DE885853C - Regeleinrichtung fuer Dampfkraftanlagen mit parallel geschalteten Kraftmaschinen - Google Patents

Regeleinrichtung fuer Dampfkraftanlagen mit parallel geschalteten Kraftmaschinen

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DE885853C
DE885853C DES9152D DES0009152D DE885853C DE 885853 C DE885853 C DE 885853C DE S9152 D DES9152 D DE S9152D DE S0009152 D DES0009152 D DE S0009152D DE 885853 C DE885853 C DE 885853C
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DE
Germany
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steam
pressure
parallel
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control device
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Application number
DES9152D
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English (en)
Inventor
Werner Dr Pontow
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/34Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
    • F01K7/345Control or safety-means particular thereto

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung für Dampfkraftanlagen mit parallel geschalteten Kraftmaschinen Wenn man eine Dampfkraftanlage zu regeln hat, die mehrere parallel geschaltete Kraftmaschinen aufweist, so würde man, wenn man diese Kraftmaschinen sämtlich Isodromreglern unterstellte, nicht imstande sein, bei einer Gleichgewichtsstörung ein gleichbleibendes Belastungsverhältnis -aller Kraftmaschinen aufrechtzuerhalten. Tritt eine Gleichgewichtsstörung ein, so würde stets derjenige Regler, dem eine größere Ansprechempfindlichkeit zu eigen ist als den übrigen, vor den anderen Reglern in Funktion treten und mit einem größeren Anteil zu der Wiederherstellung des Gleichgewichtszustandes beitragen als die übrigen Regler, so daß also eine gleichmäßige Lastaufteilung auf die einzelnen Maschinen hierdurch gestört wird. Die nachfolgend beschriebene Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, eine für solche Anlagen geeignete Regelung zu schaffen, die es, ohne daß auf die Verwendung von Reglern der isodromen Bauart verzichtet werden muß, ermöglicht, bei eintretenden Gleichgewichtsstörungen eine gleichmäßige Lastaufteilung auf alle parallel geschalteten Maschinen sicherzustellen. Erfindungsgemäß wird das im vorliegenden Fall dadurch erreicht, daß die Regler mit Quotientengetrieben versehen sind, in denen einerseits die Druckänderungen des Frischdampf- bzw. Gegendrucknetzes, andererseits die Änderungen einer von der Maschinenbelastung abhängigen Betriebsgröße miteinander verglichen werden und be_i Störung dieses Verhältnisses eine auf das Steuerglied des Reglers einwirkende Bewegung entsteht.
  • Für die Getriebe sind also nicht die Absolutwerte der Betriebsgrößen maßgeblich, sondern lediglich ihr Verhältnis. Solange ein bestimmtes Verhältnis der Werte aufrechterhalten bleibt, ist das Getriebe in Ruhe und ändert seine Stellung nicht. Erst wenn das Verhältnis der beiden miteinander zu regelnden Größen gestört wird, tritt eine Verstellbewegung ein, bis das Verhältnis wiederhergestellt ist. Die beiden Größen brauchen nach Wiederherstellung des Verhältnisses nicht ihren ursprünglichen Wert wieder erreicht zu haben, sondern können davon abweichen, sofern nur die Änderung beider Größen proportional wird.
