator 3 so that the speed of the turbo-generator is constant. In the event of a pressure drop, following a drop in demand in the electrical network, the resistive torque becomes smaller than the engine torque, which causes the rotating mass to run at high speed, endangering the installation and also devices connected to the electrical network. It is therefore desirable to see the speed returned to normal as quickly as possible, or the turbogenerator stopped, by reducing the power supply to the turbine. Dans les centrales hydro-électriques le temps d'arrêt est spécifié pour éviter le danger du phénomène du coup de bélier; quand même certaines précautions sont faites dans la construction et l'équipement pour résister à ce phénomène, ce qui rend l'installation aussi coûteuse. In hydroelectric power stations the stopping time is specified to avoid the danger of the phenomenon of water hammer; however, certain precautions are taken in construction and equipment to resist this phenomenon, which makes installation also expensive. En cas de surcharge, suivant une hausse de demande dans le réseau électrique, le couple résistant devient plus grand que le couple moteur, ce qui fait que la vitesse du turbo-générateur diminue sensiblement. Pour restituer la vitesse normale, l'ali mentation d'énergie à la turbine est augmentée,mais si la vitesse n'est pas restituée dans un certain temps, la surcharge est rejetée momentanément par action des relais de protection jusqu'à ce que la vitesse normale est remise, et puis la surcharge est admise au fur et à mesure que l'alimentation d'énergie à la turbine est augmentée. Dans les centrales thermiques ce phénomène est très important, car plus la durée de remise de la vitesse normale est longue, plus la perte en vie utile de l'équipement est grande.  In case of overload, following an increase in demand in the  electrical network, the resistive torque becomes greater than the  engine torque, which means that the speed of the turbo-generator  decreases significantly. To restore normal speed, the ali  ment of energy to the turbine is increased, but if the speed  is not returned in a certain time, the overload is rejected  momentarily by action of protection relays until  that normal speed is reset, and then overload is allowed  as the power supply to the turbine is increased. In thermal power plants this phenomenon is  very important, because the longer the return time to normal speed  is long, the greater the loss of useful life of the equipment. L'équipement est soumis à des vibrations dangereuses pendant ces manoeuvres. Il est à noter que le couple moteur peut aussi varier, créant les mêmes situtations provoquées par la variation du couple résistant.  The equipment is subjected to dangerous vibrations during  these maneuvers. It should be noted that the engine torque can also  vary, creating the same situations caused by variation  of the resistant couple. On remarque que dans tous les cas le rendement de la turbine est réduit puisque sa vitesse n'est plus celle du régime normal, et comme on essaie de rétablir la vitesse en agissant sur le système d'alimentation, les caractéristiques hydrauliques de la turbine sont aussi modifiées, ce qui engendre des instabilités de fonctionnement, sommées à la réduction du rendement, rend le réglage de la vitesse aussi compliqué que difficile.  We note that in all cases the yield of the  turbine is reduced since its speed is no longer that of the speed  normal, and as we try to restore speed by acting on  the fuel system, the hydraulic characteristics of the  turbine are also modified, which creates instabilities of  operation, summed up with the reduction in yield, makes the  speed control as complicated as difficult. Actuellement, pour faciliter le réglage de la vitesse, la tendance est de doter les turbo-générateur d'une inertie cons tante aussi grande que possible. Il est évident que l'installation et l'équipement deviennent plus coûteux, mais dans ces condi tions, c'est le seul moyen d'atténuer la vitesse en cas de perte de charge, ou bien d'aider à rétablir la vitesse normale en cas de surcharge. Quand même, si la surcharge est aussi grande qu'elle doit être rejetée, le délai disponible est de quelques secondes, ce qui rend cette opération aussi critique.  