DE2417666B2 - Regulierventilaggregat eines hydraulischen Servoantriebes für das Hauptregulierventil einer Turbine - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Regulierventilaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Aggregat ist im wesentlichen bekannt aus der DE-PS 8 67 054.

Beim Betrieb einer Turbine, beispielsweise einer Dampfturbine vorzugsweise zur Stromerzeugung, werden an die Regulierung der Turbine hohe Anforderungen gestellt, insbesondere hinsichtlich der Drehzahl der Turbine bei variierender Belastung. Das für diese Regulierung zur Verfügung stehende Verstellorgan ist in erster Linie das HaMptregulierventil der Turbine, über welches der Dampf zur Turbine geleitet wird.

Diese Regelung muß Rücksicht auf alle vorkommenden Betriebsbedingungen nehmen, also sowohl auf normale, langsamere Bela.stungsänderungen, wie auch auf plötzlich auftretende Veränderungen in Form eines Lastausfalles, Netzkurzschlüssen oder Leitungsbrüchen.

Um diesen vielseitigen Ansprüchen an das Hauptregulierventii, daß bei größeren Turbinen beachtliche Abmessungen hat, gerecht zu werden, dien! zur &<> Verstellung dieses Ventils ein hydraulischer Servoantrieb, der beispielsweise aus einem Kolben und einem hydraulischen Zylinder zum öffnen des Regulierventils besteht, während das Schließen des Regulierventils durch eine kräftige mechanische Feder erfolgt, wenn die Druckflüssigkeit des Servoantriebes abgelassen wird.

Die Steuerung des Servoantriebes erfolgt mittels eines Regulisrvcntilaggregates, durch welches der Servoantrieb beim öffnen des Hauptregulierventils an eine hydraulische Speisequelle und beim Schließen des Regulierventils an einen Ablauf geschlossen wird.

Dieses Regulierventilaggregat wird von einem Regelsystem der Turbine gesteuert, welches für normale Betriebsverhältnisse einen Turbinenregulator für Normalbetrieb sowie Anlauf und Stillsetzen umfaßt, während parallel hierzu ein Auslösesysten zum Schnellschließen des Hauptregulierventils im Katastrophenfall oder bei ernsthaften Fehlern, wie Leitungsbrüchen, vorhanden ist

Während normale Öffnungs- und Schließvorgänge am Hauptregulierventil unter Beachtung großer Genauigkeit eine Betätigungszeit von mehreren Sekunden erfordern, muß ein Schnellschließen innerhalb etwa von 0,1 sek. oder weniger erfolgen. Um mit ein und demselben Regulierventilaggregat diese verschiedenen Forderungen zu erfüllen, ist es bekannt, mehrere Regulierstufen hintereinander mit dazwischenliegenden hydraulischen Verstärkerstufen anzuordnen. Diese Anordnung ist teuer und kompliziert.

Bei dem aus der deutschen Patentschrift 8 67 054 bekannten Regulierventilaggregat besteht das Regulierventil aus einem Zweigwegventil, dessen eine Seite über den einen Eingang an die Ölquelle und über den anderen Eingang an den ölablauf angeschlossen ut, während der Eingang auf der anderen Seite an den Servoantrieb angeschlossen ist. Sowohl wie die im Vorangegangenen erwähnten bekannten Regulierventilaggregate sind nur durch analoge Signale steuerbar. Eine besondere Schnellschließeinrichtung hat das aus der DE-PS 8 67 054 bekannte Regulierventilaggregat nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regulierventilaggregat der eingangs genannten Art zu entwickeln, daß durch digitale Signale steuerbar ist, in seinem Aufbau relativ einfach ist und zugleich eine sichere Schnellschließeinrichtung hat.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Patentanspruches ) gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Aus der deutschen Patentschrift 6 18 035 ist ein Regulierventilaggregat bekannt, bei dem das öl dem Servoantrieb über zwei in Reihe geschaltete Steuerschieber und ein Umschaltventil zugeführt wird. Das Aggregat ist von Hand verstellbar, und der zweite Steuerschieber arbeitet in entgegengesetzter Richtung wie der Hauptsteuerschieber. Dadurch wird verhindert, daß bei einer zu schnellen Handverstellung das Hauptregulierventil dieser schnellen Verstellung folgt. Das Umschaltventil dient unter anderem dazu, bei ÜLerschreiten einer Höchstdrehzahl den Servoantrieb unmittelbar mit dem ölablauf zu verbinden.