  • Die Fig. i und 2 zeigen die Schaltbilder zweier Dampfkraftanlagen, für die die Anwendung der Erfindung in Betracht kommt. Beide Anlagen weisen zwei Dampfkraftmaschinen i und 2 auf, die finit Dampf aus einem gemeinsamen Frischdampfnetz 3 betrieben werden und ihren Abdampf an ein gemeinsames Niederdrucknetz 4 abgeben. Das Niederdrucknetz dient zur Speisung irgendwelcher weiterer Dampfverbraucher, wie beispielsweise einer Kondensatormaschine 5 od. dgl. Die Hochdruckdampferzeugung erfolgt durch einen oder mehrere Dampferzeuger 6. Für die Regelung der Kraftmaschinen sind Regler 7 bzw. 8 vorgesehen, die in den Abbildungen nur sinnbildlich angedeutet sind. Die beiden Anlagen unterscheiden sich darin voneinander, daß bei der Anlage nach Fig. i eine Überströmregelung, bei der Anlage nach Fig.2 eine Gegendruckregelung erfolgt. In dem ersten Fall lösen also Dampfdruckänderungen im Frischdampfnetz 3, im zweiten Fall Dampfdruckänderungen im Abdampfnetz 4 einen Regelvorgang aus. Die Einwirkung der Regler erfolgt in allen Fällen auf die Dampfeinlaßventile 9 und io der Kraftmaschinen i und 2, und zwar bei der Anlage nach Fig. i in dem Sinn, daß die Regler die Ventile bei steigendem Druck in der Leitung 3 weiter zu öffnen, bei sinkendem Druck weiter zu schließen suchen, während die Regler bei der Anlage nach Fig. 2 das Öffnungskommando bei sinkendem Druck in dem Dampfnetz 4, das Schließkomrriando bei steigendem Druck in diesem Drucknetz erteilen. Die Dampfkraftmaschinen können sämtlich, wie in den Abbildungen noch nebenbei durch die eingezeichneten Fliehkraftpendel angedeutet ist, mit drehzahlabhängigen Schnellschlußvorrichtungen versehen sein. Der Einfluß der Druckänderungen in den Leitungen 3 und 4 auf die Regler ist jeweils durch Impulslinien ii und 1.2 zum Ausdruck gebracht. Daß die Regler auf die Ventile 9 und io arbeiten, deuten die Impulslinien 13 und 14 an. Erfindungsgemäß unterstehen die Regler nicht allein dem Einfluß der Druckänderungen in den Dampfleitungen 3 bzw. 4, sondern erhalten nebenher auch noch Steuerkommandos, .die, ganz allgemein gesprochen, von Belastungsänderungen der Kraftmaschinen ausgehen. Bei den betrachteten Anlagen wirkt noch der Druck in einer Radkammer der beispielsweise als Turbine zu denkenden Kraftmaschinen auf das Steuerglied des Reglers ein. Diese Einflußnahme ist in den Abbildungen durch Impulslinien 15 und 16 angedeutet. Statt dessen kann die zusätzliche Beeinflussung der Regler beispielsweise auch von Stellungsänderungen der Ventile 9 und io oder von Änderungen elektrischer Betriebsgrößen auf der Generatorseite bewirkt werden.
  • Um nun das Verhalten der Regler bei Druckänderungen in der Frischdampfleitung 3 bzw. der Abdampfleitung 4 verständlich machen zu können, muß zunächst kurz einiges über den Aufbau der Regler selbst vorausgeschickt wenden.
  • Die nachfolgende Betrachtung geht von einem isodromwirkenden elektrischen Regler aus, wie ihn die deutsche Patentschrift 639 229 eingehender beschreibt. Bei diesem Regler besteht das Steuerglied, d. h. derjenige Teil, der die Regelkommandos auslöst, aus einem von einem Manometer bewegbaren, stromführenden Zeiger, dem zwei durch eine isodromwirkende Rückführungseinrichtung bewegbare Gegenkontaktzeiger zugeordnet sind. Berührt der Manometerzeiger den einen oder anderen der beiden Gegenkontaktzeiger,so werden hierdurch in dem einen bzw. anderen Drehsinn jeweils gleichzeitig einerseits ein elektrischer Verstellmotor für das zu regelnde Organ, andererseits ein Elektromotor zur Betätigung der Rückführungseinrichtung in Betrieb gesetzt, welch letztere die Gegenkontaktzeiger damit dem Manometerzeiger nachdreht und die Kontaktgabe wieder aufhebt. Diese Nachlaufbewegung der Gegenkontaktzeiger kehrt sich dann zufolge eines Öldruckausgleiches derRückführungseinrichtung in eine Rücklaufbewegung dieser Zeiger um, so daß diese Zeiger also wieder langsam ihrer Ausgangsstellung zustreben. War die Auswirkung der Bewegung des von dem Regler verstellten Organs bereits hinreichend groß, so daß der Manometerzeiger mit den rückläufigen Gegenkontaktzeigern, aber ohne mit diesen erneut in Berührung zu kommen, ebenfalls in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, so ist das Regelspiel damit beendet. Andernfalls, also wenn zwischen dem einen oder anderen der rücklaufenden Gegenkontaktzeiger und dem Manometerzeiger eine erneute Berührung eintritt, wiederholt sich das beschriebene Spiel so lange, bis die Zahl der Regelschritte schließlich für die Wiederherstellung des Regelgleichgewichts ausreicht.
