DE1130824B

DE1130824B - Einrichtung zum Schutz von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen, bei unzulaessiger Verminderung des Spiels zwischen Laeufer und Gehaeuse

Info

Publication number: DE1130824B
Application number: DES63789A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Gemein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-07-07
Filing date: 1959-07-07
Publication date: 1962-06-07

Description

Einrichtung zum Schutz von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen, bei unzulässiger Verminderung des Spiels zwischen Läufer und Gehäuse Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen, die bei unzulässiger Verminderung des Spiels zwischen Läufer und Gehäuse warnt oder die Maschine stillsetzt, mit einem Fühler, der im Gehäuse so befestigt ist, daß er bei unzulässiger Spielverminderung am Läufer anstreift.
Bei einer der bekannten Einrichtung jener Art gibt der Fühler einen elektrischen Kontakt. Der Fühler besteht in einer metallischen, geschlossenen Hülse, in die ein Stromführungsdraht isoliert eingebettet ist; beim Anstreifen soll der Läufer die Hülsenendwand nebst Isolierung wegschleifen und den Draht berühren. Bei dieser Bauart muß der Läufer von der Stellung, in der er die Fühlerhülse eben berührt hat, bis zur Stellung, in der er die Hülsenendwand nebst Isolierung weggeschliffen hat und den Stromleiter berührt, um eine beträchtliche Strecke wandern. Diese Einrichtung spricht also nur mit beträchtlicher Verzögerung an.
Bei einer anderen bekannten Einrichtung jener Art bildet der Fühler das Ende einer mit Druckflüssigkeit gefüllten Leitung, und ist dieses Ende durch einen Schmelzpfropfen verschlossen; bei Anstreifen des Fühlers am Läufer soll infolge der Reibungswärme der Propfen schmelzen und die Flüssigkeit entweichen lassen und der Druckabfall die Warn-und/oder die Schnellschlußeinrichtung anstoßen. Bei dieser Bauart ist die Ansprechgeschwindigkeit durch die Größe des Schmelzpfropfens und durch die Schmelztemperatur seiner Legierung bestimmt und nicht verstellbar.
Die Erfindung will die Vorteile jener beiden bekannten Einrichtungen, nämlich die zweifellos schnelle Sensibilisierung durch die Reibungswärme und die bekanntlich leichte Einstellbarkeit elektrischer Einrichtungen, ausnutzen.
Die Erfindung besteht darin, daß der Fühler ein elektrisches Thermoelement enthält, dessen durch die Reibungswärme bei Anstreifen des Läufers am Fühler entstehende Spannung die Warn- bzw. Stillsetzeinrichtung anstößt.
Sobald der Läufer an dem Thermoelementenkörper anschlägt, wird dieser durch die Reibungswärme aufgeheizt und in dem Thermoelement eine Spannung erzeugt. Diese Thermospannung kann gegebenenfalls unmittelbar an ein hochempfindliches Spannungsrelais angelegt werden. Unter Umständen kann es jedoch vorteilhafter sein, zwischen dem Thermoelementenkörper und der daran angeschlossenen Meß- oder Schalteinrichtung einen Verstärker, z. B. einen Magnet- oder Röhrenverstärker, einzuschalten. Da in der Regel mit Temperaturschwankungen infolge Laständerungen in der Maschine gerechnet werden muß, kann gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Kompensationseinrichtung vorgesehen werden, um den Einfluß von Änderungen der Maschinentemperatur auszuschalten.
Erwähnt sei, daß an sich die Anwendung von Thermoelementen für Überwachungseinrichtungen in Dampfturhinenanlagen bekannt ist, beispielsweise zum Zweck der Überwachung der Schmierfilmtemperatur von Drucklagern, zur Sicherung gegen Wasserschläge oder zur Überwachung der Temperaturgefälle innerhalb der Wandungen von Turbinengehäusen.