Das Regulierventilaggregat gemäß der Erfindung kann dank der beiden digital steuerbaren Einwegventile sowohl für digitale wie auch für analoge Signale verwendet werden. Ihre digitale Betätigung bedeutet, daß sie als Zweipunktregler arbeiten, die nur die Zustände »voll geöffnet« und »voll geschlossen« kennen. Durch die begrenzte Durchtrittsmenge pro Zeiteinheit durch diese Einwegventile erhält man eine definierte öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des Hauptregulierventils währen des Normalbetriebes, so daß dieses feinfühlig eingestellt werden kann. Da ein solches Einwegventil nicht imstande ist, im Falle eines Schnellschließens des Hauptregulierventils die erforderliche große Menge an Druckflüssigkeit sehr schnell abzuführen, ist das zusätzliche Auslöseventil vorhanden.

Die Begrenzung der Durchtrittsmenge pro Zeiteinheit durch die Einwegventile kann durch die Wahl kleiner Durchtrittsquerschnitte der Ventile selbst oder durch in Reihenschaltung von Drosseln erzielt werden.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. I schematisch eine Turbinenanlage mit zugehörigem Regelsysttrti,

Fig.2 eine Ausführungsform eines Regulierventilaggregats nach der Erfindung in Verbindung mit einer Turbinenanlage gemäß F i g. 1,

Fig.3 eine Variante des Regulierventilaggregats gemäß F ig. 2.

F i g. 1 zeigt einen Dampfkessel 1, der eine Turbine 2 is über ein Regulierventil 3 speisL Die Turbine treibt einen Generator 4, der an ein Wechselstromnetz 5 angeschlossen ist. Femer ist die Turbine mit einem Tachometergenerator 6 gekoppelt, der eventuell durch einen nicht gezeigten Frequenzmesser für das Wechsel-Stromnetz 5 oder den Generator 4 ersetzt werden kann.

Das Regulierventil 3 wird von einem Servoantrieb 7 geöffnet, der aus einem Kolben in einem Druckzylinder besteht, während das Schließen automatisch mittels einer kräftigen Feder geschieht, wenn der Druck im Servoantrieb vermindert wird. Der Servoantrieb wird von einer Speisequelle 8 gespeist, die aus einer hydraulischen Pumpe und ein zwischengeschaltetes Regulierventilaggregat 9 gemäß der Erfindung besteht. Dieses wird unten anhand der Fig.2 und 3 näher jo erläutert. Das Ventilaggregat wiederum wird vom Regelsystem 10 der Turbine gesteuert, welches beispielsweise an einen Leitungsmesser 11 des Wechselstromnetzes 5, und einen Druckmesser 12 in der Hauptdampfleitung angeschlossen ist. Das Regelsystem umfaßt teils Steuerkreise und zugehörige Signalgeber für Normalbetrieb, teils Sicherheits- und Alarmkreise zum Auslösen und Schnellschließen des Hauptregulierventils 3 im Katastrophenfall; da diese Kreise jedoch nicht von der Erfindung berührt werden, sollen sie hier nicht näher beschrieben werden.

F i g. 2 zeigt das federbelastete Hauptregulierventil 3 mit einem Servoantrieb 7 in Gestalt eines Kolbens in einem hydraulischen Zylinder, der von der Speisequelle 8 über das Regulierventilaggregat 9 pespeist wird. Das Ί5 Regulierventilaggregat 9 besteht aus zwei Einwegventilen 19 und 20, die zusammen die Regulierventilanordnung bilden, und einem Auslöseventil 14 zum Schnellschließen des Hauptregulierventils 3. Der Servoantrieb 7 ist über das erste Einwegventil 19 an die Speisequelle 8 und über das zweite Einwegventil 20 an den Ablauf 17 angeschlossen. Die Einwegventile 19 und 20 werd^n durch das Regelsystem 10 gesteuert. Im eingeschalteten Zustand des Einwegventils 19 wird der Kolben des Servoantriebes 7 nach oben gedrückt und das Hauptregulierventil 3 geöffnet. Das Schließen des Hauptregulierventils 3 wird durch Aufsteuern des Einwegventils 20 ausgelöst, durch welches der Servoantrieb 7 mit dem Ablauf 17 verbunden wird, so daß der Druck im Servoantrieb fällt und das Hauptregulierventil 3 durch die mechanische Feder in die geschlossene Stellung gedrückt wird.