  • Die Abb. 3 bi's 5 zeigen diejenigen Teile des Reglers, deren Wirkungsweise für das Verständnis der Erfindung von besonderer Bedeutung ist. Hierin ist der Manometerzeiger mit 17 bezeichnet. 18 und 19 sind die beiden Gegenkontaktzeiger, die ebenso wie der Zeiger 17, aber unabhängig von diesem, um den Punkt 2o drehbar sind. Sie sind im übrigen an einem Hebel ei befestigt, an welchem etwa im Punkt 22 das Gestänge der isodromwirkenden Rückführungseinrichtung angreift. Der Zeiger 17 ist mit einem Ritzel 23 verbunden, das mit einem Zahnsegment 24 in Eingriff steht. Dieses Zahnsegment bildet den Teil eines Hebels 25, der sich um den Punkt 26 drehen kann. Der Hebel 25 trägt einen Zapfen 27, um den ein Hebel 28 drehbar ist. An diesem Hebel greift im Punkt 29 ein Kolbenmanometer 30, im Punkt 31 ein Kolbenmanometer 32 an. Bei Verwendung der Regeleinrichtung für die in Fig. z dargestellte Anlage wird auf den Kolben 33 durch eine Leitung 34 der in der Dampfleitung 3 (Fig. z) herrschende Druck zur Einwirkung gebracht, dem auf der anderen Seite eine Feder 35 das Gleichgewicht hält. Auf den Kolben 36 des anderen Kolbenmanometers wirkt durch eine Leitung 37 der im. Gehäuse der Kraftmaschine herrschende Druck ein, dem eine Feder 38 das Gleichgewicht hält. Der. Leitung 34 entsprechen Impulslinien z1 bzw. 12, der Leitung 37 entsprechen die Impulsleitungen 15 bzw. 16.
  • Tritt bei der Anlage, wie sie Fig. r zeigt, eine Gleichgewichtsstörung ein, etwa dadurch, daß eine der parallel geschalteten Kraftmaschinen außer Betrieb gesetzt wird und der Druck in der Dampfleitung 3 ansteigt, so wandert der Kolben 33 (Fig. 3) nach links und zieht den Hebel 25 mit dem Zahnsegment 24, da der Punkt 31 zunächst festliegt, nach links herüber mit dem Ergebnis, daß der Zeiger 17 im Uhrzeigersinn ausschlägt, mit dem Gegenkontaktzeiger z9 in Berührung kommt und ein Regelkommando ausgelöst wird. Der Regler tritt damit in der oben beschriebenen Weise in Funktion und sucht den Druck in der Leitung 3 durch weiteres Öffnen des Dampfeinlaßventils zur Kraftmaschine wieder zu senken. Da er hierbei das 'den Dampfeinlaß der ihm unterstellten Kraftmaschine regelnde Ventil weiter öffnet, beginnt sich sofort ein zweiter Einfluß auf den Regler auszuwirken, der seine Ursache in einer Dampfdruckerhöhung innerhalb des Kraftmaschinengehäuses hat. Die Folge dieses Druckanstieges ist eine Verschiebung des in dem Punkt 31 angelenkten Kolbens 36 nach rechts, wodurch bei jetzt feststehend zu denkendem Punkt 29 der Hebel 25 aus der in Fig.4 gezeigten Stellung in die in Fig.5 dargestellte Ausgangs- oder Mittelstellung zurückgeholt wird. Bei dieser Hebelstellung, bei der auch der kontaktgebende Zeiger 17 wieder die Ausgangsstellung einnimmt, ist die Arbeit des Reglers, die sich in Wirklichkeit meist aus einer Mehrzahl kleiner Verstellschritte zusammensetzen wird, beendet.