In. der Zeichnung bedeutet 1 den Läuferkörper z. B. einer Turbine, 2 den feststehenden äußeren Gehäusekörper. Zwischen diesen beiden Teilen ist in der Regel ein Spiel A vorhanden. Erfindungsgemäß ist nun in dem Gehäuse 2 ein Thermoelementenkörper 3 eingeschraubt, dessen das wirksame Thermoelement einschließender Teil 3 a um einen kleinen Betrag B in den Spalt A zwischen dem Läufer und Gehäuse hineinragt. Der Betrag B kann beispielsweise dem Spiel A ./. 0,2 bis 0,3 mm entsprechen. Hierdurch ist sichergestellt, daß auf jeden Fall vor dem Anstreifen der Läuferteile an dem Turbinengehäuse die Läuferteile mit dem vorspringenden Teil 3 a des Thermoelementenkörpers in Berührung gelangen, welcher sehr schnell so aufgeheizt wird, daß eine das Anstreifen anzeigende oder einen Schutz der Turbine auslösende Spannung in dem Thermöelementenkörper hervorgerufen wird, ohne daß in großem Umfang die Läuferteile bzw. die Beschaufelung längere Zeit an dem Ständer anstreifen und eine schwere Beschädigung eintreten kann. Wie aus der Figur ersichtlich ist, bereitet der Einbau des Thermoelementenkörpers in dem Maschinengehäuse keinerlei Schwierigkeiten. Auch ist ohne weiteres eine Abdichtung an der Bohrung für den Thermoelementenkörper möglich, wie beispielsweise bei 4 angedeutet ist.
Um die Beschaufelung oder die mit dem Thermoelementenkörper in Berührung kommenden Läufer zu schützen, kann zweckmäßigerweise wenigstens der Teil 3 a des Thermoelementenkörpers aus einem verhältnismäßig weichem Material; z. B. Weicheisen, bestehen oder mit einem entsprechenden Überzug versehen sein.
Um den Einfiuß der Temperaturänderungen innerhalb der Maschine auf die Meßspannung auszuschalten, wird gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Kompensationseinrichtung vorgesehen, welche ermöglicht, den Einftuß von Thermospannungen, die auf diese Temperaturänderungen zurückzuführen sind, aufzuheben. Eine besonders günstige Lösung ergibt sich, wenn innerhalb der Maschine in der Nähe des zur Erzeugung des der Meßspannung dienenden Thermoelementenkörpers noch ein zweiter solcher Körper vorhanden ist, der der Maschinentemperatur ausgesetzt ist. Werden die beiden Thermoelemente gegensinnig in Reihe geschaltet, so kann. bei dieser Schaltung erreicht werden, daß nur die durch das Streifen der Schaufeln, an dem die Meßspannung liefernden Thermokörper 3 durch Reibung bedingte Erwärmung gemessen wird. In. Fig. 1 ist gestrichelt der Einbau des zweiten die Temperaturkompensation ermöglichenden Thermokörpers 30 angedeutet. Fig. 2 zeigt schematisch die Schaltung der beiden Ihermoelemente. In dem Meßkreis 10 bedeutet 11 das Thermoelement, an welchem bei Anstreifen der Schaufeln die Erwärmung des Thermokörpers 3 gemessen wird. 12 ist das Kompensationselement, welches bei Temperaturänderungen der Maschine eine gleiche und entgegengerichtete Thermospannung erzeugt, wie sie in dem zur Messung dienenden Thermokörper in gleicher Höhe durch Temperaturschwankung der Maschine hervorgerufen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Schutz von Kreiselmaschinen; insbesondere Dampfturbinen, die bei unzulässiger Verminderung des Spiels zwischen Läufer und Gehäuse warnt oder die Maschine stillsetzt, mit einem Fühler, der im Gehäuse so befestigt ist, daß er bei unzulässiger Spielminderung am Läufer anstreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler ein elektrisches Thermoelement enthält, dessen durch die Reibungswärme bei Anstreifen des Läufers am Fühler entstehende Spannung die Warn-bzw. Stillsetzeinrichtung anstößt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Thermoelementenkörper für die Erzeugung der Meßspannung in der Nähe desselben ein der Maschinentemperatur unterworfener weiterer Thermoelementenkörper vorgesehen ist und daß die beiden Thermoelemente in Gegeneinanderschaltung so angeordnet sind, daß sich die durch die Temperaturänderungen der Maschine bedingten Thermospannungen aufheben und allein eine der Erwärmung durch Reibung hervorgerufene Meßspannung der Meß- oder Relaisschaltung zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 945 027; deutsche Auslegeschriften Nr.1025 898, 1038 061; britische Patentschrift Nr. 142318; USA.-Patentschrift Nr.1498 096.