Das Schnellschließen des Hauptregulierventils 3 erfolgt durch ein Signal an das Auslöseventil 14, welches dabei geöffnet wird und den Servoantrieb 7 mit dem Ablauf 18 verbindet.

Verglichen mit den Einwegventilen 19, 20 ist das Auslöseventil 14 einerseits als schnellwirkendes Ventil mit einem sehr kräftigen Steuerorgan ausgebildet und andererseits mit einer großen Durchlauföffnung ausgerüstet, um ein schnelles Absinken des Druckes im Servoantrieb 7 und damit ein sehne' .;s Schließen des Haupiregulierveniils 3 tu erreichen. 'Vie eingangs bereits erwähnt, beträgt die Betätigungszeit für das Hauptregulierventil 3 bei Betätigung durch die Regulierventilanordnung 19, 20 bis zu mehreren Sekunden, während das Schnellschließen des Ventils 3 durch das Auslöseventil 14 nur ca. 0,1 sek. oder weniger betragen soll.

In Fig. 2 ist vor den Einwegventilen 19 und 20 symbolisch je eine Drossel 21 und 22 angedeutet, was in der praktischen Ausführung dadurch erreicht werden kann, daß die Einwegventile 19 und 20 mit engen Durchläufen versehen sind. Hierdurch wird die Steuerbarkeit der beiden Einwegventile 19 und 20 durch digitale Steuersignale vom Regelsystem 10 verbessert. Voraussetzung hierfür is', jedoch, die Schnellschließfunktion von der normalen Betätigungsfunktion durch das Auslöseventil 14 zu trennen, wodurch die Ventile 19 und 20 ausschließlich mit Rücksicht auf die Regelung gestaltet werden können.

Durch die digitalen Signale vom Regelsystem 10 wercen die Einwegventile 19 und 20 für kurze Zeitabschnitte abwechselnd voll geöffnet und ganz geschlossen. Die Betätigungsgeschwindigkeit des Hauptregulierventils 3 hängt dabei von der Länge der Signalimpulse des Regelsystems 10 ab.

In F i g. 3 sind die Ventile mit zusätzlichen Konstantflußventilen 23 und 24 in Reihe geschaltet. Dadurch ist es möglich, die Flußmenge in den Einwegventilen 19 und 20 im Verhältnis zu den Signalimpulsen vom Regelsystem 10 genau vorauszuberechnen und so eine korrekte Vorausdimensionierung und Justierung des ganzen Regelsystems zu erleichtern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche;

1. Regulierventilaggregat eines hydraulischen Servoantriebes für das Hauptregulierventil einer Turbine, welches den Fluß zu und von dem Servoantrieb zum öffnen bzw. Schließen des Hauptregulierventils steuert, wobei das Regulierventilaggregat einerseits über zwei Anschlüsse an eine Speisequelle und einen Ablauf für den Servoantrieb sowie andererseits an den Servoan- to trieb angeschlossen und von einem Regelsystem steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventilaggregat (9) aus zwei separaten Einwegventilen (19, 20), von denen eines zwischen dem Servoantrieb (7) und der Speisequelle (8) und das andere zwischen dem Servoantreib (7) und dem Ablauf (17) geschaltet ist und die mittels digitaler Signale vom Regelsystem (10) steuerbar sind, sowie ein Auslöseventil (14) zum Schnellschließen des Hauptregulierventils (3) besteht, welches zwischen dem Servoantrieb (7) und einem Ablauf (18) für den Servoantrieb eingeschaltet ist und von einem besonderen Schnellschließsignal steuerbar ist.

2. Regulierventilaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt der beiden Einwegvenüle (19, 20) bzw. der mit den beiden Ventilen in Reihe geschalteten Drosseln (21, 22) in Abhängigkeit der zeitlichen Länge der digitalen Signale des Regelsystems (10) so klein gewählt ist, daß die Geschwindigkeit für das Jo Öffnen und Schließen des Hauptregulierventils (3) auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.

3. Regulierventilaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ^ueiden Einwegventile (19, 20) als Konstantstromventile ausgebildet sind.