  • Betrachtef man nun die in Fig. 5 dargestellte Lage der einzelnen Teile genauer, so findet man damit eine Erklärung dafür, weshalb die beschriebene Regelung imstande ist, bei Belastungsänderungen der parallel geschalteten Kraftmaschinen eine gleichbleibende Lastverteilung auf diese Maschienen zu gewährleisten. Das, worauf es hierbei ankommt, ist die Tatsache, daß der Regler mit der Wiederherstellung des Gleichgewichts, obgleich es sich um einen Regler isodromer Bauart handelt, den Druck in der Dampfleitung 3 nicht wieder auf den Ausgangswert, sondern auf einen etwas höheren Wert eingeregelt hat. Das geht ganz einfach daraus hervor, daß der 'Kolben 33 des Manometers 3o in Fig. 5 jetzt eine Lage einnimmt, bei welcher die Feder 35 stärker gespannt ist als bei der Kolbenlage. die Fig. 3 zeigt. Vor dem Kolben 33 herrscht also jetzt ein etwas höherer Duck als vor Beginn der Regelung. Daß der Hebel 25 sowie das Steuerglied 17 dennoch wieder in die Ausgangsstellung zurückgekehrt sind, ist die Folge davon, daß auch der Kolben 36 des Manometers 32 unter der Einwirkung eines vergrößerten Druckes im Gehäuse der geregelten Maschine nach rechts ausgewichen ist und der Hebel 28 jetzt zu dem Hebel 25 eine Winkelstellung einnimmt. Da, wie hervorgehoben, der Druck in der Dampfleitung 3 nach beendeter Regelung etwas höher liegt als vor dem Reglereingriff, hat die Regelanlage, obgleich sie mit einer isodromwirkenden Rückführungseinrichtung ausgestattet ist, im vorliegenden Fall mit bleibender Ungleichförmigkeit gearbeitet, hat man also, mit anderen Worten ausgedrückt, einen Isodromregler mit einer überlagerten Statik vor sich. Daß eine Regelung mit statischer Charakteristik bei parallel geschalteten Kraftmaschinen eine gleichbleibende Lastverteilung auf die einzelnen Maschinen gewährleistet, ist bekannt. Auch im vorliegenden Fall wird also die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, letzten Endes im Prinzip dadurch gelöst, daß künstlich ein statischer Einfluß auf den mit einer isodromen Rückführungseinrichtung ausgestatteten Regler ausgeübt wird.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Regeleinrichtung für mehrere parallel geschaltete Kraftmaschinen, deren jede mit einem Regler mit einer nachgiebigen Rückführungseinrichtung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler mit Quotientengetrieben versehen sind, in denen einerseits die Druckänderungen des Frischdampf- bzw. Gegendrucknetzes, andererseits die Änderungen einer von der Maschinenbelastung abhängigen Betriebsgröße miteinander verglichen werden und bei Störung dieses Verhältnisses eine auf das Steuerglied des Reglers einwirkende Bewegung entsteht.
  2. 2. Anlage nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Dampfturbinen die zusätzliche zweite Verstellbewegung von den Druckänderungen an einer Stelle im Verlaufe des Expansionsweges der Turbine, vorzugsweise von den Druckänderungen vor oder in der ersten Radkammer der Turbine, abgeleitet wird.
DES9152D 1941-09-05 1941-09-05 Regeleinrichtung fuer Dampfkraftanlagen mit parallel geschalteten Kraftmaschinen Expired DE885853C (de)

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