Currently, to facilitate speed adjustment, the  trend is to equip turbo-generators with inertia cons  aunt as tall as possible. It is obvious that the installation  and equipment become more expensive, but under these conditions  this is the only way to slow down the speed in case of loss of  charge, or to help restore normal speed in the event of  overload. However, if the overload is as large as it  must be rejected, the time available is a few seconds, this  which makes this operation so critical. Pour assainir ces défaillances d'opération, l'invention pro pose que l'inertie de l'ensemble de la masse tournante du turbo générateur est composée d'une partie constante constituée par la masse de la turbine et du générateur et d'une autre partie variable, constituée par une masse à inertie variable. La partie d'inertie variable peut être fournie par une masse d'une certaine caractéristique tel qu'elle varie automatiquement son inertie en proportion avec la variation de la vitesse de l'ensemble de la masse tournante du turbo-générateur.  To clean up these operational failures, the invention pro  poses that the inertia of the entire rotating mass of the turbo  generator is composed of a constant part constituted by  the mass of the turbine and generator and another part  variable, constituted by a mass with variable inertia. The part  of variable inertia can be provided by a mass of a certain  characteristic such that it automatically varies its inertia in  proportion with the variation in speed of the whole  rotating mass of the turbo-generator. Le calcul de l'inertie variable peut être fait en tenant com pote de deux cas extrêmes, l'un est le cas de surcharge maximum lorsque la partie de l'inertie variable devient minimum, et l'autre est le cas de perte totale de charge lorsque la partie de l'inertie variable atteint son maximum. La valeur de cette inertie variable, dans l'intervalle de la variation de la charge, varie automatiquement en proportion avec la variation de la vitesse de l'ensemble de la masse tournante, de façon à maintenir la vitesse normale du turbo-générateur.  The calculation of variable inertia can be done taking com  with two extreme cases, one is the case of maximum overload  when the part of the variable inertia becomes minimum, and  the other is the case of total pressure drop when the part of  variable inertia reaches its maximum. The value of this inertia  variable, in the range of the load variation, varies  automatically in proportion to the speed variation  of the entire rotating mass, so as to maintain the  normal speed of the turbo-generator. L'avantage de cet arrangement c'est qu'il permet de varier automatiquement l'inertie du turbo-générateur proportionnel lement à la variation des couples résistants ou moteur, tel que la vitesse normale du turbo-générateur est maintenue sans avoir nécessité d'agir sur le système d'alimentation ou rejeter la surcharge, évitant ainsi les manoeuvres dangereuses de réglage de vitesse. D'autre part, le turbo-générateur se trouve toujours en régime de vitesse normale et les caractéristiques hydrauliques de la turbine sont les mêmes qu'en régime normal, ce qui signifie que la turbine est toujours en régime de rendement maximum.  The advantage of this arrangement is that it allows you to vary  automatically the inertia of the proportional turbo generator  due to the variation of the resistive or motor torques, such that the normal speed of the turbo-generator is maintained without having  need to act on the power system or reject the  overload, thus avoiding dangerous adjustment maneuvers  of speed. On the other hand, the turbo generator is always  in normal speed and hydraulic characteristics  of the turbine are the same as in normal operation, which means  that the turbine is still operating at maximum efficiency.   Un autre avantage de cet arrangement est que la partie cons tante de l'inertie peut être réduite au minimum nécessaire au fonctionnement mécanique et électrique de l'équipement, ré duisant ainsi la masse de la turbine et plus spécialement du générateur, ce qui signifie une économie considérable dans le coût de l'équipement et de l'installation.  Another advantage of this arrangement is that the cons  aunt of inertia can be reduced to the minimum necessary to  mechanical and electrical operation of the equipment, re  thus reducing the mass of the turbine and more specifically of the  generator, which means considerable savings in the  cost of equipment and installation. Le dessin montre, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exé cution de l'objet de l'invention. **ATTENTION** fin du champ CLMS peut contenir debut de DESC **.  The drawing shows, by way of example, several forms of exercise.  cution of the object of the invention. ** ATTENTION ** end of the CLMS field may contain start of DESC **.
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